專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電纖維傳感器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用導(dǎo)電纖維的傳感器系統(tǒng)，特別是可作為一開(kāi)關(guān)或重量傳感器工作的導(dǎo)電纖維傳感器系統(tǒng)。
重量傳感器有許多種應(yīng)用，可用來(lái)減弱或削弱在某一特定情況發(fā)生時(shí)自動(dòng)工作的啟動(dòng)系統(tǒng)。這樣一種情況是從車(chē)輛內(nèi)部展開(kāi)一安全氣囊。已經(jīng)大量報(bào)道了展開(kāi)氣囊的力可對(duì)恰好是被認(rèn)為受該氣囊保護(hù)的人造成傷害。展開(kāi)力對(duì)兒童和低于某一體重的其它矮小的人特別有害。與氣囊組合使用，可記錄、解釋和向與車(chē)輛座位中當(dāng)前占用者的體重相關(guān)的氣囊釋放機(jī)構(gòu)傳送信號(hào)的傳感器將非常有利。在一種先進(jìn)的氣囊釋放系統(tǒng)中，可以膨脹速度和程度調(diào)節(jié)到座位占用者體重的安全比例內(nèi)，以減少因高速展開(kāi)而造成的可能的傷害程度。
簡(jiǎn)言之，并根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，埋置在車(chē)輛座位中用于確定占用該座位的人或物體特征的傳感器包括一層具有從可壓縮材料層的第一表面向第二表面貫穿延伸的多個(gè)孔的可壓縮材料，第一表面上的第一層導(dǎo)電纖維，第二表面上的第二層導(dǎo)電纖維，和一個(gè)連接到第一和第二層導(dǎo)電纖維，用于測(cè)量其間的電阻以確定占用該座位的人或物體特征的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，導(dǎo)電纖維層可在一個(gè)方向伸展。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，導(dǎo)電纖維層可在兩個(gè)方向伸展。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，按Ω/□測(cè)量的一層導(dǎo)電纖維的電阻率比另一層導(dǎo)電纖維的高，傳感器連接在較高電阻率的導(dǎo)電纖維層上的間隔點(diǎn)之間，用于測(cè)量間隔點(diǎn)之間的電阻。
在所附權(quán)利要求中詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的新穎方面，通過(guò)結(jié)合附圖參考對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)描述可更便于理解本發(fā)明本身，以及本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施例的座位傳感器的頂視平面圖；圖2是沿圖1中2-2線的截面圖；圖3是未壓縮狀態(tài)下本發(fā)明的傳感器墊的截面圖；圖4是壓縮狀態(tài)下本發(fā)明的傳感器墊的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的座位傳感器系統(tǒng)的示意圖，包括多個(gè)具有不同特性的傳感器墊；圖6是隨著泡沫材料層被壓縮取決于電容變化的本發(fā)明實(shí)施例的示意圖；圖7是圖6的傳感器墊被施加重量的示意圖；圖7a是沿圖7中7a-7a線的截面圖；和圖8是在一纖維層上局部化的短路墊的實(shí)施例示意圖。
根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)可作為一個(gè)開(kāi)關(guān)或作為一個(gè)重量傳感器，或二者都可以。傳感器的工作范圍和/或功能取決于材料的切割、粘合、或互連方式，并取決于周?chē)谓Y(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。
如圖1和2所示，雖然可適合采用任何適宜的層狀結(jié)構(gòu)，該傳感器的基本優(yōu)選結(jié)構(gòu)為五層疊合。在這種優(yōu)選的五層系統(tǒng)中，基本結(jié)構(gòu)包括下列部分一個(gè)第一層導(dǎo)電纖維10；一層粘合劑12；一層可壓縮泡沫材料14；一層粘合劑16；和一個(gè)第二層導(dǎo)電纖維18。
優(yōu)選的纖維可以是完全導(dǎo)電或僅在一側(cè)上導(dǎo)電，并在一個(gè)方向伸展和彎曲，在兩個(gè)方向(X和Y)伸展和彎曲，或在任何一個(gè)方向都不能伸展和彎曲。導(dǎo)電性必須與其它材料的特性匹配，以便在所希望的重量范圍產(chǎn)生啟動(dòng)或感測(cè)。如果纖維僅在一側(cè)上導(dǎo)電，該側(cè)則必須貼著泡沫材料。
優(yōu)選的粘合劑必須足夠強(qiáng)以便在傳感器或開(kāi)關(guān)的整個(gè)使用壽命期間將纖維粘合到泡沫材料。必須在切割任何孔之前將粘合劑涂覆到泡沫材料，以便在泡沫材料中有孔的地方，如圖2和3所示，纖維上沒(méi)有粘合劑。
優(yōu)選的泡沫材料厚度、壓縮永久變形和機(jī)械構(gòu)造優(yōu)先確定傳感器的功能。泡沫材料必須經(jīng)受住對(duì)座位的使用時(shí)自然伴隨的重復(fù)的壓縮和彎曲循環(huán)。
優(yōu)選開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)取決于在功能范圍內(nèi)泡沫材料中開(kāi)口的大小和間隔。例如，使用厚度約為0.25英寸、具有約0.40英寸直徑的孔或中心約相隔0.1英寸的細(xì)孔、重為2磅泡沫材料的酯基泡沫材料可提供每平方英尺約50磅的啟動(dòng)效果。取消一些孔，改變孔的直徑，改變間隔或改變泡沫材料特性將產(chǎn)生以每平方英尺按磅測(cè)量的重量分布為單位的新啟動(dòng)點(diǎn)。也可通過(guò)改變支撐結(jié)構(gòu)的韌性影響和控制啟動(dòng)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，如圖4所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)操作取決于導(dǎo)電纖維的撓性和泡沫材料的可壓縮性。在工作過(guò)程中，泡沫材料14肯定略有壓縮，纖維10、18必定向泡沫材料中的孔中伸展。在某一時(shí)刻，上和下纖維將接觸，形成一導(dǎo)電通路。開(kāi)關(guān)依賴(lài)于支撐結(jié)構(gòu)(頂部和底部)的撓性，以便將纖維向泡沫材料中的孔中推動(dòng)足夠遠(yuǎn)，以使兩片纖維之間接觸。例如，如果開(kāi)關(guān)放置在一堅(jiān)固的平臺(tái)上面，由于下方的纖維表面將不會(huì)通過(guò)泡沫材料中的孔上升與另一纖維表面接觸，所以開(kāi)關(guān)不工作。
如圖6、7、和7a所示，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)取決于纖維/泡沫材料疊層的電容效應(yīng)。隨著壓力使兩個(gè)導(dǎo)電層10、18更加靠近在一起，纖維之間的距離將改變并可測(cè)量組件的電容。可測(cè)量電容值以提供重量值。該組件需要一個(gè)沒(méi)有孔的不間斷泡沫材料表面，以使兩個(gè)纖維表面不能相互接觸。
圖5示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中在車(chē)輛座位上設(shè)置多個(gè)傳感器，用于確定占用座位的包裹或人的特征。以本申請(qǐng)中描述的任何方式構(gòu)成傳感器30、32、和34的每一個(gè)，并相對(duì)于座位定位，以便由坐在座位上的人或放置在座位上的物體啟動(dòng)。例如，傳感器30可以配置在座位上，傳感器32設(shè)置在座位中部，以使其由坐在座位上的人啟動(dòng)，而不是被其橫梁跨在傳感器32上的汽車(chē)座位啟動(dòng)，傳感器34可定位在座位靠背上。這樣，通過(guò)記錄施加到三個(gè)傳感器的負(fù)荷產(chǎn)生或不產(chǎn)生信號(hào)，可確定占用座位的人或物體的特征。
圖8示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，底部纖維層18的特點(diǎn)在于可測(cè)量的電阻率，例如每平方單位1-10歐姆，上部纖維層10可選擇為導(dǎo)電層，以便肯定能將壓力施加到某一區(qū)域，以便在下部的纖維區(qū)域18上隔開(kāi)的位置之間形成短路電路。這將允許不需要輸入和輸出陣列即可確定傳感器上負(fù)荷的位置。例如，預(yù)期占用座位的人將靠近傳感器的中部產(chǎn)生壓力，而具有側(cè)梁的汽車(chē)座位將在邊緣作用更多壓力而在中部較少。中央墊40覆蓋一3×3方形陣列，即使形成覆蓋全部9個(gè)開(kāi)口的短路電路，僅出現(xiàn)相對(duì)較小的電阻變化。然而，覆蓋相對(duì)較小數(shù)量的開(kāi)口，但距離較長(zhǎng)的長(zhǎng)導(dǎo)電墊42和44將產(chǎn)生較大的電阻變化，這樣可便于用已知的裝置檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種埋置在車(chē)輛座位中用于確定占用該座位的人或物體特征的傳感器，包括一層具有從可壓縮材料層的第一表面向第二表面貫穿延伸的多個(gè)孔的可壓縮材料；在第一表面上的第一層導(dǎo)電纖維；在第二表面上的第二層導(dǎo)電纖維；一個(gè)連接到第一和第二層導(dǎo)電纖維，用于測(cè)量其間的電阻以確定占用該座位的人或物體特征的傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中導(dǎo)電纖維層可在一個(gè)方向伸展。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中導(dǎo)電纖維層可在兩個(gè)方向伸展。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中第一層導(dǎo)電纖維具有按Ω/□測(cè)量的很低的電阻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中第一層導(dǎo)電纖維具有按Ω/□測(cè)量的相對(duì)高的電阻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中第一層導(dǎo)電材料包括連續(xù)的導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中第一層導(dǎo)電材料包括具有導(dǎo)電區(qū)和非導(dǎo)電區(qū)的局部導(dǎo)電層。
8.一種埋置在車(chē)輛座位中用于確定占用該座位的人或物體特征的傳感器，包括一層具有從可壓縮材料層的第一表面向第二表面貫穿延伸的多個(gè)孔的可壓縮材料；在具有接近零的第一電阻率的第一表面上的第一層導(dǎo)電纖維；在具有高于第一層的電阻率的第二表面上的第二層導(dǎo)電纖維；一個(gè)連接第二層導(dǎo)電纖維上的間隔點(diǎn)，用于測(cè)量這些點(diǎn)之間的電阻并產(chǎn)生與測(cè)量的電阻對(duì)應(yīng)的信號(hào)，以指示占用該座位的人或物體特征的傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器，其中第一層導(dǎo)電纖維包括多個(gè)由低導(dǎo)電區(qū)分開(kāi)的間隔的導(dǎo)電片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中第該多個(gè)導(dǎo)電片覆蓋可壓縮材料層中的至少兩個(gè)孔。
11.一種埋置在車(chē)輛座位中用于確定占用該座位的人或物體特征的傳感器，包括一層具有可壓縮材料層的第一表面和第二表面的可壓縮絕緣材料；在第一表面上的第一層導(dǎo)電纖維；在第二表面上的第二層導(dǎo)電纖維；一個(gè)連接到第一和第二層導(dǎo)電纖維，用于測(cè)量其間的電容以確定占用該座位的人或物體特征的傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中導(dǎo)電纖維層可在一個(gè)方向伸展。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中導(dǎo)電纖維層可在兩個(gè)方向伸展。
全文摘要
一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的傳感器,包括一設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)電片之間最好是泡沫材料層的可壓縮材料層。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,測(cè)量導(dǎo)電片之間的電容以確定是否有以及什么物體放置在傳感器上,而在另一種應(yīng)用中,貫穿可壓縮層形成多個(gè)孔,以允許導(dǎo)電片通過(guò)孔相互接觸。描述了具有相對(duì)低的電阻率以產(chǎn)生一短路電路的實(shí)施例,以及一個(gè)具有較高電阻率的實(shí)施例,其中變化和電阻幅度可用于確定物體的特征。
文檔編號(hào)B60R21/015GK1199164SQ9810016
公開(kāi)日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1998年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月23日
發(fā)明者史蒂文·查爾斯·吉爾伯特, 杰伊·E·博伊斯 申請(qǐng)人:施萊格爾系統(tǒng)公司