JP2001506009A - Seat weight sensor with bladder filled with self-regulating fluid - Google Patents

Seat weight sensor with bladder filled with self-regulating fluid

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JP2001506009A JP51707399A JP51707399A JP2001506009A JP 2001506009 A JP2001506009 A JP 2001506009A JP 51707399 A JP51707399 A JP 51707399A JP 51707399 A JP51707399 A JP 51707399A JP 2001506009 A JP2001506009 A JP 2001506009A
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アール. ソーウェル,マイケル
エー. デューダ,ドナルド
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オートモーティブ システムズ ラボラトリー インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 静水圧センサ(10)には、互いに流体連通している多数のセル(210)を有するブラダ(15)が組み込まれ、かつ吸気口が感知流体源、好ましくは大気(25)と流体連通している逆止弁(30)の排気口が備えられている。セルに充填された復元機構(230)は、作動的にはブラダのセルの一部に結合されている。加えられた負荷が静水圧重量センサ(10)から取り除かれた場合、セル充填の復元機構に結合して作動するこれらのセル(210)の復元機構(230)は復元され、そこで圧力がその場の大気圧より低くなった場合には、逆止弁(30)を経てブラダ(15)に加えられ、これにより、失われた感知流体を回復する。作動上ブラダと結合されている圧力センサ(20)は、ブラダ(15)内の感知流体の圧力に応じて信号(22)を発生し、そして、この信号から信号処理器に(50)より着座者(5)の重量が演算される。 Abstract: A hydrostatic pressure sensor (10) incorporates a bladder (15) having a number of cells (210) in fluid communication with each other and has an inlet at a source of a sensing fluid, preferably atmospheric (25). ) Is provided with an exhaust port of a check valve (30) in fluid communication with the valve. A restoration mechanism (230) filled into the cell is operatively coupled to a portion of the bladder cell. When the applied load is removed from the hydrostatic weight sensor (10), the restoring mechanism (230) of these cells (210), which operates in conjunction with the restoring mechanism of the cell filling, is restored, where the pressure is reduced When the pressure drops below the atmospheric pressure, it is added to the bladder (15) via the check valve (30), thereby recovering the lost sensing fluid. A pressure sensor (20) operatively associated with the bladder generates a signal (22) in response to the pressure of the sensing fluid in the bladder (15), and from this signal seats the signal processor at (50). The weight of the person (5) is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】 自己調整流体を充填したブラダを有する座席重量センサ 関連出願の相互参照 本願は、1997年9月5日に出願された米国仮出願第60/058,086 号による利益を請求する。 1996年12月19日に出願された米国仮出願第60/032,380号の 利益を請求していて、共に係属中の1997年12月18日に出願された、発明 の名称「流体を充填したブラダを有する座席重量センサ」なる米国出願第08/ 933,701号(以下、”出願ASL-157-US”という)は本発明の譲受人に譲渡 されていて、流体が充填されたブラダと、車輛の座席の着席車の重量を感知して 安全拘束システムを制御するための圧力センサとを具備する静水圧重量センサを 開示している。出願ASL-157-USは、静水圧重量センサの荷重担持表面に荷重を分 配する荷重分配器をも開示している。出願ASL-157-US及び米国仮出願第660/ 032、380号は、参照により本明細書の中に組込まれている。 1997年1月8日に出願された米国仮出願第60/034,018号の利益 を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の名称「 車輌座席重量感知システム」なる米国出願第09/003,672号(以下、” 出願ASL-161-US”という)は本発明の譲受人に譲渡されていて、複数の静水 圧重量センサで、それらの各々が出願ASL-157-USに従っている複数の静水圧 重量センサを具備した座席重量感知システムを開示している。 1997年1月16日に出願された米国仮出願第60/035,343号の利 益を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の名称 「自己支持性気体ブッラダを具備した車輌座席センサ」なる米国出願第09/0 03,870号(以下、”出願ASL-163-US”という)は、本発明の譲受人に 譲渡されていて、静水圧重量センサ中への感知流体の供給を自動的に維持する装 置を開示している。 1997年9月4日に出願された米国仮出願第60/058,084号の利益 を請求していて、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の 名称「荷重分配手段を具備した座席重量センサ」なる米国出願第09/003, 868号(以 下、”出願ASL-186-US”という)は、本発明の譲受人に譲渡されていて、感 知した荷重を、静水圧重量センサの荷重担持表面全体に、分配する荷重分配器を 開示している。出願ASL-186-USと米国仮出願第60/058,084号は、 参照により本明細書の中に組込まれている。 1997年9月4日に出願された米国仮出願第60/058,119号の利益 を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の名称「 自己調整流体を充填したブラダを有する座席重量センサ」なる米国出願第09/ 003,673号(以下、”出願ASL-187-US”という)は、本発明の譲受人 に譲渡されていて、静水圧重量センサの中の感知性流体の量を自動的に調整する 手段を具備した静水圧重量センサを開示している。 1997年11月13日に出願された米国仮出願第60/065,334号の 利益を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の名 称「気体を充填した重量センサのための高度/温度補正」なる米国出願第09/ 003,850号(以下、”出願ASL-193-US”という)は、本発明の譲受人 に譲渡されていて、相互に直列に配列され温度或いは周囲圧力の変化に関して異 なった感度を有している一対の静水圧重量センサを具備している静水圧重量セン サを開示している。 1997年11月140日に出願された米国仮出願第60/065,986号 の利益を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の 名称「流体を充填したチューブを使用する重量センサ」なる米国出願第09/0 03,746号(以下、”出願ASL-194-US”という)は、本発明の譲受人に 譲渡されていて、流体を充填したチューブを組込んだ静水圧重量センサを開示し ている。 1997年11月14日に出願された米国仮出願第60/065,832号の 利益を請求し、共に係属中である1997年1月7日付で出願された、発明の名 称「低分布油圧座席重量センサ」なる米国出願第09/003,744号(以下 、”出願ASL-195-US”という)は、本発明の譲受人に譲渡されていて、半硬質 材料のプレート或いはシートから構成されていて、液体、グリース、ビンガム流 体或いはチキソトロープ材料が充填された静水圧重量センサを開示している。 技術分野 本発明は、一般に、重量を測定するセンサ及びシステムに関し、より詳細には 、車 輛の安全拘束システムを制御するため座席の着座者の着席状態を評価するために 使用される自動車の座席の着座者及び他の物体の重量を測定する重量センサに関 する。 発明の背景 車輛は、着座者の傷害を軽減する目的で、車輛の衝突に応答して起動する自動 安全拘束アクチュエータを備えている。このような拘束アクチュエータとしては 、エアバッグ、座席ベルトプレテンショナ、及び展開式膝ボルスターが含まれる 。 自動安全拘束システムの一つの目的は、着座者の傷害を軽減することであって 、それにより、自動拘束システムが起動しなかった場合の車輛の衝突による傷害 の程度に比べて、傷害が重度にならない。これらの自動安全拘束アクチュエータ が保護するという利点があるにも拘わらず、一般に、これらが展開する時には、 リスクとコストが付随する。安全拘束システムの構成部品の交換は費用がかかり 、且つ起動が着座者を傷つける恐れがあるので、通常、傷害を軽減することが必 要な時に自動安全拘束アクチュエータが起動することが望ましい。このことは、 エアバッグ拘束システムに関して特に云えることである。即ち、エアバッグが展 開した時にエアバッグに接近し過ぎている着座者、即ち、間違った位置に居る着 座者が、車輌の衝突が比較的軽微な時でさえ、傷害を受けたり或いは死に至るこ とがあり得る。さらに、着座者が、子供、少年或いは骨格が弱い人のように小さ な人或いは骨格構造が弱い人は、特に、エアバッグのインフレータで傷害を受け やすい。さらに、前部座席の乗客側エアバッグに接近していて、普通の位置に設 置されている後部正面幼児座席(RFIS)にしっかりと固定されている幼児も、幼児 座席の後部面がエアバッグインフレータモジュールに接近し過ぎているので、エ アバッグの展開によって、傷害を受けたり或いは死に至りやすい。 エアバッグは、車輌の着座者を保護するような設計になっているが、従来の衝 突検知及び安全拘束システムは、車輛のフレームに取り付けられていて、着座者 ではなくて、車輛の加速や速度で起動されるセンサを使用しているに過ぎない。 従って、従来の展開法は、車輌の着座者の重量、伸長、及び位置に直接基づくも のではない。エアバッグが展開しなければならない衝突と、それらが展開したら 、効果よりも傷害を与え兼ねない衝突との間を区別することは、しばしば、非常 に難しい。この困難な決定は、主として、車輌に取付けられた唯一の或いは僅か な個数のセンサによってなされている。将来は、座席ベルトプレテンション及び 多段階エアバッグをはじめとする多 くの着座者安全法が利用できるであろう。利用可能な選択が多くなればなるほど 、展開の決定は、一層複雑になり、更なるリアルタイムでの着座者の位置データ が必要となる。 エアバッグインフレータは、所定の拘束能力、たとえば、ベルトをせずに正常 に着席していて30MPH防壁相当の衝突を受けた着座者の50%を保護する能力 を持たせて設計されていて、その結果、正しい位置に居ない着座者に傷害を与え るエネルギーとパワーレベルを伴う。比較的少ないが、エアバッグインフレータ が原因の傷害或いは死亡の事故が、それらが無い場合は着座者が比較的無傷で助 かったであろうが、エアバッグインフレータが本来保護しようとする着座者に傷 害を与える可能性を軽減すること或いは除去することを促進してきた。 着座者がエアバッグインフレータによって傷害を受けるのを低減するための技 術の一つは、たとえば、エアバッグインフレータの中のガス発生量或いはその膨 脹速度を軽減することによって、エアバッグインフレータに伴うパワーとエネル ギーレベルを軽減することである。これが、着座者がエアバッグインフレータに よって傷害を受けるリスクを軽減し、同時に、極めて甚大な衝突事故に会った時 に着座者に傷害を与えるリスクを大きくしているエアバッグインフレータの拘束 能力を軽減する。 着座者がエアバッグインフレータによって傷害を受けるのを軽減するための他 の技術は、衝突の深刻度の測定に応じて、膨脹速度或いはインフレータの能力を 調整することである。然しながら、正しい位置に居る着座者を十分に拘束するた めにインフレータが意図的に活動的に成された場合、極めて甚大な衝突事故状況 下では、このような着座者が傷害を受けるリスクは軽減されないであろう。 さらに、着座者がエアバッグインフレータによって傷害を受けるのを軽減する ための他の技術は、着座者の存在、位置及び大きさ、或いは衝突事故の深刻度に 応じて、エアバッグインフレータの起動を調整することである。たとえば、着座 者の重量が一定のしきい値以下の場合は、エアバッグインフレータが起動しない 。さらに、起動される多段階インフレータの膨脹段階の数を制御することによっ て、膨脹能力を調整することができる。また、多段階インフレータの各段階の燃 焼の間の遅延時間を制御することによって膨脹力を調整することができる。 エアバッグインフレータの拘束能力の一つの測度は、エアバッグシステムに吸 収さ れる着座者の運動エネルギーの量であり、それにより、着座者がガス充填された エアバッグに衝突した時、着座者の運動エネルギーが、エアバッグの加圧を経て 位置エネルギーに転換され、そして、この位置エネルギーが、エアバッグから加 圧ガスを排気することによって消散される。衝突した車輌が減速する時、拘束さ れていない着座者の車輛に対する速度が増加する。好ましくは、衝突事故が発生 すると、吸収されるべき着座者の運動エネルギーの量を制限するように、着座者 の拘束過程が迅速に開始され、それにより、着座者に随伴する拘束力と加速及び 着座者に掛かる荷重が最小限にされる。着座者が、車輌に対して摩擦の無い単純 な慣性質量である場合、着座者の運動エネルギーは、1/2MV2で与えられる 、ここにMは着座者の質量、Vは着座者の車輌に対する速度である。もしも、実 際の着座者が、複数の肉体の連続した集合で表され、その内の幾つかが車輌に対 して摩擦を有していて、それらの各々が車輌に対して異なる速度を有している場 合、上記の方程式は、着座者の重力の中心の運動に適用される。表現がどうであ れ、車輌に対して同じ速度の場合、質量が大きい着座者は、より大きな運動エネ ルギーを有している。従って、拘束能力が可変のエアバッグシステムには、着座 者の重量センサを使用して、拘束能力を着座者の重量或いは質量に適合させるこ とができる。 展開したエアバッグ膨脹システムの交換に伴う別の不要なコストや不便さが発 生するので、斜め方向或いは側面からの衝突事故の幾つかの場合を除いて、同乗 している着座者が居ない場合は、一般に自動安全拘束アクチュエータが起動しな いことが望ましい。着座者の重量を連続して測定するか或いは着座者の重量が所 定のしきい値以上であるか以下であるか二つの指示を出すことに適した座席重量 センサによって、着座者が居ることを検知することができる。 公知の座席重量センサは、力感度抵抗(FSR)フィルムを使用するパッドを一個 以上備えている。このような装置は、主として、座席が空の場合に、乗客エアバ ッグを無力化する重量しきい値システムとして使用されている。座席搭載ポスト に取付られているロードセルも研究用として使用されてきた。座席の下向きの変 位量を測定するため、弦電位差計を使用する機構も研究されてきた。 このような装置には幾つかの欠点がある。第1に、可変抵抗力センサが感度を 制限し、そして、ある場合には、望ましい応答に達する間、直接座席パッドの下 に置いて も十分感受しないことがある。第2に、しきい値重量システムは、非常に限られ た情報しか提供しない。たとえば、かかる装置は、着座者の大きさに関してはな にも指示しない。第3に、従来の可変力抵抗体の抵抗値は温度によって変化し、 そしてセンサに一定の荷重がかかり、時間が経過すると次第にずれて行く。 さらに、その他の公知の感知装置も、適切な結果をもたらしているとは考えら れない。たとえば、ロードセルの使用は、大規模に商用に応用するには、価格が 極めて高い。如何なるタイプの歪みゲージも、歪みのある材料に適用することは 難しいので、実用的ではない。機械的な弦電位差計を基礎とする重量センサは複 雑で、弦が伸長するので失敗に帰する。さらに、弦電位差計に基づく重量センサ は、座席の耐用年数の間座席の形状・大きさが変化するという制約も被る。特に 、座席の年数が経つにつれて、スプリングとクッションが下方に移動し勝ちであ るので、座席は「沈む」傾向がある。下方向の変位量を測定する弦電位差計に基 づく重量センサは、座席の耐用年数の間、定期的な再較正を必要とする。最後に 、ダッシュボード或いはヘッドライナーに対する着座者の空間位置を測定するの に光学或いは赤外線センサが使用されてきた。これらのセンサも、車輛の加速に よって着座者の位置の変化を識別するため、速度センサに組み込まれていること が多い。現在の光学及び赤外線着座者位置センサは、速度及び重量センサからの 広範な情報を必要とし、そのため、比較的高いコストがかかったシステムになり 、製造、取付、及び維持が難しい。さらに、ヘッドライナー或いはダッシュボー ドからの範囲を測定する光学及び/又は赤外線センサは、新聞や本を読む時のよ うに着座者の前方に物を置いたり、或いは、座席の多くは前後に十分傾けること ができるので、座席の背の位置によって混乱させられる。また、これらのセンサ の感知孔は、不注意に引っ掻いたり或いは物が付いたりして塞がれることがある 。 公知の座席重量感知技術は、通常、分配された重量を正確に感知するため複数 の点を必要とする。また、力感知抵抗体、ロードセル、或いは薄膜スイッチを現 在或いは将来の座席で使用するためには、座席を大幅に再設計することが必要で ある。特に、このことは、支持面が均等な水平面ではないスプリング形式の座席 に関して云えることである。ロードセル或いは薄膜スイッチの応答時間は、十分 速く、リアルタイムでの適用が可能である。 また、従来技術は、座席重量センサを車輌以外で、たとえば、オペレータが正 しく 着席していない場合にボート或いは産業機械の起動を停止する手段、或いは練習 用バイクに乗っている人の重量を測定する手段として使用することを教示してい る。これらの装置は、座席に配置されている空気圧ブラダを使用しているので、 ブラダの中の圧力を使用して、しきい値スイッチを起動するか或いは着座者の重 量を連続して指示する。 従来の空気静水圧重量センサを、特に、車輌周囲に応用した場合の問題の一つ は、周囲条件に対する感度、特に周囲温度及び圧力に対する感度である。そのた め、低温或いは高圧の周囲条件下において、ブラダに流体を部分的に充填するこ とが必要であり、それによって、ブラダが、局在或いは集中している荷重に接し た時に、ブラダに最低位に対する一層の感度を持たせる。従って、ブラダの荷重 が負荷される面全体に荷重を分配する手段が必要になる。 空気静水圧重量センサは関連ブラダ内の初期の空気量に影響され易い。自動車 に使用する座席重量センサは、重要な誤差を生じうる温度、圧力の広い範囲にわ たって信頼できる正確な機能を果す必要がある。 空気静水圧重量センサの他の問題は、センサブラダの厚さを十分に厚くして、 ブラダに比較的少量の気体が充填されている時の条件下で、ブラダに低圧或いは 高温で充填されている時に発生するような十分大きく局在或いは集中している荷 重に応答して、ブラダの上面及び底面がお互いに圧縮するのを防止しなければな らないことである。 さらに、空気静水圧重量センサの他の問題は、気体を充填したブラダが、漏洩 或いは浸透によって、流体の損失を受けやすいことであり、そのため、作動期間 中にブラダの動作流体を補給する必要がある。 また、従来技術は、油圧ロードセルの使用も教示しているが、この場合、測定 されるべき重量を既知面積のピストン要素に作用させ、それにより、既知面積に 測定された圧力を乗ずることによって測定重量が得られる。油圧ロードセルを車 輌周囲、特に、座席に応用した場合の問題の一つは、油圧ヘッド上にロードセル を配列する効果が、荷重測定誤差を誘因することである。 発明の要約 一般に、空気静水圧重量センサは、座席に取付けられていて気体を充填したブ ラダ と、測定すべき重量をブラダの表面に分配する手段と、周囲圧力に対するブラダ の中の圧力を測定することにより座席に懸かる重量を指示する手段とを具備して いる。さらに、空気静水圧重量センサは、時間の経過による損失を考慮して、気 体を充填したブラダの中に再充填する手段を備えている。 周囲の運転条件の可能な限りの範囲内で、気体を充填した荷重が負荷されてい ないブラダの容量が、通常、設計容量を越えないように、気体を充填するブラダ は、好ましくは、一部だけ充填して、周囲温度及び圧力の変化により気体膨脹を させる。また、これらの条件下で、ブラダ内の関連絶対圧力は図面圧力を超える ことはない。 分配された荷重の作用下で、ブラダの容量が減少して、内圧が十分に大きくな って、荷重を支える。 高さと2つの底面寸法とを有する方形のスラブ形状のブラダの場合、荷重の作 用下で高さが減少するにつれて、底面寸法が大きくなり、従って、ブラダの底面 積が大きくなる。次いで、ブラダの底面積と、ブラダの内圧と外圧の差との積か ら分配された荷重の重量が与えられる。たとえ、座席の上面の荷重が比較的局在 していたとしても、ブラダの底が十分に支持されていて且つブラダの上面が、底 面に対して局部的に圧縮されていないと仮定した場合、随伴する重量は、ブラダ の底面に作用する差圧によって与えられる。 上述したように、ブラダは、普通の周囲条件下で、好ましくは、一部だけが充 填されている。それ故、ブラダに集中的にかかる荷重の作用が、ブラダの上面を 底面に接触させるものと考えられる。これによって、荷重の一部が、ブラダの中 の気体によって支持されるのが防止され、その結果、対応する差圧測定値が、ブ ラダの全重量を適正に指示しなくなる。この条件は、座席クッションを構成する フォームパッドを備えたような荷重をブラダ全体に分配する手段を設けることに よって緩和される。 一般に、ブラダの中の気体の量と、ブラダの同じ底面寸法に対する厚さが減少 するにつれて、気体を充填したブラダの周囲温度及び圧力に対する感度は低下す る。然しながら、ブラダの厚さが、全高さで、薄くなり、そして気体の量が減少 するにつれて、座席に局部的にかかる荷重の影響下で、ブラダが、一層底につき やすくなる。 気体を充填したブラダを密閉構造にして、気体の初期の量を固定することがで きる。或いは、ブラダに充塙バルブを取付けて、浸透或いは漏洩によって失った 気体を再充 填することもできる。さらに、ブラダに、この失った気体を自動的に再充填する 手段を取り付けて、ブラダの設計容量に対して好ましい量の気体、通常、設計容 量の約30%乃至50%、特に好ましくは約40%を再充填することもできる。 ブラダに自動的に再充填する手段を取付ける時は、所定の時間におけるブラダ の中の気体の量は、分からないであろう。センサにかかる重量は、式W=DP/Aで与 えられ、ここにDPは、ブラダの内圧と外圧の差圧、Aはブラダの底面積である。 部分的に充填されたブラダの底面積Aは、荷重の増加と共に大きくなるが、その 効果は、較正に含まれる。比較的薄いブラダの場合は、この効果は小さくなり、 充填状態にあるブラダに対しても感度が比較的悪くなる。 本発明は、空気静水圧重量センサの気体を充填するブラダに部分的に充填する システム及び方法を提供する。本発明は、自動的に充填操作する間、空気静水圧 重量センサのブラダの中の気体の量を調整するシステム及び方法もを提供する。 本発明において、空気静水圧重量センサの気体を充填したブラダは、複数個の セルから構成されている。これらのセルは、好ましくは、細長いストリップ成い はチューブとして形成されていて、ブラダの長さに沿って、実質的に、延在して いて、相互に、概ね、平行である。セルは、一本以上の内部マニホールド或いは 隣接するセルの間に挿入されている通路を介して相互に連通していて、内部の空 気流と圧力の平衡が可能になっている。隣接するセルの間には継目が形成されて いて、過膨脹を防止して、そして周囲の温度及び圧力条件の変化に伴う座席の形 状の大きな変化を防止することによって、快適さを維持している。一本或いはそ れ以上の内部マニホールドが、ブラダの一部として形成されているか、或いはス トリップの一端若しくは両端に別々に取付けられている。セルの一部、好ましく は、半分、一層好ましくはセル一個毎が、セルを充填する復元媒体或いは機構を 含むか或いはそれと協働するようになっていて、セルをその本来の設計容量に選 択的に維持するように作用する。セルの残りは空である。 気体を充填したブラダの組立体については、先ず、ブラダを空にする。次いで 、セルを充填する復元媒体或いは機構を含むか或いはそれと協同するこれらのセ ルを、逆止弁から導入される周囲空気によって、それらの設計容量に復元する。 セルの残りは、好ましくは、未充塙のままである、運転する場合、ブラダに荷重 を適用すると、ブラ ダの中の気体が、内部マニホールド或いは通路を介して、荷重を総てのセルの間 に分配する。荷重を解除すると同時に、セルを充填する復元媒体或いは機構を含 むか或いはそれと協働するこれらのセルに、残りのセルの内容物から補充される が、この場合、本発明は、各セル間の流体の伝達が、好ましくは、復元機構を伴 った流体の伝達であるように適用されている。周囲温度が上昇するか、成いは周 囲圧力が低下するにつれて、ブラダの中の気体が膨脹して、セルを充填する復元 媒体或いは機構を含まないか或いはそれと協働しないこれらのセルの中に入り込 む。 本発明によって、荷重分配器は、静水圧重量センサに負荷された荷重を、荷重 を担持する静水圧重量センサの少なくとも1つの表面に分配する手段を具備して いる。静水圧重量センサは、好ましくは、流体で部分的に充填されていて、特に 、周囲温度及び圧力の影響下で膨脹される気体のような流体で部分的に充填され ている。負荷された荷重を、荷重を担持する静水圧重量センサの表面に分配する 手段が設けられていない場合は、部分的に充填された静水圧重量センサは、集中 荷重の影響下で、底面につきやすい。座席クッションは、本来的に、荷重分配器 として作用するが、十分大きな或いは十分に集中している荷重の影響下で局部的 に変形する。荷重分配器は、好ましくは、十分な剛性を有していて、集中荷重が 、静水圧重量センサを局部的に損壊させるのに十分な大きさの偏在的な変形の原 因になるのを防止し、且つ座席の快適さを邪魔しないように十分な柔軟性を有し ている。本発明による種々の荷重分配器の例は、出願ASL-157及びASL-186 に開示されていて、参照により本明細書中に組込まれている。 本発明の1つの態様においては、セルに充填した復元媒体または復元機構は細 長い気泡を含むが、この気泡は、有効性の高いスプリング可撓性を有するよう好 適に形成され、極力小さな力で圧縮可能なように構成されている。本発明による もう1つの態様においては、セル充填の復元媒体または復元機構は、ブラダ上部 の座席クッション材に取り付けるために関連するセルの上面には取り付け部を含 み、好ましくは接着剤付きである。本発明によるさらにもう一つの態様において は、セル充填の復元媒体または復元機構は、複数の可撓性バネ機構を含んでいる 。 したがって、本発明の1つの目的は、座席上に加わる重量の位置に関係なく、 確 実かつ正確に座席負荷の計測値を与えるような、性能を向上した座席重量センサ を提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、座席上に加わる重量源のサイズと分布に関 係なく、確実かつ正確に座席負荷の計測値を与えるような、性能を向上した座席 重量センサを提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、座席上に加わる重量によらず、確実かつ正 確に座席負荷の計測値を与えるような、性能を向上した座席重量センサを提供す ることである。 本発明のさらにもう1つの目的は、広範囲にわたる周囲温度と圧力条件の下で 作動するように、性能を向上した座席重量センサを提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、激しく衝突した場合に、エア・バッグ・シ ステムがむしろ開かない方がよい後部に面する幼児用座席と、そのような場合エ ア・バッグ・システムの開放が望ましいその他の着座者とを区別可能なように性 能を向上した座席重量センサを提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、制御可能な着座者拘束システムの好適始動 モードが着座者の体重に依存するインテリジェント自動安全拘束システムの中に 組み込み可能な、改良された座席重量センサを提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、着座者の座り心地を妨げることのない性能 を向上した座席重量センサを提供することである。 またさらに本発明のもう1つの目的は、座席の向きには感応しない性能を向上 した座席重量センサを提供することである。 本発明のさらにもう1つの目的は、製造コストが安価で性能を向上した座席重 量センサを提供することである。 本発明のこれらの目的にかなう1つの特徴は、座席の台座に設置された流体を 充填したブラダである。 本発明のもう1つの特徴は、ブラダ内の圧力を計測するために作動上流体を充 填したブラダと結合された圧力センサである。 本発明のさらにもう1つの特徴は、その流体を充填したバッグと作動上結合さ れ、その周辺の大気圧を基準にしてバッグ内の圧力を計測する差圧検出器である 。 本発明のさらにもう1つの特徴として、流体を充填したブラダ内の流体として 一種のガスを内蔵しているが、ブラダ内では、常温常圧の下では部分充填に過ぎ ない。 本発明のさらにもう1つの特徴は、周囲温度と圧力の影響を補正する手段が組 み込まれていることである。 本発明のさらにもう1つの特徴として、流体を充填したブラダを座席クッショ ンの下に組み込んでいるが、ここでは座席クッションがブラダの表面全面にわた って座席負荷を分布するように作用する。 本発明のさらにもう1つの特徴として、ブラダ内には複数のセルが含まれ、ブ ラダによりセルは互いに流体で連通しており、またブラダ内でセルの一部はセル を充たす復元媒体または復元機構を含み、その他のセルはブラダを部分的に充填 するために空洞になっている。 本発明のさらにもう1つの特徴として、ブラダ内のセル間で流体を連通させ、 かつブラダを再充填するための逆止弁と流体を連通させるためのマニホールドが 1つ以上組み込まれている。 本発明のこれら特有の特徴に関連して、いくつかの利点が提供される。従来に 技術と比較した場合、本発明の利点の1つは、ガスを充填したブラダは、負荷の 分布と大きさにかかわらず、座席の広い範囲にわたって負荷に反応することであ る。 本発明のもう1つの利点は、ガスを充填したブラダは、自動的に部分充填状態 に維持され、これにより座席重量センサを広範囲な周囲圧力と温度にわたり確実 かつ正確に作動できるようにしていることである。 さらに本発明のもう1つの利点は、座席重量センサにより後部に面する幼児用 座席とエアバッグ・システムの展開が望まれる着座者とが識別可能になることで ある。 またさらに本発明によるもう1つの利点は、その座席重量センサの強度と精度 は充分で、これにより着座者自動安全拘束システムを関連する着座者体重依存で 制御可能にする点である。 したがって、本発明により、周囲温度と圧力の影響を比較的受けにくく、また 構造が簡単で、かつ作動については比較的強固で信頼性があり、自動車用座席内 に組み込みが容易で着座者の座り心地を阻害することがなく、さらに比較的低コ ストで製造可能な性能を向上した座席重量センサが提供される。 本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、ならびに利点は、添付図面を引き 当てて記述した好適態様の詳細説明を読むことにより一層よく理解できるであろ う。この説明は、本発明を自動車の自動安全拘束システムへ応用した場合を示す ものであるが、本発明は対象物の重さを計測するその他のシステムにも適用可能 であることは、通常の技術を有する者でも理解できるであろう。 図面の簡単な説明 図1は、本発明を適用し得る環境の一例を図示したものである。 図2は、第1の態様による空気静水圧重量センサのブラダを図示したもので、 圧力放出を目的として膨張させてあるブラダのセルを示す。 図3は、第1の態様による空気静水圧重量センサのブラダを図示したもので、 初期圧潰状態におけるブラダのセルを示す。 図4は、図2のコピーで、図3と比較するための図である。 図5は、第2の態様による空気静水圧重量センサのブラダを図示しており、セ ルの初期圧潰状態におけるブラダのセルを示している。 図6は、第2の態様による空気静水圧重量センサのブラダを図示しており、圧 力放出を目的として膨張させてあるブラダのセルを示す。 好適態様の詳細な説明 図1を参照すると、原動機付き車両1内の座席3には、座席ベース内40に設 置された静水圧重量センサ10が組み込まれている。この静水圧重量センサ10 は、流体を充填したブラダ15と、ブラダ15内へ流体を流入させるための逆止 弁30と、ブラダ15と外気25との圧力差を計測するための差圧センサ20と を含んでいる。ブラダ15は、座席フレーム46の下部と座席クッション発泡体 44の上部との間に挟設されている。 逆止弁30は、周囲圧力25がブラダ15内の圧力よりも高い場合には、ブラ ダ15内に空気を流入させ、通常ブラダ15内の流体の量を調節するためにブラ ダ15の内側の手段に応答する。 作動上では、座席3のベース40の上に着座している着座者5によりブラダ1 5の内部圧力が上昇し、差圧センサ20により検出される差圧にブラダ15のベ ース17の面積を乗じた積は、座席クッション発泡体44によってブラダ15の 上部19に分布されている全重量に等しい。ブラダ15は、想定される周囲温度 と圧力の範囲で無負荷状態のブラダ15内の圧力が、周囲圧力を超えないように 、ガスで部分充填されるのが好ましい。差圧センサ20からの圧力信号出力22 は、作動上、信号処理器50に結合され、これにより圧力信号出力22は、既知 のアナログ、ディジタル、あるいはマイクロプロセッサ回路とソフトウエアを使 用して着座者の重量単位に変換される。衝突センサ60も作動常信号処理器50 に接続されている。衝突センサ60が検出する衝突に応じて、またさらに圧力信 号出力22から変換されて検出される着座者の重量に応じて、信号処理器50は 、エアバッグ・インフレータ・モジュール110内に取り付けられている1つ以 上のガス発生器100の1つ以上のイニシエータ90に作動上接続される信号8 0を発生し、これによりエアバッグ・インフレータ・モジュール組立7の始動を 制御し、エアバッグ120を適宜膨張させ、もし膨張させなければ衝突によって 被るであろうと思われる障害から着座者5を保護するようにする。これらの作動 を行うのに必要な電源は電源70、好ましくは車両のバッテリから供給される。 図2を参照すると、静水圧重量センサ10のブラダ15が無負荷ではあるが膨 張した状態で垂直に図示されている。ブラダは、複数のセル210を有し、これ らは互いに平行に並んでいるのが好ましい。各セルは実質的にブラダ15のベー スの一辺の全長に亘って広げられているのが好ましい。セル210は流体が互い に連通するようになっている。ブラダは、多数のセル210間で流体を連通させ て等圧となるようにするため、交互に、または組合せで1つ以上のマニホールド 220を組み込むことが可能である。マニホールド220は、ブラダ15の部分 として、あるいはセル210の一端または両端に形成することができる。隣接す るセル210の間には継ぎ目が施され、ブラダ15による生じるいかなる「膨ら み」傾向も極力少なくなるようにしている、そして、これにより各セル210が このシステムに加えられる圧力、温度、および重量に対応して個々に作動できる ようになっている。交互に配列されたセル210には、セルの設計上の体積に復 元するために、1個または複数の発泡挿入体230が設けられている。発泡挿入 体230は、力に対する変位特性を調節するように形成してもよく、好ましくは 、発泡挿入体230の有効バネ定数が発泡体を圧縮するにつれて増加するように する。ブラダ15は、なるべくマニホールド220に接続することにより、図1 に示した逆止弁30と圧力センサ20と流体が連通するようする。 図2におけるブラダの作動は、図3および4に図示されている。組立時には、 まずブラダ15内の流体は、たとえば、真空源または圧縮によって排出される。 排出源を取り除いた後、隔列のセル210内の発泡挿入体230は膨張して、そ の膨張するセル210内に空気を吸入するが、一方発泡挿入体230のないその 他のセル210は、排気されたままである。これにより、ブラダ15は図3に示 すように初期の部分充填状態におかれる。これ以降、ブラダは環境条件の範囲に することができる。高い周囲温度または低い周囲圧力の条件の下では、ブラダ1 5内のガスは膨張して発泡挿入体230を含むセル210から発泡挿入体230 を含まない隣接のセル210内へ入り、これにより最初に排気したセル210の 潜在的膨張体積によって充分無負荷のブラダ15の圧力が周囲圧力を超えないよ うにすることができ、またこれにより関連する静水圧重量センサ10の精度を保 っている。 図2−図4に図示した発泡挿入体230は、セルを充填した復元媒体または復 元機構の考えられ得る一態様で、ブラダ15に関連するセル210の体積を調節 するように作動する。代わりに、ヘリカルバネ、弾力性チューブ、または弾性波 形材料のようなその他の形式バネ要素は、発泡挿入体230の代替えまたはこれ と共働させることができる。 図5および図6は、一つ置きのセルに充填した復元媒体または復元機構の作動 を図示しており、これによりブラダ15は図2におけるように構成されているが 、この場合は、ブラダに発泡挿入体230が組み込まれている代わりに、一つ置 きのセル群210の上面510は、座席クッション44の底部に接着剤でしっか りと固定され、これにより、座席クッションの復元作用は、接着で固定された上 面510を座席クッション44で持ち上げるように作動し、これにより、関連す るセル内に含まれる流体の体積を復元する点が異なる。各図3および4が第1の 態様を示すように、図5は初期充填状態におけるブラダの態様を示し、また一方 、図6はガスの初期体積を膨張させる環境条件の下での同じブラダを示している 。 図2の態様における1つの欠点は一図5および6の態様にはないが一発泡挿 入体230によってブラダ15を通して負荷のパスが一つ置きに設けられ、その ために、これにより支持される負荷の部分が関連の圧力センサ20によって検出 されないであろうということである。 特定の態様を詳細に記述したが、本発明の開示全般の教えるところから、それ らの詳細に対して種々の改良や代替え案が考えられることは当業者にとって明ら かであろう。したがって、開示した特定の構成は、例示のみを目的とするもので 、本発明の範囲を限定するものではなく、その範囲は添付のクレームの全範囲お よびそのすべての等価物に対して適用されるものとする。Description: A seat weight sensor having a bladder filled with a self-regulating fluid. Cross-reference of related applications This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 058,086, filed September 5, 1997. Claiming the benefit of US Provisional Application No. 60 / 032,380, filed Dec. 19, 1996, filed under the co-pending application Dec. 18, 1997, entitled "Fluid Filling" No. 08 / 933,701 (hereinafter “Application ASL-157-US”), entitled “Seat Weight Sensor with a Built-in Bladder,” assigned to the assignee of the present invention and provides a bladder filled with fluid. A pressure sensor for sensing the weight of a seated vehicle in a vehicle seat and controlling a safety restraint system is disclosed. Application ASL-157-US also discloses a load distributor for distributing a load to a load-bearing surface of a hydrostatic weight sensor. Application ASL-157-US and US Provisional Application No. 660 / 032,380 are incorporated herein by reference. Claims of US Provisional Application No. 60 / 034,018 filed Jan. 8, 1997, filed on Jan. 7, 1997, pending co-pending application, entitled "Vehicle Seat Weight Sensing." No. 09 / 003,672 (hereinafter "Application ASL-161-US"), assigned to the assignee of the present invention, is a plurality of hydrostatic pressure sensors, each of which is A seat weight sensing system with a plurality of hydrostatic weight sensors according to ASL-157-US is disclosed. Claims of US Provisional Application No. 60 / 035,343, filed Jan. 16, 1997, filed on Jan. 7, 1997, pending co-pending application, entitled "Self-Supporting Gas." U.S. application Ser. No. 09 / 003,870 (hereinafter "Application ASL-163-US"), entitled "Vehicle Seat Sensor with Bullada", assigned to the assignee of the present invention, discloses a hydrostatic weight sensor. A device is disclosed for automatically maintaining a supply of sensing fluid to the device. The title of the invention, "Load Distribution," filed on January 7, 1997, claiming the benefit of US Provisional Application No. 60 / 058,084, filed Sep. 4, 1997, is now pending. U.S. application Ser. No. 09 / 003,868 (hereinafter "Application ASL-186-US"), which is assigned to the assignee of the present invention, provides a sensor for sensing a load. A load distributor for distributing the load across the load-bearing surface of a hydraulic weight sensor is disclosed. Application ASL-186-US and US Provisional Application No. 60 / 058,084 are hereby incorporated by reference. Claiming the benefit of US Provisional Application Ser. No. 60 / 058,119, filed Sep. 4, 1997, and entitled "Self-Regulating Fluid," U.S. Application No. 09 / 003,673 entitled "Seat Weight Sensor with Filled Bladder" (hereinafter "Application ASL-187-US"), assigned to the assignee of the present invention, discloses a hydrostatic pressure sensor. A hydrostatic weight sensor is disclosed that includes means for automatically adjusting the amount of sensible fluid therein. Claims of US Provisional Application No. 60 / 065,334, filed on November 13, 1997, entitled "Gas-filled," filed on Jan. 7, 1997, both of which are pending. US application Ser. No. 09 / 003,850, entitled “Altitude / Temperature Correction for Weight Sensors” (hereinafter “Application ASL-193-US”), assigned to the assignee of the present invention, Disclosed is a hydrostatic weight sensor comprising a pair of hydrostatic weight sensors arranged in arrays having different sensitivities with respect to changes in temperature or ambient pressure. Claiming US Provisional Application No. 60 / 065,986, filed November 140, 1997, filed on January 7, 1997, pending co-pending application, entitled "Fluid-Filled" U.S. application Ser. No. 09 / 003,746 (hereinafter "Application ASL-194-US") entitled "Weight Sensor Using Tube", which is assigned to the assignee of the present invention, provides a tube filled with fluid. An integrated hydrostatic weight sensor is disclosed. Claims of US Provisional Application No. 60 / 065,832, filed Nov. 14, 1997, filed on Jan. 7, 1997, pending co-pending application, entitled "Low Distribution Hydraulic Seat" U.S. application Ser. No. 09 / 003,744, "Weight Sensor" (hereinafter "Application ASL-195-US"), assigned to the assignee of the present invention, comprises a plate or sheet of semi-rigid material. Discloses a hydrostatic weight sensor filled with liquid, grease, Bingham fluid or thixotropic material. Technical field FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to sensors and systems for measuring weight, and more particularly to a vehicle occupant used to evaluate a seat occupant's seating condition to control a vehicle safety restraint system. And a weight sensor for measuring the weight of another object. Background of the Invention Vehicles are equipped with automatic safety restraint actuators that are activated in response to a vehicle collision to reduce occupant injury. Such restraint actuators include airbags, seatbelt pretensioners, and deployable knee bolsters. One purpose of an automatic safety restraint system is to reduce injuries to occupants, thereby resulting in a severe injury compared to the degree of injury from a vehicle collision if the automatic restraint system were not activated. No. Despite the benefits of protection by these self-locking actuators, there are generally risks and costs associated with their deployment when deployed. Since replacing components of the safety restraint system is expensive and triggering can hurt the occupant, it is usually desirable to activate an automatic safety restraint actuator when it is necessary to mitigate the injury. This is especially true for airbag restraint systems. That is, a seated person who is too close to the airbag when the airbag is deployed, i.e., a seated person in the wrong position, may be injured or die even when the collision of the vehicle is relatively minor. There can be. Furthermore, small persons or persons with a weak skeletal structure, such as children, boys or people with a weak skeleton, are particularly susceptible to injury from the airbag inflator. In addition, infants who are close to the front seat passenger airbag and are securely fastened to the rear-facing infant seat (RFIS), which is located in a normal position, also have the rear face of the infant seat with the airbag inflator. Being too close to the module, the deployment of the airbag is likely to cause injury or death. While airbags are designed to protect the occupants of the vehicle, conventional collision detection and safety restraint systems are mounted on the vehicle frame and accelerate and speed the vehicle rather than the occupants. It just uses a sensor activated by Thus, conventional deployment methods are not directly based on the weight, extension, and location of the vehicle occupant. It is often very difficult to distinguish between crashes in which airbags must deploy and crashes which, if deployed, would be more damaging than effective. This difficult decision is made mainly by only one or a small number of sensors mounted on the vehicle. In the future, many occupant safety laws will be available, including seat belt pretension and multi-stage airbags. The more choices available, the more complex the deployment decision becomes, and the more real-time occupant position data required. The airbag inflator is designed to have a predetermined restraining ability, for example, the ability to protect 50% of a seated person who has been seated normally without a belt and has been hit by a collision equivalent to a 30MPH barrier. The result is energy and power levels that can injure occupants who are not in the correct position. A relatively small number of injuries or deaths caused by the airbag inflator would have saved the occupant relatively intact without them, but the airbag inflator would injure the occupant originally intended to protect. Has been promoted to reduce or eliminate the possibility of providing One technique for reducing the occupant's injury to the airbag inflator is to reduce the amount of gas generated in the airbag inflator or its inflation rate, thereby reducing the power associated with the airbag inflator. It is to reduce energy levels. This reduces the risk of the occupant being injured by the airbag inflator, and at the same time, reduces the restraining ability of the airbag inflator, which increases the risk of injury to the occupant in the event of a very severe collision. Another technique to reduce the occupant's injury from an airbag inflator is to adjust the inflation rate or inflator capability in response to a measure of the severity of the collision. However, if the inflator is intentionally activated to adequately restrain a seated occupant in the correct position, the risk of injury to such a occupant is not reduced in extremely severe crash situations. Will. In addition, other techniques to reduce the occupant's injury from the airbag inflator include adjusting the activation of the airbag inflator depending on the presence, location and size of the occupant, or the severity of the collision. It is to be. For example, if the weight of the occupant is below a certain threshold, the airbag inflator is not activated. Further, by controlling the number of inflation stages of the activated multi-stage inflator, the inflation capacity can be adjusted. Also, the expansion force can be adjusted by controlling the delay time between each stage of combustion of the multi-stage inflator. One measure of the restraint capacity of an airbag inflator is the amount of kinetic energy of the occupant absorbed by the airbag system, thereby allowing the occupant to move when the occupant collides with a gas-filled airbag. Energy is converted to potential energy via pressurization of the airbag, and this potential energy is dissipated by evacuating the pressurized gas from the airbag. As the impacted vehicle decelerates, the speed of the unrestrained occupant relative to the vehicle increases. Preferably, in the event of a collision, the occupant restraint process is started quickly so as to limit the amount of kinetic energy of the occupant to be absorbed, whereby the restraint force and acceleration associated with the occupant are increased. The load on the occupant is minimized. If the occupant is a simple inertial mass with no friction to the vehicle, the kinetic energy of the occupant is MMV Two Where M is the occupant's mass and V is the occupant's speed relative to the vehicle. If the actual occupant is represented by a contiguous set of bodies, some of which have friction with the vehicle, each of which has a different speed with respect to the vehicle If so, the above equation applies to the motion of the occupant in the center of gravity. Whatever the expression, at the same speed relative to the vehicle, the occupant with the higher mass has more kinetic energy. Thus, in an airbag system having a variable restraint capability, the restraint capability can be adapted to the weight or mass of the occupant using a occupant weight sensor. No additional occupants are present, except in some diagonal or side impact accidents, as there are additional unnecessary costs and inconveniences associated with replacing the deployed airbag inflation system. It is generally desirable that the automatic safety restraint actuator not be activated. A seat weight sensor suitable for continuously measuring the weight of the occupant or issuing two indications as to whether the occupant's weight is above or below a predetermined threshold is used to determine the presence of the occupant. Can be detected. Known seat weight sensors include one or more pads using force sensitive resistance (FSR) film. Such devices are primarily used as weight threshold systems to disable a passenger airbag when the seat is empty. Load cells mounted on seat-mounted posts have also been used for research. Mechanisms that use string potentiometers to measure the downward displacement of a seat have also been studied. Such devices have several disadvantages. First, variable resistance sensors limit sensitivity and, in some cases, may not be well-received directly under the seat pad while reaching the desired response. Second, threshold weight systems provide very limited information. For example, such devices do not indicate anything about the size of the occupant. Third, the resistance value of the conventional variable force resistor changes with temperature, and a constant load is applied to the sensor, and the resistance gradually shifts with time. Further, other known sensing devices are not believed to have provided suitable results. For example, the use of load cells is very expensive for large scale commercial applications. Any type of strain gauge is impractical because it is difficult to apply to strained materials. Weight sensors based on mechanical string potentiometers are complex and fail due to string extension. In addition, weight sensors based on string potentiometers are subject to the restriction that the shape and size of the seat will change over the useful life of the seat. In particular, as the seats age, the seats tend to "sink" because the springs and cushions tend to move down. Weight sensors based on string potentiometers measuring downward displacement require periodic recalibration during the useful life of the seat. Finally, optical or infrared sensors have been used to measure the spatial position of the occupant relative to the dashboard or headliner. These sensors are also often incorporated into speed sensors to identify changes in the occupant's position due to vehicle acceleration. Current optical and infrared occupant position sensors require extensive information from speed and weight sensors, resulting in relatively expensive systems that are difficult to manufacture, install, and maintain. In addition, optical and / or infrared sensors that measure the range from the headliner or dashboard place objects in front of the occupant, such as when reading a newspaper or book, or many of the seats are tilted back and forth enough Can be confused by the position of the back of the seat. In addition, the sensing holes of these sensors may be closed by careless scratching or attachment. Known seat weight sensing techniques typically require multiple points to accurately sense the dispensed weight. Also, the use of force sensing resistors, load cells, or membrane switches in current or future seats requires a significant redesign of the seat. This is especially true for spring-type seats where the support surface is not an even horizontal surface. The response time of the load cell or the thin-film switch is sufficiently fast that real-time application is possible. Further, in the prior art, a seat weight sensor is used to measure the weight of a person other than a vehicle, for example, means for stopping the start of a boat or an industrial machine when an operator is not properly seated, or a person riding a training motorcycle. It teaches use as a means. Because these devices use a pneumatic bladder located in the seat, the pressure in the bladder is used to activate a threshold switch or to continuously indicate the occupant's weight. One of the problems when a conventional aerostatic pressure weight sensor is applied, particularly around a vehicle, is sensitivity to ambient conditions, particularly to ambient temperature and pressure. It is therefore necessary to partially fill the bladder with fluid under cold or high pressure ambient conditions, so that when the bladder comes into contact with localized or concentrated loads, Give more sensitivity. Therefore, means for distributing the load over the entire surface of the bladder on which the load is applied is required. Air hydrostatic pressure sensors are sensitive to the initial air volume in the associated bladder. Seat weight sensors used in automobiles must perform reliable and accurate functions over a wide range of temperatures and pressures that can cause significant errors. Another problem with air hydrostatic pressure sensors is that the bladder is filled at low pressure or high temperature under conditions where the bladder is sufficiently thick to allow for a relatively small amount of gas. The need to prevent the top and bottom surfaces of the bladder from compressing together in response to sufficiently large localized or concentrated loads that sometimes occur. In addition, another problem with air hydrostatic pressure sensors is that gas-filled bladders are susceptible to fluid loss due to leakage or permeation, thus requiring replenishment of the bladder's working fluid during operation. is there. The prior art also teaches the use of a hydraulic load cell, in which case the weight to be measured is applied to a piston element of known area, thereby measuring by multiplying the known area by the measured pressure. Weight is obtained. One of the problems when the hydraulic load cell is applied to the periphery of a vehicle, particularly to a seat, is that the effect of arranging the load cell on the hydraulic head causes a load measurement error. Summary of the Invention In general, an air hydrostatic weight sensor comprises a bladder mounted on a seat and filled with gas, means for distributing the weight to be measured to the surface of the bladder, and measuring the pressure in the bladder relative to the ambient pressure. Means for indicating the weight of the vehicle. Furthermore, the aerostatic weight sensor has means for refilling the bladder filled with gas, taking into account losses over time. To the extent possible of the surrounding operating conditions, the gas-filled bladder is preferably partly so that the capacity of the bladder without the gas-filled load usually does not exceed the design capacity. And gas expansion due to changes in ambient temperature and pressure. Also, under these conditions, the relative absolute pressure in the bladder does not exceed the drawing pressure. Under the action of the distributed load, the capacity of the bladder decreases and the internal pressure becomes sufficiently large to support the load. In the case of a square slab-shaped bladder having a height and two bottom dimensions, as the height decreases under the load, the bottom dimension increases, and thus the bottom area of the bladder increases. Then, the weight of the load distributed from the product of the bottom area of the bladder and the difference between the internal pressure and the external pressure of the bladder is given. Assuming that the bottom of the bladder is well supported and the top of the bladder is not locally compressed against the bottom, even if the load on the top of the seat is relatively localized, The associated weight is given by the differential pressure acting on the bottom of the bladder. As mentioned above, the bladder is preferably only partially filled under normal ambient conditions. Therefore, it is considered that the action of the load concentrated on the bladder causes the upper surface of the bladder to contact the bottom surface. This prevents some of the load from being carried by the gas in the bladder, so that the corresponding differential pressure measurement does not properly indicate the total weight of the bladder. This condition is mitigated by providing a means for distributing the load over the bladder, such as with a foam pad forming a seat cushion. In general, as the amount of gas in the bladder and the thickness of the bladder for the same bottom dimension decrease, the sensitivity of the gas-filled bladder to ambient temperature and pressure decreases. However, as the thickness of the bladder becomes thinner at full height and the amount of gas decreases, the bladder becomes more prone to bottoming under the influence of loads locally applied to the seat. The gas-filled bladder can have a sealed structure to fix the initial amount of gas. Alternatively, a bladder can be fitted with a recharge valve to refill the gas lost by permeation or leakage. In addition, the bladder is equipped with means for automatically refilling this lost gas with a preferred amount of gas relative to the bladder's design capacity, usually about 30% to 50% of the design capacity, particularly preferably about 40%. % Can be refilled. When installing means for automatically refilling the bladder, the amount of gas in the bladder at any given time will not be known. The weight on the sensor is given by the formula W = DP / A, where DP is the differential pressure between the internal and external pressure of the bladder, and A is the bottom area of the bladder. The bottom area A of the partially filled bladder increases with increasing load, but the effect is included in the calibration. In the case of relatively thin bladders, this effect is small and the sensitivity is relatively poor even for bladders in the filled state. The present invention provides a system and method for partially filling a gas filled bladder of an air hydrostatic pressure sensor. The present invention also provides a system and method for adjusting the amount of gas in a bladder of an air hydrostatic weight sensor during an automatic filling operation. In the present invention, the bladder filled with gas of the air hydrostatic pressure sensor is composed of a plurality of cells. These cells are preferably formed as elongated strips or tubes and extend substantially along the length of the bladder and are generally parallel to one another. The cells communicate with each other via one or more internal manifolds or passages inserted between adjacent cells to allow for internal air flow and pressure equilibrium. Seams are formed between adjacent cells to prevent over-inflation and maintain comfort by preventing significant changes in seat shape with changes in ambient temperature and pressure conditions. I have. One or more internal manifolds may be formed as part of the bladder or separately attached to one or both ends of the strip. A portion of the cells, preferably half, and more preferably every cell, includes or cooperates with a restoration medium or mechanism that fills the cells and selectively connects the cells to their original design capacity. Act to maintain. The rest of the cell is empty. For a bladder assembly filled with gas, the bladder is first emptied. These cells, which contain or cooperate with the restoring medium or mechanism filling the cells, are then restored to their design capacity by ambient air introduced from a check valve. The rest of the cells preferably remain unfilled. When operating, when a load is applied to the bladder, the gas in the bladder will be loaded between all cells via an internal manifold or passage. Distribute to Upon release of the load, those cells that contain or cooperate with the restoring media or mechanism to fill the cells are refilled from the contents of the remaining cells, in which case the present invention provides for The fluid transmission is preferably adapted to be a fluid transmission with a restoring mechanism. As the ambient temperature increases or the ambient pressure decreases, the gas in the bladder expands into those cells that do not include or cooperate with the restoring media or mechanisms that fill the cells. Get in. According to the invention, the load distributor comprises means for distributing the load applied to the hydrostatic weight sensor to at least one surface of the hydrostatic weight sensor carrying the load. The hydrostatic weight sensor is preferably partially filled with a fluid, particularly a fluid such as a gas that expands under the influence of ambient temperature and pressure. If there is no provision for distributing the applied load to the surface of the hydrostatic weight sensor carrying the load, the partially filled hydrostatic weight sensor will tend to rest on the bottom surface under the influence of the concentrated load . The seat cushion inherently acts as a load distributor, but deforms locally under the influence of a sufficiently large or sufficiently concentrated load. The load distributor is preferably of sufficient stiffness to prevent concentrated loads from causing eccentric deformation of sufficient magnitude to locally damage the hydrostatic weight sensor. And it has sufficient flexibility not to disturb the comfort of the seat. Examples of various load distributors according to the present invention are disclosed in applications ASL-157 and ASL-186, which are incorporated herein by reference. In one aspect of the present invention, the restoration medium or restoration mechanism filled in the cell includes elongated bubbles, which are suitably formed to have a highly effective spring flexibility and are compressed with as little force as possible. It is configured as possible. In another aspect according to the present invention, the cell-filled restoring medium or mechanism includes a mounting on the upper surface of the associated cell for attachment to a seat cushion at the top of the bladder, preferably with an adhesive. In yet another embodiment according to the present invention, the cell-filled restoration medium or restoration mechanism includes a plurality of flexible spring mechanisms. Accordingly, one object of the present invention is to provide a seat weight sensor with improved performance that provides a reliable and accurate measurement of the seat load regardless of the location of the weight on the seat. It is yet another object of the present invention to provide an improved seat weight sensor that provides a reliable and accurate measurement of seat load regardless of the size and distribution of the weight sources on the seat. is there. It is yet another object of the present invention to provide a seat weight sensor with improved performance that provides a reliable and accurate measurement of the seat load regardless of the weight on the seat. Yet another object of the present invention is to provide a seat weight sensor with improved performance to operate under a wide range of ambient temperature and pressure conditions. It is yet another object of the present invention to have a rear facing infant seat where the air bag system should rather not open in the event of a severe collision, and in such a case opening the air bag system is desirable. An object of the present invention is to provide a seat weight sensor whose performance is improved so that it can be distinguished from other occupants. Yet another object of the present invention is to provide an improved seat weight sensor wherein the preferred starting mode of the controllable occupant restraint system can be incorporated into an intelligent automatic safety restraint system that depends on the occupant's weight. That is. It is still another object of the present invention to provide a seat weight sensor with improved performance without disturbing the sitting comfort of a seated person. Still another object of the present invention is to provide a seat weight sensor with improved performance that is insensitive to the orientation of the seat. It is yet another object of the present invention to provide a seat weight sensor with reduced manufacturing costs and improved performance. One feature that meets these objectives of the present invention is a fluid-filled bladder located on a seat pedestal. Another feature of the present invention is a pressure sensor coupled to an operatively fluid-filled bladder for measuring pressure within the bladder. Yet another feature of the present invention is a differential pressure detector operatively associated with the fluid-filled bag for measuring the pressure within the bag relative to the surrounding atmospheric pressure. As another feature of the present invention, a kind of gas is contained as a fluid in a bladder filled with a fluid, but the bladder is only partially filled under normal temperature and normal pressure. Yet another feature of the present invention is that it incorporates means for compensating for ambient temperature and pressure effects. As yet another feature of the present invention, a fluid-filled bladder is incorporated under the seat cushion, where the seat cushion acts to distribute the seat load over the entire surface of the bladder. In still another aspect of the present invention, a bladder includes a plurality of cells, the bladders fluidly communicate with each other, and some of the cells within the bladder fill a cell with a restoration medium or mechanism. And the other cells are hollow to partially fill the bladder. In still another aspect of the invention, one or more manifolds are incorporated for communicating fluid between cells within the bladder and for fluid communication with a check valve for refilling the bladder. Several advantages are provided in connection with these unique features of the present invention. One of the advantages of the present invention, when compared to the prior art, is that the gas-filled bladder reacts to loads over a wide range of seats, regardless of the distribution and size of the loads. Another advantage of the present invention is that the gas-filled bladder is automatically maintained in a partially-filled state, thereby enabling the seat weight sensor to operate reliably and accurately over a wide range of ambient pressures and temperatures. It is. Yet another advantage of the present invention is that the seat weight sensor allows the rear facing infant seat to be distinguished from the occupant for whom deployment of the airbag system is desired. Yet another advantage of the present invention is that the strength and accuracy of the seat weight sensor is sufficient, thereby allowing the automatic occupant safety restraint system to be controlled in an associated occupant weight dependent manner. Thus, the present invention is relatively insensitive to ambient temperature and pressure, is simple in construction, relatively robust and reliable in operation, is easy to incorporate into a car seat, and is easy to seat for a occupant. A seat weight sensor with improved performance that can be manufactured at a relatively low cost without impairing comfort is provided. These and other objects, features, and advantages of the present invention may be better understood with reference to the detailed description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings. Although this description shows the case where the present invention is applied to an automatic safety restraint system for an automobile, the present invention can be applied to other systems for measuring the weight of an object. It will be understood by those who have. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 illustrates an example of an environment to which the present invention can be applied. FIG. 2 illustrates the bladder of the pneumatic hydrostatic pressure sensor according to the first aspect, showing the bladder cell being inflated for pressure release. FIG. 3 illustrates the bladder of the air hydrostatic pressure sensor according to the first embodiment, showing the cells of the bladder in an initially crushed state. FIG. 4 is a copy of FIG. 2 for comparison with FIG. FIG. 5 illustrates the bladder of the air hydrostatic pressure sensor according to the second aspect, showing the cells of the bladder in an initial collapsed state. FIG. 6 illustrates a bladder of an air hydrostatic pressure sensor according to a second embodiment, showing the bladder cells being inflated for pressure release. Detailed description of preferred embodiments Referring to FIG. 1, a seat 3 in a motor vehicle 1 incorporates a hydrostatic pressure weight sensor 10 installed in a seat base 40. The hydrostatic weight sensor 10 includes a bladder 15 filled with a fluid, a check valve 30 for flowing the fluid into the bladder 15, and a differential pressure sensor 20 for measuring a pressure difference between the bladder 15 and the outside air 25. And The bladder 15 is sandwiched between a lower part of the seat frame 46 and an upper part of the seat cushion foam 44. The check valve 30 allows air to flow into the bladder 15 when the ambient pressure 25 is higher than the pressure in the bladder 15, and usually means inside the bladder 15 to regulate the amount of fluid in the bladder 15. Respond to In operation, the internal pressure of the bladder 15 is increased by the occupant 5 sitting on the base 40 of the seat 3, and the differential pressure detected by the differential pressure sensor 20 is multiplied by the area of the base 17 of the bladder 15. The product is equal to the total weight distributed on the top 19 of the bladder 15 by the seat cushion foam 44. The bladder 15 is preferably partially filled with gas such that the pressure in the unloaded bladder 15 within the assumed ambient temperature and pressure range does not exceed the ambient pressure. The pressure signal output 22 from the differential pressure sensor 20 is operatively coupled to a signal processor 50, which allows the pressure signal output 22 to be output to the occupant using known analog, digital, or microprocessor circuitry and software. Is converted to weight units. The collision sensor 60 is also connected to the normal operation signal processor 50. The signal processor 50 is mounted within the airbag inflator module 110 in response to a collision detected by the collision sensor 60, and further depending on the weight of the occupant converted and detected from the pressure signal output 22. A signal 80 is operatively connected to one or more initiators 90 of one or more gas generators 100 to control the activation of the airbag inflator module assembly 7 and to activate the airbag 120 as appropriate. Inflate to protect the occupant 5 from obstacles that would otherwise suffer from a collision if not inflated. The power required to perform these operations is provided by a power supply 70, preferably a vehicle battery. Referring to FIG. 2, the bladder 15 of the hydrostatic weight sensor 10 is shown vertically with no load but expanded. The bladder has a plurality of cells 210, which are preferably arranged parallel to one another. Each cell is preferably spread substantially over the entire length of one side of the base of the bladder 15. The cells 210 are such that fluids communicate with each other. The bladder may incorporate one or more manifolds 220, alternately or in combination, to allow fluid communication between multiple cells 210 to be equal pressure. Manifold 220 may be formed as part of bladder 15 or at one or both ends of cell 210. A seam is provided between adjacent cells 210 to minimize any "bulging" tendency created by bladder 15 and that each cell 210 is subjected to the pressure, temperature, and weight applied to the system. It can be operated individually in response to. The alternating cells 210 are provided with one or more foam inserts 230 to restore the cell to its designed volume. The foam insert 230 may be configured to adjust the displacement characteristics with respect to force, preferably such that the effective spring constant of the foam insert 230 increases as the foam is compressed. The bladder 15 is connected to the manifold 220 as much as possible so that the check valve 30 and the pressure sensor 20 shown in FIG. The operation of the bladder in FIG. 2 is illustrated in FIGS. At the time of assembly, first, the fluid in the bladder 15 is discharged by, for example, a vacuum source or compression. After removal of the exhaust source, the foam inserts 230 in the spaced rows of cells 210 expand and draw air into the expanding cells 210, while the other cells 210 without the foam inserts 230 exhaust. It has been done. As a result, the bladder 15 is initially in a partially filled state as shown in FIG. From this point on, the bladder can be in a range of environmental conditions. Under conditions of high ambient temperature or low ambient pressure, the gas in bladder 15 expands from cell 210 with foam insert 230 into adjacent cell 210 without foam insert 230, thereby initially The potentially expanded volume of the evacuated cell 210 ensures that the pressure of the bladder 15 that is sufficiently unloaded does not exceed ambient pressure, thereby preserving the accuracy of the associated hydrostatic weight sensor 10. The foam insert 230 illustrated in FIGS. 2-4 operates to adjust the volume of the cell 210 associated with the bladder 15 in one possible manner of a cell filled restoration medium or mechanism. Alternatively, other types of spring elements, such as heli-carbane, resilient tubing, or elastic corrugated material, can replace or cooperate with the foam insert 230. FIGS. 5 and 6 illustrate the operation of a restoring medium or restoring mechanism that fills every other cell, whereby the bladder 15 is configured as in FIG. Instead of incorporating a foam insert 230, the top surface 510 of every other cell group 210 is firmly secured to the bottom of the seat cushion 44 with an adhesive, so that the restoring action of the seat cushion is adhesive. The difference is that the fixed top surface 510 operates to lift with the seat cushion 44, thereby restoring the volume of fluid contained within the associated cell. FIG. 5 shows an embodiment of the bladder in an initial filling state, while FIGS. 3 and 4 show a first embodiment, while FIG. 6 shows the same bladder under environmental conditions that expand the initial volume of gas. Is shown. One drawback in the embodiment of FIG. 2 is not in the embodiment of FIGS. 5 and 6, but every other load path through the bladder 15 is provided by the foam insert 230, so that the load That is, the part will not be detected by the associated pressure sensor 20. Although particular embodiments have been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art from the teachings of the present disclosure that various modifications and alterations can be made to those details. Therefore, the specific configuration disclosed is for the purpose of illustration only, and is not intended to limit the scope of the invention, which applies to the full scope of the appended claims and all equivalents thereof. Shall be.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01L 5/00 G01L 5/00 Z // B60N 2/44 B60N 2/44 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01L 5/00 G01L 5/00 Z // B60N 2/44 B60N 2/44

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.車両座席上の着座者の重量を感知するシステムであって、 a)その座席のクッションの下に設置され、かつその座席のベースに支持され たブラダであって、可撓性の材料で構成され、さらに互いに流体を連通する複数 のセルを有する前記ブラダと、 b)ブラダにより含まれる感知流体と、 c)ブラダ外の感知流体源と、 d)ブラダのセルの一部分で作動するセル充填復元機構と、 e)ブラダ内の感知流体の圧力に応じて信号を発生するための作動的にしブラ ダと接続された圧力センサと、 f)吸気口と排気口を有する逆止弁であって、ここで吸気口は作動的に前記感 知流体源と接続され、排気口は前記ブラダの複数のセルと流体で連通しており、 そしてセル充填復元機構に応答してブラダ内へ感知流体源から感知流体を流入す ることのできる、前記逆止弁と、 g)信号から着座者の重量を演算するための信号処理器と、 を含むシステム。 2.ブラダの複数のセルを流体で連通するマニホールドをさらに含み、それによ り逆止弁がマニホールドを通してブラダの複数のセルと流体連通する、請求項1 に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するためのシステム。 3.ブラダの複数セルにおける各セルがブラダの複数セル内で1つ以上のセルに 近接するように、ブラダの複数のセルが配列されている、請求項1に記載の車両 座席上の着座者の重量を感知するシステム。 4.セル充填復元機構がブラダのセルの一部に組込まれ圧縮可能な弾性材を含む 、請求項3に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 5.セル充填復元機構がセルの複数セルの1つ置きの七ル群に作動する、請求項 4に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 6.セル充填復元機構がブラダの外部にある、請求項1に記載の車両座席上の着 座者の重量を感知するシステム。 7.ブラダの複数のセルを流体で連通するマニホールドをさらに含み、それによ り逆止弁がマニホールドを経由してブラダの前記複数のセルと流体連通する、請 求項6に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 8.ブラダの複数セルにおける各セルがブラダの複数セル内で1つ以上のセルに 近接するように、ブラダの複数のセルが配列されている、請求項6に記載の車両 座席上の着座者の重量を感知するシステム。 9.セル充填復元機構がブラダの複数セルの1つ置きのセル群に作動する、請求 項8に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 10.セル充填復元機構が、ブラダの該セルの1部分を座席クッションの下部に 結合することにより実現される、請求項6に記載の車両座席上の着座者の重量を 感知するシステム。 11.圧力センサが感知流体の圧力とその場の大気圧との差圧に応答する、請求 項1に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 12.ブラダの少なくとも1つの負荷支持面に近接して負荷分配器をさらに含む 、請求項1に記載の車両座席上の着座者の重量を感知するシステム。 13.車両座席上の着座者の重量を感知する方法であって、 a)車両座席内に着座者を支持する負荷経路と直列にブラダを挿置すること、 ここで該ブラダは互いに流体連通している複数のセルを含み、感知流体と圧力セ ンサとを互いに流体連通して組み込み、該圧力センサは感知流体の圧力に応じて 信号を発生し、そして圧力センサは、ブラダに対し車両座席上の着座者によって 加えられる着座者重量の成分に応答する、 b)着座者の重量がブラダから取り除かれた場合、ブラダの複数セルの一部の 体積を復元すること、 c)ブラダ内の感知流体圧力が感知流体源内の感知流体圧力より低い場合、感 知流体源から感知流体をブラダ内へ流入させること、 d)信号から着座者の重量に応じた計測値を発生すること、 を含む、前記方法。 14.感知流体源からの前記感知流体を濾過する作用をさらに含む、請求項13 に記載の車両座席上の着座者の重量を感知する方法。 15.ブラダの少なくとも1つの負荷支持面上にわたり印加される負荷を分布さ せる作用をさらに含む、請求項14に記載の車両座席上の着座者の重量を感知す る方法。[Claims] 1. A system for sensing the weight of a occupant on a vehicle seat,   a) installed under the cushion of the seat and supported by the base of the seat A bladder, comprising a flexible material and further communicating fluids with each other. Said bladder having cells of   b) a sensing fluid contained by the bladder;   c) a source of sensing fluid outside the bladder;   d) a cell filling and restoring mechanism that operates on a portion of the bladder cell;   e) an activating bladder for generating a signal in response to the pressure of the sensing fluid in the bladder; A pressure sensor connected to the   f) a check valve having an intake port and an exhaust port, wherein the intake port is operatively operated as described above. Connected to a knowledgeable fluid source, the outlet is in fluid communication with a plurality of cells of the bladder, And flowing sensing fluid from the sensing fluid source into the bladder in response to the cell filling and restoring mechanism. Said check valve,   g) a signal processor for calculating the weight of the occupant from the signal; Including system. 2. A manifold that fluidly communicates the plurality of cells of the bladder, 2. The non-return valve in fluid communication with the plurality of cells of the bladder through the manifold. A system for sensing the weight of a occupant on a vehicle seat according to claim 1. 3. Each cell in bladder cells becomes one or more cells in bladder cells The vehicle according to claim 1, wherein a plurality of bladder cells are arranged in close proximity. A system that senses the weight of the occupant on the seat. 4. Cell filling and restoring mechanism incorporated into part of bladder cell and includes compressible elastic A system for sensing the weight of a occupant on a vehicle seat according to claim 3. 5. The cell filling and restoring mechanism operates on every other cell in a plurality of cells. The system for sensing the weight of a seated person on a vehicle seat according to claim 4. 6. The dressing on a vehicle seat according to claim 1, wherein the cell filling and restoring mechanism is outside the bladder. A system that senses the weight of the occupant. 7. A manifold that fluidly communicates the plurality of cells of the bladder, A check valve in fluid communication with said plurality of cells of the bladder via a manifold. A system for sensing a weight of a seated occupant on a vehicle seat according to claim 6. 8. Each cell in bladder cells becomes one or more cells in bladder cells 7. The vehicle according to claim 6, wherein a plurality of bladder cells are arranged in close proximity. A system that senses the weight of the occupant on the seat. 9. A cell filling and restoring mechanism operates on every other group of cells of the bladder. Item 9. A system for sensing a weight of a seated person on a vehicle seat according to Item 8. 10. A cell filling and restoring mechanism places a portion of the bladder cell under the seat cushion. The weight of the occupant on the vehicle seat according to claim 6, which is realized by coupling. Sensing system. 11. The pressure sensor is responsive to a pressure difference between the pressure of the sensing fluid and the local atmospheric pressure. Item 2. A system for sensing a weight of a seated person on a vehicle seat according to Item 1. 12. A load distributor proximate at least one load bearing surface of the bladder; The system for sensing the weight of a occupant on a vehicle seat according to claim 1. 13. A method for sensing the weight of a seated person on a vehicle seat,   a) inserting the bladder in series with the load path supporting the occupant in the vehicle seat; Here, the bladder includes a plurality of cells in fluid communication with each other, the sensing fluid and a pressure cell. And the pressure sensor are mounted in fluid communication with each other. Signal and the pressure sensor is activated by the occupant on the vehicle seat against the bladder. Responsive to the added occupant weight component,   b) If the occupant's weight is removed from the bladder, some of the bladder cells Restoring volume,   c) if the sensing fluid pressure in the bladder is lower than the sensing fluid pressure in the sensing fluid source, Flowing the sensing fluid from the knowledge fluid source into the bladder;   d) generating a measurement according to the weight of the occupant from the signal; The above method, comprising: 14. 14. The method of claim 13, further comprising filtering the sensing fluid from a sensing fluid source. 3. A method for sensing the weight of a seated person on a vehicle seat according to item 1. 15. Distributing the applied load over at least one load bearing surface of the bladder; 15. Sensing the weight of a seated occupant on a vehicle seat according to claim 14, further comprising the action of: Way.
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