專利名稱：利用活性材料傳感器的座椅調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及接合表面的傾斜方法，更具體地涉及一種動(dòng)力調(diào)節(jié) 座椅，其包括構(gòu)造成有選擇地減慢調(diào)節(jié)速率的至少一個(gè)活性材料傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)座椅最近已研制成包括自動(dòng)(例如，機(jī)電、電動(dòng)氣動(dòng)等)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其改變由 座椅的接合表面限定的傾斜角。例如，在自動(dòng)設(shè)定中，乘客座椅通?？赏ㄟ^(guò)遠(yuǎn)程致動(dòng)動(dòng)力調(diào) 節(jié)系統(tǒng)而傾斜。遠(yuǎn)程致動(dòng)方便地允許用戶調(diào)節(jié)前后座椅，從而更好地適應(yīng)置于其上或其附 近的物體(例如，乘客、雜貨、瓶子、兒童安全座椅等)，和/或改變由直立靠背部分地限定的 其余儲(chǔ)存空間。然而，令人擔(dān)心的是，可理解從車廂前部進(jìn)行的座椅調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程控制在本領(lǐng)域 中產(chǎn)生各種困擾，包括上述物體被無(wú)意夾住。為解決該困擾，傳統(tǒng)遠(yuǎn)程致動(dòng)座椅通常以顯著 減小調(diào)節(jié)速度為特點(diǎn)。這降低了損壞物體的可能性，并且最突出的是降低了以不舒服的高 壓力意外擠靠乘客的可能性；然而，還應(yīng)理解，減慢調(diào)節(jié)速率引起延長(zhǎng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，這進(jìn)一 步對(duì)用戶造成困擾。

發(fā)明內(nèi)容
響應(yīng)于這些持續(xù)困擾，提供改進(jìn)的座椅以及調(diào)節(jié)該座椅的傾斜角的方法的優(yōu)選實(shí) 施方式，該座椅能夠加快調(diào)節(jié)速度，同時(shí)防止對(duì)物體造成傷害或向乘員施加不舒服的壓力 水平。除了其它因素以外，本發(fā)明因提供用于檢測(cè)擱置在座椅的接合表面上的物體(包括 乘客)的存在的裝置而有用。所述座椅依賴于活性材料在暴露于激活信號(hào)時(shí)的固有響應(yīng)而 提供感測(cè)物體的可靠、有效且安靜的裝置。有利的是，應(yīng)理解與對(duì)應(yīng)的機(jī)電、電氣、電動(dòng)氣動(dòng) /液壓系統(tǒng)相比，活性材料系統(tǒng)具有顯著減少的部件，并因此，利用基于活性材料的傳感器 使附加成本、重量、包裝空間和復(fù)雜性最小。而且，應(yīng)理解，基于活性材料的感測(cè)還使得維修 和更換成本較低，并顯著減小噪音(在聲學(xué)上以及相對(duì)于EMF)。 本發(fā)明的第一方面涉及一種適于支撐物體并自動(dòng)確定調(diào)節(jié)障礙的座椅。該座椅包 括構(gòu)造成支撐所述物體的基部；以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該構(gòu)件樞轉(zhuǎn)連接至所述基部并構(gòu)造成進(jìn) 一步支撐所述物體。所述基部和構(gòu)件協(xié)作而在其間限定傾斜角。所述座椅還包括動(dòng)力調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，該動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造成自動(dòng)調(diào)節(jié)所述角；以及固定至所述基部或所述構(gòu)件的至少
4一個(gè)傳感器。所述傳感器可操作以檢測(cè)所述物體的存在，并包括活性材料元件，該元件可操 作以在暴露于激活信號(hào)時(shí)或者不連續(xù)暴露于該信號(hào)時(shí)在至少一種屬性上經(jīng)歷變化。所述傳 感器與所述系統(tǒng)通訊聯(lián)接，并構(gòu)造成在檢測(cè)到所述物體時(shí)有選擇地防止該系統(tǒng)致動(dòng)。
第二方面涉及一種有選擇地減慢座椅表面的調(diào)節(jié)速率的方法。該方法開(kāi)始于固定 至少一個(gè)活性材料傳感器，所述傳感器包括活性材料元件，該元件可操作以在暴露于激活 信號(hào)時(shí)經(jīng)歷變化并作為該變化的結(jié)果而檢測(cè)所述表面上或其附近的物體。接著，試圖致動(dòng) 構(gòu)造成以第一速率自動(dòng)操縱所述表面的動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這取決于利用所述傳感器是否自動(dòng) 檢測(cè)到所述物體，并且如果是，還取決于是否基于該檢測(cè)確定調(diào)節(jié)障礙。最后，當(dāng)確定了這 樣的障礙時(shí)自動(dòng)降低所述速率?？蓸?gòu)想的另一要素是，當(dāng)已請(qǐng)求傾斜動(dòng)作(例如通過(guò)推動(dòng) 按鈕)但檢測(cè)到物體存在時(shí)可包括音頻警報(bào)。該警報(bào)將暗示該位置未清除潛在干涉物體， 并且這些應(yīng)當(dāng)在下一傾斜企圖之前移除。 通過(guò)以下附圖和詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)一步描述并例示包括基于壓電的傳感器的應(yīng)用、優(yōu)選 傳感器構(gòu)造及布局、控制邏輯等等的本發(fā)明的其它方面。


以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中圖1是包括根據(jù)本發(fā) 明優(yōu)選實(shí)施方式具有相互通訊的動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和活性材料傳感器的可傾斜后座椅(以放 大圖)的車輛的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的座椅的立體圖，尤其示出了呈 貼片構(gòu)造的多個(gè)活性材料傳感器的構(gòu)造；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的可躺座椅的內(nèi) 部框架/運(yùn)作的立體圖，尤其示出了動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及活性材料傳感器至框架的附連；圖4
是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的可躺座椅的立體圖，尤其示出了呈條形構(gòu)造的多個(gè)活性材料 傳感器的構(gòu)造；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的可躺座椅的立體圖，尤其示出了呈片材 構(gòu)造的多個(gè)活性材料傳感器的構(gòu)造，其中這些片材與座椅的接合表面共同延伸；圖6是根 據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的兩個(gè)座椅的示意圖，這兩個(gè)座椅均包括活性材料傳感器以及與RF 接收器、控制器和相應(yīng)動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通訊的RF發(fā)射器；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，圖 6中所示的示意圖的分段圖，其還包括在各傳感器和發(fā)射器之間的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元； 圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，圖7中所示的示意圖的分段圖，其還包括通訊聯(lián)接至相應(yīng) 傳感器、能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元以及控制器的編碼器；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，圖7 中所示的示意圖的分段圖，其還包括另選地聯(lián)接至各能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元的無(wú)線能量發(fā)射 器和車輛總線。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl至圖9，本發(fā)明涉及可調(diào)座椅10以及用于在物體12(例如，乘客、雜貨包、 玻璃瓶、兒童安全座椅等)擱置于其上或與其物理接近從而待與旋轉(zhuǎn)部分接觸時(shí)改變座椅 10的調(diào)節(jié)速率的方法。座椅10通常包括如這里進(jìn)一步所述可操作以檢測(cè)物體12的屬性或 特性的至少一個(gè)活性材料傳感器14以及與傳感器14通訊聯(lián)接的動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16。動(dòng)力調(diào) 節(jié)系統(tǒng)16為例如通過(guò)按下按鈕或撥動(dòng)將系統(tǒng)16連接至電源18或遠(yuǎn)程(例如，通過(guò)RF發(fā) 射器，例如密鑰卡)功率源18的開(kāi)關(guān)而遠(yuǎn)程致動(dòng)的類型，并可操作以自動(dòng)調(diào)節(jié)由座椅10限 定的傾斜角a(圖l)。更具體地說(shuō)，傳感器輸入用于在檢測(cè)到物體12時(shí)降低、倒轉(zhuǎn)或抑制由系統(tǒng)16進(jìn)行的調(diào)節(jié)的速率。 本發(fā)明的座椅10利用至少一個(gè)并且更優(yōu)選的是利用多個(gè)基于活性材料的傳感器 檢測(cè)物體12。也就是說(shuō)，各傳感器14利用活性材料的響應(yīng)動(dòng)作來(lái)執(zhí)行其基本功能，并且為 通過(guò)暴露于目標(biāo)物體的至少一種屬性或特性而被激活的類型。例如，可利用熱激活的活性 材料檢測(cè)輻射熱能的物體，例如生物，或者可利用力或壓力激活的材料檢測(cè)具有足夠的質(zhì) 量/重量以產(chǎn)生最小力或壓力的物體，如這里所示和所述。 本發(fā)明示出并描述圖1中所示的車輛20的遠(yuǎn)程致動(dòng)后乘客座椅12的傾斜功能； 然而，將其益處和優(yōu)點(diǎn)用于其它應(yīng)用，或者用于任何存在遠(yuǎn)程致動(dòng)以及關(guān)心調(diào)節(jié)速率和/ 或?qū)ξ矬w造成的損壞的情況當(dāng)然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)理解，座椅IO以及選擇性 調(diào)節(jié)方法的優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述本質(zhì)上僅是示例性的，并不意圖限制本發(fā)明。
I.活性材料論述及功能 用在這里時(shí)，術(shù)語(yǔ)"活性材料"應(yīng)采取本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的其普通含義，并 包括當(dāng)暴露于外部信號(hào)源時(shí)在基礎(chǔ)特性(例如，化學(xué)或內(nèi)在物理特性)上展現(xiàn)可逆變化的 任何材料或組份。因而，活性材料應(yīng)包括可響應(yīng)于激活信號(hào)而在剛度特性、形狀和/或尺寸 方面出現(xiàn)變化的那些復(fù)合材料，所述激活信號(hào)可針對(duì)不同活性材料采取電、磁、熱、應(yīng)力及 類似領(lǐng)域的形式。 用于與本發(fā)明一起使用的合適活性材料包括但不限于壓電聚合物、壓電陶瓷、其 它電限制禾才茅斗(electro—restrictives)、石茲限制禾才茅斗(magneto—restrictives)、電活性聚 合物(EAP)以及形狀記憶材料。更具體地說(shuō)，應(yīng)理解，在本發(fā)明中可根據(jù)物體特性/屬性以 及應(yīng)用配置而采用其它活性材料，例如形狀記憶合金(SMA)、形狀記憶聚合物(SMP)、鐵磁 SMA、電流變(ER)復(fù)合材料、磁流變(MR)復(fù)合材料、介電彈性體、離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料 (IPMC)、以及上述材料的各種組合等。 更具體地說(shuō)，壓電材料包括但不限于無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物以及金屬。就有機(jī)材 料而言，在分子內(nèi)具有非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)以及在主鏈或側(cè)鏈上或這兩個(gè)鏈上的大型偶極矩組 的所有聚合材料都可作為壓電膜的合適備選。示例性聚合物例如包括但不限于聚苯乙烯 磺酸鈉、聚乙烯胺主鏈偶氮生色基團(tuán)(poly(vinylamine)backbone azochromophore)及其 衍生物；多氟烴，包括聚偏二氟乙烯、其共聚偏氟乙烯("VDF")、三氟乙烯及其衍生物；多氯 烴，包括聚氯乙烯、聚偏氯乙烯及其衍生物；聚丙烯腈及其衍生物；聚羧酸，包括聚甲基丙 烯酸及其衍生物；聚脲及其衍生物；聚氨酯及其衍生物；生物分子，例如聚左旋乳酸及其衍 生物、細(xì)胞膜蛋白，以及磷酸鹽生物分子，例如磷脂；聚苯胺及其衍生物以及四胺的所有衍 生物；聚酰胺，包括芳香族聚酰胺以及聚酰亞胺，包括K即ton及聚醚酰亞胺及他們的衍生 物；所有成膜聚合物；聚N-乙烯基吡咯烷酮共聚物及其衍生物以及無(wú)序聚N-乙烯基吡咯 烷酮-乙烯乙酸酯共聚物；以及在主鏈或側(cè)鏈中或者在主鏈和側(cè)鏈二者中具有雙極矩組的 所有芳香族聚合物及其混合物。 壓電材料還可包括從以下組中選擇的金屬，該組包括鉛、銻、錳、鉭、鋯、鈮、鑭、 鉬、鈀、鎳、鴇、鋁、鍶、鈦、鋇、*丐、鉻、銀、鐵、硅、銅、包括至少一種上述金屬的合金以及包括 至少一種上述金屬的氧化物。合適金屬氧化物包括Si02、Al203、Zr02、Ti02、SrTi03、PbTi03、 BaTi03、Fe03、Fe304、Zn0及其混合物；以及第VI A組和II B組化合物，例如CdSe、CdS、GaAs、 AgCaS^、ZnSe、GaP、 InP、ZnS及其混合物。優(yōu)選的是，壓電材料從聚偏氟乙烯、鋯鈦酸鉛、鈦
6酸鋇及其混合物構(gòu)成的組中選擇。 電活性聚合物包括響應(yīng)于電場(chǎng)或力場(chǎng)展現(xiàn)壓電、熱電、電致伸縮特性的那些聚合 物材料。電致伸縮材料的一個(gè)例子——賦有壓電聚偏氟二乙烯-三氟乙烯共聚物的彈性體。 該組合能夠產(chǎn)生變化數(shù)量的鐵電-電致伸縮分子復(fù)合系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可作為壓電傳感器甚 至電致伸縮致動(dòng)器操作。 適于用作電活性聚合物的材料可包括響應(yīng)于靜電力而變形或者其變形引起電場(chǎng) 變化的任何基本上絕緣的聚合物或橡膠(或其組合)。適于用作預(yù)應(yīng)變聚合物的示例性材 料包括硅彈性體、丙烯酸彈性體、聚氨酯、熱塑性彈性體、包括PVDF的共聚物、壓敏粘合劑、 含氟彈性體、包括硅和丙烯酸基團(tuán)的聚合物等。包括硅和丙烯酸基團(tuán)的聚合物可例如包括 包括硅和丙烯酸基團(tuán)的共聚物；包括硅彈性體和丙烯酸彈性體的共混聚合物。
作為電活性聚合物使用的材料可基于一種或多種材料特性選擇，例如高電擊穿強(qiáng) 度、低彈性模量(對(duì)于大變形或小變形)、高介電常數(shù)等。在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合物選擇 成使得其具有最大約100Mpa的彈性模量。在另一實(shí)施方式中，聚合物選擇成使得其具有在 約0. 05MPa至約10MPa之間，優(yōu)選在約0. 3MPa至約3MPa之間的最大致動(dòng)壓力。在另一實(shí) 施方式中，聚合物選擇成使得其具有在約2至約20之間，優(yōu)選在約2. 5至約12之間的介電 常數(shù)。本發(fā)明并不旨在限定于這些范圍。理想的是，若材料具有高介電常數(shù)和高介電強(qiáng)度， 則介電常數(shù)高于以上給出范圍的材料是理想的。在多數(shù)情況下，電活性聚合物可制造或?qū)?施為薄膜。這些薄膜的合適厚度可以低于50微米。 電活性聚合物可以以高應(yīng)變偏轉(zhuǎn)，附連至該聚合物的電極也應(yīng)偏轉(zhuǎn)而不危及機(jī)械 性能或電性能。通常，適于使用的電極可以為任何形狀和材料，只要其能夠向電活性聚合 物供應(yīng)合適的電壓或從電活性聚合物接收合適的電壓。所述電壓可以是恒定的或者隨時(shí) 間而變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，電極粘附至聚合物的表面。粘附至聚合物的電極優(yōu)選是柔 順的并順應(yīng)聚合物的不斷變化的形狀。因此，本公開(kāi)可包括順應(yīng)其所貼附的電活性聚合物 的形狀的柔順電極。這些電極可僅施加至電活性聚合物的一部分，并根據(jù)其幾何尺寸限定 活性區(qū)域。適于與本公開(kāi)一起使用的各種電極包括包括金屬跡線和電荷分布層的構(gòu)造電 極；包括在平面尺寸之外變化的花紋電極；碳膏或銀膏之類的導(dǎo)電膏；膠態(tài)懸浮物；諸如碳 纖維和碳納米管之類的高縱橫比導(dǎo)電材料；以及離子導(dǎo)電材料的混合物。
本公開(kāi)的電極所用的材料可以不同。用于電極的合適材料可包括石墨、碳黑、膠態(tài) 懸浮物、包括銀和金的薄金屬、銀填充和碳填充膠和聚合物以及離子或電子導(dǎo)電聚合物。應(yīng) 當(dāng)理解，某些電極材料與特定聚合物一起會(huì)工作良好，但是對(duì)于其它聚合物可能不會(huì)那樣 好。作為實(shí)施例，碳纖維與丙烯酸彈性體聚合物一起工作良好，但是與硅聚合物一起不是那 樣好。 II.示例性座椅構(gòu)造及方法 參照?qǐng)D1至圖5，所示座椅IO具有樞轉(zhuǎn)連接至基部(例如，下座椅部)24的直立結(jié) 構(gòu)構(gòu)件(例如，椅背部)22。構(gòu)件22以及基部24可在通過(guò)接合鎖定機(jī)構(gòu)(未示出)而獲得 期望的傾斜角時(shí)相對(duì)固定。在所示實(shí)施方式中，座椅io還包括固定附連或可移除地附連至 構(gòu)件22的獨(dú)立頭靠26。構(gòu)件22、基部24以及頭靠26限定分別構(gòu)造成根據(jù)座椅10的取向 和構(gòu)造與物體12接合的接合表面22a、24a和26a。 座椅10由物體12擱置于其上時(shí)受到壓縮的泡沫或緩沖層30以及層30外部的柔軟且耐用的罩32內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框架28(圖1和圖3)支撐。框架28除其它結(jié)構(gòu)元件外包括 支撐構(gòu)件22的垂直側(cè)軌34以及基部24的水平軌36。桿38與軌34、36互連。為調(diào)節(jié)座椅 IO，應(yīng)理解，使支撐構(gòu)件22繞桿38限定的中心軸線相對(duì)于基部24樞轉(zhuǎn)。
動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16構(gòu)造成使構(gòu)件22有選擇地與機(jī)電電機(jī)、螺線管、基于活性材料的 驅(qū)動(dòng)器等接合，從而致使構(gòu)件22相對(duì)于基部24樞轉(zhuǎn)。系統(tǒng)16可以是傳統(tǒng)電機(jī)/齒輪驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)，或者更優(yōu)選地為活性材料致動(dòng)器(未示出)，其可操作以將活性材料元件中的變化轉(zhuǎn) 換成旋轉(zhuǎn)位移。適于與本發(fā)明一起使用的動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易 地確定，因此這里不再進(jìn)一步描述。 如先前所述，本發(fā)明的座椅IO包括至少一個(gè)，更優(yōu)選地包括多個(gè)與動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng) 16操作通訊連接的活性材料傳感器14。傳感器14的構(gòu)造可以為682申請(qǐng)和893申請(qǐng)中示 出并描述的類型，所述描述已通過(guò)引用全部結(jié)合于此。因此，各傳感器14包括如本文所述 的活性材料元件40，并且在這里進(jìn)一步描述的實(shí)施方式中，應(yīng)理解，可利用采用同步檢測(cè)力 (由乘客艙中物體的存在而引起)和溫度(通過(guò)改變其對(duì)應(yīng)力的響應(yīng))的形狀記憶材料的 傳感器14為動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16提供輸入。這里，形狀記憶材料操作連接至電路，使得電路的 狀態(tài)(即，開(kāi)路或閉合)取決于形狀記憶材料感測(cè)到的力和溫度的量。動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16操 作連接至電路，從而由該電路的狀態(tài)控制。 然而，在所示實(shí)施方式中，活性材料元件40可操作以在通過(guò)向其施加的力而變形 或移位時(shí)形成電荷或電流；并因此包括在變形時(shí)產(chǎn)生電荷或電流的活性材料，例如壓電材 料。更優(yōu)選的是，可利用呈薄而柔性的單向變形件、雙向變形件、貼片、無(wú)紡纖維或其它構(gòu)造 的壓電聚合物元件40?？捎脕?lái)響應(yīng)于變形或位移產(chǎn)生電荷或電流的其它材料包括壓電陶 瓷，諸如纖維、單向變形件、雙向變形件、貼片等；電活性聚合物(EAP)，例如薄而柔性的貼 片；含有具有由導(dǎo)電介質(zhì)(例如，高導(dǎo)電橡膠)包圍著的磁性微粒的流體的膜/閉腔，所述 流體的運(yùn)動(dòng)/流動(dòng)會(huì)引起電流/電壓的產(chǎn)生；磁限制合成物，其中磁限制材料的撓曲產(chǎn)生 變化磁場(chǎng)并在線圈中感生電流；離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料；多鐵材料(混合壓電/磁致伸 縮)；鐵電體泡沫；諧振磁鐵/線圈組合物等。 應(yīng)理解，通過(guò)利用壓電材料檢測(cè)物體12而產(chǎn)生取決于時(shí)間的確定。也就是說(shuō)，由 于一定時(shí)期內(nèi)力/壓力變化而產(chǎn)生電荷，并因此通過(guò)材料中的變形或位移而確定電荷。這 解釋了長(zhǎng)時(shí)期擱置不動(dòng)的物體不會(huì)被這些類型的傳感器14檢測(cè)到(即，不會(huì)產(chǎn)生可測(cè)量電 荷)；因此在激活座椅IO之前的一段時(shí)期內(nèi)車輛保持靜止而具有很小的振動(dòng)輸入或沒(méi)有振 動(dòng)輸入的情況下，不可確定調(diào)節(jié)的障礙。鑒于此，優(yōu)選的座椅10包括在底部24和直立構(gòu)件 22中的傳感器14，從而在使構(gòu)件22向前擺動(dòng)時(shí)，不動(dòng)地?cái)R置在底部24上的物體12將會(huì)被 與構(gòu)件22相關(guān)的傳感器14檢測(cè)到。應(yīng)理解，于是可通過(guò)構(gòu)件22致使物體12相對(duì)于基部 24運(yùn)動(dòng)并足以在基部傳感器14上記錄電荷。 而且，傳感器14構(gòu)造成使得在由構(gòu)件22的上部掃過(guò)的空間包絡(luò)內(nèi)的鄰近物體 (例如，在座椅10的前方或后方)也被檢測(cè)到。例如，在構(gòu)件22預(yù)期具有相對(duì)的第一接合 表面22a和第二接合表面22b的情況下(如圖1所示)，各表面均與單獨(dú)傳感器14通訊聯(lián) 接，使得構(gòu)件22能夠在傾斜角減小和增大時(shí)相應(yīng)地檢測(cè)前部和后部的物體12。為了利于該 功能，傳感器14優(yōu)選定位在構(gòu)件22的上角部處或該處附近，如圖2中所示。
如圖2中所示，優(yōu)選的元件40成貼片形狀，具有在1至20cm2之間的橫向接合表
8面積，更優(yōu)選地在2至10ci^之間，最優(yōu)選地在3至4ci^之間。另選的是，元件40可以為條 狀，具有橫向尺寸和比橫向尺寸大五倍，更優(yōu)選的是大十倍的縱向尺寸(圖3和圖4)。在該 構(gòu)造中，期望沿縱向軸線預(yù)拉伸元件40，從而提高測(cè)量靈敏度。例如，并如圖3中所示，可通 過(guò)相反地偏置拉伸彈簧42而將條狀元件40附連至框架28。最終，并如圖5中所示，元件 40可呈片材形式，橫向接合表面積不小于100cm2。更優(yōu)選的是，可以為多個(gè)元件40的合并 的片材提供了足以與相應(yīng)的接合表面基本共同延伸的橫向表面積和構(gòu)造。
元件40可定位在泡沫層30內(nèi)(圖l)或其下方，或者位于外罩32的下方，可以理 解某些特性(例如傳感器14的靈敏度)與深度成正比，而其它特性(例如可被乘客察覺(jué) 性)與深度成反比。而且，元件40的定位深度可因基部24、構(gòu)件22和頭靠26而異，例如可 理解的是，將更大的力/壓力來(lái)接合基部24，這與頭靠26相反。 在優(yōu)選實(shí)施方式中，各傳感器14通過(guò)相應(yīng)的無(wú)線射頻(RF)發(fā)射器46(圖6)操作 連接至控制器44。傳感器14和發(fā)射器46可通過(guò)導(dǎo)線聯(lián)接，使得由于變形或移位而由傳感 器14產(chǎn)生的電流被發(fā)射器46用來(lái)產(chǎn)生無(wú)線射頻數(shù)據(jù)信號(hào)。因此，優(yōu)選的座椅10還包括RF 接收器48，其相對(duì)于發(fā)射器46充分定位以接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)。接收器48例如經(jīng)由導(dǎo)線操 作連接至控制器44，并構(gòu)造成就是否有其中一個(gè)發(fā)射器46正在發(fā)射信號(hào)而與控制器44通 訊。另選的是，應(yīng)理解，發(fā)射器46和接收器48可經(jīng)由導(dǎo)線，例如通過(guò)車輛總線50(圖9)聯(lián) 接。 應(yīng)理解，可采用預(yù)處理器在傳輸至控制器44之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行操作，從而確定該信 號(hào)是否具有某些特性。例如，對(duì)信號(hào)的操作包括過(guò)濾、功率譜密度分析或放大。對(duì)后者而言， 放大器52(圖6)可通訊聯(lián)接至各發(fā)射器46并構(gòu)造成有選擇地增大信號(hào)的幅值，例如在高 靈敏度應(yīng)用中(例如，其中變形和產(chǎn)生的電荷低，指示輕的物體，例如嬰兒或兒童)。
在所示實(shí)施方式中，RF接收器48和控制器44分別示出為車載于車輛20上，即相 對(duì)于車體安裝。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，接收器48還可作為控制器44的一部分一體組裝。
控制器44例如經(jīng)由導(dǎo)線(例如，通過(guò)車輛總線50)操作連接至動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16， 并構(gòu)造成有選擇地向其傳送命令信號(hào)。響應(yīng)于來(lái)自控制器44的命令信號(hào)，致使動(dòng)力調(diào)節(jié)系 統(tǒng)16調(diào)節(jié)傾斜角，如本領(lǐng)域所公知的。 期望的是，座椅10的各個(gè)部件(例如，基部24、構(gòu)件22和頭靠26)包括多個(gè)傳感 器14，使得與車輛20的背景振動(dòng)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)(由于下雨、刮風(fēng)、路過(guò)車輛等)不會(huì)致使控 制器44錯(cuò)誤地操作。因此，控制器44優(yōu)選執(zhí)行過(guò)濾或其它處理。例如，并在要求權(quán)利的發(fā) 明的范圍內(nèi)，由控制器44執(zhí)行的控制邏輯可包括詢問(wèn)是否不是所有傳感器14都變形或移 位，或者是否元件40的移位或變形在不同時(shí)間發(fā)生。傳感器14、發(fā)射器46和接收器48優(yōu) 選構(gòu)造成使得傳送至控制器44的信號(hào)對(duì)于各個(gè)傳感器14來(lái)說(shuō)是獨(dú)特的，使得控制器44可 辨別是哪個(gè)傳感器在變形或移位。僅當(dāng)所述詢問(wèn)的回答是肯定的或者滿足預(yù)定閾值時(shí)，控 制器44才繼續(xù)發(fā)出命令。例如，并且如先前所述，所述命令可配置成致使動(dòng)力系統(tǒng)16減慢 或阻止調(diào)節(jié)速率或使其倒轉(zhuǎn)；并且/或者，控制器44進(jìn)一步聯(lián)接至至少一個(gè)揚(yáng)聲器(例如， 車輛音頻/視頻系統(tǒng))以致使產(chǎn)生音頻警報(bào)。 應(yīng)當(dāng)指出，傳感器14和發(fā)射器46可相對(duì)于可有選擇地從車輛20移除的獨(dú)立座椅 10安裝。在該構(gòu)造中，傳感器14優(yōu)選包括能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元54 (圖7)，其接收并儲(chǔ)存由 傳感器14的變形或錯(cuò)位產(chǎn)生的電荷或電流的一部分。例如，單元54可包括電容器、蓄電器
9或化學(xué)電池(未示出)。單元54則操作連接至發(fā)射器46，從而向其傳送儲(chǔ)存的能量。因此，發(fā)射器46由傳感器14無(wú)源供電。單元54是有利的，因?yàn)槠湎虬l(fā)射器46提供比傳感器14直接向發(fā)射器46傳送電能更大的功率。在優(yōu)選實(shí)施方式中，單元54儲(chǔ)存從傳感器14接收到的能量，直至足以在傳感器14產(chǎn)生的電力不足以發(fā)射信號(hào)的情況下為發(fā)射器46供能。單元54還可將來(lái)自傳感器14的能量轉(zhuǎn)換成更適合發(fā)射器46在產(chǎn)生信號(hào)時(shí)使用的電壓和電流。 在圖8中所示的另選實(shí)施方式中，RF發(fā)射器46和接收器48可由編碼器56取代。編碼器56操作連接至控制器44，并構(gòu)造成將傳感器14產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換成車輛信息總線50上的通訊協(xié)議，然而該功能是內(nèi)置在發(fā)射器46和接收器48中的。而且，可設(shè)置由電源18或傳感器14供能的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元54，從而為車輛電源關(guān)閉的情況提供長(zhǎng)期電力儲(chǔ)存。
電源18優(yōu)選由車輛20的充電系統(tǒng)(包括電池)經(jīng)由一系列電線、保險(xiǎn)絲和/或連接器提供(圖6)。傳感器14、 RF發(fā)射器/接收器46、48或編碼器56、控制器44以及動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)16可都通過(guò)車輛總線50由電源18供電。在期望增強(qiáng)RF信號(hào)的情況下，例如在傳感器的位移量或頻率隨時(shí)間而減少的情況下，或者在傳感器的電荷產(chǎn)生由于例如高溫或低溫而不太有效的情況下，可進(jìn)一步采用輔助電池(未示出)。另選的是，發(fā)射器46所用的能量還可利用機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生，例如由于車輛20的運(yùn)動(dòng)而由棘輪壓縮或巻繞的彈簧。當(dāng)溫度超過(guò)具體界限時(shí)，可例如利用形狀記憶材料觸發(fā)器使這樣的機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生的能量釋放而對(duì)電池或電容器充電，可通過(guò)磁體在線圈中的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行。于是，被充電的電池對(duì)傳感器/發(fā)射器組合供能。 如圖9中另選所示，能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元54、傳感器14以及發(fā)射器46可由傳送來(lái)自電源18的能量的主無(wú)線能量發(fā)射器58供能。主發(fā)射器58可例如為RF發(fā)射器(例如來(lái)自內(nèi)部車輛藍(lán)牙系統(tǒng))、射頻識(shí)別(RFID)型詢問(wèn)器等。所述發(fā)射器58也可以電感地連接至所述單元54。由主發(fā)射器58提供的能量可用于在由傳感器14產(chǎn)生的能量不足以對(duì)發(fā)射器46供能時(shí)補(bǔ)充由傳感器14產(chǎn)生的能量。最終，應(yīng)理解，由主發(fā)射器58或車輛總線50傳送的能量使得可使用諸如電阻結(jié)構(gòu)的傳感器材料，例如石墨填充彈性體，并且可使用具有很高延展性的一般材料，其中電阻隨應(yīng)變劇烈變化，并且利用該材料，非常小的電流可提供電壓讀數(shù)。 上述本發(fā)明的優(yōu)選形式僅用作例示，并且不應(yīng)以限制意義解釋本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明精神的情況下可容易地對(duì)示例性實(shí)施方式和操作方法做出明顯變型。因此，若涉及本質(zhì)上不背離但是超過(guò)所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的文字范圍的任何系統(tǒng)或方法，則發(fā)明人依賴等同原則陳述其意圖以確定并評(píng)定本發(fā)明的公平合理的范圍。
權(quán)利要求
一種適于支撐物體并自動(dòng)確定調(diào)節(jié)障礙的座椅，該座椅包括構(gòu)造成支撐所述物體的基部；結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該構(gòu)件構(gòu)造成進(jìn)一步支撐所述物體，并樞轉(zhuǎn)連接至所述基部，使得所述基部和該構(gòu)件協(xié)作而在其間限定傾斜角；動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造成在被致動(dòng)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)所述角；以及相對(duì)于所述基部或所述構(gòu)件固定的至少一個(gè)傳感器，所述傳感器可操作以檢測(cè)所述物體的存在，并包括活性材料元件，該元件可操作以在暴露于激活信號(hào)時(shí)或者不連續(xù)暴露于該信號(hào)時(shí)在至少一種屬性上經(jīng)歷變化，其中通過(guò)該變化檢測(cè)所述物體，所述傳感器與所述系統(tǒng)通訊聯(lián)接，并構(gòu)造成在檢測(cè)到所述物體時(shí)有選擇地防止該系統(tǒng)致動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述元件主要由從以下組中選擇的材料構(gòu)成，所述 組包括電限制材料、磁限制材料、電活性聚合物、壓電聚合物、壓電陶瓷、離子聚合物金屬?gòu)?fù) 合材料、多鐵材料、鐵電體泡沫、諧振磁鐵/線圈組合物以及形狀記憶材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述元件成貼片形狀，提供1至20cm2之間的橫向接 合表面積。
4. 如權(quán)利要求l所述的座椅，其中所述元件成條帶狀，提供橫向尺寸以及比該橫向尺 寸大五倍的縱向尺寸，并且該條帶被沿縱向預(yù)拉伸。
5. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述基部或所述構(gòu)件內(nèi)包括泡沫，該泡沫構(gòu)造成在 所述物體置于其上時(shí)被壓縮，并且所述至少一個(gè)傳感器定位在該泡沫內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中多個(gè)傳感器固定至所述基部和所述構(gòu)件。
7. 如權(quán)利要求6所述的座椅，其中所述基部和所述構(gòu)件限定接合表面，并且各傳感器 構(gòu)造成作為由物體引起的所述元件的變形或移位的結(jié)果而檢測(cè)相應(yīng)的接合表面與該物體 之間的接合。
8. 如權(quán)利要求7所述的座椅，還包括附連至所述構(gòu)件并限定接合表面的頭靠。
9. 如權(quán)利要求7所述的座椅，其中所述構(gòu)件限定相對(duì)的第一接合表面和第二接合表 面，各接合表面均通訊聯(lián)接至單獨(dú)一個(gè)所述傳感器，從而構(gòu)造成在所述角相應(yīng)地減小和增 大時(shí)檢測(cè)所述構(gòu)件前方和后方的物體。
10. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述基部和所述構(gòu)件限定接合表面，所述元件成與 各表面大致共同延伸的片材形狀。
11. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述至少一個(gè)傳感器還包括RF發(fā)射器，所述系統(tǒng)包 括RF接收器和控制器，所述發(fā)射器構(gòu)造成向所述接收器發(fā)送具有幅值的數(shù)據(jù)信號(hào)，并且所 述接收器還將該數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至所述控制器。
12. 如權(quán)利要求11所述的座椅，其中所述至少一個(gè)傳感器還包括能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單 元，其在所述傳感器和所述RF發(fā)射器之間并通訊聯(lián)接至所述傳感器和所述RF發(fā)射器。
13. 如權(quán)利要求12所述的座椅，其中所述至少一個(gè)傳感器還包括放大器，其通訊聯(lián)接 至所述發(fā)射器并構(gòu)造成有選擇地增大所述信號(hào)的幅值。
14. 如權(quán)利要求12所述的座椅，其中所述至少一個(gè)傳感器、所述單元和所述發(fā)射器被 限定在所述構(gòu)件或所述基部?jī)?nèi)并在其內(nèi)操作，從而提供獨(dú)立構(gòu)造。
15. 如權(quán)利要求1所述的座椅，其中所述至少一個(gè)傳感器還包括編碼器以及通訊聯(lián)接至該編碼器的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換單元，并且所述系統(tǒng)包括通訊聯(lián)接至所述編碼器的控制器。
16. —種適于支撐物體并自動(dòng)確定調(diào)節(jié)障礙的座椅，該座椅包括 構(gòu)造成支撐所述物體的基部；結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該構(gòu)件構(gòu)造成進(jìn)一步支撐所述物體，并樞轉(zhuǎn)連接至所述基部，使得所述基部 和該構(gòu)件協(xié)作而在其間限定傾斜角；動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造成在被致動(dòng)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)所述角，并包括RF接收器 以及與該接收器通訊聯(lián)接的控制器；以及固定至所述基部或所述構(gòu)件的至少一個(gè)傳感器，所述傳感器可操作以檢測(cè)所述物體的 存在，并包括RF發(fā)射器以及可操作以在由所述物體引起變形時(shí)產(chǎn)生電荷的壓電聚合物元 件，其中基于測(cè)量在一定時(shí)期的變形而檢測(cè)所述物體；所述發(fā)射器通訊聯(lián)接至所述RF接收器，使得所述傳感器通訊聯(lián)接至所述系統(tǒng)；所述傳感器、發(fā)射器和控制器協(xié)作地構(gòu)造成在檢測(cè)到所述物體時(shí)防止所述系統(tǒng)致動(dòng)。
17. —種有選擇地減慢座椅表面的調(diào)節(jié)速率的方法，該方法包括以下步驟a) 固定至少一個(gè)活性材料傳感器，所述傳感器包括活性材料元件，該元件可操作以在 暴露于激活信號(hào)時(shí)經(jīng)歷變化并作為該變化的結(jié)果而檢測(cè)所述表面上或其附近的物體；b) 致動(dòng)動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)造成以第一速率自動(dòng)操縱所述表面；c) 利用所述傳感器自動(dòng)檢測(cè)所述物體，并基于該檢測(cè)確定調(diào)節(jié)障礙；以及d) 當(dāng)確定所述障礙時(shí)自動(dòng)降低所述速率。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，步驟c)還包括在一定時(shí)期檢測(cè)所述物體并基于該時(shí)期 確定所述障礙的步驟。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，步驟c)和d)還包括傳送來(lái)自RF發(fā)射器的數(shù)據(jù)信號(hào)并 傳送至與控制器相聯(lián)的RF接收器的步驟，所述RF發(fā)射器聯(lián)接至所述傳感器并由其無(wú)源供 能。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，步驟c)和d)還包括對(duì)所述傳感器以及聯(lián)接至該傳感 器的RF發(fā)射器遠(yuǎn)程供能的步驟以及傳送來(lái)自該發(fā)射器的數(shù)據(jù)信號(hào)并傳送至與控制器相聯(lián) 的RF接收器的步驟。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述傳感器和RF發(fā)射器以無(wú)線方式供能。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述RF發(fā)射器將所述數(shù)據(jù)信號(hào)以無(wú)線方式傳送至 所述RF接收器。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟d)還包括產(chǎn)生音頻警報(bào)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用活性材料傳感器的座椅調(diào)節(jié)，提供了一種座椅，其包括可以以第一速率操作的動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及至少一個(gè)傳感器，所述傳感器包括活性材料元件，其中該傳感器構(gòu)造成確定調(diào)節(jié)障礙，并在確定了障礙時(shí)有選擇地減慢所述速率。
文檔編號(hào)B60N2/10GK101786426SQ20091022646
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者A·J·馬丁, A·L·布勞恩, J·Y·庫(kù)里, N·L·約翰遜, W·B·卡特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司