CN100345707C - 座位占用传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种座位占用传感器(10)，其包括至少两个可由压力启动的开关元件(12，14)。所述开关元件与座位表面相关联，且以这种方式相互间以一定距离间隔开，即，第一开关元件(12)与座位的第一区域相连，第二开关元件(14)与座位的第二区域相连。根据本发明，第一和第二开关元件(12，14)相互连接，并形成逻辑与。在本发明的特别简单的实施例中，第一和第二开关元件例如串联连接在一起。

Description

座位占用传感器
发明领域
本发明涉及一种座位占用传感器，其特别用于识别摩托车辆中的座位占用情况。
背景技术
一段时间以来，座位占用传感器已经用于摩托车辆中，以用来控制气囊。借助于这些座位占用传感器，摩托车辆座位的占用状态就得以确定，且如果座位的当前占用状态许可这种触发，则只触发分配给指定座位的气囊。这些座位占用传感器通常表现为排列分布在摩托车辆座位的座面上的多个开关元件，例如压力传感器。连接到座位占用传感器的评估处理器单元询问各个单独的开关元件的电路状态，并从各个座位占用传感器的电路状态来确定座位的占用状态。如果座位由人占用，多个传感器就由乘客的重量施加于其上的力所启动，且座位占用状态将由相连的评估处理器单元识别，并将被传递到气囊控制器。
原则上，如果多个单独的开关元件的电路状态受到询问，则各个开关元件必须连接到评估处理器单元。为了降低为此目的所需要的连接导体的数目，通常单独的开关元件以矩阵电路操作。这就意味着，在有n×m个开关元件时，就基本设置n排导体和m列导体，各个开关元件包括在一排导体和一列导体之间的电路内。应该指出，在这种连接中，这样一个矩阵电路代表电路布局的技术代名词(technical designation)。这就意味着，矩阵电路中的开关元件不必真正分布在规则的格栅排列中，各个单独的连接导体也不必是直且平行的，或者相互间成直角的。
为了评估矩阵电路中的传感器阵列，步骤如下：首先，除了第一列导体之外，将整个矩阵电路设为相同的电压，如接地电压。现将试验电压施加于第一列导体，然后就可选择地测量在单独的一排导体内流动的电流。以这种方式，可以可选择地确定存在于第一列导体和不同排的导体之间的电路状态。如果对于各列导体重复这一步骤，则可以顺次可选择地评估所有开关元件。
利用所述的座位占用传感器，可较精确地确定摩托车辆座位的不同区域的座位占用状态，并对整个占用分布进行相对准确地分类。对于涉及安全如分配给座位的气囊控制的应用来说，这种精确分类是必要的，以便避免安全***的不必要触发。然而，用于上述占用识别的***相对昂贵，无论对单独的开关元件的电路还是对评估处理器单元的结构而言都是这样。
对于对安全要求不严格的应用来说，不必要对座位占用进行精确评估，理想的是设置较廉价的座位占用传感器。这种应用的一个示例是座椅安全带警报***，该***提醒坐在旅客席上的乘客系好安全带。如果摩托车辆座位被占用但是相应的安全带还未系紧，这种警报***可发出音频信号或可见信号。像这种***中的座位占用传感器必须基本能够区分座位由乘客占用还是由一些物体如手提包占用的情况。对于这种应用来说，不必需要一个更昂贵的座位占用分类。
发明内容
本发明的任务旨在提出一种特别简单的座位占用传感器，其适用于对安全要求不严格的应用中。
通过根据本发明所述的座位占用传感器可以实现根据本发明所述的任务。这个座位占用传感器包括至少两个可由压力启动的开关元件，所述开关元件在其间隔开一定距离地设置在座位表面上，这样，第一开关元件位于座位的第一区域，第二开关元件位于座位的第二区域。根据本发明，第一和第二开关元件以形成逻辑与门的方式连接在一起。在本发明的特别简单的实施例中，第一和第二元件例如相互串联在一起。
与门形式连接最少两个开关元件的效果是，在通过相应的座位占用来启动两个开关元件时，只能测量来自两个元件的信号。因而，利用提出的座位占用传感器，至少两个开关元件连接在电路中，并且如果通过同时占用而启动两个开关元件，则才检测座位占用，其中，在安装传感器时，所述两个开关元件设置在机动车辆座位的不同部件内。利用这种方法，如果机动车辆座位的占用延伸出预定距离，则同样才识别为与座椅安全带警报***有关的座位占用。座位占用传感器的局部启动(如由于在座位上出现手提包等物体而产生)将不识别为座位占用，且因而座椅安全带警报***将不再作出响应。
根据本发明，因此，以一定距离间隔开地设置于电路中的至少两开关元件的连接能够特别简单地探测座位占用、能够区分座位的局部和大面积占用，而不需要昂贵的矩阵电路和昂贵的评估处理器单元。
应该指出，座位占用传感器可设有多于两个的开关元件。因此，可将三个或多个开关元件连接在一起，以形成逻辑与门。可替换地，可以提供多个组，所述各组包括两个或多个开关元件。
在特别简单地实施例中，开关元件可采取简单开关形式，如薄膜开关。在本发明的有利实施例中，第一和/或第二开关元件包括压力传感器。在这个实施例中，除了探测占用之外，也可获得有关施加的压强的信息，这使得能够对探测的座位占用进行更精确的分类。
在本发明的优选实施例中，第一和/或第二开关元件包括多个单独的开关单元，所述多个开关单元以形成逻辑或门的方式相互连接在一起。例如，开关元件的各个单独的开关单元可并联。以或门形式连接单独的开关单元所产生的效果是，只要单个开关单元由压力负载启动，开关单元就被启动。如果单独的开关单元在机动车辆座位的特定区域上设置成组，则这个区域就将组成相应的开关单元的活动区(active area)。这个区域内任何地方的占用将因此被认为是开关元件的占用。开关元件(其带有若干单独的开关单元)的这样一种结构就使得区域的范围由空间限定，其中，在所述区域内识别座位占用。
在座位占用传感器的一个可能实施例中，将开关元件的多个单独的传感器单元例如设置成一排，一个传感器单元在另一个传感器单元之后。以这种方式，每个开关单元显示出条形活动区。所述开关元件然后设置在机动车辆座位上或座位内，使得条形活动区相互间以指定的横向距离从座位的前边缘延伸到其后边缘。不管乘客所采取的坐姿是否沿着座位的纵向尺寸方向，然后就可以识别到座位由乘客占用，也就是说，占用了座位的足够的横向延伸范围。以这种方式，不管乘客的实际尺寸和两臀部间的单独距离如何，通过乘客臀部(haunches)的凸出部分(bulge)而施加的压力可以识别到座位占用情况。
在本发明的特别有利的实施例中，两个开关元件沿着机动车辆的运行方向至少以距座位中心向下的线大致相同的距离设置，且该两开关元件之间间隔指定的距离。借助于开关元件相对于座位中心线的对称排列，如果机动车辆的座位占用延伸出预定距离且如果占用相对于座位中心平面是至少大致对称的，则同样才识别为座位占用情况，这对于安全带警报***来说是重要的。座位占用传感器的局部启动(如其可由置于座位上的手提包等物体所引起)将不被识别为座位占用，并因而安全带警报***将不响应这种占用。
可替换地，开关元件可以这种方式排列在座位上，即，第一活动区交叉地置于座位的前部，第二活动区交叉地置于座位的后部。
应该指出，单独的开关单元优选包括压力传感器，这样，也可获得有关施加的压强信息，这使得能够对所探测的占用进行更精确地分类。
作为如上所述的用于本发明的实施例的传感器，箔片型压力传感器是特别合适的，且可以根据需要采用不同型式的箔片型压力传感器。例如，能够采用所谓直通模式(through-mode)箔片型压力传感器或者采用并联方式箔片型压力传感器。
利用直通模式箔片型压力传感器，第一触点元件位于第一支撑箔片上，第二触点元件位于第二支撑箔片上，所述两支撑箔片间隔一定距离并且相对设置。在两触点元件之间，设置一半导体材料层，在传感器启动时，该半导体材料层在两触点元件之间被挤压，这样，两触点元件之间的电阻就随着施加的压力而变化。
并联方式箔片型压力传感器具有两个触点元件，这两个触点元件相互间隔一定距离地设置在单个支撑箔片上。在一定距离以外的第二支撑箔片上，施加半导体材料层，且所述半导体材料层覆盖两触点元件之间的区域，并在支撑箔片被挤压在一起时，与两触点元件接触。
附图说明
下面将参考附图叙述本发明的实施例，其中示出：
图1是座位占用传感器的一个实施例的横截面视图；
图2是以并联模式操作的传感器单元的横截面视图；
图3是座位占用传感器的一个实施例的方框图；
图4是座位占用传感器的另一个实施例的方框图。
具体实施方式
在图1中示出第一实施例的座位占用传感器10的横截面视图。这是一个以“直通模式”操作的箔片型压力传感器的实施例。
所示的座位占用传感器10包括第一开关元件12和第二开关元件14，各个开关元件都包括多个单独的传感器单元16。
每个传感器单元16包括置于第一支撑箔片20上的第一电极18和置于第二支撑箔片24上的第二电极22。所述两个支撑箔片20、24借助于设置有凹槽26的隔板28布置，使得每个传感器单元16的第一电极18和第二电极22相对设置，且其间在其中一个凹槽26内间隔开一定距离。
一些压敏材料层30(如适当的半导体材料层)在各个传感器单元16中施加到其中一个电极(如可能是电极22)上，这样，在两支撑箔片20和24被压紧在一起时，在两电极之间建立取决于压力(pressure-dependent)的电接触就通过压敏层30。
应该指出，所有传感器单元16具有共同的支撑箔片20和24，在所述箔片上设有电极18和22，这样，座位占用传感器就构成了一个连续的底板(mat)。
开关元件12或14的传感器单元16以形成逻辑或门的方式连接在一起。这就意味着，一旦至少一个传感器单元被启动，特定的开关元件就产生与启动相应的输出信号。在示出的实施例中，通过将各个开关单元12或14的多个单独的传感器单元16并联，就获得了逻辑或门。为此，开关元件12内的传感器单元16的第一电极18例如由导体轨迹32(conductor track)连接在一起，而开关元件12内的传感器单元16的第二电极22通过导体轨迹34连接在一起。同样地，开关元件14内的传感器单元16的第一电极18通过导体轨迹36连接在一起，而开关元件14内的传感器单元16的第二电极22通过导体轨迹38连接在一起。
两开关元件12和14自身以实现逻辑与门的方式连接在一起。这种电路所产生的效果是，只有两个开关元件12和14被施加于其上的压力启动，则从座位占用传感器输出的信号才出现在座位占用传感器的输出结果中。在示出的实施例中，通过串联两开关元件12和14，可以获得逻辑与门。为此，借助于跳线40来将导体轨迹34联结到导体轨迹38上，而在导体轨迹32和36之间获得座位占用传感器的输出信号。
在座位占用传感器10的一个可替换的实施例中，开关元件12或14可由并联模式的箔片型压力传感器组成，如其称谓。图2示出这种型式的传感器单元16的横截面。在这个实施例中，第一电极18′和第二电极22′相互间以一定距离间隔开地安装在其中一个支撑箔片24′上，而压敏层30′施加到另一个支撑箔片20′上。借助于设有凹槽26′的隔板28′，两个支撑箔片相互间隔开一定距离设置，使得压敏层30′和两个电极18′、22′相互相对设置，并间隔开一定距离，这样，在两个支撑箔片20′、24′被挤压在一起时，压敏层30′就与两电极18′和22′(它们短路)接触，从而通过压敏层30′在两电极之间建立取决于压力的电接触。
图3示出座位占用传感器的一个实施例的方框图。在这个附图中，各个传感器单元16或16′被示为电阻可变，这是因为，箔片型压力传感器的电阻随着传感器单元上的压力增加而降低。
在示出的实施例中，每个开关单元12和14由四个单独的传感器单元16或16′组成，所有四个传感器单元都一个在另一个之后地排成一排。以这种方式，开关单元12或14的各个单独的单元并联，这样，对于传感器单元来说，各个开关单元就实现了逻辑或门。至于开关元件12和14，其串联连接在两个串联连接的导体42和44之间，这样就产生逻辑与门(用点划线46表示)。
图4示出根据本发明的座位占用传感器的另一个实施例的方框电路图。
在平面图(未示出)中所看到的座位的座面101中，设置两个开关元件102和103，每个开关元件包含若干个传感器单元102′和103′。示出的传感器单元102′和103′具有可变电阻。它们是箔片型压力传感器，其电阻随着施加在传感器单元上的压力增加而降低。
从行驶方向看，开关元件102位于座位中心线104的左侧，开关元件103位于座位中心线104的右侧，其也沿着行驶方向延伸。至于开关元件102′和103′，如上述实施例中所述的，这些中的每一个开关元件并联，以便对于传感器单元，每个开关元件实现逻辑或门。至于开关元件102和103，这些开关元件串联连接在两联结的导体105和106之间，这样，就产生了逻辑与门的结果。
在乘客坐在座位上时，至少一个传感器单元受到挤压，且其电阻降低至接近零值。作为这种电阻变化的结果，由两开关元件102和103组成的与门的总电阻也降低至等于或接近于零的值。
对于坐有乘客的情况来说，这种电阻值是典型的。相反，在将物体置于座位上时，电阻值通常大于零，这是由于负载重量是不对称的和/或其不像乘客坐上去的时候那样大。
利用这种方法，对于安全不是关键的应用来说，能够用足够的精确度来识别乘客坐在座位上的情况。
10        座位占用传感器
12        开关元件
14        开关元件
16，16′  传感器单元
18，18′  电极
20，20′  支撑箔片
22，22′  电极
24，24′  支撑箔片
26，26′  凹槽
28，28′  隔板
30，30′        层
32，34，36，38  导体轨迹
40              跳线
42，44          联结导体
46              代表与门

Claims (10)

1.一种座位占用传感器，其带有至少两个适于通过压力启动的开关元件，所述开关元件以相互间隔开一定距离的方式置于座位表面上，使得第一开关元件置于座位的第一区域，第二开关元件置于座位的第二区域，其特征在于，第一和第二开关元件以实现逻辑与门的方式连接在一起。
2.如权利要求1所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第二开关元件串联连接。
3.如权利要求1或2所述的座位占用传感器，其中，所述第一和/或第二开关元件包括压力传感器。
4.如权利要求1或2所述的座位占用传感器，其中，所述第一和/或第二开关元件包括多个单独的开关单元，所述多个单独的开关单元连接在一起，以实现逻辑或门。
5.如权利要求4所述的座位占用传感器，其中，开关元件的各个单独的开关单元并联。
6.如权利要求4所述的座位占用传感器，其中，开关单元包括压力传感器。
7.如权利要求3所述的座位占用传感器，其中，所述压力传感器为直通模式的箔片型压力传感器。
8.如权利要求3所述的座位占用传感器，其中，所述压力传感器为并联模式的箔片型压力传感器。
9.如权利要求1所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第二开关元件至少以距相对于车辆沿纵向延伸的座位中心线大约等距离的方式布置。
10.如权利要求1所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第二开关元件关于相对于机动车辆沿纵向延伸的座位中心线基本对称设置。
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