ES2281000T3

ES2281000T3 - Sensor de ocupacion de asiento.

Info

Publication number: ES2281000T3
Application number: ES04766064T
Authority: ES
Inventors: Holger Lorenz; Karsten Henze
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; IEE International Electronics and Engineering SA
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: EP1636071A1; EP1636071B1; ATE354502T1; KR20060029629A; WO2005000637A1; US8115648B2; DE502004002969D1; CN100345707C; CN1809483A; JP2007526844A; JP5008975B2; US20060150752A1

Abstract

Sensor de ocupación de asiento por lo menos con dos elementos de conmutación activables por presión, los cuales pueden estar asignados, a una cierta distancia entre sí, a una superficie de un asiento de tal manera que un primer elemento de conmutación está asignado a una primera zona del asiento y un segundo elemento de conmutación está asignado a una segunda zona del asiento, caracterizado porque el primer y el segundo elemento de conmutación están conectados de tal manera entre sí que se realiza una conexión lógica Y.

Description

Sensor de ocupación de asiento.

La presente invención se refiere a un sensor de ocupación de asiento, en particular para su utilización en el reconocimiento de la ocupación de asiento en un vehículo automóvil.

Los sensores de reconocimiento de ocupación se utilizan, desde hace mucho tiempo, para el control de airbags. Sobre la base de estos sensores de reconocimiento de ocupación se establece un estado de ocupación de asiento de un asiento de vehículo automóvil y el o los airbags asignados al asiento son activados únicamente cuando el estado de ocupación momentáneo hace necesaria una activación de este tipo. Estos sensores de ocupación de asiento presentan en general un gran número de elementos de conmutación, por ejemplo sensores de presión, los cuales están dispuestos distribuidos en la superficie de asiento del asiento de vehículo automóvil. Una unidad de evaluación conectada al sensor de ocupación de asiento interroga el estado de conmutación de los elementos de conmutación individuales y obtiene, a partir de los estados de conmutación correspondientes, un estado de ocupación del asiento. Si el asiento está ocupado por una persona, se activan varios de los elementos de conmutación, debido a la fuerza del peso ejercida por la persona sobre el asiento, un estado que es reconocido por el circuito de evaluación conectado como estado de ocupación del asiento y que es transmitido al control del airbag.

Para poder interrogar los estados de conmutación de los elementos de conmutación individuales debe ser conectado en principio cada uno de los elementos de conmutación al circuito de evaluación. Con el fin de reducir aquí el número de conducciones de conexión se hacen funcionar los elementos de conmutación individuales, en general, en una conexión de matriz. Esto significa que para un número n*m de elementos de conmutación, están previstos esencialmente n conductores de fila y m conductores de columna, estando conectado en cada caso entre un conductor de fila y un conductor de columna uno de los elementos de conmutación. Aquí hay que llamar la atención acerca de que una conexión de matriz de este tipo es una disposición de técnica de conexiones. Esto significa que una conexión de matriz no presupone, en una disposición real, ni que los elementos de sensor deban estar dispuestos en una distribución en rejilla regular, ni que los conductores de conexión individuales deban discurrir rectilíneos y paralelos o perpendiculares entre sí.

Para la evaluación de la disposición de sensor en conexión en matriz se procede del modo siguiente. Primero se conecta la totalidad de la conexión de matriz, a excepción del primer conductor de columna, a un mismo potencial, p. ej. a masa. Al primer conductor de columna se le aplica entonces una tensión de prueba y, a continuación, se mide selectivamente la corriente que sale por los conductores de fila individuales. De este modo se pueden obtener de manera selectiva los estados de conmutación de los elementos de conmutación conectados entre el primer conductor de columna y los diferentes conductores de fila. Si se repite esta forma de actuar con todos los conductores de columna, se pueden medir de manera selectiva todos los elementos de conmutación uno tras otro.

Con el sensor de ocupación de asiento descrito se puede obtener con gran precisión la situación de ocupación de un asiento para diferentes zonas de un asiento de vehículo automóvil y se puede, sobre la base de la distribución de presión, establecer una clasificación relativamente precisa de la ocupación de asientos. Una clasificación precisa de este tipo es necesaria para aplicaciones relevantes para la seguridad, como lo es el control del airbag asignado al asiento de vehículo automóvil, con el fin de impedir una activación indeseada del sistema de seguridad. Sin embargo, el reconocimiento de ocupación de asiento descrito más arriba es relativamente complejo tanto en lo que se refiere a la conexión de los elementos de conmutación individuales como también en cuanto a la estructuración del circuito de evaluación.

Para aplicaciones que no son críticas para la seguridad, en las cuales no es necesaria la clasificación precisa de la ocupación de asientos, es deseable prever un sensor de ocupación de asiento menos complejo. Una aplicación de este tipo es, por ejemplo, un sistema de aviso de cinturón de seguridad, el cual advierte a un pasajero sentado en el asiento del vehículo automóvil que debe abrocharse el cinturón de seguridad. Un sistema de aviso de este tipo emite, por ejemplo, una señal acústica u óptica, cuando el asiento del vehículo automóvil está ocupado sin que el cierre del cinturón de seguridad asignado esté engatillado. En un sistema de este tipo, el sensor de ocupación de asiento debe permitir esencialmente una diferenciación de una ocupación de asiento por parte de un pasajero y una ocupación por un objeto, como por ejemplo un bolso. Una clasificación más compleja de la ocupación de asientos no es necesaria en el caso de esta aplicación. El documento DE-A-10143326 presenta las características de la parte genérica de la reivindicación 1.

Problema que se plantea la invención

La presente invención se plantea, por consiguiente, el problema de proponer un sensor de ocupación de asiento especialmente sencillo el cual sea adecuado para la utilización en aplicaciones que no son críticas para la seguridad.

Descripción general de la invención

El problema se resuelve según la invención mediante un sensor de ocupación de asiento según la reivindicación 1. Este sensor de ocupación de asiento comprende por lo menos dos elementos de conmutación activables por presión, los cuales se pueden asignar a una determinada distancia entre sí a una superficie del asiento de tal manera, que un primer elemento de conmutación está asignado a una primera zona del asiento y un segundo elemento de conmutación está asignado a una segunda zona del asiento. De acuerdo con la invención, el primer y el segundo elementos de conmutación están conectados de tal manera entre sí, que se realiza una conexión lógica Y. En una estructuración especialmente sencilla de la invención, el primer y el segundo elementos de conmutación están conectados, por ejemplo, en serie.

La conexión según la invención de dichos por lo menos dos elementos de conmutación en una conexión Y da lugar a que, una señal de los dos elementos de conmutación se puede medir únicamente, cuando los dos elementos de conmutación están activados mediante la correspondiente ocupación del asiento. En el sensor de ocupación de asiento propuesto están, de acuerdo con esto, conectados de tal manera por lo menos de elementos de conmutación, los cuales durante el montaje del sensor son asignados a zonas diferentes del asiento de vehículo automóvil, que un estado de ocupación del asiento es reconocido como tal únicamente cuando los dos elementos de conmutación están activados simultáneamente por una ocupación. Con ello se reconoce como tal una ocupación de asiento relevante para el sistema de aviso de cinturón únicamente cuando la ocupación del asiento de vehículo automóvil se extiende a lo largo de una distancia predeterminada. Una activación local del sensor de ocupación de asiento, como la que tiene lugar por ejemplo por la presencia de un objeto como por ejemplo por un bolso depositado sobre el asiento, no es reconocida como ocupación del asiento y el sistema de aviso de cinturón no se activa correspondiente-
mente.

La conexión según la invención de por lo menos dos elementos de conmutación distantes hace posible, por consiguiente, un reconocimiento de ocupación de asiento especialmente sencillo, el cual, sin conexión de matriz compleja y sin circuito de evaluación complejo, está en situación de diferenciar entre una ocupación local y una ocupación superficial del asiento.

Cabe indicar que el sensor de ocupación de asiento puede presentar más de dos elementos de conmutación. De este modo, pueden estar conectados, por ejemplo, tres o más elementos de conmutación formando una conexión lógica Y. Alternativamente, pueden estar previstos, en forma de conexión lógica Y, varios grupos de en cada caso dos o más elementos de conmutación.

Los elementos de conmutación pueden estar estructurados, en una estructuración especialmente sencilla, como conmutadores sencillos, por ejemplo como conmutadores de membrana. En una estructuración ventajosa de la invención comprende el primer y/o el segundo elemento de conmutación, sin embargo, un sensor de presión. En esta estructuración se puede obtener, además del reconocimiento de una ocupación, también una información acerca de la magnitud de la fuerza de presión ejercida, en base a la cual se puede llevar a cabo una clasificación más precisa de la ocupación de asiento obtenida.

En una estructuración preferida de la invención comprenden el primer y/o el segundo elementos de conmutación un gran número de células de conmutación individuales, las cuales están conectadas entre sí de tal manera, que se realiza una conexión lógica O. Las células de conmutación individuales de un elemento de conmutación pueden estar conectadas, por ejemplo, en paralelo. La conexión de las células de conmutación individuales en una conexión O da lugar a que el elemento de conmutación esté activado tan pronto como una única célula de conmutación está activada por la fuerza de presión. Si las células de conmutación individuales están dispuestas en un Cluster a lo largo de una zona determinada del asiento del vehículo automóvil, entonces esta zona representa la zona activa de los elementos de conmutación correspondientes. Una ocupación en un lugar discrecional dentro de esta zona es reconocida, de acuerdo con ello, como una ocupación del elemento de conmutación. Una estructuración de este tipo de los elementos de conmutación, con varias células de conmutación individuales, permite extender de forma espacialmente definida la zona en la cual puede ser reconocida una ocupación de asiento.

En una estructuración posible de un sensor de ocupación de asiento están dispuestas las células de sensor individuales de un elemento de conmutación, por ejemplo, en una fila unos detrás de otros. Cada uno de los elementos de conmutación presenta, de acuerdo con ello, una zona activa en forma de tira. Los elementos de conmutación pueden ser dispuestos entonces de tal manera, junto al o en el asiento de vehículo automóvil, que las zonas activas en forma de tira se extienden, a una distancia lateral determinada entre sí, desde el borde delantero del asiento hasta el borde posterior. Una ocupación del asiento por parte de un pasajero, es decir, una ocupación de asiento con una extensión lateral suficiente, puede ser reconocida, según esto, de manera eficaz independientemente de la posición en que esté sentado el pasajero en la dirección longitudinal del asiento. De este modo se puede reconocer una ocupación del asiento, sobre la base de la presión ejercida por las protuberancias de las piernas del pasajero, independientemente de la talla real del pasajero y de la distancia individual entre las dos protuberancias.

En una estructuración especialmente ventajosa de la invención están dispuestos los dos elementos de conmutación a una distancia aproximadamente igual con respecto a una línea central del asiento que discurre en la dirección longitudinal del vehículo automóvil y a una determinada distancia entre sí. Mediante la disposición simétrica de los elementos de conmutación con respecto a la línea central del asiento se reconoce como tal una ocupación de asiento relevante para el sistema de aviso de cinturón cuando la ocupación del asiento de vehículo automóvil se extiende a lo largo de una distancia predeterminada y cuando la ocupación tiene lugar, por lo menos aproximadamente, de manera simétrica con respecto al plano central del asiento. Una activación local del sensor de ocupación de asiento, como la que tiene lugar, por ejemplo, por la presencia de un objeto como por ejemplo por un bolso depositado sobre el asiento, no es reconocida como ocupación del asiento y el sistema de aviso de cinturón no se activa correspondiente-
mente.

Alternativamente, los elementos de conmutación pueden estar dispuestos de tal manera en el asiento que una primera zona activa se extienda en una zona delantera de asiento transversalmente respecto de éste, mientras que una segunda zona activa se extienda en una posición trasera del asiento transversalmente respecto de éste.

Cabe indicar que las células de conmutación individuales comprenden en cada caso preferentemente un sensor de presión, que de este modo se puede obtener una información acerca de la magnitud de la fuerza de presión ejercida, sobre la base de la cual se puede llevar a cabo una clasificación más precisa de la ocupación de asiento obtenida.

Como sensores de presión para las estructuraciones de la invención descritas más arriba son adecuados, en especial, los sensores de presión laminares, pudiendo utilizarse, dependiendo de las exigencias, sensores de presión laminares de tipos diferentes. De este modo pueden utilizarse, por ejemplo, sensores de presión laminares los cuales funcionan en el llamado modo de paso (Through-Mode) o sensores de presión laminares los cuales funcionan en el llamado modo de cortocircuito (Shunt-Mode).

En el caso de sensores de presión laminares los cuales funcionan en modo de paso, está dispuesto un primer elemento de contacto sobre una primera lámina portadora, y un segundo elemento de contacto sobre una segunda lámina portadora, estando las dos láminas portadoras dispuestas de tal manera a una determinada distancia entre sí, que los dos elementos de contacto se oponen. Entre los dos elementos de contacto está dispuesta una capa de material semiconductor la cual, para la activación del sensor, es presionada contra los dos elementos de contacto, variando la resistencia entre los dos elementos de contacto en función de la presión de apriete.

Los sensores de presión laminares en el modo de cortocircuito presentan dos elementos de contacto, los cuales están dispuestos sobre una primera lámina portadora a una determinada distancia entre sí. Sobre una segunda lámina portadora distanciada está dispuesta de tal manera una capa de semiconductor que cubre la zona entre los dos elementos de contacto y contacta los dos elementos de contacto cuando se comprime las láminas portadoras.

Descripción de varias estructuraciones a partir de la base de las figuras

A continuación se describe una estructuración de la invención a partir de las figuras adjuntas, en las que:

la Fig. 1 muestra una sección a través de una estructuración de un sensor de ocupación de asiento;

la Fig. 2 muestra una sección a través de una células de sensor en modo de cortocircuito;

la Fig. 3 muestra un diagrama de bloques de una estructuración de un sensor de ocupación de asiento;

la Fig. 4 muestra un diagrama de bloques de otra estructuración de un sensor de ocupación de asiento.

En la Fig. 1 está representada una primera estructuración de un sensor de ocupación de asiento 10. Se trata de una estructuración con sensores de presión laminares en el denominado modo de paso "through mode".

El sensor de ocupación de asiento 10 representado comprende un primer elemento de conmutación 12 y un segundo elemento de conmutación 14, los cuales presentan en cada caso varias células de sensor 16 individuales.

Cada células de sensor 16 comprende un primer electrodo 18, el cual está dispuesto sobre una primera lámina portadora 20 y un segundo electrodo 22, el cual está dispuesto sobre una segunda lámina portadora 24. Las dos láminas portadoras 20 y 24 están dispuestas de tal manera una respecto de la otra, mediante un distanciador 28 dotado de escotaduras 26, que el primer electrodo 18 y el segundo electrodo 22 de cada célula de sensor 16 se oponen entre sí, dentro de una de las escotaduras 26, a una distancia determinada.

Una capa 30 realizada en un material sensible a la presión, por ejemplo un material semiconductor adecuado, está aplicada en cada caso sobre uno de los electrodos, por ejemplo el electrodo 22, de cada célula de sensor 16, de manera que al comprimir las dos láminas portadoras 20 y 24 se establece un contacto eléctrico pasante entre los dos electrodos a través de la capa 30 sensible a la presión.

Cabe indicar que todas las células de sensor 16 presentan unas láminas portadoras 20 y 24 comunes, sobre las cuales están dispuestos los electrodos 18 y 22 individuales, de manera que la ocupación de asiento forma una esterilla coherente.

Las células de sensor 16 de un elemento de conmutación 12 ó 14 están conectadas de tal manera entre sí que se realiza una conexión lógica O. Esto significa que el elemento de conmutación correspondiente genera, en una activación, la señal de salida correspondiente tan pronto como es activada por lo menos una de las células de sensor. En la estructuración representada se consigue la conexión lógica Y gracias a que las células de sensor 16 individuales del correspondiente elemento de conmutación 12 ó 14 están conectadas en paralelo entre sí. Para ello, por ejemplo, los primeros electrodos 18 de las células de sensor 16 del elemento de conmutación 12 están conectados entre sí mediante una pista conductora 32, mientras que los en este caso segundos electrodos 22 de las células de sensor 16 del elemento de conmutación 12, están conectados entre sí mediante una pista conductora 34. De forma análoga, están conectados entre sí los primeros electrodos 18 de las células de sensor 16 del elemento de conmutación 14 mediante una pista conductora 36, mientras que los en este caso segundos electrodos 22 de las células de sensor 16 del elemento de conmutación 14 están conectados entre sí mediante una pista conductora 38.

Los propios dos elementos de conmutación 12 y 14 están conectados de tal manera entre sí, que se realiza una conexión lógica Y. Una conexión de este tipo da lugar a que haya una señal de salida del sensor de ocupación de asiento en las salidas del sensor de ocupación de asiento únicamente cuando los dos elementos de conmutación 12 y 14 son activados por una fuerza de presión. En la estructuración representada la conexión lógica Y se realiza gracias a que los dos elementos de conmutación 12 y 14 están conectados en serie. Para ello está conectada, por ejemplo, la pista conductora 34, mediante un conductor de conexión 40, con la pista conductora 38, mientras que la señal de salida de sensor de ocupación de asiento se determina entre las pistas conductoras 32 y 36.

En una estructuración alternativa del sensor de ocupación de asiento 10 pueden estar formados los elementos de conmutación individuales 12 ó 14 con sensores de presión laminares en el modo, denominado de cortocircuito, "shunt mode". En la Fig. 2 está representada una sección a través de una célula de sensor 16' de este tipo. En esta estructuración están dispuestos el primer electrodo 18' y el segundo electrodo 22', a una determinada distancia entre sí, sobre una de las láminas portadoras 24', mientras que la capa 30', sensible a la presión, está dispuesta sobre la otra lámina portadora 20'. Las dos láminas portadoras están dispuestas, mediante un distanciador 28' dotado con una escotadura 26', de tal manera a una determinada distancia entre sí, que la capa 30' y los dos electrodos 18' y 22' están situados a una determinada distancia uno respecto del otro, de manera que al comprimir las dos láminas portadoras 20' y 24' la capa 30' sensible a la presión pone en contacto entre sí (los cortocircuitos) los dos electrodos 18' y 22' y se establece un contacto eléctrico pasante entre los dos electrodos a través de la capa 30 sensible a la
presión.

La Fig. 3 muestra un diagrama de bloques de una estructuración de un sensor de ocupación de asiento. Las células de sensor 16 ó 16' individuales están dibujadas en esta Figura como resistencias variables, dado que la resistencia eléctrica de los sensores de presión laminares decrece con el aumento de la presión sobre la célula.

Cada uno de los elementos de conmutación 12 y 14 está formado, en la estructuración representada, a partir de 4 células de sensor 16 ó 16' individuales las cuales, en cada caso, están dispuestas una tras otra en una fila. Las células individuales de un elemento de conmutación 12 ó 14 están conectadas al mismo tiempo en paralelo, de manera que para las células de sensor de cada elemento de conmutación se realiza una conexión lógica O. Los dos elementos de conmutación 12 y 14, por su parte, está conectados en serie entre dos conductores de conexión 42 y 44, de manera que resulta una conexión lógica Y (representada mediante la línea 46 de raya y punto).

En la Figura 4 se muestra un diagrama de bloques de otra estructuración del sensor de ocupación de asiento según la invención.

En una superficie de asiento 101, mostrada en vista superior, de un asiento (no mostrado) están dispuestos dos elementos de conmutación 102 y 103, los cuales contienen varias células de sensor 102' y 103'. Las células 102' y 103' están dibujadas como resistencias variables. Se trata en este caso de sensores de presión laminares, cuya resistencia eléctrica decrece con el aumento de la presión sobre la célula.

El elemento de conmutación 102 está dispuesto, visto en la dirección de la marcha, a la izquierda y el elemento de conmutación 103 a la derecha de la línea central 104 del asiento, que discurre asimismo en la dirección de la marcha. Las células de sensor 102' y 103' están, como en la estructuración descrita anteriormente, en cada caso conectadas en una conexión en paralelo, de manera que para las células de sensor de cada elemento de conmutación se ha realizado una conexión lógica O. Los dos elementos de conmutación 102 y 103 están, por su parte, conectados en serie entre dos conductores de conexión 105 y 106, de manera que resulta una conexión lógica Y.

Cuando una persona se sienta es presionada por lo menos en cada caso una de las células de sensor y su resistencia se reduce a un valor igual o próximo a cero.

Esta variación de la resistencia tiene como consecuencia una reducción de la resistencia total de la conexión Y, constituida por los dos elementos de conmutación 102 y 103, asimismo a un valor igual o próximo a cero.

Este valor de la resistencia es típico para una persona sentada. Por el contrario, el valor de la resistencia es, cuando hay un objeto encima, por regla general, claramente superior a cero, dado que la carga del peso o bien no es simétrica y/o no es tan grande como en el caso de una persona.

Gracias a ello es posible reconocer, con una precisión suficiente, para aplicaciones que no sean críticas para la seguridad, una persona que esté sentada en el asiento.

Lista de signos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 10 \+ sensor de ocupación de asiento\cr  12 \+ primer elemento de
conmutación\cr  14 \+ segundo elemento de conmutación\cr  16, 16' \+
célula de sensor\cr  18, 18' \+ primer electrodo\cr  20, 20' \+
primera lámina portadora\cr  22, 22' \+ segundo electrodo\cr  24,
24' \+ segunda lámina portadora\cr  26, 26' \+ escotaduras\cr  28,
28' \+ distanciadores\cr  30, 30' \+ capa sensible a la presión\cr 
32, 34, 36, 38  \hskip0,3cm  \+ pistas conductoras\cr  40 \+
conductor de empalme\cr  42, 44 \+ conductores de conexión\cr  46 \+
 representación de una conexión
Y\cr}

Claims

1. Sensor de ocupación de asiento por lo menos con dos elementos de conmutación activables por presión, los cuales pueden estar asignados, a una cierta distancia entre sí, a una superficie de un asiento de tal manera que un primer elemento de conmutación está asignado a una primera zona del asiento y un segundo elemento de conmutación está asignado a una segunda zona del asiento, caracterizado porque el primer y el segundo elemento de conmutación están conectados de tal manera entre sí que se realiza una conexión lógica Y.

2. Sensor de ocupación de asiento según la reivindicación 1, en el que el primer y el segundo elementos de conmutación están conectados en serie.

3. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el primer y/o el segundo elemento de conmutación comprenden un sensor de presión.

4. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el primer y/o segundo elemento de conmutación comprenden una pluralidad de células de conmutación individuales, las cuales están conectadas de tal manera entre sí, que se realiza una conexión lógica O.

5. Sensor de ocupación de asiento según la reivindicación 4, en el que las células de conmutación individuales de un elemento de conmutación están conectadas en paralelo.

6. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que la célula de conmutación comprende un sensor de presión.

7. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 3 ó 6, en el que el sensor de presión presenta un sensor de presión laminar en el modo de paso (Through-Mode).

8. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 3 ó 6, en el que el sensor de presión presenta un sensor de presión laminar en el modo de cortocircuito (Shunt-Mode).

9. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el primer y el segundo elementos de conmutación están dispuestos, a una distancia por lo menos aproximadamente igual con respecto a una línea central del asiento que se extiende en la dirección longitudinal del vehículo automóvil y a una determinada distancia entre sí.

10. Sensor de ocupación de asiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el primer y el segundo elementos de conmutación están dispuestos, esencialmente, simétricos con respecto a una línea central (4) del asiento, que se extiende en la dirección de la marcha, a una distancia predeterminada entre sí.