專利名稱：座椅乘員重量的傳感方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測座椅乘員重量的方法和裝置，具體地說，是一種安裝在車輛座椅軌道內(nèi)對座椅乘員重量進行精確測量的傳感器的設置方式。
現(xiàn)在的一些測量座椅乘員重量的系統(tǒng)即復雜又昂貴。一種系統(tǒng)采用在椅面泡沫內(nèi)安裝壓力敏感的金屬箔薄墊的方式，還有一種系統(tǒng)采用在椅面下多個位置設置傳感器的方式。這些薄墊或傳感器的合成輸出用于確定座椅乘員的重量。這些傳感器承受座椅乘員重量產(chǎn)生的基本上為垂直方向的力，但也承受因加速、減速、轉向帶來的縱向和側向力。由這些傳感器測得的縱向和側向力對重量的測量加入了錯誤的成分。為了提高精確性，這些傳感器使用多個應變片和復雜的彎曲元件以得到垂直方向的高測量靈敏度和縱向及側向的低測量靈敏度以便增加精度。
將這些傳感器安裝在椅面內(nèi)可能也非常困難和耗時。在達到精密測量要求的同時，為每一傳感器找到合適安裝位置以便能協(xié)調(diào)座椅乘員所有不同乘坐位置也非常困難。而且，乘員在座椅上的移動可能會把這些傳感器移出或挪動到正確位置之外。由于傳感器是裝在椅面內(nèi)部，在座椅在車內(nèi)安裝好后，對傳感器進行重新置位也是非常困難的。
因此，需要有一種簡化的座椅乘員重量測量系統(tǒng)，且該系統(tǒng)既精確又易于安裝，并能克服上面提及的現(xiàn)有技術體系中的不足之處。
在一個優(yōu)選實施例中，軌道總成由內(nèi)側軌道總成和與內(nèi)側軌道總成間隔開的外側軌道總成構成。第一傳感器組件裝在內(nèi)側軌道總成上，用來產(chǎn)生根據(jù)測得的內(nèi)軌因乘員重量而產(chǎn)生的變形量的第一信號；第二傳感器組件裝在外側軌道總成上，用來產(chǎn)生根據(jù)測得的外軌因乘員重量而產(chǎn)生的變形量的第二信號。該系統(tǒng)采用一個中央處理器來根據(jù)第一和第二信號確定座椅乘員重量。該系統(tǒng)還很有利地包括與該處理器相連的氣囊控制模塊。氣囊的膨脹力由該控制模塊根據(jù)所述座椅乘員重量來控制。
確定座椅乘員重量的方法包括下列步驟。將內(nèi)側軌道總成裝在車體上，將外側軌道總成間隔于內(nèi)側軌道總成也安裝在車體上。所述內(nèi)側軌道總成和外側軌道總成的橫截面積預先設定，并且內(nèi)側軌道總成和外側軌道總成上都設有橫截面積小于所述預設橫截面積的軌道部分。該方法的步驟還包括在內(nèi)側軌道總成的所述軌道部分上安裝第一傳感器組件，在外側軌道總成的所述軌道部分安裝第二傳感器組件，由第一傳感器組件產(chǎn)生對應于內(nèi)軌因乘員重量而產(chǎn)生的變形量的第一信號，由第二傳感器組件產(chǎn)生對應于外軌因乘員重量而產(chǎn)生的變形量的第二信號，再將所述第一和第二信號合成來確定座椅乘員重量。
另外的步驟包括設置一個對氣囊的充氣進行控制的系統(tǒng)控制器并根據(jù)所述第一和第二信號產(chǎn)生一個座椅乘員重量信號。該座椅乘員重量信號被傳送至控制器，氣囊的膨脹力根據(jù)所述座椅乘員重量信號進行控制。
本發(fā)明的這些和其他特征從下面的說明和附圖中可以得到更好的理解，下面是對附圖的簡要說明。
示例性實施例的詳細說明車輛包括車輛座椅組件(在

圖1中通常用12標明)和安全氣囊系統(tǒng)14。座椅組件2可為駕駛員座椅也可為乘客座椅，并包括椅背16和椅面18。當乘員20坐在座椅12上時，就對椅面18施加了垂直力Fv。Fv代表座椅乘員20的重量。
在某種碰撞條件下，安全氣囊系統(tǒng)14打開氣囊24。氣囊24(在圖1中以虛線示出)的膨脹力根據(jù)座椅乘員20的重量而變化。該車輛還包括一個獨特的測量座椅乘員20重量的系統(tǒng)。這個獨特的系統(tǒng)裝在座椅軌道總成(在圖2中通常用26指明)上。
座椅軌道總成26包括裝在如底板、車架或凸座等車體結構上的第一軌道28。第二軌道32的支撐系統(tǒng)使其能相對于第一軌道28沿縱軸34移動。第一傳感器38和第二傳感器40裝在軌道28、32中的一個上面。傳感器38、40用于產(chǎn)生代表乘員重量的信號。在座椅軌道總成26上，第一傳感器38最好靠后一些，而第二傳感器40要靠前一些。第一傳感器38和第二傳感器40用于測量軌道總成26的變形而產(chǎn)生信號。
第一軌道28包括前端42和后端44以及在兩末端42、44之間延伸的軌道中間部分46。前端42和后端44裝在車體結構30上并使得軌道中間部分46不受支撐，從而在車體結構30和軌道中間部分46之間形成間隙48。最好是讓第一軌道28裝在每端都帶有向上凸起支承部分52的凸座50上，其中，所述凸起支承部分52分別用來支撐第一軌道28的前端42和后端44。
因此，軌道總成26的軌道中間部分46在壓力下能變形。如圖3所示，當乘員坐在座椅12上時，垂向力Fv作用在軌道總成26上。反作用力Fr以相反的方向作用其上。這幾個力使得軌道中間部分46變形并反映出純彎梁(在圖3A中通常以54標明)的特性。傳感器38、40最好為處于軌道中間部分46上的應變片，不過，也可使用此領域中已知的其他類型的傳感器。比如說，光纖或磁致彈性傳感器。
傳感器38、40最好都裝在第一軌道28上，這樣，當?shù)诙壍?2沿軸線34作調(diào)整時，傳感器38、40的位置保持在懸空的軌道部分。如圖4所示，若干個球軸承56裝在軌道28、32之間，因此第二軌道32可容易地相對于第一軌道28滑動。軸承56還將作用在第二軌道32上的力傳遞到兩傳感器位置中間的剛性軌道部分46上去。
如圖5所示，座椅12通過內(nèi)側軌道總成26a和與內(nèi)側軌道總成26a間隔開并保持預設距離的外側軌道總成26b裝在車體結構30上。內(nèi)側軌道總成26a和外側軌道總成26b經(jīng)安裝后具有類似的彎曲性能，也即，兩個軌道總成26a和26b都可因乘員的重力而產(chǎn)生垂向變形。兩個軌道總成26a和26b都包括第一和第二軌道28、32。
在一個實施例中，第一傳感器38和第二傳感器40裝在內(nèi)側軌道總成26a上，第三傳感器58和第四傳感器60裝在外側軌道總成26b上。第一傳感器38和第二傳感器40產(chǎn)生代表乘員重量在內(nèi)側軌道總成26a上的部分的第一信號62，第三傳感器58和第四傳感器60產(chǎn)生代表乘員重量在外側軌道總成26b上的部分的第二信號64。信號62、64被傳遞至電控單元(ECU)66，該單元66將信號合成并確定乘員20的重量。然后，電控單元66向系統(tǒng)控制器70發(fā)送控制信號68。系統(tǒng)控制器70最好是一個與電控單元66連接的氣囊控制模塊，從而氣囊24的膨脹力可根據(jù)座椅乘員重量而得到控制。系統(tǒng)控制器70還可用于根據(jù)乘員重量來控制座椅安全帶的預緊力。
盡管上述設置非?？扇?，但還有一種方案可供選擇，即可在內(nèi)側軌道總成26a上只安裝一個傳感器來產(chǎn)生對應于測得的內(nèi)側軌道總成26a因乘員重量而產(chǎn)生的變形的第一信號62，在外側軌道總成26b上安裝第二個傳感器來產(chǎn)生對應于測得的外側軌道總成26b因乘員重量而產(chǎn)生的變形的第二信號64。
如同圖6中的細節(jié)所示，軌道總成26的橫截面積為預先設定，其高度為H1，每個軌道總成26有一段通常由72標明的軌道部分，所述軌道部分的橫截面積由高度H2限定，并小于預設的由高度H1限定的橫截面積。每一軌道總成26a、26b有兩段橫截面積減小的軌道部分72。一個軌道部分72裝有一個傳感器組件38、40、58、60。圖6只示出了第一個傳感器38。當軌道總成26在載荷下變形時，如圖7所示，傳感器38對純彎梁54的狀況進行檢測。因此，處于四個位置的傳感器38、40、58、60成為對變形進行測量的一個惠斯通電橋?；菟雇姌虻牟僮髟诖祟I域中為人所熟知。
橫截面積減少的軌道部分72最好是通過在第一軌道28內(nèi)形成方孔而形成。這些孔形成了雙梁彈性元件(dual-beam spring element)。有了這些位于內(nèi)側軌道總成26a和外側軌道總成26b上的元件，就可以測量施加在兩套軌道總成26a、26b之間的區(qū)域的垂向力Fv。
確定座椅乘員重量的方法包括如下步驟。內(nèi)側軌道總成26a裝在車體結構30上，與內(nèi)側軌道總成26a間隔開的外側軌道總成26b也裝在車體結構30上。內(nèi)側軌道總成26a和外側軌道總成26b的橫截面積預先設定并由高度H1限定，每個軌道總成26a、26b都至少有一段橫截面積H2要小于橫截面積H1的軌道部分72。此方法的步驟還包括在內(nèi)側軌道總成26a的軌道部分72上安裝第一傳感器組件，以及在外側軌道總成26b的軌道部分72上安裝第二傳感器組件。第一傳感器組件響應于內(nèi)側軌道總成26a因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第一信號62，第二傳感器組件響應于外側軌道總成26b因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第二信號64。第一信號62和第二信號64用來確定該座椅乘員的重量。
另外的步驟包括設置控制氣囊24膨脹的系統(tǒng)控制器以及根據(jù)第一信號62和第二信號64的合成來產(chǎn)生座椅乘員重量信號68。然后再將座椅乘員重量信號傳遞到控制器，氣囊的膨脹力就根據(jù)該座椅乘員重量而得到控制。
其他步驟包括分別在內(nèi)側軌道總成26a和外側軌道總成26b上設置由中部46連接的前端42和后端44，以及分別將所述前端42和后端44固定在車體結構30上并使得每個軌道總成26a、26b的中部46保持懸空。軌道部分72最好處于中部46上。
如同上面所討論的，第一傳感器組件最好包括裝在內(nèi)側軌道總成26a的第一軌道28上的第一傳感器38和第二傳感器40；第二傳感器組件最好包括裝在外側軌道總成26b的第一軌道28上的第三傳感器58和第四傳感器60。
內(nèi)置重量傳感器38、40、58、60的座椅軌道總成26用來確定坐在上面的乘員的重量。最好是將傳感器38、40、58、60與座椅軌道總成26做成一體，因為座椅軌道總成26是大多數(shù)車座12的常用的部件之一。所述重量測量系統(tǒng)很容易加裝到任何類型的座椅軌道結構中。重量傳感器38、40、58、60裝在尺寸減小的軌道部分72內(nèi)，用來測量軌道材料因乘員20的重量而產(chǎn)生的變形。測得的重量與座椅位置無關，并且對于乘員在座椅12上的不同位置，所測數(shù)據(jù)也非常精確。
通過測量內(nèi)側軌道總成26a和外側軌道總成26b的所有四個位置的變形，可以計算乘員的重量，該重量與所有四個傳感器38、40、58、60的總輸出成比例。將后面部分的傳感器信號的和減去前面部分的傳感器信號的和，再用該差值除以四個信號的總和，便可得到座椅上部分和乘員的重心的位置。調(diào)節(jié)信號的電子元件可裝在軌道總成26a、26b內(nèi)部，這在所屬領域的技術中也為人所熟知。
在高過載荷情況下，軌道總成26承受很大的垂直力Fv和水平力Fh。這些力使得軌道承受過載的合力Fre，該合力力圖使軌道26與底板30分離。在實際應用中，在過載很大的情況下，和整體結構座椅一樣，加上一個活動過載保護會很有好處。一種這樣的過載保護的方法利用了過載螺栓74，如圖8所示，該螺栓74穿過軌道28、32連在車輛底板30上。在很高的車輛沖擊力下，螺栓74防止了軌道總成26與底板30的脫離。因此，橫截面積減小的軌道部分72就不用承擔全部的沖擊力。
盡管公布了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，但應該理解的是，此技術領域的普通技術人員會意識到在本發(fā)明范圍內(nèi)存在許多改進。因此，下面的權利要求應該被仔細研究以確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
權利要求
1.一種測量車座上乘員重量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括裝在車體結構上的第一軌道；第二軌道，所述第二軌道的支承方式使其可相對于所述第一軌道移動，并可因乘員重力在垂直方向變形；和安裝在所述軌道當中一個上的至少一個傳感器，用來產(chǎn)生代表所述乘員重力的信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個接收所述信號的中央處理器。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與所述處理器連接的氣囊控制模塊，其特征在于，氣囊的膨脹力由所述控制模塊根據(jù)座椅乘員重量來控制。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一軌道包括一個前端和一個后端，在所述前端和后端之間是軌道中間部分，所述前端和后端固定在車體結構上，并使得所述軌道中間部分懸空，從而在車體結構和所述軌道中間部分之間形成了間隙。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器處于所述軌道中間部分上。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個傳感器包括處于所述軌道中間部分靠前位置的第一傳感器和處于所述軌道中間部分靠后位置的第二傳感器，所述第一傳感器和第二傳感器用來測量所述第二軌道的變形并產(chǎn)生所述信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括安裝在裝在車體結構上的第三軌道；第四軌道，所述第四軌道的支承方式使其可相對于所述第三軌道移動，并可因乘員重力在垂直方向變形；和安裝在所述第三和第四軌道當中一個上的第三傳感器，所述第三傳感器與所述第一和第二傳感器共同工作產(chǎn)生所述信號，所述第一和第二軌道形成內(nèi)側滑軌總成，所述第三和第四軌道形成外側滑軌總成。
8.一種測量車座上乘員重量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括安裝在車體結構上的內(nèi)側滑軌總成；與所述內(nèi)側滑軌總成間隔開并安裝在車體機構上的外側滑軌總成；安裝在所述內(nèi)側滑軌總成上的第一傳感器組件，所述第一傳感器組件響應測得的所述內(nèi)側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而生成第一信號；安裝在所述外側滑軌總成上的第二傳感器組件，所述第二傳感器組件響應測得的所述外側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而生成第二信號；和根據(jù)所述第一和第二信號來確定座椅乘員重量的中央處理器。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)側滑軌總成和外側滑軌總成的橫截面積為預先設定，并且每個滑軌總成都設有橫截面積比所述預設的橫截面積小的至少一個軌道部分，所述第一和第二傳感器組件就裝在所述軌道部分上。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)側滑軌總成和外側滑軌總成都包括一個前端和一個后端，在所述前端和后端之間為中間部分，所述前端和后端裝在車體結構上，并使得所述中間部分處于懸空，從而在車體結構和所述滑軌總成之間形成了間隙。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，橫截面積小于所述預設橫截面積的所述軌道部分處于所述中間部分。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個所述滑軌總成的所述至少一個軌道部分包括處于所述中間部分靠前位置的第一軌道部分和處于所述中間部分靠后位置的第二軌道部分，所述第一和第二傳感器組件都包括裝在所述第一軌道部分上的第一傳感器和裝在所述第二軌道部分上的第二傳感器。
13.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括與所述處理器連接的氣囊控制模塊，其特征在于，氣囊的膨脹力由所述控制模塊根據(jù)座椅乘員的重量來控制。
14.一種確定座椅乘員的重量的方法，所述方法包括下面步驟設置裝在車體結構30上的內(nèi)側滑軌總成和與所述內(nèi)側滑軌總成間隔開也裝在車體結構上的外側滑軌總成，所述內(nèi)側滑軌總成和外側滑軌總成的橫截面積預先設定，每個所述滑軌總成都至少有一個橫截面積要小于所述預設的橫截面積的軌道部分；在所述內(nèi)側滑軌總成的所述軌道部分上安裝第一傳感器組件，以及在所述外側滑軌總成的所述軌道部分上安裝第二傳感器組件；所述第一傳感器組件響應于所述內(nèi)側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第一信號；所述第二傳感器組件響應于所述外側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第二信號；和將所述第一信號和所述第二信號合成，用來確定該座椅乘員的重量。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，所述方法包括下面步驟設置控制氣囊膨脹的系統(tǒng)控制器；根據(jù)所述第一信號和所述第二信號的合成信號產(chǎn)生座椅乘員重量信號；然后再將所述座椅乘員重量信號傳遞到所述控制器；根據(jù)所述座椅乘員重量來控制氣囊的膨脹力。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，所述方法包括下面步驟分別在內(nèi)側滑軌總成和外側滑軌總成上設置由中間部分連接的前端和后端；分別將所述前端和所述后端固定在車體結構上并使得每個滑軌總成的所述中間部分保持懸空。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，所述方法包括下面步驟將所述軌道部分置于所述中間部分上。
18.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一傳感器組件包括裝在所述內(nèi)側滑軌總成靠后位置的第一傳感器和裝在所述內(nèi)側滑軌總成靠前位置的第二傳感器；所述第二傳感器組件包括裝在所述外側滑軌總成靠后位置的第三傳感器和裝在所述外側滑軌總成靠前位置的第四傳感器。
全文摘要
一種座椅乘員重量的測量系統(tǒng)用于對安全氣囊膨脹的控制。該系統(tǒng)內(nèi)置于由內(nèi)側滑軌總成(26A)和外側滑軌總成(26B)支撐的車座上。所述內(nèi)側滑軌總成和外側滑軌總成安裝在車體結構上并使其中間軌道部分懸空。第一傳感器組件(38、40)裝在內(nèi)側滑軌總成(26A)上,第二傳感器組件(58、60)裝在外側滑軌總成(26B)上。第一傳感器組件響應于內(nèi)側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第一信號;第二傳感器組件響應于外側滑軌總成因座椅乘員重量而產(chǎn)生的變形而產(chǎn)生第二信號。中央處理器(66)根據(jù)第一和第二信號來確定座椅乘員的重量。中央處理器(66)與安全氣囊系統(tǒng)(70)連接,并根據(jù)座椅乘員的重量來對氣囊的膨脹進行控制。
文檔編號B60R21/01GK1341061SQ00804066
公開日2002年3月20日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權日1999年2月24日
發(fā)明者H·利希廷格, R·厄斯特雷希特, J·迪梅耶 申請人:美國西門子汽車公司