專利名稱：用于確定座位乘坐者重量的重量傳感器裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于測量座位乘坐者重量的裝置。具體地說，在座位框架元件上安裝傳感器裝置，以便提供座位乘坐者的重量測量結(jié)果。
2.相關(guān)技術(shù)大多數(shù)車輛都具有氣囊和安全帶限制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)共同保護(hù)司機(jī)和乘客不會(huì)因高速撞擊而受到嚴(yán)重傷害。根據(jù)司機(jī)或乘客的尺寸來控制氣囊的展開力和安全帶預(yù)緊器的力是非常重要的?？刂七@些力的一種方法是監(jiān)測座位乘坐者的重量。如果車?yán)锴芭诺某丝妥簧献氖禽^小的人例如孩子或嬰兒，那么作用于座位上的重量就會(huì)小于成人乘坐該位置時(shí)作用于該座位上的重量。
目前一些用于測量座位乘坐者重量的系統(tǒng)不僅復(fù)雜而且昂貴。其中一種系統(tǒng)是采用安裝在座底泡沫內(nèi)的壓敏薄墊片。另一種系統(tǒng)是利用設(shè)置在座底襯墊內(nèi)許多位置上的傳感器。利用從這些薄墊片或從這些傳感器的聯(lián)合輸出來確定座位乘坐者的重量。由于座位乘坐者的重量的緣故，使得這些傳感器受到大致豎直的作用力，而且，這些傳感器還會(huì)受到由于加速、減速或轉(zhuǎn)向所造成的縱向和側(cè)向作用力。傳感器所監(jiān)測到的側(cè)向和縱向作用力會(huì)把一個(gè)誤差部分帶入了重量測量值中。這些傳感器是非常精密復(fù)雜的，它們采用了多個(gè)應(yīng)變器和復(fù)雜的彎曲元件，以便對(duì)豎直方向上的作用力具有高的測量靈敏度，而對(duì)側(cè)向和縱向上的作用力具有低的靈敏度，以便提高精度。
把這些傳感器安裝在座底內(nèi)既困難又費(fèi)時(shí)。難以為每個(gè)傳感器找到適應(yīng)座位乘坐者的所有不同姿勢的安裝位置，并同時(shí)能提供精確的測量值。此外，乘坐者在座位上的移動(dòng)還會(huì)使這些傳感器移出或挪出它們的正確位置。由于這些傳感器被安裝在座底內(nèi)，因此，當(dāng)座位被安裝在車輛內(nèi)之后，就很難對(duì)這些傳感器進(jìn)行重新定位。
因此，希望有這樣一種簡單的座位乘坐者重量測量系統(tǒng)，這種系統(tǒng)測量精確，易于安裝，并能克服現(xiàn)有技術(shù)中各系統(tǒng)的上述缺陷。
發(fā)明概述在公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，一種用于測量乘坐在車輛座位上的乘坐者重量的系統(tǒng)包括安裝在車輛構(gòu)件上的一座位元件，和用于支撐一座底的一座位支撐元件。在座位元件和座位支撐元件之間安裝有許多重量傳感器裝置。每個(gè)重量傳感器裝置具有一底表面和一頂表面，并在其中一個(gè)表面上安裝有一全橋應(yīng)變器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)重量傳感器裝置具有第一端和第二端，該第一端被安裝在座位元件上，例如安裝在一座位升降器上，該第二端被安裝在座位支撐元件上，例如安裝在一座位框架或軌道元件上，在該第一端和第二端之間延伸有一中間可彎曲部分。根據(jù)測量中間可彎曲部分的變位，每個(gè)應(yīng)變器為各個(gè)傳感器裝置產(chǎn)生一個(gè)重量信號(hào)。中央處理器根據(jù)這些重量信號(hào)來確定座位乘坐者的重量。一氣囊控制單元與中央處理器連接，以便根據(jù)座位乘坐者的重量來控制氣囊的展開力。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)傳感器包括至少一條槽，該槽設(shè)置在頂表面或底表面中的一個(gè)表面內(nèi)。該槽至少沿著傳感器的部分寬度延伸，以便使應(yīng)力集中在中間可彎曲部分中。應(yīng)變器被放置在頂表面和底表面中的另一個(gè)表面上，朝著槽的相反面。
本發(fā)明提供了一種簡化的座位乘坐者重量測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)花費(fèi)不多、測量精確、易于安裝。通過下面的說明和附圖可以更好地理解本發(fā)明的這些特征以及其它特征，下面是這些附圖的簡要說明。
附圖簡述

圖1是在具有氣囊系統(tǒng)的車輛內(nèi)坐著一位座位乘坐者的環(huán)境示意圖。
圖2是采用重量測量系統(tǒng)的座位裝置的分解圖。
圖3是圖2中的座位的一個(gè)側(cè)視圖，圖中部分已被切去，表示出了一個(gè)傳感器裝置的安裝。
圖4是圖3中的傳感器裝置的立體示意圖。
圖5是采用重量測量系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的方框示意圖。
圖6A是一傳感器裝置的一優(yōu)選實(shí)施例的頂視圖。
圖6B是圖6A中的傳感器裝置的底視圖。
圖6C是沿著圖6A中的6C-6C的傳感器裝置的剖面圖。
圖7是重量傳感器的另一個(gè)實(shí)施例。
圖8是重量傳感器的另一個(gè)實(shí)施例。
示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述車輛具有一車輛座位組件和一氣囊系統(tǒng)14，其中的車輛座位組件總體上由圖1中的12表示。座位組件12可以是司機(jī)座位，也可以是乘客座位，并且該座位組件12包括一座背16和一座底18.當(dāng)車輛乘坐者20坐在座位12上時(shí)，一個(gè)豎直的作用力Fv就被作用在座底18上。該豎直作用力Fv代表座位乘坐者的20的重量。
氣囊系統(tǒng)14在某種撞擊條件下展開一氣囊24。氣囊24由圖1中的虛線表示，氣囊24的展開力根據(jù)乘坐者20的重量而變化。車輛包括一個(gè)用于測量座位乘坐者20重量的獨(dú)特系統(tǒng)。這個(gè)獨(dú)特系統(tǒng)被裝入一座位框架或軌道元件內(nèi)，該座位框架或軌道元件總體上由圖2中的26所表示。
座位12最好被安裝到車輛構(gòu)件30的內(nèi)側(cè)軌道組件26a和外側(cè)軌道組件26b上，外側(cè)軌道組件26b與內(nèi)側(cè)軌道組件26a相隔一個(gè)預(yù)定距離。內(nèi)側(cè)軌道組件26a和外側(cè)軌道組件26b均包括第一軌道元件28和第二軌道元件32。第一軌道元件28通常被安裝到座位升降器34上或直接被安裝到車輛構(gòu)件30上，例如被安裝在底板上。第二軌道元件32被安裝成可相對(duì)于第一軌道元件28相對(duì)滑移，從而座位12的位置能在車輛內(nèi)向前和向后調(diào)節(jié)至期望的位置。
許多傳感器裝置36被安裝在內(nèi)側(cè)軌道組件26a和外側(cè)軌道組件26b的第一軌道元件28與升降器34之間。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，采用了四(4)個(gè)傳感器裝置36，第一傳感器裝置36a被設(shè)置在內(nèi)側(cè)軌道組件26a的前部附近，第二傳感器裝置36b被設(shè)置在內(nèi)側(cè)軌道組件26a的后部附近，第三傳感器裝置36c被設(shè)置在外側(cè)軌道組件26b的前部附近，第四傳感器裝置36d被設(shè)置在外側(cè)軌道組件26b的后部附近。
優(yōu)選地是，每個(gè)傳感器裝置36a，36b，36c，36d都具有第一端40和第二端44，該第一端40至少利用一個(gè)緊固器42被安裝到第一軌道元件28上，該第二端44至少利用一個(gè)緊固器42被安裝到升降器34上，如圖3所示。應(yīng)當(dāng)知道，任何類型的緊固器都可以被使用，以及現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何連接方法都可以被用于安裝這些傳感器36。在傳感器裝置36的第一端40和第二端44之間延伸一個(gè)中間可彎曲部分46。當(dāng)座位乘坐者20的豎直作用力Fv作用于座底18上時(shí)，每個(gè)傳感器裝置36a，36b，36c，36d的中間可彎曲部分46發(fā)生偏移或彎曲成S形結(jié)構(gòu)，使得傳感器36的一部分處于壓力狀態(tài)，而另一部分處于應(yīng)力狀態(tài)。
在圖3和圖4所示的實(shí)施例中，第一端40和第二端44突出到中間可彎曲部分的上面/下面，從而在中間可彎曲部分46的每一側(cè)形成臺(tái)階38。這些臺(tái)階38的高度是可以改變的。這種結(jié)構(gòu)在傳感器36與軌道元件28之間以及在傳感器36與升降器34之間形成間隙，以利于彎曲。
一應(yīng)變器50被安裝到每個(gè)傳感器36a，36b，36c，36d上，以便測量中間部分46內(nèi)彎曲量。傳感器36具有一個(gè)朝著座底18的頂表面52和一個(gè)朝著升降器34的底表面54。優(yōu)選地是，四(4)個(gè)應(yīng)變器的組合形成一全橋，并被安裝在頂表面52或底表面54中的一個(gè)表面上，以便進(jìn)行彎曲測量。因此這四個(gè)應(yīng)變器結(jié)合起來形成惠斯登電橋，用于測量變位。惠斯登電橋的運(yùn)作在本領(lǐng)域中是公知的。
如圖4所示，應(yīng)變器50被安裝在傳感器36的頂表面52上。在傳感器36的第一端40設(shè)置第一孔56，在傳感器36的第二端44設(shè)置第二孔58，用于接收緊固器42。應(yīng)變器50被設(shè)置在頂表面52上的孔56，58之間。為了獲得更精確的讀數(shù)，全橋應(yīng)變器50應(yīng)把所有的應(yīng)變器元件只安裝在傳感器36的一個(gè)表面上。也就是說，如果應(yīng)變器50被安裝在頂表面52上，那么就不應(yīng)在底表面54上安裝應(yīng)變器元件；或者是，如果測量器50被安裝在底面表面54上，那么就不應(yīng)在頂表面52上安裝應(yīng)變器元件。
每個(gè)傳感器36a，36b，36c，36d產(chǎn)生一個(gè)乘坐者重量的信號(hào)表示，其中，所述這個(gè)乘坐者重量在傳感器36a，36b，36c，36d的各個(gè)位置造成彎曲，見圖5。因此，第一傳感器36a產(chǎn)生第一信號(hào)60，第二傳感器36b產(chǎn)生第二信號(hào)62，第三傳感器36c產(chǎn)生第三信號(hào)64，第四傳感器36d產(chǎn)生第四信號(hào)66。這些信號(hào)60，62，64，66被傳送到一個(gè)公共接口單元68，然后被輸送到中央處理器單元或電子控制單元(ECU)70內(nèi)，對(duì)于這種電子控制單元在本領(lǐng)域中是公知的。ECU70對(duì)這些信號(hào)60，62，64，66進(jìn)行綜合，以便確定乘坐者20的重量。然后，ECU70向系統(tǒng)控制器74發(fā)送一控制信號(hào)72。優(yōu)選地是，系統(tǒng)控制器74是一氣囊控制單元，該氣囊控制單元與ECU70相連，從而根據(jù)座位乘坐者的重量來控制氣囊24的展開力。系統(tǒng)控制器70還被用于根據(jù)座位乘坐者的重量來控制安全帶預(yù)緊器的力。車輛撞擊傳感器76還向用于為氣囊24準(zhǔn)備控制指令的氣囊控制單元74提供信息。該系統(tǒng)采用本領(lǐng)域中公知的電源78。
圖6A-6C表示出了重量傳感器136的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)傳感器裝置136a，136b，136c，136d都包括至少一條槽80，該槽80設(shè)置在傳感器36的頂表面52或底表面54中的一個(gè)表面中。槽80至少沿著傳感器36的部分寬度延伸，以便使應(yīng)力集中在中間可彎曲部分46內(nèi)。全橋應(yīng)變器50被放置在相反表面上，朝著槽80的相反方向，見圖6B。在這個(gè)實(shí)施例中，槽80在傳感器36的整個(gè)寬度上延伸。
在圖7所示的重量傳感器236的另一個(gè)實(shí)施例中，在頂表面52或底表面54中的一個(gè)表面中設(shè)有一對(duì)槽80a，80b，以便使應(yīng)力集中在中間可彎曲部分46內(nèi)。槽80a，80b相互分隔開，并且僅在傳感器36的部分寬度上延伸。在這個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)變器50被安裝在槽80a，80b之間。
在圖8所示的重量傳感器336的另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器裝置36具有大致平的中間可彎曲部分46。在一端設(shè)置一個(gè)切口84，該切口把一對(duì)孔86分隔開，這對(duì)孔86用于把傳感器36連接到接口68上。
本發(fā)明提供了一種簡化的用于測量座位乘坐者20重量的系統(tǒng)。最好是在軌道28與升降器34之間把這些傳感器做成一個(gè)整體，因?yàn)閷?duì)于大多數(shù)車輛座位12來說，它們是公用的元件。本發(fā)明的重量測量系統(tǒng)能被容易地安裝到任何類型的座位結(jié)構(gòu)中。所測得的重量與座位位置無關(guān)，并且能被精確地設(shè)置于座位12的不同乘坐者位置內(nèi)。
通過在內(nèi)側(cè)軌道組件26a和外側(cè)軌道組件26b中的全部四(4)個(gè)位置處測量出變位，就可能計(jì)算出乘坐者重量，乘坐者重量與全部傳感器36a，36b，36c，36d的輸出值的總和成正比。用于信號(hào)調(diào)節(jié)的電子設(shè)備和接口68可以被安裝在軌道組件26a，26b內(nèi)，這在本領(lǐng)域中是公知的。
雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是，應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)懂得在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行許多種變型。由于這個(gè)原因，因此，本發(fā)明的真正范圍以及發(fā)明的內(nèi)容應(yīng)由所附的來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于測量坐在車輛座位上的乘坐者重量的系統(tǒng)，包括座位元件，被安裝在車輛構(gòu)件上；座位支撐元件，用于支撐座底；和許多重量傳感器裝置，被安裝在所述座位元件與所述座位支撐元件之間，所述每個(gè)重量傳感器裝置具有一底表面和一頂表面，在所述其中一個(gè)表面上安裝全橋應(yīng)變器。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述全橋應(yīng)變器被安裝到所述底表面上。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述座位元件包括被安裝到車輛底板上的座位升降器。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述座位支撐元件是固定到所說升降器上的座位軌道元件。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)傳感器裝置都具有固定到所說座位軌道上的第一端和固定到所說升降器上的第二端，一中間可彎曲部分延伸在所說第一端和第二端之間。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述全橋應(yīng)變器被安裝在所述中間可彎曲部分上。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)傳感器裝置包括一中間可彎曲部分，在所述頂表面或底表面中的一個(gè)表面上至少設(shè)有一條槽，該槽至少部分地沿著所說傳感器裝置的寬度延伸，以便使應(yīng)力集中在所述中間可彎曲部分中。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述全橋應(yīng)變器被放置在所說頂表面或底表面中的另一個(gè)表面上，朝著所說槽的相反面。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)傳感器裝置產(chǎn)生一個(gè)重量信號(hào)，該重量信號(hào)表示座位乘坐者重量的一部分，這個(gè)重量信號(hào)被傳遞到一中央處理單元，以便確定出座位乘坐者的重量。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括一氣囊控制單元，該氣囊控制單元與所述處理器連接，根據(jù)座位乘坐者的重量由所述控制單元對(duì)氣囊的展開力進(jìn)行控制。
11.一種用于測量坐在車輛座位上的乘坐者重量的系統(tǒng)，包括座位升降器，被安裝在車輛構(gòu)件上；座位框架元件，用于支撐座底；許多重量傳感器裝置，每個(gè)重量傳感器都具有被安裝到所說座位升降器上的第一端和被安裝到所說座位框架上的第二端，一中間可彎曲部分延伸在所述第一端和第二端之間；應(yīng)變器，只被安裝在所述每個(gè)重量傳感器的頂表面或底表面上，用于根據(jù)對(duì)所說中間可彎曲部分的變位測量來產(chǎn)生一個(gè)重量信號(hào)；中央處理器，用于根據(jù)所述重量信號(hào)來確定座位乘坐者的重量；和氣囊控制單元，與所述處理器相連，其中，由所述控制單元根據(jù)座位乘坐者的重量來控制氣囊的展開力。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)傳感器包括至少一條槽，該槽設(shè)置在所述頂表面或底表面中的一個(gè)表面內(nèi)，并至少部分地沿著所說傳感器的寬度延伸，以便使應(yīng)力集中在所述中間可彎曲部分內(nèi)。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)變器被放置所說頂表面或底表面中的另一個(gè)表面上，朝著所說槽的相反面。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)應(yīng)變器是一全橋測量器。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)全橋測量器被安裝在所說傳感器的所說底表面上。
16.一種用于測量坐在車輛座位上的乘坐者重量的系統(tǒng)，包括座底；內(nèi)側(cè)軌道組件和外側(cè)軌道組件，該外側(cè)軌道組件與該內(nèi)側(cè)軌道組件互相分隔，并被安裝到車輛構(gòu)件上，所述每個(gè)內(nèi)側(cè)軌道組件和外側(cè)軌道組件均具有第一軌道和第二軌道，所述第一軌道被安裝到座位升降器上，所述第二軌道被安裝成可相對(duì)于所說第一軌道移動(dòng)；第一重量傳感器，被設(shè)置在所說內(nèi)側(cè)軌道組件的前部附近；第二重量傳感器，被設(shè)置在所說內(nèi)側(cè)軌道組件的后部附近；第三重量傳感器，被設(shè)置在所說外側(cè)軌道組件的前部附近；第四重量傳感器，被設(shè)置在所說外側(cè)軌道組件的后部附近；所述每個(gè)重量傳感器均具有固定到所說第一軌道上的第一端和固定到所說升降器上的第二端，一中間可彎曲部分延伸在所述第一端和第二端之間；至少一條槽，該槽設(shè)置在所述每個(gè)傳感器的頂表面或底表面中的一個(gè)表面內(nèi)，并至少部分地沿著所說傳感器的寬度延伸，以便把應(yīng)力集中在所述中間可彎曲部分內(nèi)；全橋應(yīng)變器，被安裝在所述每個(gè)傳感器的頂表面或底表面中的另一個(gè)表面上，并背向著所述槽，所述每個(gè)測量器都根據(jù)對(duì)所說各個(gè)傳感器中間可彎曲部分所測量的變位來產(chǎn)生一重量信號(hào)；中央處理器，用于根據(jù)所述重量信號(hào)來確定座位乘坐者的重量；氣囊控制單元，與所述處理器相連接，并由所述控制單元根據(jù)座位乘坐者的重量來控制氣囊的展開力。
全文摘要
一種測量座位乘坐者重量的系統(tǒng),被用于控制氣囊的展開。該系統(tǒng)包括許多重量傳感器,這些重量傳感器具有被安裝到座位升降器上的第一端和被安裝到座位框架或軌道元件上的第二端。重量傳感器具有一中間可彎曲部分,該中間可彎曲部分延伸在第一端和第二端之間。在中間可彎曲部分的外表面中的一個(gè)表面內(nèi)設(shè)置一槽,以便使應(yīng)力集中。一全橋應(yīng)變器被安裝在每個(gè)重量傳感器的一表面上,在該槽的相反面,用于根據(jù)對(duì)中間可彎曲部分的彎曲的測量來產(chǎn)生重量信號(hào)。一中央處理器根據(jù)重量信號(hào)來確定座位乘坐者的重量,一氣囊控制單元與該處理器相連接。該控制單元根據(jù)座位乘坐者的重量來控制氣囊的展開力。
文檔編號(hào)B60R22/10GK1362922SQ00809390
公開日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者B·M·庫爾蒂斯 申請(qǐng)人:美國西門子汽車公司