专利名称：用于车辆挤压区域的撞击变形传感器的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及那些用于检测车辆碰撞的传感器，这些传感器可用于气囊或其它能够对车辆撞击做出响应的装置的部署。本发明还涉及碰撞检测系统和采用该系统的车辆。具体地说，本发明涉及一种安装在车辆的挤压区域中的变形传感器，这种传感器通过感应载体介质中的光或其它波形能的强度变化进行工作，其中，在介质发生变形情况下，光线的局部密度将会增加。
本发明的背景碰撞检测设备包括一个现代车辆安全系统的一个重要的部件。具体地说，气囊和自动皮带张紧器的出现，已引发了人们对精确的和敏感的碰撞检测装置的需求。然而人们希望车辆所使用的检测装置应是相当便宜的。更重要的是，传感器应具有相当高的可靠性，而且不会受到腐蚀、温度变化、海拔高度等因素的影响。
传统上，撞击或碰撞传感器使用定位在乘客车箱的车辆中部的一个加速计，检测车辆速度的迅速变化。然而，这些设置不能提供足够的与撞击事件的位置和严重性相关的信息。越来越完善的乘车人安全束护系统(例如多气囊和安全带张紧器)的设计与采用，使感应碰撞事件的动态特性以适当地控制约束设备变得十分重要。一个更大程度的敏感性以及精确度必须通过对挤压区域传感器的使用得以实现，可以把这些传感器用于检测车辆中一个或多个的碰撞区域中突然的速度变化。挤压区域指的是那些在一个碰撞事件中经受了明显变形的车辆中的区域，以及那些典型地比非挤压区域经受了一个更大负加速度的区域。通常，后者所说的那些区域容纳乘客车箱。挤压区域通常包括车箱、引擎箱、以及车门和侧面板的外部区域。
传统的车辆碰撞传感器包括"管中球"传感器和"惯性"传感器。管中球型传感器由一个密封的外壳组成，它封闭和包围了一个气缸。一个球形感应活塞配置在气缸内，并使用一种阻尼气体填充外壳。活塞包括电传导部件。活塞阻止气缸中的运动，传统上由一个弹簧加以阻止。当设备经受一个足够大的速度变化时，活塞所经受的力克服了弹簧所施加的起抵消作用的偏压，并位移了气缸中的活塞。除了弹簧力外，活塞还被暴露于一个由周围阻尼气体所施加的阻尼力，这一阻尼力的产生原因在于当活塞在气缸中移动了一段特定的距离之后所存在的压力差。如果为了克服阻尼力和弹簧偏压力，车辆减速的幅度足够大且时间足够长，那么活塞将移向一个与某一电路相接触的位置，这一电路将触发气囊或其它安全系统。
惯性型传感器根据一个相类似的原理工作，并包括一个可移动的部件，这一部件能够相对一个静态的部件加以移动。在一种传统的形式中，惯性传感器包括一个"滚动自动(rollamatic)"型传感器，这种类型的传感器包括一个几乎无摩擦力的机构，这一机构由两个或两个以上的滚子组成，滚子嵌入一个可伸缩的带的环孔中，带的作用是转动滚子，可把滚子的运动加以导向，以执行不同的功能。通过带的拉力和一个环绕的外壳把可移动的部件保持在恰当的位置上。在撞击或其它突然的减速或加速的情况下，所产生的力位移可移动的部件。如果力维持的时间足够长、幅度足够大，那么可移动的部件将移动一段预定的距离到一销子，这一销子将被撞击或撞出，并触发气囊或其它安全系统。
各种其它类型的传感器已被建议用于挤压区域中，包括简单的电开关、电子压力开关、以及棒和管状传感器。传统上，已把这些传感器配置在挤压区域的最外端。对其它变形中心也进行过描述，特别是针对横向碰撞的情况。这些传感器检测变形程度或变形速度或(在某些情况中)这两者的组合，但都具有非常有限的解决问题的能力。在一个方面中，作为撞击严重程度或速度变化的一个指示，传感器检测车辆自身的挤压程度。传统上，如果挤压区域变形到其与传感器(这一传感器已适当地配置在车辆中)相接触的程度，那么这样的传感器将启动安全系统。通常，把多个变形传感器安装在车辆中不同的位置上。
传统上，通过在挤压区域中安装一个开关，使安装在车辆挤压区域中的变形传感器得以运作，当车辆经受一个足够大的碰撞时，会把开关的两个部件挤压在一起，以建立一个电接触。例如可以把一个光纤型的开关安装在接触区域中(参见美国专利4,988,862)。或者，可以把通过一个弹性部件加以分隔的两个相间隔的导体安装在挤压区域中，当经受了一个足够大的碰撞时，两个导体将相互接触(参见美国专利4,995,639)。
这些传统的配置无一能够以适合感应所有或大部分潜在伤害事故的方式，完全适于检测车辆的挤压区域中的速度变化。特别是，惯性传感器一直用于在短期加速脉冲中而不是在较长持续时间的脉冲上触发气囊约束系统。另外，当对垂直和横向的加速加以响应时，管中球型传感器几乎是不成功的，并仅能相当好地响应纵向加速。此外，管中球形传感器还可能受到温度的不利影响，极端的温度会对密闭的外壳中的阻尼气体的粘滞度产生不利的影响。
许多现有技术传感器中的一个缺点在于，存在着响应非破坏性和非伤害性碰撞的偶然触发的风险。人们希望提供一种可成为车辆主结构的一个组成部分的变形传感器，并将具有不响应除车辆结构与/或能量吸收部件的实际变形之外的任何事件的高可靠性。人们还希望提供一种在不利环境中高可靠的以及可相当便宜地进行大规模制造的传感器。
用于实现上述目标的良好的碰撞检测，可通过使用一种根据光或其它波能散射原理运作的传感器，而不是使用严格的电与/或机械的装置得以实现。
在申请人的先前的PCT/CA98/00686的PCT国际申请中，披露了一种通用的压力传感器，这里把其叫做"集成空腔"压力传感器。这种传感器是根据这样的原理工作的在一个集成空腔中弥散和散射的光或其它波能的强度，随能量在其中散布的区域的减小而增强。根据这一原理，一个压力传感器可以包括一个可压缩的光或其它波能的载体介质，这一载体介质包括一系列散射中心，用于在载体介质中分配光线。波能源接收装置与载体介质相关联，以分别向载体介质传输波能或从载体介质接收波能。
为了方便起见，一般情况下此处将使用"光"这一术语意指任何合适类型的波能。人们将会理解到其它形式的波能(包括不可见光谱和听力范围内的电磁辐射)也可构成本发明中所使用的波能。
可以把集成空腔型传感器的载体介质封闭于一个可伸缩的包装或一个可压缩的外壳或类似的装置中。施加于包装或外壳的压力挤压载体介质，因此增大了光源周围区域中的光强度，这一增大与载体介质的容积的减小成比例。光强度的变化由接收器加以检测，接收器把信息传送给一个信号处理装置。对于具体的光或波频来说，载体介质是透明的或半透明的，且最好包括多个在整个介质上均匀分配的光散射中心。例如介质可以包括一种半透明的泡沫材料。或者，集成空腔由一个中空的腔构成，腔壁的内面拥有光反射和扩散特性，可充分扩散任何进入腔中的光线，以提供光扩散功能。封装包括或形成一个集成的光腔，把这一集成的光腔定义为由一个封装所界定的一个区域或容积，与/或包括一种可变形的材料，这种材料具有可使腔中的照射经受多次分散的反射或折射，因此有效地使照射变得随机化并实现了照射在整个腔中的均匀分布。在这样的一种腔中，在极限情况下，关于照射的最初方向的信息最终丢失。一个集成光腔可以是充空气或其它气体的封装，也可以是一种半透明的固体(例如一种提供了光散射中心的蜂窝阵列)中的一个容积。
这样的腔具有这样的一种特性对于一个具有稳定能量输出的光源来说，腔中的光强度为腔容积、光源的位置、以及包装的壁的反射或载体介质中的散射中心的密度的一个函数。腔容积的减小造成腔中光强度的相应的增加。实际上可以使用任何形状形成腔，但某些极端的形状可能不能理想。
这种类型的一个压力传感器可以取多种适合于本发明的目的的方便的形状。例如，传感器可以包括一个具有多个光源和接收器的细长的、扁平的部件。另一方面，散射介质也可以包括形状适合安放在一个确定好的腔或接收空间中的一块泡沫。
本发明的概述本发明的一个目的是提供一种包括一个传感器或检测器装置的车辆部件，用于检测车辆的碰撞，利用这种车辆部件可使触发的风险最小化。本发明的另一个目的是提供一种特别适用于检测指示严重碰撞的车辆挤压区域或其它车辆部件的实际变形的碰撞传感器。
再一个目的是提供一种受电磁干扰、腐蚀、温度以及其它变化因素影响很小的碰撞传感器。另外还有一个目的是由使用最少电气的及可移动的元件和部件的感应装置提供这样的检测。
为了实现以上所述的目的，在一个方面，本发明包括一个安装在车辆中的变形传感器，用以检测由车辆所经受的足以使车辆的一部分变形的碰撞。在这一方面，本发明包括a)一个压力传感器，它包括波能传输材料的一个可压缩的载体介质，这一载体介质拥有一个外边界和一系列在介质中均匀分配的散射中心；
b)一个耦合于载体介质或与载体介质相连通的波能源，以建立一个散射的能量容积，这一散射的能量容积容纳载体介质中散射的波能；c)一个波能接收器，响应散射能量容积中的散射波能的集成的强度；d)连接于波能接收器的信号耦合装置，用于自其把信号传送到一个压力指示器，其中，围绕波能源和接收器的区域大体上确定了散射能量的容积。根据外边界的位移，散射能量容积的容积维度随一个外部施加的压力的变化而变化，以提供散射的波能强度的一个变化，因而产生一个信号，以允许压力指示器提供对所施压力的一个测量；以及e)第一和第二相间隔的衬底部件，其中的每一个又与车辆的挤压区域中的一个相应的车辆部件相关联，并把载体介质保留在衬底部件之间，从而当车辆碰撞时车辆部件的位移可挤压载体介质，并报告一个碰撞事件。
最好，波能由光组成，载体介质由一种半透明的泡沫材料组成。
在另一个方面，能量源和接收器包括一个光纤光源，并在与其非常接近的一个光纤接收器相关联，在又一个方面中，把多个成对的光纤光源和接收器设置于一个光纤阵列中。
另外，光源可以由与载体介质相邻的一个或多个LED单元组成，接收器可以由光感受器组成。可以把LED和光感受器安装在与载体介质相接触的一个电路板上。
在又一个方面中，本发明包括一个车辆保险杠，这一保险杠拥有一个刚性的保险杠支座，该保险杠支座包括第一衬底部件、一个与支座相隔开的保险杠外壳，并包括第二衬底部件，从而在保险杠外壳和支座之间定义了一个中空区域。这一中空区域至少部分地用一种构成载体介质的吸收能量的材料加以填充，方便的做法是采用半透明的泡沫。至少一个光源和接收器与载体介质相连通。最好令光源和接收器非常接近地接触或嵌入在泡沫中。方便的做法是，让源和接收器由安装在保险杠支座上的光纤或LED光源以及接收器的一个线性阵列组成。在一种形式中，光纤发送器和接收器分别与一个控制模块相关联，这一模块包括与光纤电缆相连通的一个光源。这一模块还包括用于接收从光纤接收器所传输的光线的信号耦合装置，以及用于把所接收的光的强度转换成指示围绕能源和接收器的区域中载体介质的变形的一个信号的信号处理装置。另一种方法是，这一模块与一个电路板相连通，这一电路板支持一个与载体介质相接触的LED和光感受器的阵列。
在另一个方面中，本发明包括一个车辆面板，例如一个门面板或其它结构部件。车辆面板包括一个刚性的框架部件和一个与框架部件相间隔的外壳，外壳与框架部件之间的中空区域至少部分地由可变形的载体介质加以填充，最好采用一种半透明的泡沫材料。如以上所描述的，把一个或多个光源与接收器安装在与载体介质相接触或相连通的面板中，且最好安装至该框架部件。如以上所描述的，把一个控制模块与能源和接收器相关联。
在又一个方面中，本发明包括一个车辆框架部件，这一部件包括一个中空的车辆结构部件，至少部分地且最好完全使用上述的载体介质对这一部件加以填充，最好采用一种半透明的泡沫材料。如以上所特征化的一个光源和接收器装置与载体介质相连通并与上述特征化的一个处理器模块相关联。
在又一个方面中，本发明包括一个准备安装在车辆中的变形传感器，用于检测两个相对紧凑隔离的车辆部件之间的压缩力。在这一方面，本发明包括一对相间隔的平行平板，且两个平板之间的一个区域使用载体介质加以填充，最好采用半透明的泡沫。每一平板与一个相应的车辆部件相关联，因而车辆部件的任何收敛(例如将出现在一个撞击中)将压缩平板之间的填隙的泡沫。最好通过限制部件限定中空区域的横向边缘，以完全封闭平板之间的空间，并完全把泡沫保留在外层平板之间。把一个或多个上述的光源与接收器配置在载体介质中或也可耦合于载体介质或与载体介质相连通。把一个或多个接收器连接于一个处理器模块。
在又一个方面中，本发明包括一个纵向变形传感器，用于检测比较宽地隔离的车辆部件的相对位移。在这一方面中，本发明包括一个细长的中空的气缸，它的膛部分地用载体介质加以填充。气缸的一端是密封的。通过配置于气缸中的中空的膛中并与载体介质相接触的一个可滑动的气缸柱活塞，把载体介质保持在气缸中。把一个或多个上述的光源和接收器配置在气缸中与载体介质相接触或相连通，并最好安装在气缸的基座附近。把气缸体和膛各自安装在相应的车辆部件上。相关联的车辆部件的位移朝彼此方向移动气缸中的柱活塞，因而压缩载体介质，并报告一个碰撞事件。可以把一个与能源和接收器相关联的处理器模块配置在气缸的内部或它的外部。
在又一个方面中，本发明包括一个车辆，这一车辆拥有一个气囊或其它碰撞响应装置，以及如以上所述的一个或多个的安装在这一车辆中并可操作地连接于响应装置的变形传感器。
在另一个方面中，本发明包括用于检测针对车辆的一个严重碰撞的方法，这一碰撞足以挤压车辆的一部分，该方法包括下列步骤a)在车辆中设置一个上述的变形传感器，这一传感器连接在车辆的挤压区域中的两个车辆部件部分；b)将光线或其他波能从一个源传送到该传感器中的可变形的载体介质；c)使用上述的波能接受器，检测可变形载体介质中的光或其它波能；
d)在一个处理器装置中，把上述所接收的波能转换成一个相应于强度级的电信号；e)当检测到的载体介质中的光或其它波能的强度变化，驱动一个气囊或其它碰撞响应装置，其中，光或其它波能的强度变化以一量的形式指示车辆部件的收敛情况，这一量表示了车辆所经受的一个严重的碰撞。
尽管这里具体加以描述的实施例适用于传统的轿车或卡车，但人们将会领悟到经过适当的修改，本发明也可以与任何陆地、水中、空中或太空飞行器相关联。
对附图的简要描述
图1(a)和1(b)是适用于本发明的类型的一个现有技术变形传感器的一部分的示意性剖面图；图2是结合本发明的一个车辆保险杠的剖面图；图3是结合本发明的一个车辆门面板的剖面图；图4是结合本发明的一个车辆框架部件的剖面图；图5是符合本发明的第二实施例的一个传感器的剖面图；图6是符合本发明的第三实施例的一个传感器的剖面图；图7是符合图6的本发明的第四实施例的剖面图；图8是一个车辆的一部分，即一个车辆引擎箱和周围部件的示意图，说明了本发明的一个方面；图9是一个传感器阵列和相关联的控制以及相关部件的示意图；以及图10(a)和10(b)是一个照射条以及相关联的处理器部件的示意图。
对优选实施例的详细描述总体上讲，本发明包括一个安装在车辆的挤压区域中的一个关键位置上的变形传感器。可把这一传感器作为车辆的一个功能或结构部分的一个组成部件并入车辆中。
图1(a)和1(b)展示了PCT/CA98/00686中描述的一个现有技术的传感器类型，并把其叫做一个"集成空腔"传感器。本发明并入了这样一个一般类型的传感器。总体上讲，一个集成空腔压力传感器1包括一个由一定容积的光散射材料组成的一个载体2。方便的做法是，让这种材料由一种开孔或闭孔的半透明的泡沫所构成。多个相间隔的光源4提供了对泡沫内的一个区域的不间断地和充分地散射照明。通过一个光缆6照射载体内部，光缆的一端连接于一个光源，第二端终止在泡沫体2中或抵靠着泡沫材料体2放置。与第一光纤捆绑在一起的第二个光纤8包括一个光感受器，用于检测泡沫中的光强度。感受器的一个第二端与信号传输装置10相连通。光源以一个预定的强度照射泡沫材料内部的一个区域，泡沫中的散射中心(例如泡沫中的蜂窝壁)对这一区域中的光充分加以散射。把光源和接收器与一个包括一个细长的照射条6的支持矩阵相关。泡沫的压缩把该区域中的强度增大到一个预定的量，强度的增大随变形程度的不同而不同，如图1(b)中示意性加以说明的。
一个光纤6可以与处理装置10中的由传统灯泡或LED构成的一个光源相关联，一个车辆电源或一个分离的电源为处理装置10提供能量，以实现不间断的照射。最好把车辆驾驶员可看到的报警灯与这一光源相关联，并能够在光源枯竭或不工作时，通知驾驶员。
转向图2。在一个方面中，本发明包括并入本发明的一个车辆保险杠20。这一保险杠包括一个刚性的保险杠加强件(armature)22，该加强件具有安装于车辆框架(未在图中加以显示)的间隔器24，以及跨越这些臂的细长的刚性的支座26。把一个保险杠外壳28安装在加强件上，并包括一个可伸缩的包装，这一包装用一种吸收能量的半透明的泡沫芯2加以填充。把一个照射条16安装在保险杠支座上，并大体上沿它的长度加以延伸。照射条16由一个光缆阵列形成，它以一个交错阵列的形式，既做为光源也做为接收器。光缆扩展入一个电子微处理器模块10，微处理器模块10安装在保险杠加强件上。这一微处理器模块包括信息和信号处理装置(将在以下更详细地加以描述)，利用这些装置把来自传感器的光信号转换成电子信号。一个电力和通信连接部分32把微处理器模块10与一个电源(未在图中加以显示)、一个或多个的气囊或其它安全设备(未在图中加以显示)相连接，以下将对此更详细地加以描述。这一模块还包括一个或多个的光发射器，用于通过光源光缆进行发送。
图3说明了一个结合符合本发明的压力传感器的车辆门面板40。这一面板包括一个处于面板内部的加固杆42，以及一个外部外壳44。吸收能量的半透明的泡沫2配置在外壳中。一个照射条16安装在加固杆42上，并与吸收能量的泡沫2相连通。照射条16是由以上所描述的光纤加以形成的。照射条16与一个拥有以上所描述的相同特性的微处理器模块10相连通，这一微处理器模块与一个电源和气囊等安全设备(未在图中加以显示)相连通。
图4说明了结合有一个压力传感器的车辆的一个结构框架部件50。这一框架部件可以包括任何所选择的车辆框架部件，例如一个车辆翻车保护杆、门柱或其它部件。框架部件包括一个刚性的外壳52，其中拥有一个中空的空间。这一部件的内部用一种光散射泡沫加以填充。配置在这一框架的内部，并大体上或部分地按框架部件的长度进行延伸的是一个如以上所描述的照射条。把一个微处理器模块10连接于照射条，并把其直接安装在框架部件上或安装在车辆中的其它地方。这一模块连还接于一个电源以及一个气囊或其它安全装置。
图5说明了一个非集成变形传感器60的第一形式，用于安装在两个车辆部件之间。例如，可以把这样的一个传感器安装在两个车辆框架部件之间，以检测部件的收敛，这一收敛将指示一个车辆的碰撞。在这里，把传感器的这一形式叫做"横向"传感器，因为它拥有一个宽而浅的挤压区域。在这一形式中，传感器拥有一个第一细长的轴和一个第二相对短的横向轴。这一传感器主要检测沿横向轴的变形。该传感器包括一个隔室，这一隔室由相间隔的第一和第二平行的刚性的平板62构成，平板62的侧边缘被一个可挤压的或弹性的壁64定界，以在平板之间确定一个封闭的内部空间。这一内部空间大体上用一个光学泡沫芯2加以填充。把一个照射条16放置在这一内部空间中，与泡沫相接触。安装在平板上的托座66允许把各平板安装在两个相当靠近的车辆部件上，其中，车辆部件的相对的位移表明一个严重的碰撞。如以上所描述的，把一个微处理器模块10连接于光纤阵列，并连接于一个电源以及一个或多个的气囊或其它类似的设备上。可以把这一模块直接安装在车辆部件上或安装在车辆中的其它地方。
图6说明了非集成传感器的一个第二类型，包括拥有一个细长轴的纵向变形传感器70，可以把这一传感器安装在车辆的挤压区域中。这一第二传感器类型可安装在引擎箱中相对宽地相间隔的框架部件之间，从而当引擎箱的变形时，框架部件朝彼此的方向加以移动，而传感器可检测出这一位移。在这一实施例中，变形传感器包括一个刚性的圆柱形中空气缸72，它的一端由一个帽74盖住，并使用一个密封垫76把它封闭在气缸上。一个从盖延伸出的接头78，用于把气缸的第一端安装于车辆中的一个第一部件。一个柱活塞80可滑动地配置在气缸中，柱活塞80的向外扩展端具有一个第二接头82，以安装在车辆的一个第二部件上。通过一个配置在气缸的第二、开口端中的一个环形的密封垫84，把柱活塞保留在气缸中。气缸的中空的内部基座(在帽和柱活塞之间)用一种光散射泡沫2加以填充。如以上一般性加以描述的一个照射条16被配置于这一中空的内部空间，方便的做法是可把其安装在一个刚性的内部插塞86上，刚性的内部插塞86安装在气缸中与盖74相间隔的位置上。如以上所描述，把照射条可操作地连接于微处理器模块10，而微处理器模块10与一个电源以及一个或多个的气囊或其它类似的设备(未在图中加以显示)相关联。方便的做法是把微处理器模块安装在气缸的内部，即安装在插塞86和帽74之间的一个空间中。当车辆经受了一个足以变形挤压区域的碰撞时，柱活塞被被向气缸内推进，从而挤压光学泡沫，并按一个成比例的量增大该泡沫内的光强度。
转向图7。图7揭示了图6中所说明的实施例的一个变体90。其中，把光纤阵列直接安装在气缸72的基座上，从而省去了图6中所示的插塞86。在这一形式中，微处理器和光纤阵列之间的光纤连接92通过气缸壁加以扩展，把微处理器模块10安装在车箱内的气缸之外。一个光纤连接器94把一个引导到气缸中的光纤阵列16的第一光纤线96与一个引导到微处理器模块的第二光纤线98结合在一起。
转向图8。图8说明了车辆100的挤压区域中的一个变形传感器阵列的典型的安装。在这一情况中，说明的是一个车辆引擎箱和周围部件。挤压区域包括一个车辆框架102、保险杠加强件104以及汽车体外壳106。引擎安装在车辆框架上。该图说明了车轮之一108，为了简单起见，去掉了第二个轮子。在围绕前轮的区域中，一个或多个的侧安装的纵向类型变形传感器70把车辆框架与体壳结合在一起。另外，把多个横向类型的传感器60关键性地定位在引擎箱之中或引擎箱周围，例如，在引擎和引擎前端部分的框架之间、在引擎的后部和一个横向框架部件之间、以及在引擎散热器和前端保险杠加强件之间。使用这种配置，针对车辆挤压区域的一个严重的正面的或横向的碰撞将触发一个或多个的变形传感器，以把碰撞信息报告给中央处理器，如以下所描述的。
图9是一个示意图。说明的是一组变形传感器、一个中央控制单元以及一个气囊或其它类似的设备。一组变形传感器160(这些传感器可以是这里所披露的任何一个或多个的变体)关键性地安装在车辆的一个或多个的挤压区域中，每一个传感器160与一个相应的微处理器模块10相关联，每一个微处理器模块连接于一个公共的电源120(方便的做法是，电源120由一个车辆电池构成)、以及一个公共的中央处理单元122。并把中央处理单元连接于一个或多个的气囊124、安全带张紧器装置126或其它碰撞响应装置。最好让中央处理器以这样一种方式控制气囊或其它类似的设备有选择地对气囊加以部署，以响应碰撞的方向与/或程度。因而，一个较轻的碰撞将导致一个减少的气囊充气量。另外，从某一具体方向所接收的一个碰撞，可能导致气囊仅在车辆的单一一侧的触发。例如，在某一保险杠的一侧所经受的碰撞，可能产生从处于该保险杠的那一侧的检测器传输过来的一个相应的信号。根据碰撞的严重程度，可把响应设备仅部署在一侧。或者，可根据碰撞的方向和严重程度，触发不同的响应。例如，可以触发皮带张紧器和单一或多个气囊的部署的任何组合。
结合以上所描述的实施例以及相关的控制装置(以参考数字10表示)，图10(a)和10(b)示意性地说明了照射条(以参考数字16表示)的两个变体。图10(a)说明了一个光纤传递的照射以及检测配置。其中，照射条包括一个带状光缆140，这一光缆由一组发送器和接收器光纤对构成。带状光缆140进入处理装置10。发射器光纤6与处理装置中的一个LED光源142相连通，把接收器光纤8耦合于光电探测器阵列144。来自光电探测器阵列的信号通过一个模拟/数字转换器146，后者与一个微控制器148相连通，用于解释由阵列144所传送的信号。微控制器与一个传统的气囊控制器(未在图中加以显示)相连通。上述的部件是由一个电源150提供能量的。
转向图10(b)。图10(b)说明的是一个非光纤传递的配置。在一形式中，照射条包括一个刚性的或可伸缩的电路板152。这一电路板支持一个LED/光电探测器对阵列154，后者与一个多路转换器156相连通。通过一个模拟/数字转换器把来自多路转换器的信号传送给一个微控制器，因而传送给一个气囊控制器，如以上所描述的。以与上所描述的相同的方式，上述的部件由一个电源150提供能量。
无论是图10(a)还是图10(b)中所示的照射条的配置，都适用于包括在此处所描述的任一传感器配置中。
图5和图6中所说明的实施例，具体倾向于包括速率和方位配置。速率传感器通过检测旋转加速度或离心加速度来检测速率。方位或倾斜传感器通过检测离轴的重力加速度而工作。对于汽车应用，以+/-lg量级的加速度针对最优的操作对这些传感器加以调整。
尽管此处通过对本发明所推荐的实施例的详细描述对本发明进行了说明，但本领域的熟练技术人员将会领悟到本发明所涉及的范围本发明将包括这些实施例的变化和变体。如权利要求书中所定义的本发明的整个范围包括这样的变化和变体。
权利要求
1.一种用于车辆的撞击变形传感器，包括a)一个压力传感器，其包括一种波能传输材料的可压缩的载体介质，这一载体介质拥有一个外边界，并具有在这一介质中分配的若干波能散射中心；b)一个波能源，其耦合于载体介质，以在载体介质中建立一个可容纳散射波能的散射能量容积；c)一个波能接收器，其响应散射波能的集成的强度；d)连接于波能接收器的信号耦合装置，用于自其里把信号传送给一个压力指示器，这一压力指示器可指示所述的散射能量容积中波能的强度变化，所述的信号响应一个从外部施加于所述载体介质的压力的变化，以提供对所施压力的测量；以及e)第一和第二相间隔的衬底部件，其中的每一个可安装至或包括车辆挤压区域中的相应的车辆部件，所述的载体介质保持在所述的衬底部件之间，所述这些部件被进行配置从而当车辆碰撞时，所述衬底部件的共同位移挤压所述的载体介质，并发信号通知一个碰撞事件。
2.如权利要求1中所述的一种传感器，其中，所述的波能源和接收器分别包括一个在近似可见光的范围内的电磁辐射的源和接收器。
3.如权利要求2中所述的一种传感器，其中，所述的能源和接收器分别包括一个光纤光源和接收器。
4.如权利要求2或3中所述的一种传感器，其中，所述的光源和接收器包括一个光源和接收器对的通常的线性阵列。
5.如权利要求2中所述的一种传感器，其中，所述的光源和接收器分别包括一个LED和光电探测感受器，安装在与载体介质相接触的一个电路板上。
6.车辆的挤压区域的一个部件，包括a)一个基座部件；b)一个与所述的基座部件相间隔的可移动部件，所述的基座和可移动部件被构成为在经受一车辆碰撞时能够收敛在一起；以及c)所述的基座和可移动部件部件之间的一个压力传感器，该压力传感器包括i)一种波能传输材料的可压缩的载体介质，拥有分配在介质中的若干波能散射中心，所述的载体介质被配置在所述的基座和可移动部件之间；ii)一个耦合于载体介质的波能源，以建立一个包含散射波能的散射能量容积；iii)一个响应散射波能的集成强度的波能接收器；以及iv)连接于波能接收器的信号耦合装置，用于把信号自其传送到一个压力指示器，这一指示器指示所述散射能量容积中的波能强度的变化，所述的信号响应一个外部施加于所述载体介质的压力的变化，这些压力变化是由所述的基座和可移动部件的收敛所引起的，以提供对所施加的压力的一种测量，并发信号通知一个碰撞事件。
7.如权利要求6中所述的一种部件，其中，所述的波能源和接收器分别包括一个在近似可见光的范围内的电磁辐射的源和接收器。
8.如权利要求7中所述的一种部件，其中，所述的能源和接收器分别包括一个光纤光源和接收器。
9.如权利要求7或8中所述的一种部件，其中，所述的光源和接收器包括一个光源和接收器对的通常的线性阵列。
10.如权利要求7中所述的一种部件，其中，所述的光源和接收器分别包括一个LED和光电探测感受器，安装在与载体介质相接触的一个电路板上。
11.如权利要求6中所述的一种车辆部件，包括一个车辆保险杠。
12.如权利要求11中所述的一种车辆部件，其中，所述的基座部件包括一个保险杠加强件，所述的可移动部件包括一个保险杠外壳，所述的载体介质包括一种可压缩的泡沫材料，这种材料至少部分地填充所述的加强件和外壳之间的空间。
13.如权利要求6中所述的一种车辆部件，包括一个车辆门面板，所述的基座部件包括一个支持结构，所述的可移动部件包括一个外壳，在其间有一大体上用所述的载体介质加以填充的内部容积。
14.如权利要求6中所述的一种车辆部件，其中，所述的基座部件包括车辆框架的一部分，所述的可移动部件包括与所述的框架相间隔的所述的车辆外壳的一部分，所述的载体介质包括可压缩的泡沫，这种可压缩的泡沫至少部分地填充在所述的框架和外壳之间的空间。
15.如权利要求6中所述的一种车辆部件，包括一个车辆框架部件，该框架部件包括一个刚性的外壳和一个内部空间，所述的载体介质大体上填充所述的空间，所述的源和接收器与所述的介质相连通。
16.一种至少结合有如权利要求1～5中任何一个所定义的变形传感器的车辆。
17.一种用于对足以挤压车辆的一部分的对车辆的碰撞的检测方法，包括下列步骤a)在车辆中设置一个如权利要求1中所要求的变形传感器，这一传感器连接车辆的碰撞区中的两个部件部分；b)把来自一个源的光或其它波能传送到该传感器中的一种可变形的载体介质；c)使用所述的波能接收器检测可变形的载体介质中的散射的光或其它波能；d)在一个处理器装置中把所述所接收的波能转换成一个相应于强度级的电信号；e)根据所检测到的能量级的变化，驱动一个气囊或其它碰撞响应装置，其中，能量级的变化以一量的形式指示车辆部件的收敛情况，这一量表示车辆所经受的一个严重的碰撞。
全文摘要
一个在车辆的挤压区域中所使用的撞击变形传感器由第一和第二相间隔的衬底组成,用于安装在相应的车辆部件上或形成相应的车辆部件。一种可压缩的载体介质填充衬底之间的空间,载体介质是使用一种对于光或其它波能透明或半透明的材料形成的,并包括分配在介质中的一系列波能散射中心,以建立一个散射的能量容积。或者,载体介质形成一个中空的腔,在中空的腔的表面涂一层波能分散涂层。光或其它波能的一个源和接收器与载体介质相连通。信号耦合和处理器与源和接收器相关联。该设备是根据这样的原理工作的:衬底之间的空间的压缩,增大了光或其它波能的强度,这一增加由接收器或信号处理器加以检测,并激活一个气囊或安全带张紧器等类似的设备。
文档编号B60R21/16GK1328511SQ99813704
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月26日 优先权日1998年11月26日
发明者欧内斯特·M·赖默尔, 洛娜·H·鲍德温 申请人:坎博拉-易斯特公司