ES2231324T3 - Sistema de sensores para la determinacion de la posicion de un ocupante en vehiculos. - Google Patents
Sistema de sensores para la determinacion de la posicion de un ocupante en vehiculos.Info
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Abstract
Sistema de sensores para determinar la posición de un cinturón de seguridad, en particular para la determinación de la posición de un ocupante en vehículos, compuesto por: - un sistema de al menos un conductor eléctrico (11) extendido longitudinalmente para generar al menos un campo magnético (12) que se reduce de forma definida, de forma axial transversalmente al aumentar el radio, - al menos un sensor de campo magnético (6, 7) que detecta la intensidad de un campo magnético (12), determinando el sistema de sensores la distancia (d) entre el sensor de campo magnético y el conductor eléctrico, - estando alojado bien el conductor eléctrico (11) extendido longitudinalmente, de los que al menos existe uno, o bien al menos un sensor de campo magnético en el cinturón de seguridad (8) del ocupante (1) en la zona del pecho y estando dispuesta la otra parte correspondiente del sistema de sensores en al menos un punto predeterminado en el vehículo, de manera que a partir de la posición relativa quepuede detectarse del cinturón de seguridad puede averiguarse la posición del ocupante (1).
Description
Sistema de sensores para la determinación de la
posición de un ocupante en vehículos.
La invención se refiere a un sistema de sensores
mediante el que puede determinarse en gran medida la posición de un
ocupante que se encuentra en un vehículo en relación con este
vehículo. Para ello se emplean sensores de distancia, que pueden
captar la posición relativa de un ocupante.
Los vehículos para personas están equipados hoy
día en su mayor parte con los llamados airbags. Estas bolsas de aire
inflables se disparan hoy día casi exclusivamente al sobrepasarse
una determinada aceleración o retardo, que por lo general se mide en
el vehículo. Al respecto, no se tiene en cuenta si por ejemplo el
ocupante se encuentra precisamente directamente delante del airbag o
si un asiento del vehículo está ocupado o no. Además, no puede
reconocerse cuál es el tipo de ocupación del asiento, si el asiento
está ocupado por un niño, por un adulto o por ejemplo con un
sujetabebés. Así, pueden producirse disparos del airbag aún cuando
no haya persona alguna que proteger frente a heridas mediante el
airbag. Por otro lado, un disparo del airbag puede no obstante
también, cuando la ocupación del asiento no es la usual, dar lugar a
heridas debidas al disparo del airbag. Una ocupación inusual del
asiento es por ejemplo que el ocupante se encuentre momentáneamente
muy próximo al parabrisas o también que un niño pequeño se encuentre
en el asiento del copiloto.
La escena que existe en un asiento del vehículo
puede ser reconocida por ejemplo mediante un reconocimiento óptico
del ocupante juntamente con un procesamiento de la imagen,
detectándose el tipo de ocupación del asiento así como la posición
del ocupante, en particular del copiloto. En esta captación óptica
existe la necesidad de tomar imágenes tridimensionales y proceder de
manera totalmente independiente del alumbrado del entorno. Un
sistema así mejora mediante la utilización de una cámara CMOS de
resolución tridimensional con la correspondiente iluminación láser
en la gama de los infrarrojos. Esto da a su vez problemas relativos
a la aceptación del alumbrado de láser. Además, tales sistemas
ópticos son relativamente complejos, ya que los chips de elevada
integración, los procesadores para el procesamiento de la imagen, la
iluminación de láser con la electrónica de potencia y el
correspondiente sistema óptico, son muy costosos. Además, los
sistemas ópticos pueden quedar perturbados básicamente al ser
tapados o por la suciedad.
El documento americano de patente US 4,015,236,
da a conocer un sistema para la determinación y vigilancia de la
colocación exacta y del enclavamiento del cinturón de seguridad en
un asiento de un vehículo. Al respecto, se detecta mediante un
sistema lógico si el cinturón de seguridad se encuentra dentro de
una zona de consigna predeterminada o no. Un circuito evaluador
evalúa esto en base a ciertos parámetros predeterminados y emite
dado el caso un sistema correspondiente a un dispositivo de alarma.
Este dispositivo debe dar lugar a que el ocupante del vehículo se
coloque como debe el cinturón de seguridad no colocado o posicionado
de forma no normal. Una medición de distancia no puede realizarse
con un sistema correspondiente a este estado de la
técnica.
técnica.
Por lo tanto, el objetivo de la invención es la
puesta a disposición de un sistema de sensores para determinar la
posición de un cinturón de seguridad o bien la posición de un
ocupante en un vehículo, cuyo funcionamiento sea seguro frente a
perturbaciones y cuya realización técnica sea económica.
La solución a esta tarea se realiza mediante un
sistema de sensores con la combinación de particularidades
correspondiente a la reivindicación 1 y reivindicación 9. Ventajosos
perfeccionamientos pueden tomarse de las reivindicaciones
secundarias.
Puesto que hasta hoy no se realiza ningún disparo
diferenciado de un airbag en un vehículo, es decir, no se incluye
condición de disparo alguna que dé información detallada sobre los
correspondientes ocupantes del vehículo, se intenta primeramente
averiguar la posición del ocupante, así como eventualmente también
el tipo de ocupación del asiento. El sistema propuesto mediante la
invención tiene como objetivo, aprovechando el cinturón de seguridad
como posición de referencia para un ocupante que se encuentra en un
determinado asiento, lograr un sistema de sensores sencillo, robusto
y económico, que pueda detectar tanto la posición del ocupante
respecto a un airbag como también el tipo de ocupación del asiento.
Para ello se aloja en la zona del pecho en la que se apoya el
cinturón de seguridad sobre el ocupante, un conductor eléctrico
extendido longitudinalmente para la generación de campos magnéticos.
También puede pensarse en bobinas (bobinas de aire) conformadas de
manera diversa y entretejidas en el cinturón. Estas unidades que
generan el campo magnético son alimentadas por un extremo del
cinturón de seguridad, preferentemente con corriente alterna. El
campo magnético, que desciende de forma definida al aumentar el
radio perpendicularmente a la extensión longitudinal del cinturón o
bien al eje de las bobinas, puede detectarse por ejemplo mediante
bobinas de inducción. La distancia d_{A} entre un ocupante y el
tablero de instrumentos puede detectarse así mediante una bobina de
inducción en base a su tensión de salida U_{A}. Esto se basa en el
hecho de que un campo magnético que se genera en el cinturón de
seguridad mediante un conductor eléctrico, desciende
transversalmente respecto a su extensión longitudinal al aumentar el
radio según la igualdad H = I/2\pir. Así, la intensidad de campo
detectada mediante la bobina de inducción es una medida de la
distancia entre la bobina de inducción y el cinturón de seguridad o
bien el conductor eléctrico. Igualmente puede determinarse la
distancia d_{S}entre el cinturón de seguridad y una bobina de
inducción alojada en la parte posterior del ocupante en el respaldo
del asiento. En particular, mediante este sistema puede determinarse
el tipo de ocupación del asiento mediante la distancia d_{S}
medida. El tipo de ocupación del asiento puede por ejemplo
diferenciarse entre persona grande o pequeña, persona pesada o
ligera,
etc.
etc.
A continuación, se describen ejemplos de
ejecución en base a figuras esquemáticas.
la figura 1 muestra la vista lateral de un
ocupante de un asiento, posicionado dentro de un vehículo,
la figura 2 muestra la vista frontal de un
ocupante del vehículo, que está asegurado mediante un cinturón de
seguridad,
la figura 3 muestra la vista en planta sobre un
ocupante de un vehículo, que está asegurado mediante un cinturón de
seguridad y que se apoya en un respaldo de asiento.
La vista lateral correspondiente a la figura 1
representa partes de un vehículo como parabrisas 4, tablero de
instrumentos 3, techo del vehículo 5 y respaldo del asiento 2. La
posición de un ocupante 1 está por lo general estrechamente ligada a
la posición de una superficie del asiento no representada, así como
del respaldo del asiento 2, puesto que el ocupante 1 toma asiento en
un asiento del vehículo y se apoya correspondientemente. No
obstante, dentro de este posicionamiento a grandes rasgos son
posibles posiciones del ocupante que pueden tener ciertos
inconvenientes. En particular en la consideración del funcionamiento
del airbag, es muy importante el conocimiento de la posición exacta
de un ocupante en relación con el airbag. Puesto que la movilidad de
un ocupante hacia adelante es por lo general mayor que hacia los
lados y un airbag alojado por ejemplo en el tablero de instrumentos
se encuentra enfrentado a un ocupante, el funcionamiento del mismo
debería estar libre de disparos erróneos. Además, mediante el
conocimiento de la posición exacta del ocupante durante el proceso
de disparo de un airbag, podría influirse sobre su comportamiento en
el disparo.
En la figura 1 simplemente se indica un conductor
eléctrico 11 en el cinturón de seguridad 8. Este conductor eléctrico
11 genera una campo magnético 12, que de manera definida, es decir,
de una manera conocida, desciende transversalmente respecto a la
extensión longitudinal del cinturón de seguridad o bien del
conductor eléctrico. Al respecto, se aprovecha que el cinturón de
seguridad significa una posición activa de referencia para el
ocupante y para su cara anterior. Esto se realiza de manera sencilla
y económica y no está sometido a influencia perturbadora alguna. El
campo magnético 12 se mide en las bobinas de inducción 6, 7
dispuestas en posiciones conocidas y a partir de la intensidad de
campo allí existente se calcula la distancia respecto a su cinturón
de seguridad 8. Para ello se detectan las correspondientes
evoluciones de la tensión U_{A;S} y se convierte en la
correspondiente señal. El conductor eléctrico 11 contenido en el
cinturón de seguridad 8 se alimenta mediante una corriente I. A
partir de los valores de distancia así calculados, es decir, la
distancia d_{A} entre el cinturón de seguridad 8 y el tablero de
instrumentos 3 y la distancia d_{S} entre el cinturón de seguridad
8 y el respaldo del asiento 2, puede calcularse así de la posición
de sentado
exacta.
exacta.
Puesto que el ocupante 1 se apoya con seguridad
en el respaldo del asiento 2 a lo largo de un espacio de tiempo
largo, puede deducirse, con un valor constante presente a lo largo
de mucho tiempo, la distancia d_{S} al perímetro del cuerpo o bien
al diámetro del cuerpo del ocupante. Con ello se diferencia el tipo
de ocupación del asiento, como por ejemplo adulto o niño. También
puede pensarse en una deducción relativa al peso de la persona.
En la figura 1 se indican además las igualdades
para el cálculo de ambas distancias citadas, siendo k una constante,
así como I la corriente y U la tensión en las bobinas de inducción
6, 7.
La figura 2 muestra un ocupante del vehículo 1 en
vista frontal, el cual está asegurado mediante un cinturón de
seguridad 8. Por el cinturón de seguridad 8 se extiende desde un
extremo, de manera conveniente desde el extremo inferior del
cinturón de seguridad 8, un conductor eléctrico 11. Este conductor
eléctrico se conduce hasta un punto predeterminado. A continuación
el mismo retorna hasta el extremo del cinturón de seguridad 8. Para
evitar que debido al retorno en paralelo se produzca una extinción
de los campos magnéticos en la zona del pecho y para lograr una
distribución del campo definida, la conducción de ida o bien de
retorno se realiza en esta zona apantallada y no apantallada,
respectivamente. El cinturón de seguridad no se modifica en su
estructura, es decir, con las fijaciones 14 y dispositivos de
enrollamiento usuales. Simplemente se tienden los conductores
eléctricos 11. Sus líneas de entrada 10 para la alimentación de
corriente se llevan a los extremos del cinturón de seguridad 8,
preferentemente a un extremo. El campo magnético 12 funciona a
través del conductor 11 ventajosamente con corriente alterna I.
La figura 3 muestra la vista en planta sobre un
ocupante 1, que se apoya en un respaldo 2. El cinturón de seguridad
8 se ha representado en detalle. La zona esencial para las
consideraciones relativas a la seguridad es la zona del pecho del
ocupante 1. Sobre ésta se conduce el cinturón 8 y se apoya por lo
general en el frente del cuerpo del ocupante 1. En la figura 3 se
indica a su vez que la posición exacta del ocupante 1 puede
calcularse en función de la vista en planta representada, bien
mediante una bobina de inducción 6, 7 alojada en el tablero de
instrumentos 3, o bien en el respaldo del asiento 2 delante o detrás
del ocupante en la dirección de marcha. Una variación de la posición
lateral del ocupante 1 que vaya más allá de lo anterior, puede
detectarse mediante bobinas de inducción 61, 71 distanciadas
transversalmente respecto a la dirección de la marcha. Además, puede
pensarse, para la diferenciación de la posición del frente de un
ocupante 1, en generar y detectar varios campos magnéticos 12
situados uno sobre otro. Esto podría tener lugar por ejemplo
mediante el tendido de varios conductores eléctricos 11 en el
cinturón de seguridad 8, posicionándose las zonas de configuración
del campo magnético en cada caso, cuando está apoyado el cinturón de
seguridad 8, a diferentes alturas. Las determinaciones del lugar del
cinturón dentro de un plano, en particular en un plano lateral, es
decir, horizontal, pueden realizarse por ejemplo mediante
triangulación, siendo conocida previamente la posición del receptor
de medida, como bobinas de inducción. Al respecto son posibles
cualesquiera combinaciones de bobinas de inducción 6, 7 o bien 61,
71. El cinturón de seguridad 8 sirve a su vez como referencia de la
posición del ocupante 1 y del tipo de ocupación del asiento. Se
calcula la distancia entre el cinturón de seguridad 8 o bien el
frente de un ocupante 1 respecto a un punto fijamente predeterminado
dentro del vehículo. Así se reconoce en su conjunto si el ocupante 1
se apoya de forma normal en el respaldo del asiento 2 o bien está
inclinado hacia adelante o bien lateral-
mente.
mente.
Para garantizar la seguridad frente a
perturbaciones, el sistema puede funcionar con determinadas
frecuencias o combinaciones de diferentes frecuencias. Además, puede
pensarse en realizar una variación definida en el tiempo de la
frecuencia o bien de la intensidad del campo magnético o bien una
codificación para el sistema. Además, pueden emplearse secuencias de
impulsos. El sistema puede funcionar ventajosamente con 40 MHz o
bien también recibir impulsos de una manera predeterminada. En todas
las ejecuciones se presuponen como conocidas las variaciones
definidas en el lado emisor y en el lado receptor.
Es además imaginable la inclusión de otros
parámetros calculados externos al sistema, por ejemplo el peso de un
ocupante 1, para el disparo diferenciado de un airbag.
Claims (14)
1. Sistema de sensores para determinar la
posición de un cinturón de seguridad, en particular para la
determinación de la posición de un ocupante en vehículos, compuesto
por:
- un sistema de al menos un conductor eléctrico
(11) extendido longitudinalmente para generar al menos un campo
magnético (12) que se reduce de forma definida, de forma axial
transversalmente al aumentar el radio,
- al menos un sensor de campo magnético (6, 7)
que detecta la intensidad de un campo magnético (12), determinando
el sistema de sensores la distancia (d) entre el sensor de campo
magnético y el conductor eléctrico,
- estando alojado bien el conductor eléctrico
(11) extendido longitudinalmente, de los que al menos existe uno, o
bien al menos un sensor de campo magnético en el cinturón de
seguridad (8) del ocupante (1) en la zona del pecho y estando
dispuesta la otra parte correspondiente del sistema de sensores en
al menos un punto predeterminado en el vehículo, de manera que a
partir de la posición relativa que puede detectarse del cinturón de
seguridad puede averiguarse la posición del ocupante (1).
2. Sistema de sensores según la reivindicación 1,
estando posicionado el conductor eléctrico (11), de los que al menos
hay uno, en el cinturón de seguridad (8) y estando situado el sensor
de campo magnético, de los que al menos hay uno, distanciado delante
o detrás del ocupante, considerado en la dirección de marcha.
3. Sistema de sensores según una de las
reivindicaciones precedentes, estando dispuestos a lo largo del
cinturón de seguridad varios campos magnéticos dispuestos uno tras
otro o bien uno sobre otro.
4. Sistema de sensores según una de las
reivindicaciones precedentes, generándose un campo magnético que se
reduce de forma definida al aumentar la distancia respecto al
cinturón de seguridad, mediante tendido de ida y de retorno de un
conductor eléctrico (11), estando realizada en la zona del pecho de
un ocupante una dirección del conductor eléctrico (11) apantallada y
la otra dirección no apantallada.
5. Sistema de sensores según una de las
reivindicaciones precedentes, funcionado el sistema con corriente
alterna y estando previstas como sensores de campo magnético
bobinas de inducción (6, 7).
6. Sistema de sensores según la reivindicación 5,
encontrándose la frecuencia de la corriente alterna en la gama de 40
MHz.
7. Sistema de sensores según una de las
reivindicaciones precedentes, funcionado el sistema mediante
impulsos.
8. Sistema de sensores según una de las
reivindicaciones precedentes, funcionando el sistema para aumentar
la seguridad frente a perturbaciones de forma codificada.
9. Utilización del sistema de sensores según una
de las reivindicaciones 1 a 8 para la determinación de la posición
de un ocupante (1) en relación con un airbag, pudiendo llevarse las
señales del sistema de sensores al sistema de control del
airbag.
10. Utilización según la reivindicación 9,
pudiendo calcularse el tipo de ocupación del asiento a través del
cálculo de la posición relativa del cinturón de seguridad (8)
respecto a una determinada parte de un vehículo.
11. Utilización según la reivindicación 10,
siendo la parte determinada un respaldo de asiento del vehículo.
12. Utilización según la reivindicación 9, 10 u
11, pudiendo calcularse mediante un conductor eléctrico (11) y dos
sensores de campo magnético o viceversa la posición bidimensional
del cinturón de seguridad (8) en relación con el vehículo o con un
asiento del vehículo mediante triangulación.
13. Utilización según una de las reivindicaciones
9 a 12, pudiendo calcularse el perímetro del cuerpo de un
ocupante.
14. Utilización según una de las reivindicaciones
9 a 13, dependiendo el control de un airbag adicionalmente de otros
parámetros conocidos, como el peso de un ocupante (1).
Applications Claiming Priority (2)
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