专利名称：气囊展开监控器和感应电子线路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用带子展开气囊的监控，及用于处理从用于监控带子从筒抽出的速度的传感器接收到的数据流的方法和电路。
当车内的乘客位于可能使气囊展开危险的位置时被称为车内人是“错位”。布署了各种系统来检测“错位”的车内乘客。所设计的用于检测乘客的位置的传感器系统常需要持续的监控以知道碰撞事件中车内乘客的位置。建议所设计的用于检测车内乘客的位置的传感器系统是根据超声波、光学或电容传感器。
可能具有高数据率的传感器的持续监控要求能将传感器数据减少至在气囊展开决定中所使用的单个条件或有限数量的数据条件的算法设计，以防止气囊展开或在斗争阶段让气囊选择展开的等级。由碰撞产生的噪声环境使维持非碰撞位置数据和气囊展开期间所需的位置数据之间的数据完整性复杂化了。数据完整性问题要求处理器能力的提高及算法的开发。
已有技术的方法试图根据各种传感器来在气囊展开之前确定气囊和乘客之间的距离。在许多例子中，车内乘客在决定展开气囊时不会太靠近气囊，但因为车内乘客靠近气囊的速度，当气囊实际展开时车内乘客会太靠近气囊。为了解决这些情形，需要更高级的传感器和算法。理想的气囊展开系统作用使得在车内乘客接触气囊之前充分或几乎充分展开。现有的系统在根据各种传感器和算法确定由于车内乘客所处的位置比起对车内乘客有利气囊更有可能伤害乘客时禁止气囊展开。
希望使气囊的有效展开最大化同时使不必要的展开最小化在等待更多信息和立即展开之间产生了一个紧张状态。因此，一旦可以得到充足的信息，通常立即展开。
采用车内乘客位置传感器和算法的系统必须能随时提供是否应禁止气囊展开的指示。这意味着不能将用于导出车内乘客位置禁止信号的传感器和算法最优化以处理作出实际展开决定的特定时间帧。这些算法与所希望的相比会较不准确，因为它们必须预测较远的未来(也许几十毫秒)的事件。
EP0990567A1中所示的传感器采用在安装在气囊支架上的气囊的前端和带子分配筒之间延伸的多条带子。筒中的带子抽出传感器监控带子从筒抽出的速度，从而可以通过气囊速度的减小来检测气囊对车内乘客的影响。这种可以监控气囊实际展开的方式的传感器解决了预测在气囊展开时车内乘客是否会错位的问题。在此安排中气囊展开，且如果气囊在达到某个展开阶段之前碰到车内乘客，气囊放气从而有效地消去气囊。将几条带子和带子分配筒用于监控气囊的不同位置，使得在气囊的任何部位接触到车内乘客，可以检测到该接触并将气囊放气以防止伤到错位的乘客。实际上，这种监控实际展开的传感器需要用于监控带子从筒抽出的速度的简单而稳健的技术。
权利要求1揭示了一种具有存有一些带子的筒的气囊展开传感器。带子的一头附在气囊的内表面上，使得在气囊展开时将带子从筒中拉出。通过传输光通过带子，或通过检测带子的金属化或含铁部分来监控将带子从筒中拉出的速度。
在第一实施例中，由黑色聚乙烯构成的1/2mm×5mm的带子具有在沿带子的长度方向延伸的中心上间隔5mm的2mm直径的孔。一红外线发光二极管位于带子的一端而光电晶体管与该发光二极管相对。光电晶体管与具有滞后作用的比较电路相连，该比较电路提供与将带子中所形成的孔拉过光电晶体管的速度成比例的清洁的数字输出。还可以使用上面印有红外线不透明图形的红外线透明带。
在第二实施例中，1/2mm×5mm的带子具有间隔5mm的金属化的5mm区域。例如，可以在MYLAR带上沉积一层金属薄膜并有选择地蚀刻形成金属化区域或者可以将金属化漆用在薄膜或布上。可以用三种方法中的一种来检测金属化的区域。第一种方法采用由金属化区域在越过接触件时所连接的两个靠近的接触件。这种类型的检测器也可以连接至具有滞后作用的比较电路以提供数字输出。第二种用于检测金属化区域的通过的方法将一电容板用作传感器。该电容板是振荡器电路的一部分，该振荡器电路的频率是由电容板的电容所控制的。当金属化区域移到电容器板对面时，形成一可变电容器使电路中的电容量改变。当金属化区域通过电容板时，随着电容的变化，振荡器的步骤提高和降低。检测具有金属化区域的带子从筒拉出的速度的第三种方法采用一个调幅信号。几百千赫至约1兆赫的振荡器连接到第一电极中。与第一电极分开的第二电极与放大器电路相连。金属化区域在第一电极和第二电极之间形成一个有效地将振荡信号传送至放大器的电容性连接。因此，当金属化区域通过第一和第二电极时，由放大器电路接收到的信号在幅度上变化。放大器输出经整流，产生一个脉冲的DC输出。
如果金属化区域是从铁磁合金组成的，可以用永久磁铁移动该铁磁区域来影响诸如霍耳效应传感器、GMR传感器之类的磁场传感器，甚至于一个简单的导体环或线圈。永久磁铁与磁场传感器相对，且铁磁金属化区域用作选择性地阻止从永久磁铁到磁场传感器的磁力线的磁屏蔽。
附图的简要说明
图1为采用本发明的红外线传感器设置的带筒的示意平面图。
图2为图1的带筒中所使用的一个电路的电示意图。
图3为图1的带筒中所使用的带子的俯视图。
图4为带筒中所使用的另选的带子的俯视图。
图5为采用电容传感器的另选的带筒的示意平面图。
图6为图5的带筒中所使用的一个电路的电示意图。
图7为图5的带筒中所使用的一个电路的电示意图。
图8为采用磁场传感器的带筒的示意平面图。
图9为图8的带筒中所使用的一个电路的电示意图。
图10为采用接触传感器的带筒的示意平面图。
图11为具有图1的带筒的气囊组件的示意横截面图。
本发明的详细说明在图1-11中，同样的标号指相似的部分。图11中示出一具有附加的折叠气囊13的气囊支架12。气体发生器14安装在具有可以通过释放来自气体发生器14的气体来停止气囊13的膨胀的阀15的气囊支架上。在图1中，包含一段带子22的筒20安装在支架12上。在图11中，带子22的一端附着在气囊13的内表面18使得在激活气体发生器14并展开气囊13时，带22从筒20抽出。
在图3中，带子22是约5mm高和约1/4mm厚的黑色聚乙烯条。带子22由基于不透明MYLAR取向的聚酯薄膜或金属高温薄膜形成。带子22具有一序列间隔约5mm的直径为2mm的孔24。图1和2所示的红外线发光二极管26设置在光电晶体管28的对面。当孔24位于所述二极管26和光电晶体管28之间时，红外线从二极管射到光电晶体管使其导通。传送传感器的使用使基本上对部件特性的变化(不论是由温度或时间引起的部件之间的变化还是部件中的变化)不敏感的带子移动的检测更可靠。
红外光的使用是有利的，因为这种光较少被光源和光检测器之间的灰尘散射。然而，也可以使用其它波长的光。如图2中所示，基于运算放大器32的比较器电路30设计成具有滞后作用以为各孔24产生一个通过二极管26和光电晶体管28之间的清洁数字脉冲。具有滞后作用的比较器电路30消除由开关转换期间的噪声引起的多个脉冲。可以加入滤波和整形电路来进一步加工信号。所得到的输出34是一个具有与带子速度成比例的频率及与带子速度成反比的脉冲宽度的数字波形。虽然示出的为分立元件，电路30可以在单个芯片上。
在图4中，带子36由诸如基于MYLAR取向的聚酯薄膜之类的施加了不透明漆或金属化层的矩形区域38的透明材料形成。金属化提供一种具有导电的第一部分和沿带子连续排列的非导电的第二部分的带子36。MYLAR薄膜的尺寸近似于图3中所示的黑色聚乙烯带22，矩形区域38约为5mm2并间隔约5mm。带子36可用于其中透明空间传输光而矩形区域阻止光的传输的筒20中。
图5和图6示出在诸如图4所示矩形区域被金属化的带子36的另一种检测方法。带筒42采用具有弹簧加载的阀44的扇状褶皱带存储技术。该带筒42使用基于电容器的传感器46。当带子36通过传感器时，可以用诸如图6中所示的振荡器电路48使用该传感器46来调制基频。振荡器电路48可以是使用运算放大器50和几个分立元件的简单张弛振荡器。只要振荡频率可以用小电容元件调谐，就可以使用其它振荡器。555定时器会是不需要电感器的另一个实施。
在图6中，带子形成一个与电容器C1并联的电容元件C2。R3、C1和C2的串联组合设定可具有约300kHz的中频的振荡周期。R1和R2设定阈值开关电压。如果R1＝R2，则电压为1/2Vcc。当该电路加电时，运算放大器50进入或+VCC或-VCC输出状态。然后C1和C2的并联组合通过电阻器R3(在该点运算放大器以相反的方向运行)被充电至+1/2VCC或-1/2VCC输出状态。当带子上的金属化区域38增加了C2的值，振荡器的基频降低。当带子36移向与两个板54相对的没有金属化区域38的地方时电容增加然后电容减小且振荡器的频率增加。产生取决于带子速度的FM信号。该FM信号可以被解调以提供一个与带子速度相应的输出频率。
振荡器电路48是基于振荡器的中频为约300kHz的运算放大器50。电容器C1控制放大器输出52的频率。两个金属板54与电容器C1的板并联，使得当矩形金属化区域38位于两个金属板54对面时，形成增加电容器C1的电容的第二电容器C2。
在图8中，还有一种检测带子36从筒42抽出时的速度的方法是基于调幅。图7中所示的调幅电路56具有一个振荡频率为例如300kHz-1MHz的振荡电路58。该振荡器58所产生的信号通过由两块金属板54和带子36上的金属化区域38所形成的电容器C3耦合。因此两块金属板54和带子36上的金属化区域38形成一个振荡器58和输出64之间的电容性耦合。当金属化区域38完全覆盖两块金属板54时，信号最有效地在振荡器电路58和电路56的运算放大器62的正输入60之间传输。当金属化区域38仅部分覆盖两块金属板54或完全缺失时，传输的信号减少或到达最小值。从振荡器电路58接收到的信号的振幅随带子移过电容器C3的速度而变化。二极管D1对运算放大器62的输出64整流，提供一个具有与带子36从筒42抽出的速度成正比的频率的脉冲的DC输出。
还有一种检测当带子36从筒65抽出时的速度的方法是基于由诸如铁、镍、钴或基于它们的具有有效量的一种或多种铁磁金属合金之类的非透磁材料所形成的金属化区域38。镍铁高导磁合金(Mu-metal)、镍铁合金(77％的Ni、15％的Fe加上Cu和Mo)对屏蔽磁场特定有效，故也可以使用。金属化区域38用作磁分路并防止图9所示的来自永久磁铁66的磁力线到达和影响形成具有集电极开路输出的单极性霍尔传感器的部分集成电路的霍耳效应传感器68。霍耳器件70可以执行诸如温度补偿、具有滞后作用的比较器和调压器之类的其它功能。当霍耳效应传感器68所曝露的磁场超过预定开关点时，霍耳器件70产生一个数字输出。
图10中示出用于检测具有金属化区域38的带子36的通过的方法。筒72具有两个隔开的连续地将带子36接合至支撑件73的电接触件74.当金属化区域38将电接触件74桥接时电路(未示出)提供了一个当金属化区域38不连接接触件74时不呈现的电压或电流输出。具有滞后作用的比较器电路(未示出)去除任何触点颤动并提供一个具有与带子36从筒72抽出的速度成比例的频率的清洁和数字输出。
带子22、36可以是用各种方法存储在筒中的带子，例如缠绕在中心柱周围，或缠绕在可旋转线轴周围，或简单地形成一个线圈或扇状褶皱形式。带子22、36可以是其中形成有孔的金属带。可以通过在带基薄膜上形成导电薄膜并可包括将导电区域电镀、火焰喷涂、真空沉积、胶接或涂漆到带基片上的任何技术来进行金属化。带基片可以是薄膜或织物或织品。带材料可以是高温薄膜、织布或任何其它能维持充气器温度并具有所需抗张强度的材料。
权利要求
1.一种气囊展开监控器，其特征在于，包括包含带子(22)的筒(20)，所述带子具有一个附在气囊(13)的内表面(18)上的第一端，所述带子具有允许光通过的第一部分，和基本上不透明的第二部分，且所述第一部分与所述第二部分交替；位于筒(20)上照明带子(22)的一侧的光源(26)；和光传感器(28)，当带子第一部分位于所述光源和所述光传感器之间时所述传感器位于筒(20)上与光源相对的位置以接收光，当带子第二部分位于所述光源和所述光传感器之间时所述光传感器(28)位于从光源(26)屏蔽的位置。
2.如权利要求1所述的气囊展开监控器，其特征在于，所述光源(26)为发光二极管而所述光传感器(28)为光电晶体管。
3.如权利要求2所述的气囊展开监控器，其特征在于，还包括一个与所述光电晶体管相连的具有滞后作用的比较器电路(30)，用于在每次第一带子部分与第二带子部分交替时提供一个数字输出。
4.如权利要求2所述的气囊展开监控器，其特征在于，所述发光二极管(26)属于发出红外光的类型。
5.如权利要求1所述的气囊展开监控器，其特征在于，所述带子(22)为黑色塑料薄膜且所述带子的第一部分限定能让来自光源的光通过的孔(24)。
全文摘要
一种具有包含一些带子(22)的筒的气囊展开传感器，该带子的一端附在气囊的内表面上。气囊的展开以由通过带子的光所监控的速率从筒(20)中拉出带子(22)。
文档编号G01P3/36GK1756959SQ200380110107
公开日2006年4月5日 申请日期2003年12月17日 优先权日2003年3月7日
发明者小罗伯特·P·皮蒂匹斯, T·K·门罗, T·伊利斯 申请人:关键安全体系股份有限公司