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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
Sitzbelegungsklassifizierung. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich im Besonderen auf eine Vorrichtung zur Auswertung eines Druckprofils,
das auf eine Fläche eines
Fahrzeugsitzes wirkt, wobei das Druckprofil für die Verwendung in einem Klassifizierungsalgorithmus
geeignet ist.
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Um
das Leben von Fahrgästen
bei einem Verkehrsunfall zu schützen,
sind moderne Fahrzeuge im Allgemeinen mit einem Schutzsystem ausgestattet,
das mehrere Airbags und Sicherheitsgurtstraffer umfasst, die zum
Aufnehmen der Energie eines Fahrgastes eingesetzt werden, die infolge
des Unfalls bei dem Aufprall freigesetzt wird. Es ist klar, dass
solche Schutzsysteme am effektivsten sind, wenn sie gut auf die
spezifischen Anforderungen einer tatsächlichen Sitzbelegung ausgelegt
sind. Deshalb wurden mikroprozessorgesteuerte Schutzsysteme entwickelt,
die mehrere Betriebsmodi bereitstellen, was beispielsweise u.a.
eine Anpassung an den Moment erlaubt, an dem die Airbags ausgelöst werden,
an das Volumen, auf das die Airbags aufgeblasen werden, und an den
Moment, an dem die Sicherheitsgurte nach dem Aufprall entriegelt
werden, und zwar in Abhängigkeit
der Statur eines Fahrgastes auf dem Sitz. Damit der Mikroprozessor
der Steuerung den optimalen Betriebsmodus für einen gegebenen Sitzbelegungsstatus
auswählen
kann, ist es selbstverständlich
erforderlich, einen oder mehrere Parameter zu erkennen, die den
Belegungsstatus des Sitzes charakterisieren, und die Belegung in
eine oder mehrere Klassen einzustufen, von denen jede einem spezifischen
Betriebsmodus des Rückhaltesystems zugeordnet
ist.
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Eine
allgemein bekannte Technologie zur Klassifizierung der Beifahrersitzbelegung
basiert auf der Aufzeichnung des Druckprofils, das durch die Person
oder den Gegenstand, die bzw. der den Sitz belegt, auf den Sitz
ausgeübt
wird. Ein solches Druckprofil wird gewöhnlich mittels einer Druckfühlmatte
aufgezeichnet, die eine Anordnung von einzelnen Drucksensoren, die
an mehreren Orten der Sitzfläche
des Fahrzeugsitzes zugeordnet sind, umfasst. Die Drucksensoren umfassen
druckempfindliche Widerstände,
d.h. der Widerstand dieser Drucksensoren ändert sich mit dem auf den
Sensor aufgebrachten Druck. Das Lesen der Widerstandswerte der einzelnen
Drucksensoren liefert somit eine Angabe über den Druck, der auf jede
Zelle wirkt und kann entsprechend mit dem Gewicht in Zusammenhang
gebracht werden, das auf den Sitz wirkt. Ferner kann die Verteilung
der Druckwerte über
die Oberfläche
des Sitzes mit der Größe oder
Gestalt einer Person oder der Größe oder
Form eines Gegenstandes, die bzw. der den Sitz belegt, in Zusammenhang
gebracht werden. Verschiedene Verfahren, bei denen eine Klassifizierung
einer Sitzbelegung auf mehreren Parametern basiert, die aus dem
aufgezeichneten Druckprofil gewonnen wurden, wurden z.B. in den
internationalen Anmeldungen
WO-A-99/38731 ,
WO-A-03/016100 und
WO-A-03/023335 offenbart.
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Ein
typischer Sitzbelegungssensor, der für sich zum Erkennen der Sitzbelegung
einsetzen lässt, ist
im Dokument
DE-A-42
37 072 offenbart. Dieser Belegungssensor, der zum Aufzeichnen
eines Druckprofils geeignet ist, das auf eine Sitzfläche eines
Sitzes ausgeübt
wird, umfasst eine Vielzahl von einzelnen Drucksensoren, die in
einer Anordnung angeordnet und an mehreren Orten der Sitzfläche des
Fahrzeugsitzes zugeordnet sind. Die einzelnen Drucksensoren sind
an zwei Trägerfolien
ausgebildet und durch Bänder
verbunden, die aus diesen Trägerfolien hergestellt
sind. Diese Bänder
der Trägerfolien
nehmen außerdem
die Leiterbahnen auf, die erforderlich sind, um die einzelnen Drucksensoren
in einer geeigneten Anordnung elektrisch zu verbinden.
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Ein
weiterer, solch typischer Sitzbelegungssensor ist aus dem Dokument
DE 196 25 730 A1 bekannt.
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Diese
Konfiguration der typischen Sitzbelegungssensoren führt zu ziemlich
komplizierten Entwürfen
der Sensormatte und der Verbindungsbänder, da wegen der Fertigungsanforderungen
eine Kreuzung der elektrischen Leiterbahnen vermieden werden sollte.
Es ist klar, dass sich das Problem mit der Zahl der einzelnen Sensorzellen
der Fühlmatte
exponentiell vergrößert. Somit
ist die Zahl der einzelnen Druckzellen in einem klassischen Sitzbelegungssensor
durch die Entwurfsrandbedingungen der Fühlmatte begrenzt.
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Es
ist klar, dass die Begrenzung der Zahl der einzelnen Sensoren eine
Einschränkung
bezüglich der
räumlichen
Auflösung
der Erfassung darstellt, die den Einsatzbereich dieser Sensoren
verringern kann. Damit man einen Beifahrer auf der Grundlage seines Sitz-Druckprofils
in eine Klasse einstufen kann, ist es vorzuziehen, das Druckprofil
mit einer hohen geometrischen Auflösung aufzuzeichnen. Nur durch
eine solch hohe geometrische Auflösung des Druckprofils lässt sich
eine hohe Zuverlässigkeit
der Druckprofil-Musteranalyse sicherstellen, um für die Klassifizierung
die korrekten Kenndaten der Beifahrerklasse zu isolieren.
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In
DE 196 25 730 A wird
eine Vorrichtung zum Erkennen einer Sitzbelegung offenbart, die
eine Fühlschicht
umfasst, die einer Sitzfläche
eines Sitzes zugeordnet ist, wobei die Fühlschicht mindestens eine elektrische
Eigenschaft aufweist, die sich als Reaktion auf einen Druck, der
auf die Fühlschicht aufgebracht
wird, und/oder eine Verformung, die die Fühlschicht erfährt, ändert; eine
Vielzahl von Elektroden, wobei die Elektroden der Fühlschicht
an einer Randzone eines Fühlbereiches
zugeordnet sind; und
eine Steuereinheit, die mit den Elektroden
verbunden ist, wobei die Steuereinheit Mittel zum Auswerten eines
Druckprofils, das auf die Fühlschicht
wirkt, durch Ermitteln der mindestens einen elektrischen Eigenschaft
zwischen den Paaren von Elektroden, die aus der Vielzahl von Elektroden
ausgewählt
werden, umfasst.
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Es
wäre somit
für die
Insassenklassifizierung vorzuziehen, Sitzbelegungsdetektoren einzusetzen, die
eine höhere
räumliche
Auflösung
als die klassische Sitzbelegungs-Fühlmatte aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Sitzbelegungsdetektor
bereitzustellen.
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Allgemeine Beschreibung der
Erfindung
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Um
das oben erwähnte
Problem zu beseitigen, schlägt
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung der Sitzbelegung
vor, die eine Fühlschicht,
die einer Sitzfläche
eines Sitzes zugeordnet ist, umfasst, die mindestens eine elektrische Eigenschaft
aufweist, die sich örtlich
als Reaktion auf einen Druck, der auf die Fühlschicht aufgebracht wird,
und/oder eine Verformung, die die Fühlschicht erfährt, ändert. Neben
der Fühlschicht
umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Elektroden, die der Fühlschicht
nur an einer Randzone eines Fühlbereiches
zugeordnet sind, und eine Steuereinheit, die mit den Elektroden
verbunden ist, wobei die Steuereinheit Mittel zum Auswerten eines
Druckprofils, das auf die Fühlschicht
wirkt, durch Ermitteln der mindestens einen elektrischen Eigenschaft
zwischen den Paaren von Elektroden, die aus der Vielzahl von Elektroden ausgewählt werden,
umfasst.
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Im
Gegensatz zu der bekannten Sitzbelegungs-Fühlmatte basiert die Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung auf der Ermittlung einer örtlich geänderten
elektrischen Eigenschaft einer Fühlschicht, die
den Fühlbereich
der Vorrichtung abdeckt. Die lokale Änderung der elektrischen Eigenschaft
wird zwischen Paaren von Elektroden erfasst, die mit der Fühlschicht
an einer Randzone des Fühlbereiches verbunden
sind. Indem die elektrische Eigenschaft zwischen einer Vielzahl
von Elektrodenpaaren gemessen wird, lässt sich ein zweidimensionales
Profil der elektrischen Eigenschaft aufzeichnen, die mit dem 2D-Druckprofil
eines Insassen auf dem Sitz in eine wechselseitige Beziehung gesetzt
wird. Dieses Druckprofil kann anschließend in einem Klassifizierungsalgorithmus
verwendet werden, um die Belegung in eine Klasse aus einer Vielzahl
von Klassen einzustufen, die einen spezifischen Airbag-Auslösungsmodus
aufweisen, der denselben zugeordnet ist.
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Es
ist anzumerken, dass die räumliche
Auflösung
oder geometrische Auflösung
der vorliegenden Vorrichtung in größerem Maße durch die Zahl der verschiedenen
Messungen der elektrischen Eigenschaft zwischen den Paaren von Elektroden
und durch den Abstand zwischen den benachbarten Paaren von Elektroden,
also durch die geometrische Dichte der Elektroden an der Randzone
des Fühlbereiches
bestimmt wird. Um eine Aufzeichnung des Druckprofils mit hoher Auflösung zu
ermöglichen, folgt
daraus, dass es vorzuziehen ist, eine hohe Zahl von Elektroden bereitzustellen,
die vorteilhafterweise an der Randzone des Fühlbereiches in gleichem Abstand
angeordnet werden.
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Es
ist anzuerkennen, dass die Elektroden der vorliegenden Vorrichtung
zur Erkennung der Sitzbelegung der Fühlschicht an einer Randzone
des Fühlbereiches
zugeordnet werden. Somit müssen diese
Elektroden nicht im Fühlbereich
angeordnet werden und folglich ist kein komplizierter Entwurf der Leiterbahnen
erforderlich, um die Elektroden mit der Steuereinheit zu verbinden.
Die maximale Anzahl der bereitzustellenden Elektroden wird daher
nicht durch die Entwurfsrandbedingungen, die für klassische Druckfühlmatten
anwendbar sind, beschränkt.
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Die
geometrische Auflösung
für die
Erkennungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann deshalb in
Bezug auf die klassischen Detektoren ohne Schwierigkeiten so erhöht werden,
dass die Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung
für die
Beifahrerklassifizierung optimiert werden kann. Es ergibt sich dadurch
ein besseres Bild des Druckprofils und dies führt zu einer erheblichen Verbesserung
der Klassifizierung des Insassen auf dem Sitz.
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Es
folgt daraus, dass es die Insassen-Erkennungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung ermöglicht,
die geometrische Auflösung
für die
Fahrzeugsitz-Druckprofilermittlung
stark zu erhöhen.
Diese Erhöhung
der geometrischen Auflösung
ist dabei ohne einen komplizierten Sensorentwurf möglich. Der
Arbeitsaufwand für
den Sensorentwurf wird im Gegenteil dadurch, dass die Elektroden
nur an einer Randzone des Fühlbereiches
des Sensors angeordnet werden, sogar verringert. Außerdem verkürzt der
einfache Entwurf der vorliegenden Erkennungsvorrichtung die Entwicklungszeit
für die
Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung, da Integrationsprobleme, z.B. im
Zusammenhang mit der Anpassung des Sensorentwurfs an eine spezifische
Sitzausführung,
in beträchtlichem
Maße verringert
werden.
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Es
ist anzuerkennen, dass die vorliegende Erfindung sich außerdem auf
ein Verfahren zur Erkennung der Sitzbelegung bezieht, wobei das
Verfahren eine Fühlschicht
verwendet, die einer Sitzfläche
eines Sitzes zugeordnet ist, wobei die Fühlschicht mindestens eine elektrische
Eigenschaft aufweist, die sich als Reaktion auf einen Druck, der
auf die Fühlschicht
aufgebracht wird, und/oder eine Verformung, die die Fühlschicht
erfährt, ändert, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a)
Ermitteln der mindestens einen elektrischen Eigenschaft der Fühlschicht
zwischen Paaren von verschiedenen Orten, die sich nur an einer Randzone
eines Fühlbereiches
befinden, und
- b) Auswerten eines auf die Fühlschicht
wirkenden Druckprofils auf Basis der ermittelten Werte der elektrischen
Eigenschaft.
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Die
Auswertung des Druckprofils erfolgt vorzugsweise auf Basis eines
zweidimensionalen Profils der elektrischen Eigenschaft der Fühlschicht.
Dieses zweidimensionale Profil der elektrischen Eigenschaft lässt sich
durch ein tomografisches Bildgebungsverfahren vorteilhaft erhalten,
so dass die Steuereinheit vorzugsweise Mittel zum Auswerten des
Druckprofils, die ein tomografisches Bildgebungsverfahren nutzen,
umfasst.
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Das
Verfahren umfasst z.B. das Anlegen einer elektrischen Spannung an
eine erste Elektrode und das anschließende Messen einer elektrischen Spannung
oder eines elektrischen Stroms an einer Elektrode oder an mehreren
Elektroden, die im Allgemeinen gegenüber der ersten Elektrode angeordnet sind.
Dieser Arbeitsgang wird dann nacheinander für eine Vielzahl von Elektroden
wiederholt, um Messwerte für
eine Vielzahl von Bereichen der Fühlschicht zu erhalten. Diese
Messwerte werden anschließend verarbeitet,
um eine Verteilung der elektrischen Eigenschaft in der Fühlschicht
grafisch darzustellen. Diese Verteilung der elektrischen Eigenschaft
wird dann zum Druckprofil, das auf die Fühlschicht wirkt, in eine wechselseitige
Beziehung gesetzt.
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Die
untersuchte elektrische Eigenschaft soll sich mit dem aufgebrachten
Druck gleichmäßig ändern und
die Beziehung zwischen der elektrischen Eigenschaft und dem Druck
wird vorzugsweise durch eine einfache Formel beschrieben. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ist die Fühlschicht
so entworfen, dass die elektrische Eigenschaft proportional zum
Druck ist, der örtlich
auf die Fühlschicht
ausgeübt
wird.
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Die
elektrische Eigenschaft kann z.B. die elektrische Impedanz der Fühlschicht
umfassen. Wenn die Steuereinheit mit Gleichspannungen betrieben
wird, umfasst die mindestens eine elektrische Eigenschaft den elektrischen
Widerstand oder den elektrischen Leitwert der Fühlschicht. Die elektrische Impedanztomografie
(Electrical Impedance Tomography, EIT) (bei der anstelle der Impedanz
ein Widerstand oder eine Kapazität
als Grundlage des Verfahrens dienen kann) und die elektrische Widerstandstomografie
(Electrical Resistance Tomography, ERT) sind Verfahren, die auf
der klassischen Röntgentomografie
basieren, die gegenwärtig
bei der medizinischen Bildgebung seit 1971 eingesetzt wird. Das
Prinzip dieser Röntgentomografie kann
auf jeden einfachen physikalischen Parameter (Impedanz, Dielektrizitätskonstante,
Widerstand, Kapazität,
optische Parameter, Fließviskosität, Mikrowellendämpfung etc.)
erweitert werden, der für
die 2D- oder 3D-Bildgebung
geeignet ist. All diese Verfahren gehören zur Familie der nicht-intrusiven
Prüfungen.
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Auf
Basis der ERT kann jede homogene elektrische Widerstandsschicht,
die ihren Widerstand örtlich
proportional mit dem Druck bzw. der Verformung ändern kann, als 2D-Drucksensor
verwendet werden. In analoger Weise kann die ERT in Kombination
mit einer homogenen elektrischen Impedanzschicht, die ihre Impedanz
proportional mit dem Druck bzw. der Verformung ändern kann, ebenfalls als 2D-Drucksensor
verwendet werden.
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Bei
einer möglichen
Ausführungsform
kann die Fühlschicht
ein Kautschukmaterial umfassen, das eine innere elektrische Impedanz
aufweist, die sich in Abhängigkeit
von der Verformung des Materials ändert. Bei einer anderen Ausführungsform
umfasst die Fühlschicht
ein Schaummaterial, das eine innere elektrische Impedanz aufweist,
die sich in Abhängigkeit
von der Verformung des Materials ändert. Dieses Schaummaterial
kann z.B. das Schaummaterial des Sitzkissens umfassen. In diesem
Fall bildet das Schaummaterial des Sitzkissens die Fühlschicht
der Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
umfasst die Fühlschicht
eine erste Trägerfolie,
die mindestens eine Fläche
aufweist, die mit einem Widerstandsmaterial bedeckt ist, sowie eine
zweite Trägerfolie,
die mindestens eine Fläche
aufweist, die eine Vielzahl von Bereichen umfasst, die mit einem
leitfähigen
Material bedeckt sind. Die erste und die zweite Trägerfolie
sind mithilfe eines Abstandhaltermaterials so in einem bestimmten
Abstand voneinander angeordnet, dass die mit dem leitfähigen Material
der zweiten Trägerfolie
bedeckten Bereiche der Beschichtung aus Widerstandsmaterial der
ersten Trägerfolie
gegenüber
liegen.
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Das
Widerstandsmaterial kann auf die erste Trägerfolie aufgetragen, geklebt
oder abgeschieden werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Widerstandsmaterial jedoch auf die mindestens eine Fläche der
ersten Trägerfolie
gedruckt. Das leitfähige
Material kann ebenso auf die zweite Trägerfolie aufgetragen, geklebt
oder abgeschieden werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird das leitfähige
Material jedoch auf die mindestens eine Fläche der zweiten Trägerfolie
gedruckt.
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Das
Abstandshaltermaterial umfasst vorteilhafterweise einen Klebstoff,
der in einer Vielzahl von ortsgebundenen Bereichen zwischen der
ersten und der zweiten Trägerfolie
angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Abstandshaltermaterial
einen druckfähigen
Klebstoff, der in einer Vielzahl von ortsgebundenen Bereichen auf
eine der Trägerfolien
gedruckt wird.
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Es
ist anzumerken, dass die Fühlschicht auch
eine Kombination aus einer oder mehreren der oben beschriebenen
verschiedenen Ausführungsformen
sein kann. Es ist außerdem
anzumerken, dass die Fühlschicht
der vorliegenden Erfindung in den Sitzschaum, in den Sitzbezug,
zwischen dem Sitzschaum und dem Sitzbezug, oder sogar unter dem Sitzschaum
integriert werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
in Bezug auf die Figuren
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung von
mehreren, nicht einschränkenden
Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen offensichtlicher, wobei
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1:
schematisch eine Draufsicht eines Fahrzeugsitzes mit einer Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Erkennung der Sitzbelegung zeigt;
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2:
die Änderung
einer elektrischen Eigenschaft der Fühlschicht in Abhängigkeit
des aufgebrachten Druckes veranschaulicht;
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3:
das Messverfahren für
die Auswertung des Druckprofils veranschaulicht;
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4:
eine Ausführungsform
einer Fühlschicht
in einer Draufsicht und einer Schnittansicht zeigt.
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1 zeigt
schematisch die Draufsicht eines Fahrzeugsitzes 10, der
mit einer Ausführungsform
einer Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung 12 ausgestattet
ist. Die Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung 12 umfasst
im Allgemeinen eine Fühlschicht 14,
die der Sitzfläche 16 des
Sitzes zugeordnet ist. Die homogene Fühlschicht 14 weist
mindestens eine elektrische Eigenschaft, z.B. den elektrischen Widerstand,
auf, die von einer Kompression oder einer Verformung der Fühlschicht 14 abhängig ist.
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An
ihrem Rand, der eine Randzone des Fühlbereiches der Fühlschicht
definiert, ist die Fühlschicht 14 mit
einer Vielzahl von Elektroden 18 versehen. Die Elektroden 18 sind
längs des
Längsrandes und
längs des
Querrandes der Fühlschicht 14 in
gleichem Abstand angeordnet.
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Es
ist anzumerken, dass in der dargestellten Ausführungsform die Elektroden 18 längs der
Gesamtlänge
der jeweiligen Ränder
verteilt sind. Es ist jedoch anzuerkennen, dass andere Ausführungsformen,
bei denen keine Elektroden in den Ecken der Fühlschicht angeordnet sind,
möglich
sind. Es ist außerdem
anzumerken, dass obwohl die in 1 dargestellte
Fühlschicht
eine viereckige Form aufweist, andere Formen der Fühlschicht
möglich
sind, wie z.B. oval oder kreisförmig
oder jede andere Form, die speziell für die spezifische Sitzfläche ausgelegt
ist.
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Die
verschiedenen Elektroden sind, mittels der elektrischen Leiter 22,
mit einer Steuereinheit 20 verbunden, das ein Tomografieverfahren
für die
Rekonstruktion des 2D-Druckprofils verwendet. Die elektrischen Leiter 22 (1 zeigt
zur Vereinfachung der Zeichnung nur einige von ihnen) erstrecken
sich nicht über
den Fühlbereich
der Fühlschicht 14,
sondern können
einfach an der Randzone der Fühlschicht 14 längs der
jeweiligen Ränder
angeordnet werden. Diese Anordnung vermeidet einen komplizierten
Entwurf der Leiterbahnen und verringert somit die Entwicklungszeit
für die
Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung 12.
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Die
Fühlschicht 14 ist
vorzugsweise so entworfen, dass sich die untersuchte elektrische
Eigenschaft, z.B. der elektrische Widerstand, mit dem aufgebrachten
Druck gleichmäßig ändert. Dies
bedeutet, dass ein örtlich
niedriger elektrischer Widerstand in jedem Bereich der Fühlschicht
für einen
hohen Druck repräsentativ
ist, der auf die Fühlschicht 14 im jeweiligen
Bereich wirkt. Eine solche Beziehung zwischen der elektrischen Eigenschaft
und dem Druck, der von einem Insassen 22 auf die Fühlschicht 14 ausgeübt wird,
ist in 2 schematisch veranschaulicht, die im unteren
Teil ein Kurvendiagramm der elektrischen Eigenschaft zeigt, das
der Sitzbelegungssituation entspricht, die im oberen Teil von 2 dargestellt
ist.
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Die
Fühlschicht 14 kann
z.B. eine homogene Gummiplatte umfassen, deren elektrische Impedanz sich
mit dem Druck und/oder der Verformung der Gummiplatte ändert. Diese
Gummimaterialien sind im Fachgebiet allgemein bekannt und müssen folglich
nicht detaillierter beschrieben werden. Alternativ dazu kann die
Fühlschicht 14 eine
Folienschaltmatte mit einem Kraftfühlwiderstand umfassen, wie
dies später
unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird.
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Die
Steuereinheit umfasst Mittel zum Auswerten eines Druckprofils, das
auf die Fühlschicht 14 wirkt,
indem z.B. der elektrische Widerstand zwischen mehreren Paaren von
Elektroden 18 ermittelt wird, die von einer Vielzahl von
Elektroden 18 ausgewählt
werden. Die Auswertung des Druckprofils 24 erfolgt vorzugsweise
auf Basis eines zweidimensionalen Profils der elektrischen Eigenschaft
der Fühlschicht 14.
Dieses zweidimensionale Profil der elektrischen Eigenschaft wird
durch ein Tomografiebildgebungsverfahren vorteilhaft erhalten, das
in 3 veranschaulicht ist.
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Das
Verfahren umfasst z.B. das Anlegen einer elektrischen Spannung an
eine erste Elektrode eines Querrandes und anschließend das
Messen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms
an einer in Längsrichtung
gegenüber
liegenden Elektrode. Dieser Arbeitsgang wird dann nacheinander für alle Elektroden
längs des
Querrandes wiederholt, um Messwerte 26 für eine Vielzahl
von in Querrichtung benachbarten Bereichen der Fühlschicht 14 zu erhalten.
Ebenso werden die Elektroden längs
eines Längsrandes
nacheinander angesteuert und es werden Messwerte 28 für eine Vielzahl von
in Längsrichtung
benachbarten Bereichen der Fühlschicht 14 erhalten.
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Die
Messwerte 26 und 28 werden anschließend verarbeitet,
um eine Verteilung der elektrischen Eigenschaft in der Fühlschicht
grafisch darzustellen. Diese Verteilung der elektrischen Eigenschaft
wird dann zum Druckprofil, das auf die Fühlschicht wirkt, in eine wechselseitige
Beziehung gesetzt.
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Es
ist anzumerken, dass obwohl das dargestellte Verfahren den Abtastvorgang
in der Quer- und der Längsrichtung
der Fühlschicht 14 verwendet,
andere Abtastrichtungen möglich
sind, indem einfach ein anderes Paar von Elektroden um die Druckfühlschicht
herum ausgewählt
wird.
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Wie
oben erläutert,
umfasst die Druckfühlschicht 14 ein
Material mit einem elektrischen Merkmal (Widerstand oder Leitwert),
das sich örtlich
mit dem aufgebrachten lokalen Druck, der vom Insassen 22 stammt, ändert. Eine
Ausführungsform
eines geeigneten Mehrschichtmaterials ist in 4 dargestellt (der
obere Teil von 4 zeigt eine Schnittansicht,
der untere Teil zeigt die Anordnung von mehreren Elementen auf einer
der Trägerfolien).
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Dieses
Mehrschichtmaterial umfasst eine erste Trägerfolie 30 und eine
zweite Trägerfolie 32, die
mithilfe eines Abstandshaltermaterials 34 in einem bestimmten
Abstand voneinander angeordnet sind. Die erste Trägerfolie 30 umfasst
eine Vielzahl von Bereichen, die mit einem leitfähigen Material 36 auf
ihrer Innenfläche
bedeckt sind, d.h. die Fläche liegt
der zweiten Trägerfolie 32 gegenüber. Das
leitfähige
Material kann z.B. in kleinen, ortsgebundenen Punkten oder Inseln
auf die Innenfläche
der ersten Trägerfolie 30 gedruckt
werden.
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Die
Innenfläche
der zweiten Trägerfolie 32, also
der Fläche,
die der ersten Trägerfolie 30 gegenüber liegt,
ist gleichmäßig mit
einem Widerstandsmaterial bedeckt. Die Anordnung der zwei Trägerfolien 30 und 32 ist
so, dass die mit leitfähigem
Material 36 bedeckten Bereiche der ersten Trägerfolie 30 der
Beschichtung aus Widerstandsmaterial 38 der zweiten Trägerfolie 32 gegenüber liegen.
Als Reaktion auf einen Druck, der auf das so gebildete Mehrschichtmaterial
ausgeübt
wird, werden die erste und die zweite Trägerfolie in dem Bereich der
auf die Fühlschicht wirkenden
Kraft zusammengedrückt.
Wenn der Druck eine spezifische Druckschwelle überschreitet, werden die leitenden
Inseln 36 durch den Druck mit dem Widerstandsmaterial 38 in
Kontakt gebracht, so dass der Widerstand quer zur Widerstandsschicht 38 abnimmt.
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Es
ist anzumerken, dass die Flächendichte und
die Dicke der Abstandshalterinseln 34 zum Teil die mechanische
Empfindlichkeit des Druck- bzw. Fühlsystems
festlegen. Der Unterschied des elektrischen Widerstandes zwischen
dem leitenden Material und dem Widerstandsmaterial legt zum Teil
den Arbeitsbereich für
den elektrischen Widerstand fest. Die Flächendichte der leitenden Inseln 36 legt schließlich die
Empfindlichkeit des Druckfühlsystems fest.
Die räumliche
Auflösung
der Druckfühlschicht 14 hängt von
der Flächendichte
sowohl der Abstandshalterinseln als auch der leitenden Inseln ab. Folglich
können
die Kenndaten der Fühlschicht
durch einfaches Anpassen der oben beschriebenen jeweiligen Parameter
in einem sehr großen
Bereich eingestellt werden.
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Es
ist anzumerken, dass das Abstandshaltermaterial vorteilhafterweise
einen druckfähigen Klebstoff
umfasst, der zum Zusammenlaminieren der zwei Trägerfolien verwendet wird. Dieser
druckfähige Klebstoff
wird, vor der Laminierung der Trägerfolien, vorzugsweise
zusammen mit den leitenden Inseln auf die Trägerfolie gedruckt. Der untere
Teil von 4 zeigt die Verteilung der leitenden
Inseln und der Abstandshalterinseln auf der Folie 30, bevor
die Montage der zwei Trägerfolien
erfolgt.
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- 10
- Fahrzeugsitz
- 12
- Sitzbelegungs-Erkennungsvorrichtung
- 14
- Fühlschicht
- 16
- Sitzfläche
- 18
- Elektroden
- 20
- Steuereinheit
- 22
- elektrische
Leiter
- 24
- Druckprofil
- 26
- Messwerte
- 28
- Messwerte
- 30
- erste
Trägerfolie
- 32
- zweite
Trägerfolie
- 34
- Abstandshaltermaterial
- 36
- leitfähiges Material
- 38
- Widerstandsmaterial