本發(fā)明涉及用于識別座椅特別是車輛座椅的占用情況的座椅占用傳感器單元，并涉及具有這樣的座椅占用傳感器單元的座椅。

背景技術(shù)：

用于車輛座椅占用識別的車輛座椅占用傳感器和系統(tǒng)目前常常被用在車輛特別是轎車中，以便為各種應(yīng)用提供對應(yīng)座椅占用情況的電信號。僅舉例來說，這些應(yīng)用包括座椅安全帶監(jiān)測(座椅安全帶提醒裝置(sbr))以及監(jiān)測氣囊系統(tǒng)的啟動(輔助約束系統(tǒng)(ars))。

大多數(shù)種類的車輛座椅占用傳感器都是用于這個目的。車輛座椅占用傳感器可以具體地采用電容式傳感器、變形傳感器、壓強(qiáng)敏感傳感器或力敏感傳感器的形式。

例如，國際申請wo2014/075953a1描述了一種設(shè)置在車輛座椅的泡沫墊的b面上用于車輛座椅占用識別的單元，該單元包括：安裝板，其具有向上表面和向下表面；以及多個側(cè)向支撐元件，其用于將安裝板支撐在座椅懸架上，由座椅懸架限定單元的上表面。安裝板的向上表面相對于單元的上表面以凹陷的方式布置。第一泡沫襯墊設(shè)置在支撐元件之間并安置在安裝板上。設(shè)置在第一泡沫襯墊下方的安裝板的向上表面中的凹部用于容納第二泡沫襯墊，第二泡沫襯墊支承采用薄膜開關(guān)的形式的壓強(qiáng)或力敏傳感器。凹部的深度大于薄膜開關(guān)的高度與第二泡沫襯墊的高度之和。薄膜開關(guān)沿側(cè)向突出超過第二泡沫襯墊的第一邊緣以及與之對置的第二邊緣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于用于識別座椅特別是車輛座椅的占用情況的座椅占用傳感器單元，該座椅占用傳感器單元包括：

-安裝板，其具有底部和頂部；在操作狀態(tài)下，底部面向安裝有座椅的地板，并且頂部面向座椅的座椅襯墊，

-薄膜開關(guān)，其響應(yīng)壓力并具有至少一個活動開關(guān)元件；當(dāng)用于在垂直于上述至少一個活動開關(guān)元件的方向上作用的力的閾值被超過時，上述至少一個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)是能夠改變的，以及

-至少一個支撐元件，其布置在安裝板的頂部與薄膜開關(guān)之間。

本方面中的“車輛”應(yīng)該特別地但不排他性地指轎車、卡車和公共汽車。

已提出的是，上述至少一個支撐元件具有可展開的凸曲面，該凸曲面的尺寸大于或等于在相同方向上測得的薄膜開關(guān)的尺寸，并且該凸曲面是出于如下目的而設(shè)置的：在至少一個操作狀態(tài)下，至少在上述至少一個活動開關(guān)元件的位置處該凸曲面至少部分接觸薄膜開關(guān)。

本方面中的“可展開表面”應(yīng)該特別地指能夠在不扭曲的情況下變形為歐幾里德平面的表面。在可展開表面的每個點(diǎn)處，高斯曲率等于零?？烧归_表面的最重要的實例是圓柱體包絡(luò)面和圓錐體包絡(luò)面。

這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜開關(guān)對傾斜地作用在座椅的座椅襯墊上的力的靈敏度提高。另外，能夠省略從現(xiàn)有技術(shù)中得知的布置在薄膜開關(guān)下方的泡沫襯墊。

還提出的是，響應(yīng)壓力的薄膜開關(guān)包括至少一個第一柔性電絕緣載體薄膜和一個第二柔性電絕緣載體薄膜以及至少一個第一導(dǎo)電電極和一個第二導(dǎo)電電極。

第一柔性電絕緣載體薄膜和第二柔性電絕緣載體薄膜布置成彼此隔開且彼此大致平行且彼此被電絕緣間隔物薄膜隔離。在座椅的未占用狀態(tài)下，被隔開的載體薄膜布置成大致平行于安裝板。

第一導(dǎo)電電極布置在第一載體薄膜上，并且第二導(dǎo)電電極布置在第二載體薄膜上。間隔物薄膜包括至少一個連續(xù)凹部，并且第一導(dǎo)電電極、第二導(dǎo)電電極和連續(xù)凹部在垂直于載體薄膜的方向上彼此至少部分地重疊，以形成上述至少一個活動開關(guān)元件。

因此，座椅占用傳感器單元可以以結(jié)構(gòu)簡單的方式設(shè)置有耐用的薄膜開關(guān)；在暴露于座椅的座椅襯墊上的力的作用下時，薄膜開關(guān)可靠地與上述至少一個支撐件元件至少部分接觸。

在座椅占用傳感器單元的優(yōu)選開發(fā)方案中，在暴露于與閾值對應(yīng)的力的作用下時，支撐元件在垂直于上述至少一個活動開關(guān)元件的方向上的尺寸的變化量小于薄膜開關(guān)在相同方向上的尺寸的變化量的10％。因此，能夠獲得明確且可再現(xiàn)的閾值，用以改變上述至少一個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)。

還提出的是，支撐元件的凸曲面采用具有橢圓形底部區(qū)域的直圓柱體的圓周面的一部分的形式。這樣，能夠為支撐元件的設(shè)計提供具有有益的廣泛的設(shè)計自由度的支撐元件。

在座椅占用傳感器單元的優(yōu)選開發(fā)方案中，支撐元件的凸曲面的寬高比為至少3:1。凸曲面的側(cè)邊長度在這里應(yīng)該是指平行投影到安裝板上的表面的尺寸。由于寬高比為至少3:1，所以可以為薄膜開關(guān)的設(shè)計提供有益的廣泛的自由度。

在一個特別優(yōu)選的開發(fā)方案中，支撐元件的凸曲面采用具有圓形底部區(qū)域的直圓柱體的圓周面的一部分的形式，該圓形底部區(qū)域的直徑在20mm和100mm之間，并且支撐元件具有從安裝板的頂部開始測量的最大為10mm的高度。這樣，能夠?qū)⒆握加脗鞲衅鲉卧木o湊性與有效地發(fā)揮作用的薄膜開關(guān)相結(jié)合。

如果支撐元件和安裝板是一件式結(jié)構(gòu)，則座椅占用傳感器單元可以被簡單且廉價地生產(chǎn)出來。在這方面，“一件式”應(yīng)該特指例如通過焊接處理和/或粘接處理而物質(zhì)接合的，并且特別有利的是如在由鑄件來生產(chǎn)和/或使用單一或多成分注塑法來生產(chǎn)的情況下模制的。特別地，具有支撐元件的安裝板可以特別有利地利用注塑成型法由熱塑性材料制成。

在座椅占用傳感器單元的更有益的開發(fā)方案中，薄膜開關(guān)包括多個活動開關(guān)元件，這些活動開關(guān)元件彼此隔開并且在操作狀態(tài)下在座椅的就坐方向上布置。本方面中的“就坐方向”應(yīng)該特指在人占用座椅的情況下從這個人的髖關(guān)節(jié)開始穿過這個人的同一側(cè)的膝關(guān)節(jié)延伸的方向。

因此，能夠提供響應(yīng)壓力的薄膜開關(guān)，其中，當(dāng)用于在與各活動開關(guān)元件中的一個或多于一個活動開關(guān)元件垂直的方向上作用的力的閾值被超過時，上述一個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)或多個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)是能夠改變的?；顒娱_關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)可以有益地彼此邏輯關(guān)聯(lián)，用以識別座椅的占用情況。因此，例如還可以可靠地識別在就坐方向上座椅襯墊的最前緣處的座椅占用情況。

在更優(yōu)選的開發(fā)方案中，座椅占用傳感器單元包括防粘薄膜元件(releasemembraneelement)，該防粘薄膜元件在操作狀態(tài)下布置在薄膜開關(guān)上方。這樣，在使用座椅中的座椅占用傳感器單元期間，能夠有益于有效地防止薄膜開關(guān)粘附至座椅泡沫，以防止座椅占用傳感器單元的潛在故障。

在優(yōu)選的開發(fā)方案中，防粘薄膜元件具有至少位于面向薄膜開關(guān)的一側(cè)或面向座椅泡沫的一側(cè)上的含有化學(xué)防粘劑的涂層。防粘薄膜元件的兩側(cè)還可以都涂覆有化學(xué)防粘劑?；瘜W(xué)防粘劑可以例如由ptfe(聚四氟乙烯)基防粘劑形成?？蛇x地，還可以使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為適當(dāng)?shù)钠渌勒硠?/p>

在更優(yōu)選的開發(fā)方案中，薄膜開關(guān)的第一電極和第二電極是利用厚膜技術(shù)生產(chǎn)的。這樣，由于用于在垂直于上述至少一個活動開關(guān)元件的方向上作用的力的閾值被超過，所以上述至少一個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)改變，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高水平的精確度和再現(xiàn)性。

在更優(yōu)選的開發(fā)方案中，各柔性電絕緣載體薄膜中的至少一者至少主要由熱塑性材料組成。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)柔性電絕緣載體薄膜的高尺寸精確度；并且作為上述高尺寸精確度的結(jié)果，由于用于在垂直于上述至少一個活動開關(guān)元件的方向上作用的力的閾值被超過，所以上述至少一個活動開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)改變，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高水平的精確度和再現(xiàn)性。另外，能夠提供一種薄膜開關(guān)，該薄膜開關(guān)在平行于絕緣載體薄膜的方向上具有拉伸強(qiáng)度，該拉伸強(qiáng)度能夠經(jīng)受當(dāng)薄膜開關(guān)接觸支撐元件時的機(jī)械載荷。

熱塑性材料優(yōu)選地從由如下材料構(gòu)成的組中選擇：聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚酰亞胺(pi)、聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚苯硫醚(pps)、聚砜psu)以及這些塑料中的至少兩種塑料的混合物。

還提出了一種座椅特別是車輛座椅，該座椅包括：座椅基部，其用于支撐處于就坐位置的人；以及座椅襯墊，其具有至少一個泡沫元件，用以填充座椅基部，其中，上述至少一個泡沫元件具有：頂部，其面向處于就坐位置的人；以及底部，其面向座椅基部并且指定泡沫元件的b面。座椅還包括符合本發(fā)明的座椅占用傳感器單元的開發(fā)方案。上述至少一個泡沫元件包括位于它的底部上的凹部，用以容納座椅占用傳感器單元。

本方面中的術(shù)語“座椅基部”意圖特別地包括用于支撐上述至少一個泡沫元件的彈簧懸架或座椅殼體。

在一個有益的開發(fā)方案中，在垂直于安裝板的方向上，凹部采用第一臺階和第二臺階的形式。第一臺階設(shè)置成用于容納安裝板的外周區(qū)域。第二臺階用于容納座椅占用傳感器單元的其余部分，其中，在垂直于安裝板的方向上，在座椅的未占用狀態(tài)下，凹部的尺寸大于座椅占用傳感器單元在該方向上的尺寸。特別地，在垂直于安裝板的方向上，第二臺階的尺寸意圖大于在該方向上從安裝板的頂部開始測量的座椅占用傳感器單元的尺寸。因此，座椅占用傳感器單元能夠被牢固地安裝，其中，當(dāng)座椅未被占用時，同時能夠避免薄膜開關(guān)被上述至少一個泡沫元件機(jī)械地加載。

當(dāng)沿就坐方向觀察時，如果座椅占用傳感器單元的薄膜開關(guān)布置在h點(diǎn)與座椅的前緣之間或直接位于h點(diǎn)的前方，并且如果占用座椅的人采用與標(biāo)準(zhǔn)就坐位置不同的隨意就坐位置并由座椅的前緣吸收大部分重力，則也可以可靠地且無疑地確定座椅的占用。h點(diǎn)是座椅基準(zhǔn)點(diǎn)。在車輛座椅中，h點(diǎn)是由人體模型表示的人體的腿部和軀干之間的理論旋轉(zhuǎn)軸線在座椅的豎直的縱向平面中的點(diǎn)。h點(diǎn)以及確定該點(diǎn)的方法在例如din70020-1:1993-02或saej1100等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有描述。

另外提出的是，座椅占用傳感器單元具有至少一個第一緊固元件，并且泡沫元件具有布置在它的底部上的至少一個第二緊固元件，其中，第一緊固元件和第二緊固元件能夠相互接合以產(chǎn)生牢固的、可撤銷的連接。這樣，座椅占用傳感器單元能夠相對于泡沫元件可靠地布置在期望的位置。因此，確保了座椅的占用所施加的力可再現(xiàn)地作用在薄膜開關(guān)上。

附圖說明

以下附圖說明展示了其他優(yōu)點(diǎn)。附圖示出本發(fā)明的示例性實施例。附圖、說明書和權(quán)利要求書的組合起來包含許多特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員也會方便地單獨(dú)考慮各特征并將它們組合成有意義的其他組合。在附圖中：

圖1示出處于未占用狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的車輛座椅的示意性局部斷面圖；

圖2示出處于占用狀態(tài)的根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的車輛座椅的示意圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的座椅占用傳感器單元的透視示意圖；并且

圖4示出當(dāng)根據(jù)圖3的座椅占用傳感器單元的薄膜開關(guān)暴露在力下時力的比率的示意圖。

具體實施方式

圖1示出安裝在轎車中并處于未占用狀態(tài)的根據(jù)本發(fā)明的座椅10特別是車輛座椅、在垂直于轎車的行駛方向的平面中的示意性局部斷面圖。

車輛座椅包括：座椅基部，其采用彈簧懸架12的形式，用以支撐處于就坐位置的人；以及座椅襯墊，其具有襯墊套(未示出)和用于填充座椅基部的泡沫元件14。泡沫元件14具有：頂部16，其面向就坐的人；以及底部18(b面)，其面向座椅基部。圖1所示的剖面貫穿泡沫元件14的中部。

車輛座椅還包括用于識別車輛座椅的占用情況的座椅占用傳感器單元28。在泡沫元件14的b面居中地形成有凹部20，該凹部用于容納座椅占用傳感器單元28。用于座椅占用傳感器單元28的附圖標(biāo)記可在圖1至圖3中找到。

座椅占用傳感器單元28包括安裝板30，該安裝板由熱塑性材料制成并具有底部32和頂部34，其中，在操作的安裝狀態(tài)下，底部32面向安裝有車輛座椅的轎車的地板，并且頂部34面向座椅襯墊。

本說明書中使用的術(shù)語“上面”、“之上”和“上方”以及“下方”、“之下”和“下面”應(yīng)該理解為是相對于與安裝板30垂直的方向40而言的，其中，“上面”、“之上”和“上方”是指在布置為更遠(yuǎn)離安裝板30并且/或者面向就坐的人，而在“下方”、“之下”和“下面”是指布置為更靠近安裝板30并且/或著面向轎車地板。

座椅占用傳感器單元28還包括：薄膜開關(guān)44，其響應(yīng)壓力；以及支撐元件38，其相對于與安裝板30垂直的方向40布置在安裝板30的頂部34與薄膜開關(guān)44之間。

支撐元件38由相同的熱塑性材料形成在安裝板30的頂部34上，并借助注塑成型法在安裝板30上一件地成型。支撐元件38呈具有直徑為60mm的圓形底部區(qū)域的直圓柱體的圓周面的形式，其中，直圓柱體的對稱軸線42平行于安裝板30并在就坐方向上布置，并且穿過安裝板30的頂部34達(dá)到3.5mm的高度并且具有30mm的寬度。

因此，支撐元件38具有可展開的凸曲面54。支撐元件38的尺寸l和b大于在相同方向上測量的薄膜開關(guān)44的尺寸。支撐元件38的凸曲面54的寬高比為大約8:1。如下文闡述的，在至少一個操作狀態(tài)下，支撐元件38用于與薄膜開關(guān)44機(jī)械接觸。

薄膜開關(guān)44包括第一柔性電絕緣載體薄膜和第二柔性電絕緣載體薄膜，這兩種薄膜完全由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成并且呈矩形，其中，在操作的安裝狀態(tài)下，矩形的較長的對稱軸線布置成平行于支撐元件38的對稱軸線42。第一柔性電絕緣載體薄膜和第二柔性電絕緣載體薄膜布置成彼此隔開且彼此平行且彼此被電絕緣間隔物薄膜隔離。在未加載的操作狀態(tài)下，被隔開的載體薄膜定向成平行于安裝板38。

薄膜開關(guān)44還包括：3個導(dǎo)電的第一電極，其彼此隔開地布置在第一載體薄膜上；以及3個導(dǎo)電的第二電極，其彼此隔開地布置在第二載體薄膜(未示出)上。第一電極和第二電極是由導(dǎo)電膏體通過厚膜技術(shù)生產(chǎn)的。相對于與安裝板38垂直的方向40，3個第一電極中的每個電極以與3個第二電極中的一個第二電極在中心重疊的方式布置。在上下布置的第一電極和第二電極的每個位置處，間隔物薄膜具有連續(xù)凹部，從而每個第一電極在垂直于載體薄膜的方向上以與各連續(xù)凹部中的一個連續(xù)凹部及各第二電極中的一個第二電極部分地重疊的方式布置，并且在每種情況下形成活動開關(guān)元件461、462、463。當(dāng)在與安裝板30垂直的方向40上作用在活動開關(guān)元件461、462、463中的一個活動開關(guān)元件上的力的閾值被超過時，上述開關(guān)元件461、462、463的開關(guān)狀態(tài)能夠被上述活動開關(guān)元件461、462、463的形成電接觸的第一電極和第二電極改變。

當(dāng)沿就坐方向觀察時，座椅占用傳感器單元28的薄膜開關(guān)44布置在h點(diǎn)與座椅10的前緣之間或直接位于h點(diǎn)的前方。h點(diǎn)是由人體模型表示的人的腿和軀干之間的理論旋轉(zhuǎn)軸線在座椅10的豎直縱向平面中的點(diǎn)。

座椅占用傳感器單元28還包括由厚度為1.0mm的聚四氟乙烯(ptfe)的矩形膜形成的防粘薄膜元件48；在操作狀態(tài)下，防粘薄膜元件布置在薄膜開關(guān)44上方并平行于安裝板30并且將薄膜開關(guān)44與泡沫元件14隔離，由此能夠有效地防止薄膜開關(guān)44粘附至泡沫元件14。

泡沫元件14的b面上的凹部20采用具有兩個臺階(第一臺階22和第二臺階24)的矩形金字塔的形式。這里的第一臺階22用于容納安裝板30的外周區(qū)域36，并在操作狀態(tài)下接觸安裝板30的外周區(qū)域36。第一臺階22的高度對應(yīng)安裝板30的厚度，從而安裝板30的底部32和泡沫元件14的b面形成共同的平面。第二臺階24用于容納座椅占用傳感器單元28的其余部分。在座椅10的未占用狀態(tài)下，在垂直于安裝板30的方向40上從后者開始測量的凹部20的尺寸26大于座椅占用傳感器單元28在該方向40上的尺寸。

在安裝板30的外周區(qū)域36中設(shè)置兩個相互面對的第一固定元件50，這些第一固定元件由車輛工程中常規(guī)的塑料安裝件形成并被支撐元件38隔開。在泡沫元件14的b面上布置有呈塑料夾形式的相應(yīng)的第二固定元件52，這些第二固定元件粘合至泡沫元件14。通過使第一固定元件50與相應(yīng)的第二固定元件52相互接合來安裝座椅占用傳感器單元28，從而在座椅占用傳感器單元28與泡沫元件14之間形成牢固的、可撤銷的連接。

圖2示出處于占用狀態(tài)的根據(jù)圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的車輛座椅。就坐的人所施加的重力g被泡沫元件14沿垂直于安裝板30的方向40傳遞到座椅占用傳感器單元28的薄膜開關(guān)44。圖2示出如下狀態(tài)：用于在垂直于安裝板30的方向40上作用在開關(guān)元件461、462、463上的力的閾值已經(jīng)被超過，從而使得這些開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)從“接觸打開”改變?yōu)椤敖佑|閉合”。為了清楚起見，未示出泡沫元件14的底部18，在這種情況下底部18通常與防粘薄膜元件48機(jī)械接觸。

在圖2所示的操作狀態(tài)下，薄膜開關(guān)44在活動開關(guān)元件461、462、463的位置處完全與支撐元件38接觸。支撐元件38在垂直于活動開關(guān)元件461、462、463的方向上的尺寸的變化量小于薄膜開關(guān)44在相同方向上的尺寸的變化量的1％。

圖4示意性地示出在圖2所示的座椅10的占用狀態(tài)下座椅占用傳感器單元28的薄膜開關(guān)44上的力的比率。

在(a)所指示的情況下，力fg沿垂直于安裝板30的方向40作用。力fg能夠矢量分解成：力分量ft，其與薄膜開關(guān)44的載體薄膜相切地作用；以及力分量fn，其與薄膜開關(guān)44垂直地作用。切向作用力分量ft由載體薄膜的強(qiáng)度補(bǔ)償。當(dāng)閾值被超過時，垂直作用力分量fn使得活動開關(guān)元件461、462、463的開關(guān)狀態(tài)改變。

在(b)所指示的情況下，力fg'沿與垂直方向40不同的方向朝座椅10的中部作用。當(dāng)力fg'作矢量分解時，切向作用力分量ft'被證明小于垂直作用力fg的情況，而垂直地作用在薄膜開關(guān)44上作用的力分量fn'更大，因此確保了薄膜開關(guān)44對于傾斜地作用在座椅10的座椅襯墊上的力的敏感性提高。

從圖2顯而易見的是，所施加的重力g使泡沫元件14、防粘薄膜元件48和薄膜開關(guān)44變形。這些變形是可逆的，以便泡沫元件14，防粘薄膜元件48和薄膜開關(guān)44在重力g停止作用時恢復(fù)到它們以前的尺寸和位置。這里的防粘薄膜元件48防止了泡沫元件14粘附薄膜開關(guān)44。

附圖標(biāo)記列表：

10座椅40垂直方向

12彈簧懸架42對稱軸線

14泡沫元件44薄膜開關(guān)

16頂部46開關(guān)元件

18底部48防粘薄膜元件

20凹部50緊固元件

22第一臺階52緊固元件

24第二臺階54表面

26尺寸fg力(一部分重力)

28座椅占用傳感器單元ft切向作用力

30安裝板fn垂直作用力

32底部g重力

34頂部b支撐元件寬度

36外周區(qū)域h支撐元件高度

38支撐元件l支撐元件長度