CN107097690B - 一种人体压力开关及汽车座椅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人体压力开关，包括：压力开关元件；设置于所述压力开关元件上侧或者下侧的弹性触压体，所述弹性触压体包括间隔支撑结构和撑力凸起，所述撑力凸起与所述压力开关元件的传感触点相对应，在外力施压状态下，所述间隔支撑结构的变形量大于所述撑力凸起的变形量，在未受到外力施压状态下，所述间隔支撑结构起到支撑作用。本发明在座椅未坐人的状态下，通过间隔支撑结构的支撑作用，避免压力开关元件的传感触点受到座椅自身海绵结构内应力及海绵坐垫重量等预压作用力的影响。本发明还公开了一种汽车座椅。

Description

一种人体压力开关及汽车座椅
技术领域
本发明涉及汽车座椅技术领域，特别涉及一种人体压力开关及汽车座椅。
背景技术
随着车辆交通领域的科技发展，座椅使用者监测作为乘员安全带提醒领域的应用要求，越来越得到市场的重视。采用压力开关元件通过座椅对来自椅面的人体压力的存在进行检测，可以有效地感知座椅使用者的存在，实现使用者存在探测的功能。
此类座椅人体压力开关产品的一个简单应用，就是将一个箔型开关元件及配合结构，布置于车辆座椅内部的承载骨架与坐垫发泡垫之间。当人体臀部压力作用到座椅海绵承载垫的椅面时，人体重量施压在此人体压力开关上，进而触发相应压力开关元件的传感触点，使之产生通断特性的电路输出特征。
此类应用中，通常采用弹性发泡海绵体材料作为箔型开关元件的触发激活材料。也就是通过将弹性发泡海绵体材料施压变形，进而压陷压力开关元件的传感触点并至触点导通。当座椅人体离开时，弹性发泡海绵体材料及压力开关元件的传感触点恢复外形并至触点断开。
然而，由于弹性发泡海绵体材料会出现不同批次的原材料弹性密度特征不稳定、局部硬度偏差过大等材料质量不良的特征，进而影响此类座椅人体压力开关产品的使用灵敏度。同时，由于弹性发泡海绵体材料在汽车内的长期受压使用后，也常常出现不可逆性的外形形变和弹性模量变化，也会影响压力开关元件的传感触点的正常受压激活状态，甚至造成产品的应用功能失效。
因此，如何减少人体压力开关被误触发的可能，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种人体压力开关及汽车座椅，以减少人体压力开关被误触发的可能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种人体压力开关，包括：
压力开关元件；
设置于所述压力开关元件上侧或者下侧的弹性触压体，所述弹性触压体包括间隔支撑结构和撑力凸起，所述撑力凸起与所述压力开关元件的传感触点相对应，在外力施压状态下，所述间隔支撑结构的变形量大于所述撑力凸起的变形量，在未受到外力施压状态下，所述间隔支撑结构起到支撑作用。
优选地，在上述人体压力开关中，所述撑力凸起为实心结构，且壁厚大于所述间隔支撑结构的壁厚。
优选地，在上述人体压力开关中，所述弹性触压***于所述压力开关元件和汽车座椅的海绵坐垫之间。
优选地，在上述人体压力开关中，所述弹性触压体的材料为弹性橡塑材料。
优选地，在上述人体压力开关中，所述弹性触压体的材料为天然橡胶、弹性硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、柔性聚氨酯弹性体塑料或聚烯烃类热塑性弹性体塑料。
优选地，在上述人体压力开关中，所述间隔支撑结构为弯折结构、空心结构或间隔空心结构。
优选地，在上述人体压力开关中，所述撑力凸起为柱状、蘑菇状或墙体状。
优选地，在上述人体压力开关中，还包括：
设置于所述压力开关元件的远离所述弹性触压体的一侧的第一承压板；
设置于所述弹性触压体的远离所述压力开关元件的一侧的第二承压板。
优选地，在上述人体压力开关中，所述压力开关元件和所述弹性触压体上开设有供卡钉和/或导柱穿过的固定孔，所述压力开关元件和所述弹性触压体通过所述卡钉和/或导柱穿过所述第一承压板和所述第二承压板实现固定。
优选地，在上述人体压力开关中，压力开关元件和所述弹性触压体上开设有供卡钉和/或导柱穿过的固定孔，所述压力开关元件和所述弹性触压体通过所述卡钉和/或导柱穿过所述第一承压板和所述第二承压板实现固定。
优选地，在上述人体压力开关中，压力开关元件为箔式开关元件或具有***状的金属弹片与PCB电路板共同构成的微动开关。
一种汽车座椅，包括人体压力开关，所述人体压力开关为如上任一项所述的人体压力开关。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的人体压力开关，在压力开关元件的上侧或者下侧设置了弹性触压体，起到了预承压状态下的间隔作用，当人体压力开关受到外部压力触发的过程中，间隔支撑结构被压缩，撑力凸起的压缩量小于间隔支撑结构，因此撑力凸起能够提供压陷压力开关元件的传感触点的顶压作用力，该顶压作用力不同于传统的海绵坐垫的平均施压受力方式，而是实现了以凸起结构为施力中心的集中受力点的压力触发方式，可以更加直接和稳定地实现压力开关元件的传感触点导通。本发明在座椅未坐人的状态下，通过间隔支撑结构的支撑作用，避免压力开关元件的传感触点受到座椅自身海绵结构内应力及海绵坐垫重量等预压作用力的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的人体压力开关未受力状态的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的人体压力开关受力状态的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的人体压力与电阻值的关系曲线
图4为本发明实施例一提供的人体压力开关的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的人体压力开关的结构框图；
图6为本发明实施例三提供的人体压力开关的结构框图；
图7为本发明实施例四提供的人体压力开关的结构框图；
图8为本发明实施例五提供的人体压力开关的结构框图；
图9为本发明实施例提供的汽车座椅的剖面图；
图10为本发明实施例六提供的人体压力开关的结构框图；
图11为本发明实施例七提供的人体压力开关的结构框图。
其中，100为第二承压板，200为弹性触压体，201为撑力凸起，202为间隔支撑结构，203为撑力面，300为压力开关元件，301为第一开关基材，302为第一开关导电层，303为开关架空层，304为第二开关导电层，305为第二开关基材，306为开关中空孔洞，307为传感触点，400为第一承压板，500为座椅坐垫，600为坐垫骨架，700为卡钉，800为导线连接处，900为连接器，1000为导柱。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种人体压力开关及汽车座椅，以减少人体压力开关被误触发的可能。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的人体压力开关未受力状态的结构示意图；图2为本发明实施例提供的人体压力开关受力状态的结构示意图。
本发明实施例提供的人体压力开关包括压力开关元件300和弹性触压体200。弹性触压体200设置于压力开关元件300的上侧或者下侧，优选地弹性触压体200位于压力开关元件300和汽车座椅的海绵坐垫之间。
弹性触压体200包括间隔支撑结构202和撑力凸起201，撑力凸起201与压力开关元件300的传感触点307相对应，在外力施压状态下，间隔支撑结构202的变形量大于撑力凸起201的变形量，在未受到外力施压状态下，间隔支撑结构202起到支撑作用。
本发明提供的人体压力开关，在压力开关元件300的上侧或者下侧设置了弹性触压体200，起到了预承压状态下的间隔作用，当人体压力开关受到外部压力触发的过程中，间隔支撑结构202被压缩，撑力凸起201的压缩量小于间隔支撑结构202，因此撑力凸起201能够提供压陷压力开关元件300的传感触点307的顶压作用力，该顶压作用力不同于传统的海绵坐垫的平均施压受力方式，而是实现了以凸起结构为施力中心的集中受力点的压力触发方式，可以更加直接和稳定地实现压力开关元件300的传感触点导通。本发明在座椅未坐人的状态下，通过间隔支撑结构的支撑作用，避免压力开关元件的传感触点受到座椅自身海绵结构内应力及海绵坐垫重量等预压作用力的影响。
压力开关元件300优选地包括开关架空层303，开关架空层303上侧具有第一开关导电层302，下侧具有第二开关导电层304，第一开关导电层302的远离开关架空层303的一侧具有第一开关基材301，第二开关导电层304的远离开关架空层303的一侧具有第二开关基材305。开关架空层303具有开关中空孔洞306，在压力开关元件300受到压力时，第一开关导电层302与第二开关导电层304在开关中空孔洞306处接触实现电路导通。开关中空孔洞306所处的位置为传感触点307的位置。
在本发明一具体实施例中，撑力凸起201为实心结构，且壁厚大于间隔支撑结构202的壁厚。由于撑力凸起201为实心结构，且壁厚大于间隔支撑结构202的壁厚，所以其压缩量相对较小，在受到外力施压状态下，撑力凸起201的位移量更大，而间隔支撑结构202可通过自身形变，而产生较小的位移。
在本发明一具体实施例中，弹性触压体200的材料为弹性橡塑材料。例如，弹性触压体200的材料为天然橡胶、弹性硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、柔性聚氨酯弹性体塑料或聚烯烃类热塑性弹性体塑料。弹性触压体200利用了弹性橡塑材料可以方便地结构造型和模具化、规模化生产的优势，成功避免了传统弹性发泡海绵体材料的各种缺点。由于弹性触压体200采用的是弹性柔性材料，外力作用在压力开关元件300及其传感触点307上时，弹性柔性材料的柔软变形可以避免此类薄膜式电子开关受到长期外力冲击而发生的机械损伤。
请参阅图4-图8，间隔支撑结构202可以为图4、图5、图7、图8示出的弯折结构、图6示出的空心结构或间隔空心结构。将压力开关元件300的传感触点307在座椅未坐人情况下，支撑在免于被座椅坐垫底面直接施压的状态。如此，在车辆座椅未坐人的情况下，就可以避免出现压力开关元件300的传感触点307由于座椅自身沙发结构内应力及坐垫海绵重量等预压作用力，所容易造成的传感触点307被误激活触发的状况。
在本发明一具体实施例中，撑力凸起201可以为柱状、蘑菇状或墙体状。背对撑力凸起201的一侧为撑力面203。当人体传感开关受到外部压力触发的过程中，撑力面203可以利用来自海绵坐垫的顶撑作用，提供压陷压力开关元件300的传感触点307的顶压作用力，该顶压作用力不同于传统的弹性发泡海绵体材料的平均施压受力方式，而是实现了以撑力面203的撑力凸起201为施力中心的集中受力点的压力触发方式，可以更加直接和稳定地实现压力开关元件300的传感触点307导通。
在车辆座椅坐人的情况下，弹性触压体200采用分布或环绕在压力开关元件300传感触点307的周边的间隔支撑空间造型，在外力作用下被压扁变形，弹性触压体200对应于压力开关元件300的传感触点307处的压触面，因受压弯曲而开始接触传感触点。此时，压触面在凸起结构的撑力面203的顶压作用下，提供压陷压力开关元件300的传感触点307的顶压作用力。以撑力面203的凸起结构为施力中心的集中受力点，施加在压力开关元件的传感触点上，实现压力开关元件的传感触点导通。
在本发明一具体实施例中，还包括第一承压板400和第二承压板100。其中，第一承压板400设置于压力开关元件300的远离弹性触压体200的一侧，第二承压板100设置于弹性触压体200的远离压力开关元件300的一侧。
请参阅图9和图10，图9为本发明实施例提供的汽车座椅的剖面图；图10为本发明实施例六提供的人体压力开关的结构框图。
压力开关元件300和弹性触压体200上开设有供卡钉700和/或导柱1000穿过的固定孔，压力开关元件300和弹性触压体200通过卡钉700和/或导柱1000穿过第一承压板400和第二承压板100实现固定。
压力开关元件300为箔式开关元件或具有***状的金属弹片与PCB电路板共同构成的微动开关(如图10所示)。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的人体压力与电阻值的关系曲线。
在座椅未有乘员乘坐时，压力开关元件300上侧的承压板上表面仅受到比较小的预压力F0，此时，弹性触压体200的第一级挠曲波浪式外形的间隔支撑结构202，起到了第一级的支撑作用，使得弹性触压体200的撑力凸起201未完全接触到压力开关元件300的传感触点307。由于压力开关元件300的传感触点307未受到撑力凸起201的挤压力，此时压力开关元件的触点未导通，其电阻特性表现为比较大的电阻值R1。
当座椅有乘员乘坐时，压力开关元件300的上侧的承压板上表面仅受到比较大的预压力F1，此时，弹性触压体200的第一级挠曲波浪式外形的间隔支撑结构202的第一级的支撑作用，已经无法支撑起由于人体的巨大体重压力施加的影响，使得弹性触压体200的撑力凸起201下行，迅速完全接触到压力开关元件300的传感触点307，并在实心的撑力凸起201的挤压下传感触点至两个电极之间导通。由于压力开关元件300的传感触点307被挤压导通，此时压力开关元件300的触点电阻特性，表现为由比较大的电阻值R1，迅速转变为比较小的导通电阻值R0。
这种阻抗之间加速转换的特性，由以往的相对缓慢变化的电阻值改变，对于此类汽车座椅的乘员识别来说，是具有非常好的积极作用。可以减少ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)进行电阻判断时的窗口误差，实现更为数字化模数转换的判断，提供了更好的性能改进。
本发明还公开了一种汽车座椅，包括人体压力开关，其中，人体压力开关为上述实施例公开的人体压力开关。第一承压板400托载在座椅的坐垫骨架600之上；压力开关元件300位于第一承压板400与弹性触压体200之间，弹性触压体200位于第二承压板100下面，由卡钉700将以上结构组装在一起。压力开关元件300的传感触点受到挤压激活，感知来自椅面的人体乘坐压力并产生电气导体信号，并经连接导线、连接器900与外部车身电路(未示出)相连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种人体压力开关，其特征在于：包括压力开关元件(300)；设置于所述压力开关元件(300)上侧或者下侧的弹性触压体(200)，所述弹性触压体(200)包括间隔支撑结构(202)和撑力凸起(201)，所述撑力凸起(201)与所述压力开关元件(300)的传感触点(307)相对应，在外力施压状态下，所述间隔支撑结构(202)的变形量大于所述撑力凸起(201)的变形量，在未受到外力施压状态下，所述间隔支撑结构(202)起到支撑作用；所述撑力凸起(201)为实心结构，且壁厚大于所述间隔支撑结构(202)的壁厚，背对撑力凸起(201)的一侧为撑力面(203)，所述撑力凸起(201)为蘑菇状；所述弹性触压体(200)位于所述压力开关元件(300)和汽车座椅的海绵坐垫之间；弹性触压体(200)采用分布或环绕在压力开关元件(300)传感触点(307)的周边的间隔支撑空间造型；在受到外力施压状态下，撑力凸起(201)的位移量更大，而间隔支撑结构(202)可通过自身形变，而产生较小的位移；撑力面(203)可以利用来自海绵坐垫的顶撑作用，提供压陷压力开关元件(300)的传感触点(307)的顶压作用力；在座椅未坐人的状态下，通过间隔支撑结构(202)的支撑作用，避免压力开关元件(300)的传感触点(307)受到座椅自身海绵结构内应力及海绵坐垫重量预压作用力的影响；设置于所述压力开关元件(300)的远离所述弹性触压体(200)的一侧的第一承压板(400)；设置于所述弹性触压体(200)的远离所述压力开关元件(300)的一侧的第二承压板(100)；所述压力开关元件(300)和所述弹性触压体(200)上开设有供卡钉(700)和/或导柱穿过的固定孔，所述压力开关元件(300)和所述弹性触压体(200)通过所述卡钉(700)和/或导柱穿过所述第一承压板(400)和所述第二承压板(100)实现固定。
2.根据权利要求1所述的人体压力开关，其特征在于：所述弹性触压体(200)的材料为弹性橡塑材料。
3.根据权利要求1所述的人体压力开关，其特征在于：所述弹性触压体(200)的材料为天然橡胶、弹性硅橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、柔性聚氨酯弹性体塑料或聚烯烃类热塑性弹性体塑料。
4.根据权利要求1所述的人体压力开关，其特征在于：所述间隔支撑结构(202)为弯折结构或空心结构。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的人体压力开关，其特征在于：所述压力开关元件(300)为箔式开关元件或具有***状的金属弹片与PCB电路板共同构成的微动开关。
6.一种汽车座椅，包括人体压力开关，其特征在于：所述人体压力开关为如权利要求1-5任一项所述的人体压力开关。
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