CN104379398B - 车座悬置垫及用于车座悬置垫的压力传感器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车座悬置垫(12),包括用于支承座垫(16)的悬置弹簧(14)和设置在弹簧上、用于抵靠座垫的底表面施加的压力传感器模块(18)。所述压力传感器模块响应于作用于其上的压力而产生电信号。压力传感器模块包括基板(20)和设置在基板上的膜式压力传感器(22)。所述压力传感器包括压敏单元(36)。基板包括框架(26)和致动器(28),所述致动器(28)按能够相对于框架运动的方式联接至框架。致动器抵靠膜式压力传感器的压敏单元设置并且还包括将基板固定到弹簧上的固定元件(48)。固定元件在基板与弹簧之间提供了间隔。
Description
技术领域
本发明一般涉及车座领域。特别是,本发明涉及一种包括压力传感器模块的车座悬置垫并且涉及这种压力传感器模块自身。
背景技术
座椅占用传感器现今被广泛地用于机动车辆中以为例如安全带提示器、辅助约束***(气囊)等多种应用器具提供座椅占用信号。车辆的顾客定制和个性化的可能性是现代汽车的关键销售因素。这导致了为一种汽车型号提供许多不同的汽车内部变型。随着可用选项数的增多,出现了涉及车辆中的技术设备实施的严格制约。由于在座垫的泡沫材料体与座罩之间设置有座椅占用传感器,所以每种座椅设计(皮革、布料、运动性、舒适性…)需要用于占用检测***的特定研制工作。这导致了高研制成本,并且因此是一种对汽车工业无吸引力的解决方案。因此,待解决的问题是,找到一种很少受座椅设计的影响并从而可以用于许多种汽车座椅或者甚至汽车平台的传感器方案。
文件DE19752976A1公开了一种包括膜式压力传感器形式的占用传感器的车座悬置垫。所述压力传感器包括按夹层方式设置在彼此上的第一承载膜、间隔件和第二承载膜。在承载膜的内表面上设置接触元件。间隔件中的开口允许当在传感器上施加压力时接触元件相互发生接触。压力传感器设置在车座的泡沫座垫的底侧上的空腔内。压力传感器由泡沫块支承,该泡沫块封闭空腔并且搁置在座盘上。
文件DE202010003563U1公开了一种包括膜式压力传感器的车座悬置垫。压力传感器包括两个膜,所述两个膜由设置在其之间的间隔材料保持一距离。压力传感器设置在可压缩的中间层上,该中间层进而设置在基板上。
DE19752976A1和DE202010003563U1中介绍的方案各在膜式压力传感器与其支架(即,座盘或者座椅悬置垫的弹簧)之间使用中间泡沫层以便允许支架的反作用从下方压缩膜式传感器。可以通过适当地选择中间层的压缩系数来调整膜式压力传感器的致动阈值(即,高于其则膜式压力传感器被致动的压力)。
技术问题
本发明的目的是使得设置在车座的B表面处的膜式压力传感器的致动阈值的调整更灵活。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种车座悬置垫,其包括用于支承座垫的一个或多个悬置弹簧和设置在所述一个或多个悬置弹簧上的、用于抵靠座垫的底表面施加的压力传感器模块。压力传感器模块配置成响应于作用于压力传感器模块的压力而产生电信号。压力传感器模块包括基板和设置在基板上的膜式压力传感器,该膜式压力传感器包括压敏单元。根据本发明,压力传感器模块的基板包括框架部分(以下简称“框架”)和致动器部分(以下简称“致动器”),致动器被联接到框架上从而该致动器能够相对于框架运动。致动器抵靠膜式压力传感器的压敏单元设置并且还包括将基板固定到一个或多个悬置弹簧上的固定元件。固定元件配置成在基板与至少一个悬置弹簧之间提供间隔。
致动器从而能够垂直于基板框架的平面(受限)运动。基板经由致动器安装到一个或多个悬置弹簧上,在基板的底部上设置有用于与一个或多个悬置弹簧接合的固定元件。当从上方给压力传感器模块加载时,首先仅经由致动器传递一个或多个悬置弹簧的反作用力,该反作用力相对于框架向上移动致动器。这将引导该反作用力从下面通过压敏单元。因此,可以通过适当地定制致动器的机械性能来调整压力传感器模块的压力阈值。
本发明的另一方面涉及一种用于如上所述的车座悬置垫的压力传感器模块。所述压力传感器模块包括基板和设置在基板上的膜式压力传感器。基板包括框架和致动器,致动器被联接到框架上从而致动器能够相对于框架运动。压力传感器包括压敏单元,该致动器抵靠压敏单元设置。致动器包括用于将基板固定到车座悬置垫的一个或多个悬置弹簧上的固定元件,该固定元件配置成在基板与至少一个悬置弹簧之间提供间隔。
根据本发明的第一优选实施例,致动器按悬伸方式联接至框架。
根据本发明的第二优选实施例,致动器包括第一和第二端并且在第一和第二端处联接至框架。
根据本发明的又一优选实施例,致动器通过多个辐条联接至框架。
致动器和框架优选是由例如注射成型塑料或者金属型材的材料的单一件制成的。
基板可能包括设置在膜式压力传感器外周的一个或多个间隔件,所述一个或多个间隔件在它们之间限定出区域,当承载时座垫可以进入该区域以便达到抵靠膜式压力传感器。
备选地或者另外,压力传感器模块包括将膜式压力传感器容纳在其内部的外壳,所述外壳包括作为其底板的基板。外壳可以由例如注射成型塑料的材料的单一件制成。
用于将基板固定到一个或多个悬置弹簧上的固定元件优选包括与所述一个或多个悬置弹簧卡配或接合的夹子或者钳。
膜式压力传感器优选包括由间隔膜相互间隔开的第一承载膜和第二承载膜,间隔膜其中具有限定压敏单元的开口,膜式压力传感器包括至少两个电极,所述电极分别在第一和第二承载膜上的单元中按如此方式以相互面对关系设置,即当在膜式压力传感器上施加压力时使得所述至少两个电极靠拢到一起,以可能相互接触。
附图说明
举例来说,现在将参照附图来描述本发明的优选实施例,其中:
图1是包括根据本发明的第一优选实施例的座椅悬置垫的车座处于空载状态(空着座位)的示意性剖视图;
图2是图1的实施例的压力传感器模块的示意性透视图;
图3是图1的车座处于承载状态(占用座位)的示意性剖视图;
图4是包括根据本发明的第一优选实施例的变型的座椅悬置垫的车座的示意性剖视图;
图5是根据本发明的第二实施例的压力传感器模块的透视图;
图6是根据本发明的第三实施例的压力传感器模块的透视图;
图7是根据本发明的第四实施例的压力传感器模块的透视图;
图8是根据本发明的第五实施例的压力传感器模块的透视图;
图9是根据图8的压力传感器模块的细节的剖视图;
图10是根据本发明的第六实施例的压力传感器模块的透视图;
图11是图10的压力传感器模块的剖视图。
注意到,所有附图已经使用相同的附图标记来标出相同或者相似的元件。为了附图清晰的缘故,每个附图中的不同元件不一定是按适当比例示出的。
具体实施方式
图1-3中图解了本发明的第一优选实施例。图1和图3示意性地显示了一种包括根据第一优选实施例的车座悬置垫12的车座10。车座悬置垫12包括张紧在车座10的结构框架(未显示)的固定点之间的多个悬置弹簧14以支承座垫16。车座悬置垫12设有配置成检测车座10的占用状态(例如,“空着”或者“占用”)的压力传感器模块18。
压力传感器模块18包括其上设置有膜式压力传感器22的基板20。
膜式压力传感器22包括相互由中间间隔膜34间隔开的第一承载膜30和第二承载膜32。间隔膜34在其中具有开口,所述开口限定了压敏单元36,当压力传感器22置于压力下时使承载膜30、32相互靠拢到一起。如此以与第二承载膜32上的第三电极42处于面对关系地在第一承载膜30上设置第一电极38和第二电极40,以便当在压力传感器22上施加压力时使其相互电接触。第一和第二电极38、40连接至评估电路44(例如,实施为专用集成电路、微型控制器等),该评估电路44配置成检测电极38、40、42是否相互接触并且因此检测车座10上的负载是否超过某一压力阈值。评估电路44在输出部46输出对应信号。
如图2中最佳地示出的,基板20被大致U形开口24分成框架部分26(处于基板20的外周)和致动器部分28。致动器28从而按悬伸方式联接至框架26,由此能够限制框架26的平面外的运动。基板20优选是由例如注射成型塑料的单一件制成的。压力传感器22按如此方式设置在基板20上,即压敏单元36(由图2中的虚线标出)位于致动器28上方。
基板20通过设置在致动器28底侧上的固定元件48安装到悬置弹簧14上。固定元件48(例如,夹子或者钳)如此配置,即用于在基板20的底部与悬置弹簧14之间提供空间。悬置弹簧14将压力传感器模块18压靠着座垫16的底表面。当车座10被加载(由图3中的箭头49示出)时垫16被压缩,由此压力传感器模块18被整体地向下推动。同时,悬置弹簧14经由固定元件48提供反作用力。这在致动器28与框架26之间产生剪切运动,即,相对于框架26向上推动致动器28。结果,致动器28将膜式压力传感器的第一承载膜30推向第二承载膜32(参见图3)。
如本领域普通技术人员将意识到的。可以调整基板20的机械参数(刚度、弹性模量、厚度、致动器的大小和形状等)来获得期望的致动压力或者力,即,认为占用的车座上方的压力或者力。
在图1-3中所示的本发明的实施例中,座垫16包括位于其底侧、用于容纳压力传感器模块18的凹进部。然而,注意到,这种凹进部不是在本发明的所有实施例中都是必需的,特别是如果压力传感器模块具有非常薄的实施形式或者如果悬置弹簧14包括从座垫16的底表面凹入的一部分时。
图4显示了图1-3中所示实施例的变型。唯一差别在于基板20的外周设有间隔件50。间隔件50界定了其中设置膜式压力传感器22的区域。当车座没有承载时,间隔件50保持压力传感器22处于离座垫16的底表面一较小距离处。基板20的该配置避免了压力传感器22上的很难控制的预加载荷。当车座被占用时,座垫16被压缩并且座垫16的一部分进入到间隔件50之间的区域内。就图4中所示的座椅悬置垫的任何其他性能而言,读者参见图1-3的实施例的说明。
图5-8图解了根据本发明的另一优选实施例的压力传感器模块18。图5的压力传感器模块包括大致矩形的基板20,该大致矩形的基板20具有在矩形的长边上延伸的间隔件50。基板20包括各限定出如上文所述的致动器28的两个大致U形开口24。基板20承载膜式压力传感器22,该膜式压力传感器22设置在可压缩材料52(例如,聚氨酯或者其他泡沫层)的中间层上。可压缩材料52的中间层有助于将压缩力导入到设置在致动器28上方的压敏单元36内。
图6-8涉及压力传感器模块18,该压力传感器模块18包括外壳54,基板20形成底部。根据这些实施例,膜式压力传感器22被外壳54包围。从而,将压力传感器22相对于来自座垫16施加的压力被保护。压力经由致动器28施加到压敏单元上。
如图6-8中所示,致动器可能具有不同配置。
图6显示了实质上配置成如关于图1-5的实施例中已经论述的悬伸折板的致动器28。
在图7的实施例中,致动器28通过多个辐条56联接至框架26。与围绕的框架26相比,辐条56明显更弱,这是指当压力传感器模块18经受悬置弹簧14和座垫16的压缩时其可能弯曲。因此,致动器28可能移离基板20的平面并且从而将压力传递到膜式压力传感器22的压力感测单元36上。
在图8的实施例中,致动器28是条形的并且跨过基板20的整个宽度。每个致动器在其两端处联接至框架26。
图9以剖面显示了图8的压力传感器模块18的细节。当车座被占用时,压力传感器模块被压缩在座垫与悬置弹簧(图9中未显示)之间。致动器28从而相对于框架26向上运动并且压缩中间泡沫材料层52。中间泡沫材料层52进而将压力传递到膜式压力传感器22的压敏单元36上。
图10和图11图解了根据本发明的又一优选实施例的压力传感器模块18。根据该实施例,每个致动器28通过弱化区58联接至框架26。与框架26相比,弱化区58具有减小的厚度。因此,当压力传感器模块经受悬置弹簧和座垫的压缩时,弱化区58起到膜片弹簧的作用(图10和11中未显示)。因此,致动器28可能移离基板20的平面并且从而将压力传递到膜式压力传感器22的压力感测单元36上。包括框架部分26、致动器部分28和弱化区58的基板20优选是由例如注射成型塑料的材料的单一件制成的。
虽然已经详细描述了具体实施例,但是本领域的技术人员将意识到,可以根据公开内容的全部教导来针对所述详细说明研发出不同改进和备选方案。因此,所公开的特定配置仅是说明性的并且不限制由所附权利要求及其任一与全部等同物的全部宽度所给出的发明范围。
附图标记
10车座
12座椅悬置垫
14悬置弹簧(例如,由钢制成)
16座垫
18压力传感器模块
20基板
22膜式压力传感器
24开口
26框架
28致动器
30第一承载膜
32第二承载膜
34间隔膜
36压敏单元
38第一电极
40第二电极
42第三电极
44评估电路
46输出部
48固定元件
49箭头
50间隔件
52中间可压缩层
54外壳
56辐条
58弱化区
Claims (16)
1.一种车座悬置垫(12),包括
用于支承座垫(16)的一个或多个悬置弹簧(14),和压力传感器模块(18),该压力传感器模块(18)设置在所述一个或多个悬置弹簧(14)上、以抵靠所述座垫(16)的底表面施加;所述压力传感器模块(18)配置成响应于作用于所述压力传感器模块(18)的压力而产生电信号;
其中所述压力传感器模块(18)包括基板(20)和设置在所述基板(20)上的膜式压力传感器(22),所述膜式压力传感器(22)包括压敏单元(36);
其特征在于
所述基板(20)包括框架(26)和致动器(28),所述致动器(28)被联接至所述框架(26),从而所述致动器(28)能够相对于所述框架(26)运动;
所述致动器(28)抵靠所述膜式压力传感器(22)的所述压敏单元(36)设置;
并且所述致动器(28)包括将所述基板(20)固定到所述一个或多个悬置弹簧(14)上的固定元件(48),所述固定元件(48)将所述基板(20)与所述一个或多个悬置弹簧(14)间隔开。
2.如权利要求1所述的车座悬置垫(12),其中所述致动器(28)按悬伸方式联接至所述框架(26)。
3.如权利要求1所述的车座悬置垫(12),其中所述致动器(28)包括第一和第二端并且在所述第一和第二端处联接至所述框架(26)。
4.如权利要求1所述的车座悬置垫(12),其中所述致动器(28)通过多个辐条(56)联接至所述框架。
5.如权利要求1所述的车座悬置垫(12),其中所述致动器(28)通过弱化区(58)联接至所述框架。
6.如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述致动器(28)和所述框架(26)是由材料的单一件制成的。
7.如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述基板(20)包括设置在所述膜式压力传感器(22)的外周处的一个或多个间隔件(50),所述一个或多个间隔件(50)相互之间限定出一区域,当所述座垫(16)承载时可以进入该区域中以便达到抵靠所述膜式压力传感器(22)。
8.如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述压力传感器模块(18)包括外壳(54),该外壳(54)将所述膜式压力传感器(22)容纳在其内部,所述外壳包括作为底板的所述基板(20)。
9.如权利要求8所述的车座悬置垫(12),其中所述外壳(54)是由材料的单个件制成的。
10.如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述固定元件(48)包括夹子或者钳。
11.如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述压力传感器模块(18)包括设置在所述膜式压力传感器(22)与所述基板(20)之间的可压缩的中间层(52)。
12.如权利要求6所述的车座悬置垫(12),其中所述材料的单一件是注射成型塑料。
13.如权利要求9所述的车座悬置垫(12),其中所述材料的单个件是注射成型塑料。
14.一种如权利要求1到5中任一项所述的车座悬置垫(12),其中所述膜式压力传感器(22)包括由间隔膜(34)相互间隔开的第一承载膜(30)和第二承载膜(32),所述间隔膜(34)中具有限定所述压敏单元(36)的开口,所述膜式压力传感器(22)包括至少两个电极(38、40、42),该至少两个电极(38、40、42)按相互面对关系分别设置在所述第一承载膜(30)和所述第二承载膜上的所述单元(36)中,从而当在所述膜式压力传感器(22)上施加压力时使所述至少两个电极(38、40、42)靠拢到一起,有可能相互接触。
15.一种用于车座悬置垫(12)的压力传感器模块(18),所述压力传感器模块(18)包括基板(20)和设置在所述基板(20)上的膜式压力传感器(22),所述压力传感器(22)包括压敏单元(36);
其特征在于
所述基板(20)包括框架(26)和致动器(28),所述致动器(28)被联接至所述框架(26),从而所述致动器(28)能够相对于所述框架(26)运动;
所述致动器(28)抵靠所述膜式压力传感器(22)的所述压敏单元(36)设置;
并且所述致动器(28)包括固定元件(48),该固定元件(48)用于将所述基板(20)固定到所述车座悬置垫(12)的一个或多个悬置弹簧(14)上,所述固定元件(48)配置成在所述基板(20)与所述至少一个悬置弹簧(14)之间提供间隔。
16.一种如权利要求15所述的用于车座悬置垫(12)的压力传感器模块(18),其中所述膜式压力传感器(22)包括由间隔膜(34)相互间隔开的第一承载膜(30)和第二承载膜(32),所述间隔膜(34)中具有限定所述压敏单元(36)的开口,所述膜式压力传感器(22)包括至少两个电极(38、40、42),该至少两个电极(38、40、42)按相互面对关系分别设置在所述第一承载膜(30)和所述第二承载膜上的所述单元(36)中,从而当在所述膜式压力传感器(22)上施加压力时使所述至少两个电极(38、40、42)靠拢到一起,有可能相互接触。
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