座椅占用传感器单元和座椅的制作方法

本发明涉及用于识别座椅特别是车辆座椅的占用情况的座椅占用传感器单元，并涉及具有这样的座椅占用传感器单元的座椅。

背景技术：

用于车辆座椅占用识别的车辆座椅占用传感器和系统目前常常被用在车辆特别是轿车中，以便为各种应用提供对应座椅占用情况的电信号。仅举例来说，这些应用包括座椅安全带监测(座椅安全带提醒装置(sbr))以及监测气囊系统的启动(辅助约束系统(ars))。

大多数种类的车辆座椅占用传感器都是用于这个目的。车辆座椅占用传感器可以具体地采用电容式传感器、变形传感器、压强敏感传感器或力敏感传感器的形式。

例如，国际申请wo2014/075953a1描述了一种设置在车辆座椅的泡沫垫的b面上用于车辆座椅占用识别的单元，该单元包括：安装板，其具有向上表面和向下表面；以及多个侧向支撑元件，其用于将安装板支撑在座椅悬架上，由座椅悬架限定单元的上表面。安装板的向上表面相对于单元的上表面以凹陷的方式布置。第一泡沫衬垫设置在支撑元件之间并安置在安装板上。设置在第一泡沫衬垫下方的安装板的向上表面中的凹部用于容纳第二泡沫衬垫，第二泡沫衬垫支承采用薄膜开关的形式的压强或力敏传感器。凹部的深度大于薄膜开关的高度与第二泡沫衬垫的高度之和。薄膜开关沿侧向突出超过第二泡沫衬垫的第一边缘以及与之对置的第二边缘。

技术实现要素：

本发明基于用于识别座椅特别是车辆座椅的占用情况的座椅占用传感器单元，该座椅占用传感器单元包括：

-安装板，其具有底部和顶部；在操作状态下，底部面向安装有座椅的地板，并且顶部面向座椅的座椅衬垫，

-薄膜开关，其响应压力并具有至少一个活动开关元件；当用于在垂直于上述至少一个活动开关元件的方向上作用的力的阈值被超过时，上述至少一个活动开关元件的开关状态是能够改变的，以及

-至少一个支撑元件，其布置在安装板的顶部与薄膜开关之间。

本方面中的“车辆”应该特别地但不排他性地指轿车、卡车和公共汽车。

已提出的是，上述至少一个支撑元件具有可展开的凸曲面，该凸曲面的尺寸大于或等于在相同方向上测得的薄膜开关的尺寸，并且该凸曲面是出于如下目的而设置的：在至少一个操作状态下，至少在上述至少一个活动开关元件的位置处该凸曲面至少部分接触薄膜开关。

本方面中的“可展开表面”应该特别地指能够在不扭曲的情况下变形为欧几里德平面的表面。在可展开表面的每个点处，高斯曲率等于零。可展开表面的最重要的实例是圆柱体包络面和圆锥体包络面。

这样，能够实现薄膜开关对倾斜地作用在座椅的座椅衬垫上的力的灵敏度提高。另外，能够省略从现有技术中得知的布置在薄膜开关下方的泡沫衬垫。

还提出的是，响应压力的薄膜开关包括至少一个第一柔性电绝缘载体薄膜和一个第二柔性电绝缘载体薄膜以及至少一个第一导电电极和一个第二导电电极。

第一柔性电绝缘载体薄膜和第二柔性电绝缘载体薄膜布置成彼此隔开且彼此大致平行且彼此被电绝缘间隔物薄膜隔离。在座椅的未占用状态下，被隔开的载体薄膜布置成大致平行于安装板。

第一导电电极布置在第一载体薄膜上，并且第二导电电极布置在第二载体薄膜上。间隔物薄膜包括至少一个连续凹部，并且第一导电电极、第二导电电极和连续凹部在垂直于载体薄膜的方向上彼此至少部分地重叠，以形成上述至少一个活动开关元件。

因此，座椅占用传感器单元可以以结构简单的方式设置有耐用的薄膜开关；在暴露于座椅的座椅衬垫上的力的作用下时，薄膜开关可靠地与上述至少一个支撑件元件至少部分接触。

在座椅占用传感器单元的优选开发方案中，在暴露于与阈值对应的力的作用下时，支撑元件在垂直于上述至少一个活动开关元件的方向上的尺寸的变化量小于薄膜开关在相同方向上的尺寸的变化量的10％。因此，能够获得明确且可再现的阈值，用以改变上述至少一个活动开关元件的开关状态。

还提出的是，支撑元件的凸曲面采用具有椭圆形底部区域的直圆柱体的圆周面的一部分的形式。这样，能够为支撑元件的设计提供具有有益的广泛的设计自由度的支撑元件。

在座椅占用传感器单元的优选开发方案中，支撑元件的凸曲面的宽高比为至少3:1。凸曲面的侧边长度在这里应该是指平行投影到安装板上的表面的尺寸。由于宽高比为至少3:1，所以可以为薄膜开关的设计提供有益的广泛的自由度。

在一个特别优选的开发方案中，支撑元件的凸曲面采用具有圆形底部区域的直圆柱体的圆周面的一部分的形式，该圆形底部区域的直径在20mm和100mm之间，并且支撑元件具有从安装板的顶部开始测量的最大为10mm的高度。这样，能够将座椅占用传感器单元的紧凑性与有效地发挥作用的薄膜开关相结合。

如果支撑元件和安装板是一件式结构，则座椅占用传感器单元可以被简单且廉价地生产出来。在这方面，“一件式”应该特指例如通过焊接处理和/或粘接处理而物质接合的，并且特别有利的是如在由铸件来生产和/或使用单一或多成分注塑法来生产的情况下模制的。特别地，具有支撑元件的安装板可以特别有利地利用注塑成型法由热塑性材料制成。

在座椅占用传感器单元的更有益的开发方案中，薄膜开关包括多个活动开关元件，这些活动开关元件彼此隔开并且在操作状态下在座椅的就坐方向上布置。本方面中的“就坐方向”应该特指在人占用座椅的情况下从这个人的髋关节开始穿过这个人的同一侧的膝关节延伸的方向。

因此，能够提供响应压力的薄膜开关，其中，当用于在与各活动开关元件中的一个或多于一个活动开关元件垂直的方向上作用的力的阈值被超过时，上述一个活动开关元件的开关状态或多个活动开关元件的开关状态是能够改变的。活动开关元件的开关状态可以有益地彼此逻辑关联，用以识别座椅的占用情况。因此，例如还可以可靠地识别在就坐方向上座椅衬垫的最前缘处的座椅占用情况。

在更优选的开发方案中，座椅占用传感器单元包括防粘薄膜元件(releasemembraneelement)，该防粘薄膜元件在操作状态下布置在薄膜开关上方。这样，在使用座椅中的座椅占用传感器单元期间，能够有益于有效地防止薄膜开关粘附至座椅泡沫，以防止座椅占用传感器单元的潜在故障。

在优选的开发方案中，防粘薄膜元件具有至少位于面向薄膜开关的一侧或面向座椅泡沫的一侧上的含有化学防粘剂的涂层。防粘薄膜元件的两侧还可以都涂覆有化学防粘剂。化学防粘剂可以例如由ptfe(聚四氟乙烯)基防粘剂形成。可选地，还可以使用本领域的技术人员认为适当的其他防粘剂。

在更优选的开发方案中，薄膜开关的第一电极和第二电极是利用厚膜技术生产的。这样，由于用于在垂直于上述至少一个活动开关元件的方向上作用的力的阈值被超过，所以上述至少一个活动开关元件的开关状态改变，由此能够实现高水平的精确度和再现性。

在更优选的开发方案中，各柔性电绝缘载体薄膜中的至少一者至少主要由热塑性材料组成。因此，能够实现柔性电绝缘载体薄膜的高尺寸精确度；并且作为上述高尺寸精确度的结果，由于用于在垂直于上述至少一个活动开关元件的方向上作用的力的阈值被超过，所以上述至少一个活动开关元件的开关状态改变，由此能够实现高水平的精确度和再现性。另外，能够提供一种薄膜开关，该薄膜开关在平行于绝缘载体薄膜的方向上具有拉伸强度，该拉伸强度能够经受当薄膜开关接触支撑元件时的机械载荷。

热塑性材料优选地从由如下材料构成的组中选择：聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚酰亚胺(pi)、聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚苯硫醚(pps)、聚砜psu)以及这些塑料中的至少两种塑料的混合物。

还提出了一种座椅特别是车辆座椅，该座椅包括：座椅基部，其用于支撑处于就坐位置的人；以及座椅衬垫，其具有至少一个泡沫元件，用以填充座椅基部，其中，上述至少一个泡沫元件具有：顶部，其面向处于就坐位置的人；以及底部，其面向座椅基部并且指定泡沫元件的b面。座椅还包括符合本发明的座椅占用传感器单元的开发方案。上述至少一个泡沫元件包括位于它的底部上的凹部，用以容纳座椅占用传感器单元。

本方面中的术语“座椅基部”意图特别地包括用于支撑上述至少一个泡沫元件的弹簧悬架或座椅壳体。

在一个有益的开发方案中，在垂直于安装板的方向上，凹部采用第一台阶和第二台阶的形式。第一台阶设置成用于容纳安装板的外周区域。第二台阶用于容纳座椅占用传感器单元的其余部分，其中，在垂直于安装板的方向上，在座椅的未占用状态下，凹部的尺寸大于座椅占用传感器单元在该方向上的尺寸。特别地，在垂直于安装板的方向上，第二台阶的尺寸意图大于在该方向上从安装板的顶部开始测量的座椅占用传感器单元的尺寸。因此，座椅占用传感器单元能够被牢固地安装，其中，当座椅未被占用时，同时能够避免薄膜开关被上述至少一个泡沫元件机械地加载。

当沿就坐方向观察时，如果座椅占用传感器单元的薄膜开关布置在h点与座椅的前缘之间或直接位于h点的前方，并且如果占用座椅的人采用与标准就坐位置不同的随意就坐位置并由座椅的前缘吸收大部分重力，则也可以可靠地且无疑地确定座椅的占用。h点是座椅基准点。在车辆座椅中，h点是由人体模型表示的人体的腿部和躯干之间的理论旋转轴线在座椅的竖直的纵向平面中的点。h点以及确定该点的方法在例如din70020-1:1993-02或saej1100等相关标准中有描述。

另外提出的是，座椅占用传感器单元具有至少一个第一紧固元件，并且泡沫元件具有布置在它的底部上的至少一个第二紧固元件，其中，第一紧固元件和第二紧固元件能够相互接合以产生牢固的、可撤销的连接。这样，座椅占用传感器单元能够相对于泡沫元件可靠地布置在期望的位置。因此，确保了座椅的占用所施加的力可再现地作用在薄膜开关上。

附图说明

以下附图说明展示了其他优点。附图示出本发明的示例性实施例。附图、说明书和权利要求书的组合起来包含许多特征。本领域技术人员也会方便地单独考虑各特征并将它们组合成有意义的其他组合。在附图中：

图1示出处于未占用状态的根据本发明的车辆座椅的示意性局部断面图；

图2示出处于占用状态的根据图1的根据本发明的车辆座椅的示意图；

图3示出根据本发明的座椅占用传感器单元的透视示意图；并且

图4示出当根据图3的座椅占用传感器单元的薄膜开关暴露在力下时力的比率的示意图。

具体实施方式

图1示出安装在轿车中并处于未占用状态的根据本发明的座椅10特别是车辆座椅、在垂直于轿车的行驶方向的平面中的示意性局部断面图。

车辆座椅包括：座椅基部，其采用弹簧悬架12的形式，用以支撑处于就坐位置的人；以及座椅衬垫，其具有衬垫套(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：顶部16，其面向就坐的人；以及底部18(b面)，其面向座椅基部。图1所示的剖面贯穿泡沫元件14的中部。

车辆座椅还包括用于识别车辆座椅的占用情况的座椅占用传感器单元28。在泡沫元件14的b面居中地形成有凹部20，该凹部用于容纳座椅占用传感器单元28。用于座椅占用传感器单元28的附图标记可在图1至图3中找到。

座椅占用传感器单元28包括安装板30，该安装板由热塑性材料制成并具有底部32和顶部34，其中，在操作的安装状态下，底部32面向安装有车辆座椅的轿车的地板，并且顶部34面向座椅衬垫。

本说明书中使用的术语“上面”、“之上”和“上方”以及“下方”、“之下”和“下面”应该理解为是相对于与安装板30垂直的方向40而言的，其中，“上面”、“之上”和“上方”是指在布置为更远离安装板30并且/或者面向就坐的人，而在“下方”、“之下”和“下面”是指布置为更靠近安装板30并且/或着面向轿车地板。

座椅占用传感器单元28还包括：薄膜开关44，其响应压力；以及支撑元件38，其相对于与安装板30垂直的方向40布置在安装板30的顶部34与薄膜开关44之间。

支撑元件38由相同的热塑性材料形成在安装板30的顶部34上，并借助注塑成型法在安装板30上一件地成型。支撑元件38呈具有直径为60mm的圆形底部区域的直圆柱体的圆周面的形式，其中，直圆柱体的对称轴线42平行于安装板30并在就坐方向上布置，并且穿过安装板30的顶部34达到3.5mm的高度并且具有30mm的宽度。

因此，支撑元件38具有可展开的凸曲面54。支撑元件38的尺寸l和b大于在相同方向上测量的薄膜开关44的尺寸。支撑元件38的凸曲面54的宽高比为大约8:1。如下文阐述的，在至少一个操作状态下，支撑元件38用于与薄膜开关44机械接触。

薄膜开关44包括第一柔性电绝缘载体薄膜和第二柔性电绝缘载体薄膜，这两种薄膜完全由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成并且呈矩形，其中，在操作的安装状态下，矩形的较长的对称轴线布置成平行于支撑元件38的对称轴线42。第一柔性电绝缘载体薄膜和第二柔性电绝缘载体薄膜布置成彼此隔开且彼此平行且彼此被电绝缘间隔物薄膜隔离。在未加载的操作状态下，被隔开的载体薄膜定向成平行于安装板38。

薄膜开关44还包括：3个导电的第一电极，其彼此隔开地布置在第一载体薄膜上；以及3个导电的第二电极，其彼此隔开地布置在第二载体薄膜(未示出)上。第一电极和第二电极是由导电膏体通过厚膜技术生产的。相对于与安装板38垂直的方向40，3个第一电极中的每个电极以与3个第二电极中的一个第二电极在中心重叠的方式布置。在上下布置的第一电极和第二电极的每个位置处，间隔物薄膜具有连续凹部，从而每个第一电极在垂直于载体薄膜的方向上以与各连续凹部中的一个连续凹部及各第二电极中的一个第二电极部分地重叠的方式布置，并且在每种情况下形成活动开关元件461、462、463。当在与安装板30垂直的方向40上作用在活动开关元件461、462、463中的一个活动开关元件上的力的阈值被超过时，上述开关元件461、462、463的开关状态能够被上述活动开关元件461、462、463的形成电接触的第一电极和第二电极改变。

当沿就坐方向观察时，座椅占用传感器单元28的薄膜开关44布置在h点与座椅10的前缘之间或直接位于h点的前方。h点是由人体模型表示的人的腿和躯干之间的理论旋转轴线在座椅10的竖直纵向平面中的点。

座椅占用传感器单元28还包括由厚度为1.0mm的聚四氟乙烯(ptfe)的矩形膜形成的防粘薄膜元件48；在操作状态下，防粘薄膜元件布置在薄膜开关44上方并平行于安装板30并且将薄膜开关44与泡沫元件14隔离，由此能够有效地防止薄膜开关44粘附至泡沫元件14。

泡沫元件14的b面上的凹部20采用具有两个台阶(第一台阶22和第二台阶24)的矩形金字塔的形式。这里的第一台阶22用于容纳安装板30的外周区域36，并在操作状态下接触安装板30的外周区域36。第一台阶22的高度对应安装板30的厚度，从而安装板30的底部32和泡沫元件14的b面形成共同的平面。第二台阶24用于容纳座椅占用传感器单元28的其余部分。在座椅10的未占用状态下，在垂直于安装板30的方向40上从后者开始测量的凹部20的尺寸26大于座椅占用传感器单元28在该方向40上的尺寸。

在安装板30的外周区域36中设置两个相互面对的第一固定元件50，这些第一固定元件由车辆工程中常规的塑料安装件形成并被支撑元件38隔开。在泡沫元件14的b面上布置有呈塑料夹形式的相应的第二固定元件52，这些第二固定元件粘合至泡沫元件14。通过使第一固定元件50与相应的第二固定元件52相互接合来安装座椅占用传感器单元28，从而在座椅占用传感器单元28与泡沫元件14之间形成牢固的、可撤销的连接。

图2示出处于占用状态的根据图1所示的根据本发明的车辆座椅。就坐的人所施加的重力g被泡沫元件14沿垂直于安装板30的方向40传递到座椅占用传感器单元28的薄膜开关44。图2示出如下状态：用于在垂直于安装板30的方向40上作用在开关元件461、462、463上的力的阈值已经被超过，从而使得这些开关元件的开关状态从“接触打开”改变为“接触闭合”。为了清楚起见，未示出泡沫元件14的底部18，在这种情况下底部18通常与防粘薄膜元件48机械接触。

在图2所示的操作状态下，薄膜开关44在活动开关元件461、462、463的位置处完全与支撑元件38接触。支撑元件38在垂直于活动开关元件461、462、463的方向上的尺寸的变化量小于薄膜开关44在相同方向上的尺寸的变化量的1％。

图4示意性地示出在图2所示的座椅10的占用状态下座椅占用传感器单元28的薄膜开关44上的力的比率。

在(a)所指示的情况下，力fg沿垂直于安装板30的方向40作用。力fg能够矢量分解成：力分量ft，其与薄膜开关44的载体薄膜相切地作用；以及力分量fn，其与薄膜开关44垂直地作用。切向作用力分量ft由载体薄膜的强度补偿。当阈值被超过时，垂直作用力分量fn使得活动开关元件461、462、463的开关状态改变。

在(b)所指示的情况下，力fg'沿与垂直方向40不同的方向朝座椅10的中部作用。当力fg'作矢量分解时，切向作用力分量ft'被证明小于垂直作用力fg的情况，而垂直地作用在薄膜开关44上作用的力分量fn'更大，因此确保了薄膜开关44对于倾斜地作用在座椅10的座椅衬垫上的力的敏感性提高。

从图2显而易见的是，所施加的重力g使泡沫元件14、防粘薄膜元件48和薄膜开关44变形。这些变形是可逆的，以便泡沫元件14，防粘薄膜元件48和薄膜开关44在重力g停止作用时恢复到它们以前的尺寸和位置。这里的防粘薄膜元件48防止了泡沫元件14粘附薄膜开关44。

附图标记列表：

10座椅40垂直方向

12弹簧悬架42对称轴线

14泡沫元件44薄膜开关

16顶部46开关元件

18底部48防粘薄膜元件

20凹部50紧固元件

22第一台阶52紧固元件

24第二台阶54表面

26尺寸fg力(一部分重力)

28座椅占用传感器单元ft切向作用力

30安装板fn垂直作用力

32底部g重力

34顶部b支撑元件宽度

36外周区域h支撑元件高度

38支撑元件l支撑元件长度