ES2229155T5 - Dispositivo y procedimiento para el registro y procesamiento de las fuerzas de pesos que actuan sobre un asiento de un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el registro y evaluación del peso ejercido por una persona que se sienta en el asiento de un vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que recibe y procesa las señales de pesaje, y produce una señal de salida que se basa en las señales de pesaje, caracterizado porque los sensores son células dinamométricas, porque existen al menos tres células dinamométricas que están dispuestas en componentes del asiento del vehículo, que soportan la carga, en vértices de una superficie poligonal imaginaria, y porque el circuito electrónico de evaluación comprende una función de evaluación, con la que a partir de las señales individuales de pesaje de las al menos tres células dinamométricas, puede realizarse una localización del baricentro del peso que actúa sobre el asiento del vehículo, comprendiendo el circuito de evaluación una función de corrección con la que pueden tenerse en cuenta las derivaciones de fuerza en la formación de la señal de salida, comprendiendo el circuito de evaluación una función para la corrección automática de la deriva del punto cero, de la señal de pesaje, y comprendiendo la función para la corrección automática de la deriva, un discriminador para diferenciar la deriva de la señal de pesaje, de pequeñas cargas limitadas en el tiempo.

Description

Dispositivo y procedimiento para el registro y procesamiento de las fuerzas de pesos que actúan sobre un asiento de un vehículo.

La invención se refiere a un dispositivo para el registro y procesamiento de los pesos que actúan en el asiento de un vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que recibe las señales de pesaje.

Se conoce un dispositivo semejante, por ejemplo, por el documento US 5.739.757.

En el curso de la implantación en serie de airbags para el asiento del acompañante en los automóviles, se plantea el problema del reconocimiento de la ocupación del asiento, de manera que el airbag del acompañante sólo esté desbloqueado para el encendido en aquellos casos en los que esté ocupado el asiento. Un encendido del airbag del acompañante con el asiento del acompañante no ocupado, no sólo tiene como consecuencia que en caso de un accidente, se ocasiona innecesariamente en el vehículo, una subida adicional de la presión por el encendido del airbag del acompañante, sino que por la integración del airbag del acompañante en el salpicadero, a continuación de un encendido del airbag, son también necesarias notables medidas de reparación en el espacio interior del vehículo.

Distintos problemas que se han observado en el encendido de airbags cuando se llevan niños pequeños o incluso jóvenes en el asiento del acompañante, han conducido finalmente a que en el caso de un accidente, el airbag tiene que ponerse en funcionamiento adaptado a la persona que se sienta en el asiento del vehículo.

Por tanto, se plantea el problema de la determinación de los datos necesarios para un encendido pertinente del airbag.

Un posible punto de partida consiste en registrar el peso de cada ocupante del vehículo, deduciéndose después a partir de una determinación del peso, el tamaño y robustez corporal del ocupante.

La patente US 5.739.757 propone determinar mediante sensores incorporados en los almohadones del asiento de un vehículo, el peso del ocupante del vehículo, y solamente en el caso de que se rebase un límite inferior de peso, encender el airbag en caso de accidente. Además, puede determinarse la posición del ocupante en el asiento, de manera que el airbag pueda desconectarse en caso de que el ocupante se mantenga demasiado cerca del airbag para un encendido sin peligro. Como sensores se recomiendan aquí elementos ferromagnéticos que modifican su permeabilidad magnética en caso de que aparezca aquí una carga horizontal de tracción.

En esta solución es desventajoso que las variaciones en la constante de los muelles de la suspensión del asiento (envejecimiento, uso), conducen a una deriva adicional del punto cero de la señal de pesantez de los elementos sensores. Además, aparecen notables errores de medición durante la aceleración del vehículo o durante su frenado, que tienen que corregirse con mucho coste. Marcadamente negativo se hace en estos errores de medición que corresponden a señales perturbadoras con un periodo largo / baja frecuencia. En el resultado tiene que efectuarse una corrección más prolija que hace perezoso desde su origen, el sistema de medición. En caso de que el vehículo esté inclinado, se obtiene, además, un gran error de medición que sólo podría corregirse con un gasto notable.

Sobre la disposición de los sensores de peso en la zona del carril del asiento del vehículo, el documento DE 38 09 074 A1 propone determinar la posición del asiento o la posición del centro de gravedad del ocupante del vehículo, y en cada caso según la posición del asiento, decidir si el airbag se enciende parcial o totalmente en una situación de accidente, y se provoca su despliegue. De forma muy general se recomiendan aquí sensores inductivos, no dándose ninguna recomendación sobre la estructura propiamente dicha de los sensores.

En esta solución es desventajoso sobre todo que aquí los carriles del asiento tienen que disponerse más altos sobre el suelo del vehículo de lo que sería necesario sin los sensores. Pero esto perjudica la libertad de movimiento de la cabeza del ocupante del vehículo.

En la técnica del pesaje se conoce una multitud de distintas células dinamométricas que procesan su señal de pesaje y provocan su indicación.

Las células dinamométricas comprenden un transductor de fuerza y un elemento sensor que suministra una señal de medición al cargar el transductor de fuerza.

Los transductores conocidos de fuerza se basan en muchos casos en que la deformación se registra como dilatación superficial. Representantes típicos son transductores de calibres extensométricos, en los que la dilatación superficial que aparece en la deformación, se transforma en una variación de la resistencia eléctrica.

Estos transductores de calibres extensométricos alcanzan exactitudes muy altas, pero se protegen tan sólo con un alto gasto, contra las influencias ambientales, puesto que los elementos sensores sensibles a la dilatación, se encuentran directamente sobre la pieza que se deforma elásticamente, y una cobertura de los sensores está vinculada con derivaciones de fuerza, que actúan directamente en forma negativa sobre las características del transductor.

En células dinamométricas que trabajen capacitivamente, mediante la deformación elástica de la pieza deformable, se modifica la distancia de dos placas de condensador y, por tanto su capacidad, mientras que en los transductores de fuerza, descritos en el preámbulo, que trabajan inductivamente, mediante la deformación se modifica la distribución espacial de un campo magnético alterno, lo cual conduce a una modificación de la inductividad de una bobina del transductor del elemento sensor.

Por el documento DE 44 20 691 C1 se conocen células dinamométricas que trabajan inductivamente, que están concebidas especialmente para aplicaciones en la técnica del pesaje. Estas se muestran como inapropiadas en condiciones ambientales extremas como las que se presentan, por ejemplo, en un automóvil, puesto que son demasiado propensas a averías.

Visto metrológicamente, el interior de un vehículo es extremadamente problemático, puesto que se presentan y hay que eliminar con la técnica de las señales, no sólo señales perturbadoras del encendido del motor (campos electromagnéticos con altas intensidades de campo) en cantidad notable, sino también con respecto a la capacidad funcional de los sensores a emplear con vibraciones extremas, hay que tener en cuenta las condiciones de temperatura en una gama de, por ejemplo, -40ºC a +85ºC, cambio rápido de temperaturas, así como la humedad del aire, que llega hasta el punto de rocío.

Además, hay que tener en cuenta que sobre el asiento no sólo actúan los pesos de los ocupantes, sino que al acelerar y en especial al frenar repentinamente el vehículo, aparecen fuerzas que son muchas veces mayores, por no hablar de las fuerzas que se presentan en una situación de accidente, que asimismo no deben de conducir a un comportamiento defectuoso de los sensores.

Además, están las distintas posibilidades de ajuste, previstas en los automóviles actuales, para el asiento de un vehículo, que también deben influir el resultado de la medición solamente dentro de límites definidos.

Por consiguiente es misión de la invención configurar un dispositivo conforme al documento US 6.070.115, de manera que éste pueda emplearse sobre todo en circunstancias metrológicamente muy difíciles, y en especial, en las demás particularidades del ambiente dentro de un vehículo, y cuya señal de pesaje no esté influenciada por éstas, y pueda suministrar un parámetro seguro para el mando del airbag durante largos intervalos de tiempo.

Esta misión se resuelve según la invención, en el dispositivo citado en el preámbulo, con las características conforme a la reivindicación 1.

Condicionados por la aceleración, el frenado, los golpes ocasionados por irregularidades de la carretera, o por vibraciones, los valores del peso registrados por la célula dinamométrica individual en un vehículo, están sometidos a modificaciones permanentes. El circuito de evaluación asume aquí la tarea de valorar las señales suministradas por las células dinamométricas, de la mano de criterios predefinidos. En la valoración influyen valores medios a largo plazo, mínimos y máximos, así como el decurso temporal de las modificaciones.

La determinación o localización del baricentro, proporciona importantes puntos de orientación para la postura del ocupante en el asiento, y una posible situación de peligro del mismo en caso de encendido del airbag.

El resultado de la determinación del baricentro, se aprovecha por la función de corrección del circuito de evaluación, para tener en cuenta durante la formación de la señal de salida, la influencia de derivaciones de fuerza por las piernas apoyadas en el suelo del vehículo, y/o por los brazos del ocupante, puestos en el volante o en los reposabrazos.

Al apoyar las piernas en el suelo del vehículo, o al poner los brazos en el volante o en los reposabrazos, se modifican tanto el peso total registrado por las células dinamométricas, como también la distribución del peso, a causa del desplazamiento del baricentro. Mediante las fuerzas parciales que actúan en cada una de las células dinamométricas, puede demostrarse pues el desplazamiento del baricentro.

Cuanto más se desplace, por ejemplo, el baricentro hacia delante en la dirección del borde del asiento, tanto mayor será la parte del peso que no podrá registrarse ya más por las células dinamométricas, por el apoyo de las piernas en el suelo del vehículo. Si se determina la relación entre posición del baricentro, geometría del asiento y distribución del peso, en las células dinamométricas individuales, de la mano de tales datos puede llevarse a cabo una corrección aproximada de tales derivaciones de fuerza.

Las células dinamométricas que trabajan inductivamente, utilizadas de preferencia en el marco de la presente invención, se pueden construir muy poco propensas a averías, y sobre todo también, muy robustas, lo cual es de especial importancia, por ejemplo, en una instalación en el asiento de un automóvil, puesto que sobre el asiento pueden actuar grandes fuerzas ya en marcha normal, al acelerar y al frenar. En el caso de un accidente se multiplican las fuerzas que actúan sobre la célula dinamométrica.

Como quiera que el dispositivo tiene que estar instalado durante años en el asiento de un vehículo, y mantenerse apto funcionalmente, el circuito de evaluación tiene que estar provisto con una corrección funcionalmente automática de la deriva del punto cero, de manera que, también después de años, puedan obtenerse señales de pesaje no influenciadas por ello.

Es de importancia a este respecto que el dispositivo presente un circuito de evaluación con un discriminador que sirva para diferenciar la deriva de la señal de pesaje y las pequeñas cargas limitadas en el tiempo como, por ejemplo, el apoyo de carteras de documentos, etc., sobre el asiento del vehículo.

De preferencia se utiliza un elemento sensor que trabaja según el principio de las corrientes de Foucault. Más preferentes son aquellos elementos sensores en los que las señales de pesaje resultan de frecuencia analógica, puesto que aquí se obtiene una señal especialmente grande y segura contra perturbaciones. Estos elementos sensores tienen la ulterior ventaja de que las señales de pesaje pueden evaluarse fácilmente y pueden seguir procesándose.

Los elementos sensores de las células dinamométricas, se disponen de preferencia en una escotadura en la parte de medición del transductor de fuerza, con lo que se obtiene una protección contra la acción mecánica sobre el elemento sensor. Puesto que el transductor de fuerza por lo regular está fabricado, además, de un material metálico, por ejemplo, acero o aluminio, se produce de esta manera también un apantallamiento contra campos electromagnéticos perturbadores.

Mediante el encapsulamiento se pueden refrenar o incluso excluir completamente las influencias de temperatura y humedad atmosférica.

De preferencia se dispone la escotadura en la parte del transductor de fuerza, que no se deforma. Esto permite una conducción sencilla de los cables de señales de la célula dinamométrica, y reduce una influencia de la señal de pesaje por los mismos. La superficie transmisora de señales está dispuesta pues en la parte que se deforma elásticamente en la zona de la parte de medición.

Para el encapsulamiento del elemento sensor, se ofrecen distintas soluciones.

En una variante preferente, se sella el elemento sensor dispuesto en la escotadura, con un material que puede endurecerse.

En otra variante preferente se encapsula el elemento sensor aparte en una carcasa separada, y se inserta y fija junto con la carcasa en la escotadura.

Para un montaje sencillo y fiable, incluso en el caso de un cambio eventual necesario, se provee la escotadura con un tope que permite un posicionamiento exacto del elemento sensor respecto a la distancia a la superficie que proporciona la señal.

Una solución sencilla desde el punto de vista técnico de fabricación, presenta la configuración de la escotadura como taladro pasante, presentando la carcasa del elemento sensor un tope para el posicionamiento exacto dentro del taladro.

Este tope puede ser, por ejemplo, un collar que sobresale de la carcasa del elemento sensor.

La carcasa del elemento sensor se configura de preferencia, esencialmente cilíndrica, y se provee en su pared cilíndrica con una rosca exterior, proveyendo el taladro de la escotadura con una rosca interior complementaria.

El diseño del propio elemento sensor todavía no se había tratado hasta ahora en detalle. Se recomienda, en especial con vistas a la buscada insensibilidad contra factores perturbadores, estructurar el elemento sensor con un núcleo de ferrita, y con una bobina del sensor dispuesta en el núcleo de ferrita, estando configurado el núcleo de ferrita en el lado que mira en estado montado hacia la superficie que proporciona la señal, abierto para el paso de campos magnéticos. Junto a un buen apantallamiento de la bobina del sensor, además, se optimiza el rendimiento de la medición.

Aquí el núcleo de ferrita puede estar configurado como núcleo monocasco configurado abierto, como núcleo en E o como núcleo en U.

Para la conversión de la deformación que se presenta al cargar el transductor de fuerza, y la variación de inductividad concomitante con ella, en una señal apropiada de medición para su ulterior evaluación, se puede utilizar o bien un procedimiento de medición en puente, o bien sin embargo, de preferencia, un circuito oscilador, que está dispuesto preferentemente contiguo al elemento sensor, y está dispuesto encapsulado en la escotadura, junto con el elemento sensor. De preferencia el elemento sensor representa una parte del circuito oscilador, que determina la frecuencia.

De los efectos resultantes del sensor en forma de modificaciones de la permeabilidad compleja, se evalúa solamente la parte real, puesto que esta, al contrario que la parte imaginaria, es insensible a las perturbaciones. Esto es de especial importancia con vistas a las señales perturbadoras electromagnéticas de hasta 200 V/m, que aparecen en el interior del vehículo.

Mediante la variación de inductividad para carga alterna de la célula dinamométrica, se producen en este procedimiento, modificaciones de la frecuencia del oscilador. Así se produce una señal analógica de frecuencia en la que puede llevarse a cabo la ulterior transmisión de la señal con niveles de ruido muy seguros contra per-turbaciones (por ejemplo, TTL [lógica transistor - transistor]). Este procedimiento permite también un procesamiento ulterior muy sencillo de la señal, puesto que para la representación de un valor de medición, sólo son necesarios contadores que pueden ser leídos fácilmente por microcontroladores de uso corriente. Tales contadores pueden encontrarse ya como parte del circuito de conexión en la escotadura del transductor de fuerza, de preferencia integrados en un bloque llamado ASIC [circuito integrado específico del usuario].

Para conseguir calidades fácilmente reproducibles de la superficie que proporciona la señal, se forma esta de preferencia, de una lámina compuesta de ferrita - polímero, que se dispone en la parte de medición del transductor de fuerza, opuesta al elemento sensor. En el caso de la fabricación del transductor de fuerza, de una aleación de aluminio, se obtiene aquí todavía una cierta amplificación de la señal, mientras que la ventaja de la hoja compuesta de ferrita en transductores de fuerza de acero, se fundamenta más bien en que, en este material se compensan las diferencias frecuentemente observadas en el comportamiento magnético.

Además, en la lámina compuesta ferrita - polímero se unen las características de las ferritas (alta señal de medición) con la sencilla manejabilidad (deformabilidad, adaptabilidad) de las láminas de plástico.

Para proteger el transductor de fuerza contra sobrecarga mecánica, la parte que no se deforma del transductor de fuerza, puede configurarse como tope mecánico para una deformación de la parte que deformable del transductor de fuerza. En caso de rebasar la carga límite permisible del transductor de fuerza de fuerza, la parte deformable elásticamente se aplica a la parte que no se deforma, y se apoya allí. Con ello se evita una carga demasiado alta y, por tanto, una deformación demasiado grande de la parte para introducción de la fuerza. Esta medida se puede efectuar doblemente, a saber, con vistas a posibles fuerzas de tracción y de compresión.

En una forma de realización, especialmente preferente, se dispone finalmente en la escotadura, no sólo el elemento sensor y en su caso, partes del circuito de conexión, sino la disposición del sensor en su totalidad. Si se encapsula toda la disposición del sensor en una carcasa separada, se puede cambiar en la forma más sencilla, comparable a la de una bujía.

A causa del acondicionamiento según la invención de las células dinamométricas, se pueden disponer estas entre el marco del asiento y el bastidor portante del asiento de un vehículo, pudiendo obtener una señal del peso que sea independiente de en qué posición se encuentre el asiento del vehículo, visto en la dirección longitudinal del vehículo, y pudiendo permitirse también otras posibilidades de ajuste del asiento, por ejemplo, el ajuste de la altura, el ajuste de la inclinación del respaldo, el giro de la superficie del asiento alrededor de un eje transversal a la dirección longitudinal del vehículo, etc., sin que por ello se falsee la señal de medición en una cantidad no permisible.

En la utilización de las células dinamométricas según la invención para la determinación del peso en el asiento de un vehículo, puede unirse pues, o bien el marco del asiento con la parte que no se deforma del transductor de fuerza, y el bastidor portante, con la deformable elásticamente, o bien al revés, el marco del asiento con la parte deformable elásticamente, y el bastidor portante, con la parte que no se deforma del transductor de fuerza, de manera que el transductor de fuerza cree de preferencia una unión directa con el marco del asiento y el bastidor portante.

Para realizar una exactitud relativamente grande para la medición del peso y para la determinación del baricentro, el marco del asiento se une con el bastidor portante, preferentemente mediante cuatro células dinamométricas.

La utilización de al menos tres células dinamométricas en relación con la presente invención, tiene adicionalmente la ventaja de que entonces los transductores de fuerza pueden disponer de manera que no se eleve el llamado punto H de la posición del asiento en el vehículo, o en todo caso lo haga en forma insignificante.

En la posibilidad de montaje, antes propuesta como preferente, a saber, montar el marco del asiento por una parte y el bastidor portante por otra parte, directamente en la parte que no se deforma del transductor de fuerza, o en la parte que se deforma elásticamente del transductor de fuerza, incluso se ofrece frecuentemente la ventaja de que se puede poner el punto H algo más bajo.

El punto H es pues de interés porque representa una parte integrante de la autorización de un vehículo, y una medida indirecta para la libertad de movimiento de la cabeza del vehículo. Una modificación del punto H, en una medida fijada -según el tipo de vehículo- significa forzosamente que se efectúa una modificación que hace necesaria una nueva autorización de todo el vehículo.

El dispositivo según la invención presenta de preferencia uno o varios sensores de temperatura, cuyas señales de medición son recibidas por el circuito de evaluación, y se utilizan para la corrección de temperatura de las señales de pesaje en la elaboración de la señal de salida.

Para un control funcional seguro, en cada célula dinamométrica se utilizan de preferencia dos sensores de temperatura que trabajan con independencia uno de otro.

Precisamente en automóviles que se estacionan frecuentemente al aire libre, se modifica la temperatura ambiente de las células dinamométricas dentro de grandes zonas, y con rapidez, por ejemplo, cuando en invierno se arranca a temperaturas por debajo del punto de congelación, y por la calefacción del vehículo, se calienta el espacio interior en pocos minutos a 20ºC y más, o cuando en verano el vehículo está expuesto directamente a la radiación solar y se alcanzan en el interior temperaturas de más de 60ºC, y después del arranque del vehículo, el aire en el espacio interior, desciende en un tiempo muy corto a 20ºC, mediante ventilación y/o conexión de la instalación de aire acondicionado.

En determinados casos de aplicación puede conseguirse una exactitud mayor de la corrección de las derivaciones de fuerza, haciendo que en el espacio de los pies del vehículo (coordinado a cada asiento individual del vehículo) se disponga un sensor que produce una señal de pesaje de derivaciones de fuerza, correspondiente a las fuerzas de apoyo de las piernas en esta superficie, cuya señal se suministra al circuito de evaluación y es recibida y valorada por este.

De preferencia, el circuito de evaluación, comprenderá una función para la formación de un valor medio flotante, con cuya ayuda se eliminan oscilaciones del peso que se producen por influencias ambientales en el vehículo, como la aceleración o el frenado del vehículo, o incuso puntas de carga debidas a choques, que proceden de irregularidades de la carretera, vibraciones y similares, y puede obtenerse un resultado de pesaje ampliamente libre de influencias ambientales.

La formación flotante del valor medio tiene la ventaja de que se dispone permanentemente de un valor medio a largo plazo y, por tanto, puede ponerse a disposición en todo momento como señal de salida, una señal de pesaje libre de influencias ambientales.

En formas preferentes de realización del dispositivo según la invención, el circuito de evaluación comprenderá una unidad funcional para el cálculo de valores de aceleración del vehículo, la cual evalúa exclusivamente modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas. Esto permite el ahorro de sensores separados de la aceleración, de la electrónica de evaluación coordinada si no a estos, y en especial también el ahorro del cableado correspondiente.

Además, el circuito de evaluación puede comprender una función para diferenciación, que basándose en modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas, diferencia entre pesos que se ejerzan sobre el asiento del vehículo, por una parte por personas vivas, y objetos inanimados, por otra parte, y suministra una señal correspondiente de salida. Con ello pueden reconocerse también objetos pesados depositados en el asiento del vehículo, y se prohíbe un disparo del airbag.

En una serie de vehículos, se ponen a disposición datos del vehículo, mediante un sistema de bus mediante el cual se intercambian informaciones todos los aparatos de mando que se encuentran en el vehículo. Por consiguiente, el dispositivo según la invención presenta de preferencia una interfaz para la recepción de tales datos del vehículo, de manera que estos puedan ser utilizados conjuntamente por el circuito de evaluación en el procesamiento de los datos de medición.

Por motivos de seguridad se recomienda comprobar el funcionamiento de las células dinamométricas a intervalos regulares de tiempo y/o al presentarse determinados sucesos, como por ejemplo, al abrir con llave el automóvil o al poner en marcha el motor.

Por consiguiente, el circuito de evaluación comprenderá de preferencia una función de diagnosis, mediante la cual pueda comprobarse la capacidad de funcionamiento de las células dinamométricas.

El circuito de evaluación comprenderá de preferencia una memoria de datos en la que puedan almacenarse señales de pesaje, señales de salida y/u otras señales de medida recibidas por el circuito de evaluación, o señales de salida producidas por este durante un intervalo predefinido de tiempo. Esta memoria de datos tiene no sólo la llamada función de un tacógrafo, sino que puede estar también a disposición del propio circuito de evaluación, para poder realizar pruebas de plausibilidad de señales de pesaje recibidas actualmente, etc. Además, de la mano de estos datos puede realizarse una valoración del estado funcional de los transductores de fuerza, lo cual satisface otro aspecto de la seguridad.

En una forma preferente del circuito de evaluación, se subdivide la zona de carga de cada uno de los transductores en intervalos de la zona de carga, y se totaliza durante un intervalo de tiempo, cuántas cargas se han presentado hasta ahora, a lo largo de cada uno de los intervalos. De aquí se puede calcular entonces una distribución de frecuencias, y de esta manera pueden registrarse situaciones de sobrecarga.

De preferencia, los resultados de tales pruebas se almacenan después en otra sección de la memoria de datos.

La deriva a largo plazo de la señal cero es una función continua, es decir, una función en la que no se modifican a saltos los valores individuales. A causa de este hecho, el circuito de evaluación está en condiciones de diferenciar mediante el análisis del decurso temporal de las señales cero, una deriva semejante, de modificaciones repentinas como las que proceden de objetos depositados en el asiento y, por tanto, de corregir la deriva del punto cero, así como los errores de medición vinculados con ella.

Momentos apropiados para el registro de las señales cero con el subsiguiente almacenamiento para el control de la deriva a largo plazo, son acaso el momento de la apertura con llave o del cierre con llave del vehículo. Si permanece aquí un objeto sobre el asiento, se muestra esto como modificación brusca respecto al estado anteriormente anotado, y se suprime durante la observación de la deriva a largo plazo mediante el discriminador.

Mediante la anotación de los datos a lo largo de un intervalo predefinido de tiempo, en especial de los datos que suministran las células dinamométricas individuales, se pueden representar y almacenar estos, como distribución de frecuencias, y permiten de este modo una valoración de todas las situaciones de carga, presentadas en el pasado, de manera que el circuito de evaluación asume una llamada función de anotación en el cuaderno de navegación. Para el cálculo de la distribución de frecuencias, se subdivide la zona de carga en intervalos, como ya se ha descrito antes, y se define adicionalmente una zona de sobrecarga, y el circuito de evaluación totaliza con qué frecuencia aparecen los valores de carga en cada uno de los intervalos, o con qué frecuencia, las situaciones de sobrecarga. Este tipo de evaluación sólo necesita poco espacio de memoria, y permite el análisis de los datos durante intervalos muy largos de tiempo. Esto es de gran importancia, en especial, para la comprobación de la capacidad funcional total de los transductores de fuerza, y del circuito de evaluación.

El registro de los valores individuales de los transductores de fuerza, y la comparación de estos valores con datos recibidos anteriormente, permite una consideración de la plausibilidad, y hace posible así al circuito de evaluación, un reconocimiento de errores funcionales de todo el dispositivo. Si durante esta prueba se reconoce una perturbación funcional, se hará llegar un código correspondiente de error a un aparato de mando, conectado a continuación, por ejemplo, a la electrónica del vehículo y a su ordenador central.

La invención se refiere también a un asiento de un vehículo en el que está instalado el dispositivo según la invención descrito precedentemente.

La invención se refiere de aquí en adelante a un procedimiento para la evaluación de señales de pesaje que se reciban con ayuda del dispositivo antes descrito.

Este procedimiento para el registro y procesamiento de los pesos que actúan sobre el asiento de un vehículo, para la determinación de la masa de un ocupante que se siente en la superficie de un asiento del vehículo, comprende los pasos:

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Registro mediante un circuito electrónico de evaluación, de señales de pesaje de al menos tres células dinamométricas dispuestas en las partes portantes de la carga, del asiento del vehículo, en los vértices de una superficie poligonal imaginaria.

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Formación de una señal absoluta total de pesaje a partir de las señales de pesaje, que corresponda al peso ejercido por la masa del ocupante sobre el asiento.

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Determinación de la posición del baricentro del peso ejercido por la masa del ocupante sobre la superficie del asiento, a partir de las señales de pesaje.

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Correlación de la señal absoluta total de pesaje, con la posición del baricentro, determinando un parámetro de corrección.

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Para la corrección de derivaciones de fuerza en función del parámetro de corrección, llamada de un valor de corrección de las masas, de una memoria de datos, que contiene valores de corrección de masas para señales absolutas totales de pesaje, y para posiciones del baricentro correlacionados con ellas, y

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Cálculo de la masa del ocupante a partir de la señal absoluta total de pesaje y del valor de corrección de las masas.

El procedimiento según la invención comprende un paso con el que, basándose en señales de pesaje de las células dinamométricas con asiento descargado del vehículo, se efectúa una corrección del punto cero de las señales de pesaje.

La corrección del punto cero en el dispositivo según la invención y en el procedimiento según la invención, es de notable importancia, puesto que el sistema de medición que contiene los transductores de fuerza, permanece durante años en el vehículo, junto con el asiento del vehículo, y en este espacio de tiempo se producen según la experiencia, claros desplazamientos del punto cero de los elementos sensores individuales o de las células dinamométricas.

La corrección de la deriva del punto cero se efectúa según la invención, de manera que para cada célula dinamométrica se almacena en memoria una señal W_{L} de pesaje, válida en último término con el asiento descargado del vehículo, y se compara con la señal W_{N} de pesaje de la siguiente medición válida con el asiento descargado, que se forma una diferencia

D = W_{N} - W_{L}

y se comprueba seguidamente si esta está situada dentro de una zona predefinida de valores de deriva del punto cero, que en caso de que la diferencia D esté situada dentro de la zona predefinida, se suma aquella a un valor almacenado en una memoria de valores de la diferencia, y que en caso de que la diferencia D esté situada fuera de la zona predefinida, se desecha esta, y se mantiene constante el valor almacenado en la memoria de valores de la diferencia.

El sistema de medición diferencia aquí en forma sencilla cargas pequeñas, de una deriva del puno cero, incluso cuando la carga pequeña se mantenga largo tiempo, como en el caso de una funda de asiento estirada sobre el asiento. Aquí durante la primera comprobación de la variación del punto cero, se constatará una subida brusca de la señal de pesaje del punto cero, se desecha esta variación, y durante la siguiente medición se utiliza como W_{L} el valor del punto cero con la funda de asiento estirada sobre él, de manera que a partir de este momento, puede seguir comprobándose y seguirse la deriva del punto cero, aunque en un nivel desplazado paralelamente.

También el caso de un periódico o una cartera de documentos que quedan colocados sobre el asiento, no puede conducir a ninguna corrección errónea, cuando permanezcan allí un tiempo más largo, y no se retiren de nuevo hasta más tarde. Aquí mientras el objeto permanezca en el asiento, se efectuará la corrección del punto cero para el asiento por lo demás no más cargado. Si más tarde se retira el objeto, entonces el sistema observa una caída brusca de la señal del punto cero, desechando entonces de nuevo la diferencia D, aunque sigue utilizando la misma señal de pesaje como W_{L}, y se sigue comprobando de nuevo en el nivel original.

Los datos depositados en la memoria para la corrección de las masas, se determinan de preferencia empíricamente para un determinado tipo de asiento del vehículo. Así se obtienen los valores más exactos de la corrección.

Por lo regular las señales de pesaje de las células dinamométricas individuales, se someten antes del procesamiento mediante el circuito electrónico de evaluación, a una formación del valor medio, para así eliminar señales perturbadoras de alta frecuencia, que se hacen presentes ocasionadas, por ejemplo, por vibraciones del vehículo, o por golpes ocasionados por malas condiciones de la carretera. La totalización a lo largo de un intervalo de tiempo de, por ejemplo, 1 s es ya suficiente a este respecto. De este modo se suprimen ya las señales perturbadoras que se encuentran más frecuentemente, sin que por ello el sistema se haga de reacción lenta.

De preferencia las células dinamométricas están dispuestas de manera que transformen las fuerzas que actúan verticalmente, en una deformación en un plano vertical, de manera que las fuerzas perturbadoras activas en la horizontal, como por ejemplo, fuerzas de aceleración o de frenado, y que son de baja frecuencia, en todo caso, secundarias, puedan despreciarse frecuentemente para los resultados esperados según la invención. Esto impide el tener en cuenta forzosamente estas fuerzas perturbadoras, sobre todo para la decisión de si un ocupante adopta una posición en la que puede encenderse el airbag sin peligro.

Puesto que esto depende de la postura momentánea del ocupante en el asiento, es esencial a este respecto no depender de ningún sistema pasivo, puesto que este puede modificar momentáneamente su postura en el asiento.

Con ello el procedimiento según la invención no sólo pone a disposición un valor exacto de la masa del respectivo ocupante, teniéndose en cuenta mediante el valor de corrección de la masa, junto al valor medido de la masa, también la parte de la masa apoyada en el suelo del vehículo, que no puede medirse sobre el asiento por las derivaciones de la fuerza, sino que ofrece también un sistema en el que están suprimidas las señales perturbadoras sin que por ello el sistema sea lento.

El registro de las señales de pesaje con el asiento descargado del vehículo, se efectuará de preferencia a intervalos predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos predefinidos, en los que por lo regular puede partirse de un asiento descargado.

Este es, por ejemplo, el caso cuando el vehículo se abre o se cierra con llave. Un intervalo prudente de tiempo para la realización de la corrección del punto cero, es por ejemplo, uno o varios días. En estos intervalos de tiempo, se mantienen pequeñas las derivas del punto cero, y se diferencian claramente de cargas pequeñas.

En otro procedimiento preferente está previsto que este comprenda un modo de diagnosis, en el que se pruebe la capacidad funcional de las células dinamométricas a intervalos predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos predefinidos, por ejemplo, al cargar de carburante el vehículo.

En el modo de diagnosis se registra preferentemente la actuación de una diferencia D en caso de una señal de pesaje por fuera de la zona predefinida, y en el caso de que esto sólo sea válido para la señal de pesaje de una de las células dinamométricas, se produce una señal de alarma. Un suceso semejante se puede coordinar inequívocamente a un funcionamiento defectuoso de la célula dinamométrica que produce la señal de pesaje, puesto que las células dinamométricas son sensibles y suficientemente exactas para detectar cualquier carga pequeña, incluso cuando actúe excéntricamente.

En un dispositivo preferente se utilizan cuatro células dinamométricas que están dispuestas en los vértices de un cuadrilátero. Si falla una de las células dinamo-métricas, el circuito de evaluación todavía puede proseguir su funcionamiento en un modo funcional de emergencia, aunque con menor exactitud. Las consideraciones de seguridad ofrecían, sin embargo, que en un caso semejante, el circuito de evaluación produzca una señal de alarma, que avise de la circunstancia del fallo de una célula dinamométrica.

Para condicionar las medidas de reparación o el cambio, con el menor coste posible, se prevé de preferencia que el circuito de evaluación con su función de diagnosis, produzca otra señal junto a la señal de alarma, que indique qué célula dinamométrica está reconocida como discrepante.

En otro procedimiento preferente, el circuito de evaluación registrará en una zona de la memoria de datos, en un modo de registro a largo plazo de señales de pesaje, señales de salida y/u otras señales recibidas y/o producidas durante un intervalo flotante predefinido. Esta memoria trabaja según el principio FIFO [primera entrada - primera salida], de manera que en cada caso según la amplitud de la zona prevista de memoria, puede llevarse una especie de cuaderno de navegación, que contiene los acontecimientos del intervalo de tiempo, últimamente transcurrido.

Para la diagnosis y el control funcional de las células dinamométricas es importante conocer el número de cambios de carga y, en especial, el número de casos de sobrecarga, puesto que derivada de ellos se puede predecir una avería probable de la célula dinamométrica y reclamar a tiempo su recambio.

Para ello el procedimiento según la invención se provee de preferencia con una función estadística mediante la cual se clasifican y cuentan las señales de pesaje de las células dinamométricas individuales en sucesos regulares de medición y en casos de sucesos irregulares de medición, que representen una sobrecarga, produciéndose al alcanzar un número predefinido de sucesos de sobrecarga, una señal indicadora.

Para realizar un control funcional más amplio, se amplía la función estadística, clasificando los sucesos regulares de medición en varias categorías, contándose para cada una de las categorías de peso, los sucesos de medición coordinados a ella.

En el modo de registro a largo plazo para el registro de las respectivas señales, se registran de preferencia en una memoria de datos, las señales horarias correlativas con ellas, de manera que pueda llevarse a cabo un análisis detallado de los datos, también en su correlación en el tiempo.

En un procedimiento preferente según la invención, se reciben mediante una interfaz, datos del vehículo transmitidos por un sistema de bus en el vehículo. Típicamente estos datos del vehículo, comprenden la velocidad instantánea del vehículo, el accionamiento de la llave de encendido, la apertura y cierre con llave del vehículo, así como informaciones sobre la hora y fecha.

De preferencia, de los datos del vehículo, se evalúan los datos de velocidad del vehículo, y a partir de ellos se determinan los valores de aceleración, que en su caso se comparan con los valores de aceleración, calculados a partir de las variaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas.

De la comparación pueden deducirse conclusiones sobre la pendiente de la carretera, y sobre su influencia en las señales de medición de las células dinamométricas.

Mediante consideraciones a largo plazo pueden deducirse conclusiones sobre la capacidad funcional de las células dinamométricas.

Mediante la transmisión de la información relativa a la apertura y cierre con llave del vehículo, puede derivarse una señal de arranque para la realización de la corrección del punto cero.

En el procedimiento preferente según la invención, a partir de los datos del vehículo, se evalúa y utiliza la fecha, de manera que, por ejemplo, al realizar una corrección del punto cero, se almacena en memoria la corrección conseguida como suceso, con la fecha correspondiente, y se compara la fecha recibida actualmente con la fecha de la última corrección efectuada del punto cero. De aquí puede reconocerse fácilmente si un vehículo estuvo parado por un tiempo muy largo, o si no se utilizó. El desplazamiento del punto cero reconocido para el instante posterior, puede comprobarse entonces acto seguido para saber si se trata de una deriva del punto cero que hay que corregir, o si el desplazamiento del punto cero hay que coordinarlo a una variación fija de la carga previa del asiento del vehículo.

Estas y otras ventajas de la invención se explican todavía particularmente en detalle a continuación, de la mano de los dibujos.

En detalle muestran:

Figura 1: Un dispositivo para registro y evaluación del peso, según la invención.

Figura 2A/B: El asiento de un vehículo en alzado frontal y lateral, con un dispositivo según la invención.

Figura 3: Una vista esquemática en detalle del asiento del vehículo de la figura 2B.

Figura 4: Una vista lateral parcialmente cortada de una célula dinamométrica de un dispositivo según la invención.

Figura 5: Una vista en corte de un elemento sensor de una célula dinamométrica de un dispositivo según la invención, y

Figura 6: Una representación esquemática del procedimiento de registro y evaluación del peso, según la invención.

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La figura 1 muestra esquemáticamente un dispositivo 10 según la invención para registrar y evaluar un peso, que actúa sobre el asiento 12 de un vehículo (aquí solamente bosquejado).

El dispositivo 10 según la invención comprende en el ejemplo presente cuatro células 14, 15, 16 y 17 dinamométricas que están dispuestas en la zona de los cuatro vértices de la superficie del asiento 12 del vehículo.

Las células 14 a 17 dinamométricas están unidas mediante líneas 18, 19, 20 y 21 de señales, con un circuito 22 de evaluación, que recibe y procesa las señales de pesaje suministradas por las células dinamométricas. Después de acabado el procesamiento, que en lo que sigue todavía habrá de describirse, el circuito de evaluación facilita a través de una línea 24 de salida de señales, una señal de salida para un circuito de mando o para la electrónica del vehículo, que asume la continuación de la señal a la electrónica de mando del airbag, en su caso en forma procesada
adicionalmente.

La línea 24 de salida de señales puede ser parte de un sistema de bus de señales, propio del vehículo, mediante el cual se intercambian datos del vehículo entre distintas unidades de mando del vehículo.

Las figuras 2A y 2B muestran con mayor detalle, el asiento 30 de un vehículo en un alzado frontal o lateral, con un marco 32 del asiento y un bastidor 34 portante. El bastidor 34 portante está fijado desplazable en la dirección longitudinal del vehículo, en carriles 36 en el suelo 38 de un vehículo. En el ejemplo presente de realización el bastidor 34 portante puede ajustarse en altura, y sujeta el marco 32 del asiento en cuatro puntos. La unión entre bastidor 34 portante y marco 32 del asiento, se hace mediante células dinamométricas con un transductor de fuerza, presentando el transductor de fuerza una parte que no se deforma y una parte deformable elásticamente. Una de las dos partes está montada en el marco 32 del asiento, la otra parte respectiva en el bastidor 34 portante. En el marco 32 del asiento está sujeta una superficie 42 del asiento, así como un respaldo 44. Si ahora actúa un peso en el sentido de las flechas 46 sobre el asiento 30 del vehículo, la señal de pesaje producida por las células 40 dinamométricas, permanece independiente del ajuste en altura de la superficie 42 del asiento.

Gracias a la disposición de las células 40 dinamométricas entre el bastidor portante y el marco del asiento, se impide que el llamado punto H se desplace hacia arriba. En una multitud de diseños de asientos, puede ganarse así una cierta altura para el punto H, es decir, este se coloca más bajo que en el diseño original del asiento. Con ello se evita la necesidad de una nueva autorización de un vehículo, o incluso solamente la modificación de la autorización de un vehículo.

Tampoco un desplazamiento del asiento 30 del vehículo en el sentido de la doble flecha 48 (figura 2B) asume ninguna influencia sobre las señales de pesaje, determinadas por las células 40 dinamométricas.

Si se inclina la superficie 42 del asiento hacia delante, es decir, la regulación en altura del bastidor 34 portante, se efectúa menor delante que en la zona posterior, o viceversa, se desplaza así automáticamente el centro de gravedad de la persona sentada en el asiento 30. A causa de la disposición de cuatro células dinamométricas en el asiento 30, puede establecerse este desplazamiento del peso como desplazamiento del centro de gravedad, y basándose en él, en su caso, tenerse en cuenta en la evaluación, derivaciones modificadas de fuerza.

Acerca de la configuración de las células dinamométricas que según la invención se disponen entre el marco del asiento y el bastidor portante del asiento del vehículo, no se ha realizado todavía hasta ahora nada detallado.

A causa de las influencias perturbadoras que frecuentemente afectan a los automóviles, son apropiados en especial, los llamados transductores inductivos de fuerza, como parte integrante de las células dinamométricas. Un ejemplo de un transductor semejante de fuerza, está representado esquemáticamente en la figura 3, que al mismo tiempo sirve también para la ulterior explicación del montaje preferente de la célula dinamométrica entre el marco del asiento y el bastidor portante. La disposición mostrada en la figura 3, corresponde en principio a la disposición de la figura 2A/B.

La célula 40 dinamométrica comprende aquí un transductor 50 de fuerza, que trabaja inductivamente. El transductor 50 de fuerza contiene una parte 52 que no se deforma, y una parte 54 deformable elásticamente. En el presente ejemplo de realización, la parte 52 que no se deforma, está fijada al marco 32 del asiento mediante pasadores roscados, mientras la parte 54 deformable elásticamente, está unida en la zona del punto de giro de un mecanismo de ajuste del bastidor 34 portante. Como se puede explicar fácilmente en la figura 3, el principio de montaje entre marco del asiento - transductor 50 de fuerza y bastidor 34 portante, puede realizarse también a la inversa, estando fijada entonces la parte 52 que no se deforma del transductor 50 de fuerza, al punto 56 de giro del bastidor portante, o de su mecanismo de ajuste en altura, y estando unida directamente con el marco 52 del asiento, la parte 54 que se deforma
elásticamente.

La figura 4 muestra la célula dinamométrica de la figura 3, provista globalmente con el símbolo 40 de referencia, con un transductor 50 de fuerza y con una disposición 60 de sensor que trabaja inductivamente.

El transductor 50 de fuerza comprende una parte 52 que puede montarse estacionaria, y que presenta dos taladros 62 con los que, mediante pasadores 53 roscados (aquí no representados) puede llevarse a cabo el montaje estacionario del transductor 50 de fuerza.

De la parte 52 del transductor 50 de fuerza, que puede montarse estacionaria, se extienden dos salientes 64, 66 esencialmente paralelos, a una distancia a definida uno de otro. Estos salientes 64, 66 están configurados como partes que no se deforman, del transductor 50 de fuerza.

Entre los dos salientes 64, 66 paralelos, se extiende desde la parte 52 estacionaria, una parte 54 deformable elásticamente (llamada también barra de flexión), que presenta en su extremo libre una sección 68 de montaje con un taladro 70. Globalmente la parte 54 deformable elásticamente y la sección 68 de montaje, se designan en lo que sigue, como parte para introducción de la fuerza.

En estado libre de carga, los dos salientes 64, 66 que no se deforman, y la parte 54 deformable elásticamente, discurren a distancia a constante unos de la otra.

Si una fuerza actúa en la pieza para introducción de la fuerza, se mueve la sección 68 de montaje, en cada caso según la dirección de la introducción de la fuerza, en el sentido de la doble flecha 72, hacia abajo o hacia arriba. De este modo se modifica el entrehierro existente entre la parte 54 deformable elásticamente, y la parte 64 ó 66 que no se deforma, es decir, se aumenta o disminuye la distancia a de la parte 54 deformable elásticamente a las partes 64, 66 que no se deforman.

Esta variación de distancia se detecta en una disposición 60 de sensor dispuesta en una sección de medición, y suministra una señal de pesaje correspondiente a la fuerza actuante.

Para ello la disposición 60 de sensor presenta un elemento sensor que trabaja inductivamente, con un núcleo 76 monocasco de ferrita y una bobina dispuesta en el núcleo monocasco. A causa de la deformación de la pieza 54 deformable elásticamente, al actuar la fuerza en la sección 68 de montaje, se aumenta o disminuye la distancia del sensor 74 a la superficie opuesta (= superficie transmisora de señales) de la parte 54 deformable elásticamente, con lo que en la bobina se induce una señal eléctrica.

Esta señal puede amplificarse disponiendo en la superficie transmisora de señales de la parte 54 deformable elásticamente una lámina 80 compuesta, de ferrita.

La propia disposición 60 de sensor, está dispuesta en una escotadura 82 de la parte (saliente 64) que no se deforma del transductor 50 de fuerza, y así la protege ya de desperfectos mecánicos. Al mismo tiempo, la envuelta metálica actúa como protección contra campos electromagnéticos perturbadores.

Como se representa en la figura 4, de preferencia se dispone en la escotadura 82 otra parte de la disposición de sensor, a saber, un oscilador. En ciertos casos, puede disponerse toda la electrónica de la disposición del sensor, en la escotadura 82, de manera que la célula 40 dinamométrica únicamente tiene que proveerse todavía con un conductor eléctrico (no representado), para unir esta con un circuito de evaluación ( no representado), para la señal de pesaje.

Una vez que el sensor 74 y la electrónica del sensor (en especial el oscilador), están dispuestos en la escotadura 82, el espacio que todavía queda por encima, puede ser rellenado con una masa que puede endurecerse, de manera que el sensor 74 y la electrónica del sensor, esté protegida y encapsulada, no sólo contra influencias mecánicas, sino también contra las de temperatura y humedad.

La figura 5 muestra en vista en corte, un elemento 88 sensor que está encapsulado en una carcasa 90 separada. Aquí se reconoce la disposición de un núcleo 92 monocasco de forma anular, que en una escotadura abierta por un lado, aloja una bobina 94. La cara abierta del núcleo 92 monocasco, mira hacia el extremo libre abierto de la carcasa 90. La carcasa 90 está obturada herméticamente en su extremo 91, contra influencias ambientales, pero es permeable para campos magnéticos.

La bobina 94 está unida mediante una conducción 95 eléctrica, con una electrónica 96 del sensor, que contiene un oscilador, la cual por la parte de fuera, mediante un cable 97, pone a disposición globalmente la señal de pesaje propiamente dicha del sensor o del transductor de fuerza. En su segundo extremo, la carcasa 90 está cerrada con una masa 98 fundida, y así está encapsulada contra influencias ambientales. En su cara exterior, la carcasa 90 presenta una rosca 100, y con ella puede atornillarse en un taladro de un transductor de fuerza.

En la descripción precedente queda claro que el asiento de vehículo según la invención, no sólo es apropiado para automóviles, sino también es apropiado, por ejemplo, como asiento en aviones, proporcionándose allí entonces la posibilidad de efectuar una estimación muy exacta de la masa total de los pasajeros transportados. Esto tiene ventajas en la estimación de las reservas de carburante a llevar consigo, o evaluada de otro modo, en el cálculo de una posible recarga adicional de flete.

El cable 97 de señales se une mediante la unión de enchufe (no mostrada), con una electrónica de evaluación (véase figura 1), que procesa la señal de pesaje del sensor 88 o del transductor de fuerza, en su caso con otras señales de pesaje de otras células dinamométricas montadas en el asiento del vehículo, y pone a disposición de la electrónica del vehículo, una señal que, por ejemplo, es una señal que diferencia distintas categorías de peso, y así puede utilizarse para el mando de airbags de encendido múltiple.

La figura 6 contiene una representación esquemática del procedimiento según la invención para el registro y evaluación del peso, que al mismo tiempo ilustra una estructura interna de un dispositivo preferente para la realización de este procedimiento. Esta representación parte de que el dispositivo dispone de cuatro sensores, que envían señales 110, 111, 112 y 113 de pesaje al circuito electrónico de evaluación. En un paso de entrada del dispositivo, se filtran primeramente estas señales brutas en un primer paso en unidades 114, 115, 116 y 117 filtrantes, para eliminar señales perturbadoras de alta frecuencia, como las que se provocan, por ejemplo, al transitar por carreteras desiguales (en especial con badenes), así como por vibraciones del vehículo.

En un paso sucesivo se rastrean por los sensores de temperatura coordinados a cada una de las células dinamométricas, las temperaturas predominantes en el lugar, y en un paso ulterior, corrige en las funciones 118 a 121 de corrección, los errores por temperatura.

Las señales 122 a 125 de pesaje, así corregidas, se transfieren después a una unidad 128 de diagnosis, en la que en un primer paso se realizan pruebas de plausibilidad, de la mano de las cuales se comprueba el funcionamiento correcto de las células dinamométricas individuales. Si en esta prueba se encuentra, por ejemplo, en una célula dinamométrica, una señal de pesaje, que corresponde, por ejemplo, a una masa de 1 kg, mientras las otras células dinamométricas indican una señal de pesaje con el valor correspondiente a la masa de 0 kg, esto indica el fallo de esta única célula dinamométrica. En este paso se produce entonces por la unidad 128 de diagnosis una señal 130 de error, que se hace llegar a una unidad 132 para el tratamiento de notificaciones de perturbaciones. En el caso de que la prueba de plausibilidad se realice correctamente por la unidad 128 diagnosis, se hacen llegar las señales 122 a 125 de pesaje, corregidas por temperatura a una unidad 134 de corrección para la corrección de la deriva del cero. En esta función se prueba primeramente si en las señales de pesaje se trata de señales de pesaje de un asiento descargado del vehículo, y en caso de que sea éste el caso, se efectúa entonces una comparación con la señal W_{L} de valor cero últimamente almacenada, y en caso de que se encuentre una diferencia D, se hace llegar esta para totalización, a una memoria de deriva del punto cero. La señal W_{N} actual del valor cero se almacena entonces como nueva señal W_{L} de pesaje, de manera que tan sólo mediante la utilización de dos posiciones de memoria por célula dinamométrica, a saber, la posición de memoria para el valor W_{L} del cero medido últimamente, de la señal de pesaje, así como la memoria de adición de la deriva del punto cero, se puede realizar un seguimiento continuo de la deriva del cero de las señales de pesaje.

Después de la corrección de la deriva del cero en la unidad 134 de corrección, las señales de pesaje se hacen llegar individualmente a diversas funciones que a continuación deben de describirse brevemente.

Una de las funciones a las que se alimentan las señales 122 a 125 es la función 136 para la formación del valor medio, tratándose aquí de una función para la formación de un valor medio flotante. Esto quiere decir que las nuevas señales alimentadas de pesaje, sustituyen a las señales de pesaje más antiguas tenidas en cuenta hasta ahora en la formación del valor medio, de manera que flotando, se actualice permanentemente el valor medio. La señal 138 proporcionada por la función del valor medio, reúne los valores 122 a 124 de las señales de pesaje, y se hace llegar una señal total de pesaje a una unidad para la corrección de derivaciones de fuerza.

Asimismo las señales 122 a 125 de pesaje se hacen llegar a una función 142 para el cálculo de la posición del centro de gravedad del ocupante en la superficie del asiento. La posición determinada del centro de gravedad, se hace llegar como señal 144 a la unidad 140 de corrección de la derivación de fuerza. La unidad para el cálculo de la derivación de fuerza, forma entonces a partir de la señal 138 total de pesaje y de la corrección aquí efectuada de la derivación de fuerza, un valor 146 final que en lo esencial corresponde a la masa corporal del ocupante. Este valor final se recaba por último para el dictamen de la robustez corporal del ocupante, o también de su tamaño, para así influir sobre el mando del airbag.

La determinación de la posición del centro de gravedad (señal 144) se utiliza además (aquí no representada) para reconocer situaciones peligrosas para el ocupante al encender el airbag, y en tales situaciones peligrosas, poner fuera de funcionamiento el mando del airbag. Este es, por ejemplo, el caso cuando el centro de gravedad está desplazado muy hacia delante, de manera que hay que suponer que el ocupante se encuentra muy cerca del lugar de montaje del airbag, una situación en la que el encendido del airbag puede tener consecuencias mortales.

Finalmente las señales 122 a 125 agrupadas de pesaje, se envían a una unidad 148 de estadística, en la que las señales de pesaje se clasifican según distintas categorías de peso, así como según la sobrecarga, y en la que se realiza un recuento de los sucesos de medición, para obtener una distribución de frecuencias. Esta distribución de frecuencias permite un dictamen de la fiabilidad de las células dinamométricas o de sus transductores de fuerza, que descansa en el conocimiento de las llamadas curvas de Wöhler para el material de los transductores de fuerza.

La unidad 148 de estadística asume casi una segunda función de diagnosis, y controla en último término el cambio de carga en el transductor de fuerza de la célula dinamométrica, en función de las fuerzas que aparecen en los cambios de carga, para así poder producir oportunamente una señal 150 que indique que el transductor de fuerza afectado de una célula dinamométrica, ha alcanzado el final de su duración útil a causa de los resultados acumulados de la medición, por ejemplo, de resultados irregulares de medición, que corresponden a una situación de
sobrecarga.

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Los resultados regulares de esta función estadística, pueden hacerse llegar después mediante la línea 152 de señales a una llamada función 154 de cuaderno de navegación, en la que están almacenados estos sucesos y se tienen preparados para la lectura por la electrónica del vehículo, por ejemplo, durante los trabajos de mantenimiento en el vehículo.

De la misma forma la unidad 132 que es competente para el tratamiento de las señales 130 y 150 perturbadoras o erróneas, producirá señale de salida, que van directamente a la electrónica del vehículo (no está representado), y allí hacen notar al usuario del vehículo, que se ha presentado una función errónea y/o el fin de la utilidad de una célula dinamométrica.

La notificación que se entrega a la electrónica del automóvil, se emite paralelamente a ella como señal 156, y se anota en el cuaderno 154 de navegación. Es especialmente preferente vincular la entrada de cada uno de los datos en el cuaderno de navegación, con una señal horaria (por ejemplo, la hora y/o la fecha, tal como la pone a disposición el sistema de bus, propio del vehículo), de manera que posteriormente pueda efectuarse claramente el desarrollo temporal de la presentación de situaciones distintas, de la mano del cuaderno 154 de navegación.

Claims (31)

1. Dispositivo para el registro y evaluación del peso ejercido por una persona que se sienta en el asiento de un vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que recibe y procesa las señales de pesaje, y produce una señal de salida que se basa en las señales de pesaje, en el que

-

los sensores son células dinamométricas,

-

porque existen al menos tres células dinamométricas que están dispuestas en componentes del asiento del vehículo, que soportan la carga, en vértices de una superficie poligonal imaginaria, y

-

porque el circuito electrónico de evaluación comprende una función de evaluación, con la que a partir de las señales individuales de pesaje de las al menos tres células dinamométricas, puede realizarse una localización del baricentro del peso que actúa sobre el asiento del vehículo,

-

comprendiendo el circuito de evaluación una función de corrección con la que pueden tenerse en cuenta las derivaciones de fuerza en la formación de la señal de salida,

caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una función para la corrección automática de la deriva del punto cero, de la señal de pesaje,

y porque la función para la corrección automática de la deriva comprende un discriminador para diferenciar la deriva de la señal de pesaje de pequeñas cargas limitadas en el tiempo, en el que para cada célula dinamométrica se almacena en memoria una señal W_{L} de pesaje, válida en último término con el asiento descargado del vehículo, y se compara con la señal W_{N} de pesaje de la siguiente medición válida con el asiento descargado, se forma una diferencia D = W_{N}-W_{L} y se comprueba seguidamente si ésta está situada dentro de una zona predefinida de valores de deriva del punto cero, en caso de que la diferencia D esté situada dentro de la zona predefinida, se suma aquella a un valor almacenado en una memoria de valores de la diferencia, y en caso de que la diferencia D esté situada fuera de la zona predefinida, se desecha ésta, y se mantiene constante el valor almacenado en la memoria de valores de la
diferencia.

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2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque las células dinamométricas están dispuestas de manera que la introducción de la fuerza se lleva a cabo verticalmente.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las células dinamométricas comprenden un transductor de fuerza que trabaja inductivamente.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el transductor de fuerza que trabaja inductivamente es un transductor de fuerza que trabaja según el principio de las corrientes de Foucault.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el transductor de fuerza que trabaja según el principio de las corrientes de Foucault es accionado de manera que se pueden producir señales de pesaje de frecuencia analógica.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo comprende uno o varios sensores de temperatura, cuyas señales de medición son recibidas por el circuito de evaluación, y se utilizan para la corrección de temperatura de las señales de pesaje en la elaboración de la señal de salida.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo comprende un sensor a disponer en el espacio de los pies del vehículo, el cual produce una señal de pesaje de derivaciones de fuerza, correspondiente a las fuerzas de apoyo de las piernas, cuya señal se recibe por el circuito de evaluación.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una función para la formación de un valor medio flotante.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la función del circuito de evaluación para la formación de un valor medio flotante comprende una función filtrante para reconocer valores punta de las señales de pesaje, provocadas por aceleración, frenado y/o vibraciones del vehículo y/o por movimientos de la persona en el asiento del vehículo, y correspondientemente desechar o valorar según criterios predefinidos.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una unidad funcional para el cálculo de valores de aceleración del vehículo, la cual evalúa exclusivamente modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas.

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11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una función para diferenciación que, basándose en las modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas, diferencia entre pesos que se ejercen sobre el asiento del vehículo, por una parte por personas vivas, y objetos inanimados por otra parte, y suministra una señal correspondiente de salida.

12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el circuito de evaluación presenta una interfaz mediante la cual pueden recibirse datos del vehículo que están disponibles en el vehículo.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una función de diagnosis, mediante la cual puede comprobarse la capacidad de funcionamiento de las células dinamométricas.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito de evaluación comprende una memoria de datos en la que puedan almacenarse señales de pesaje, señales de salida y/u otras señales de medida recibidas por el circuito de evaluación, durante un intervalo predefinido de tiempo.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque a la memoria de datos está asociada una zona de la memoria, en la que pueden almacenarse señales horarias correspondientes a las señales almacenadas.

16. Asiento de un vehículo comprendiendo un dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Procedimiento para el registro y procesamiento de los pesos que actúan sobre el asiento de un vehículo, para la determinación de la masa de un ocupante que se siente en la superficie de un asiento del vehículo, comprendiendo los pasos: Registro de señales de pesaje por sensores dispuestos en el asiento de un vehículo, y formación de una señal absoluta total de pesaje a partir de las señales de pesaje, la cual corresponda al peso ejercido sobre el asiento por la masa del ocupante, en el que

-

el registro de señales de pesaje contiene el registro de señales de pesaje de al menos tres células dinamométricas dispuestas en las partes portantes de la carga, del asiento del vehículo, en los vértices de una superficie poligonal imaginaria, mediante un circuito electrónico de evaluación; y porque el procedimiento comprende además los pasos:

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determinación de la posición del baricentro del peso ejercido por la masa del ocupante sobre la superficie del asiento, a partir de las señales de pesaje;

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correlación de la señal absoluta total de pesaje, con la posición del baricentro, determinando un parámetro de corrección;

-

para la corrección de derivaciones de fuerza en función del parámetro de corrección, llamada de un valor de corrección de las masas, de una memoria de datos, que contiene valores de corrección de masas para señales absolutas totales de pesaje, y para posiciones del baricentro, correlacionadas con ellas; y

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cálculo de la masa del ocupante a partir de la señal absoluta total de pesaje y del valor de corrección de las masas; y

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corrección del punto cero de las señales de pesaje, basándose en señales de pesaje de las células dinamométricas con el asiento descargado del vehículo;

-

efectuándose la corrección del punto cero de manera que para cada célula dinamométrica se almacena en memoria una señal W_{L} de pesaje, válida en último término con el asiento descargado del vehículo, y se compara con la señal W_{N} de pesaje de la siguiente medición válida con el asiento descargado; porque se forma una diferencia D = W_{N}-W_{L}, y seguidamente se comprueba si ésta está situada dentro de una zona predefinida de valores de deriva del punto cero; porque en el caso de que la diferencia D esté situada dentro de la zona predefinida, ésta se suma a un valor almacenado en una memoria de valores de la diferencia;

y porque en caso de que la diferencia D esté situada fuera de la zona predefinida, se desecha aquella y se mantiene constante el valor almacenado en la memoria de valores de la diferencia.

\vskip1.000000\baselineskip

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque a intervalos predefinidos de tiempo y/o al presentarse eventos predefinidos, se manda el paso del procedimiento para la corrección del punto cero.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque el procedimiento comprende un modo de diagnosis, en el que se prueba la capacidad funcional de las células dinamométricas a intervalos predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos predefinidos.

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20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque en el modo de diagnosis se determina la presentación de una diferencia D en caso de una señal de pesaje por fuera de la zona predefinida, y en el caso de que esto sólo sea válido para la señal de pesaje de una de las células dinamométricas, se produce una señal de alarma.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque en el modo de diagnosis, junto a la señal de alarma, se produce una señal que identifica la célula dinamométrica discrepante.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque el circuito de evaluación registra en un modo de registro a largo plazo señales de pesaje, señales de salida y/u otras señales recibidas y/o producidas durante un intervalo flotante predefinido, en una zona de la memoria de datos.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque el modo de registro a largo plazo comprende una función estadística, mediante la cual se clasifican y cuentan las señales de pesaje de las células dinamométricas individuales en sucesos regulares de medición y en casos de sucesos irregulares de medición, que representen una sobrecarga, produciéndose una señal indicadora al alcanzar un número predefinido de sucesos de sobrecarga.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque las señales de pesaje correspondientes a sucesos regulares de medición se subdividen en varias categorías de peso, y porque para cada categoría de peso se cuentan los sucesos de medición asignados a ella.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque en el modo de registro a largo plazo, para el registro de las respectivas señales, se registran adicionalmente en una memoria de datos las señales horarias correlativas con ellas.

26. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque a partir de modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas se calculan valores de la aceleración del vehículo.

27. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque a partir de modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas, teniendo en cuenta los valores de la suma de las señales de pesaje, se llega a una diferenciación de si un peso se ejerce sobre el asiento del vehículo por una persona viva o por un objeto inanimado, y porque se produce una señal de salida con independencia de esta diferenciación.

28. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque por una interfaz se reciben datos del vehículo.

29. Procedimiento según la reivindicación 28, caracterizado porque los datos recibidos del vehículo comprenden datos de velocidad del vehículo, y porque a partir de los datos de velocidad del vehículo se determinan valores de aceleración, que en su caso se comparan con los valores de aceleración calculados a partir de las modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células dinamométricas.

30. Procedimiento según la reivindicación 28 ó 29, caracterizado porque los datos del vehículo contienen datos que indican la apertura con llave y/o el cierre con llave del vehículo, y porque la recepción de estos datos arranca el proceso de la corrección del punto cero.

31. Procedimiento según una de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizado porque los datos del vehículo comprenden la fecha, porque al realizar una corrección del punto cero se almacena en memoria la corrección conseguida como suceso, con la fecha correspondiente, y porque se compara la fecha recibida actualmente con la fecha de la última corrección efectuada del punto cero.