DE10126699A1 - Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte - Google Patents
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Abstract
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte, das durch Abbildung des Gurtwickels den Abrollstatus und die Kraft auf den Gurt statisch und dynamisch feststellt.
Description
Bei Sicherheitsgurten, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind folgende Zustands
erkennungsmethoden bekannt:
- - Kontakte oder ähnliche Einrichtungen für die Überwachung des Gurtschlosses
- - Beschleunigungspendel zur Arretierung des Abwickelmechanismus bei Beschleunigungen
- - Kraftbegrenzungseinrichtung bei der Anwendung von Gurtstrammern
- - Gurtspendemechanismus für zweitürige Fahrzeuge, die beim Einsteigen dem Fahrer oder Frontinsassen den Gurt "reichen".
Aufgabe der Erfindung ist es folgende Funktionen darzustellen
- - Ermittlung des Abrollstatus des Gurtes und damit eine Zustandsinformation zu erhalten, ob der Gurt angelegt ist oder nicht angelegt und die Ausdehnung der Person abzuschätzen
- - Messung der Bewegungsgeschwindigkeit bei Vorbelastung durch Precrash oder Notbremsung
- - Messung der Belastung des Sicherheitsgurtes während kritischer Phasen
- - Messung der Dosierung der Gurtstrafferfunktion
- - Erkennung von Abnutzungen wie Gurtverschleiß oder/und Erlahmung der Rückholfeder
- - Kombination der Ergebnisse und Daten des Zustandserkennungssystems mit dem Sicherheitsmanagementsystem
- - Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben.
Entsprechend Fig. 1 wird der übliche Wickeldorn 101 des Sicherheitsgurtes mittels
einer Feder 108 in seiner Position gehalten. Über eine Optik 104 wird der Wickel 107
des Sicherheitsgurtes auf eine Fotosensorzeile 103 abgebildet. Zur Beleuchtung
dient eine Beleuchtungsquelle 106 die über die Beleuchtungsoptik 105 den Wickel
beleuchtet.
Entsprechend Fig. 2. entsteht an der Fotosensoranordnung 103 eine Abb. 201.
Der kompakte Teil des Wickels 202 der Spalt 203 und/oder der abgehende Gurt 102
ergeben ein gut deutbares Fotosensorsignal 204. Neben dem abgehenden Gurt
205a und dem Wickeldorn 205b sind auch die einzelnen Windungen sind im Kontrast
205 erkennbar. Würde der Gurt weiter auf- oder abgewickelt, ändert sich die
Abbildung des Wickels entsprechend damit kann einerseits die verbrauchte Länge
abgeschätzt werden, andererseits auch dadurch, dass in kurzen zeitlichen
Abständen die verbrauchte Länge registriert wird die Abwickelgeschwindigkeit
gemessen werden. Erhöht sich die Last am Gurtsystem, dann wird entsprechend Fig.
3 das Fotosensorsignal 204 durch die Verlagerung des Wickeldornes nach oben
einen geringeren Spalt 302 gegenüber 203 in Fig. 2 aufweisen. Dies ist im Kontrast
303 im Fotozeilesignal 204 durch den geringeren Abstand zwischen Abbildung des
Wickels 205c und Abbildung des abgehenden Gurtes 205a deutlich erkennbar. Damit
ist bei bekannter Federkonstante und geometrischer Anordnung die Last gut
abschätzbar.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Zustandserkennungssystems gemäß Erfindung. Der
Wickeldorn 101 sitzt auf der Achse 402 die ihrerseits mit dem Federsystem 403 am
Chassis des Fahrzeuges befestigt ist. Dabei kann die übliche Halterung am Fahrzeug
so gestaltet sein, dass sie als Feder wirkt. Der Wickel 202 und der abgehende Gurt
102 werden über die Beleuchtungsoptiken 105a und 105b über jeweils eine oder
mehrere Lichtquellen z. B. Leuchtdioden 106a und 106b beleuchtet.
Über die Optik 104 wird die Anordnung auf z. B. eine Fotodetektorzeile 103 abge
bildet. Die Leuchtdioden können von der Signalauswertungs- und Mikroprozessoren
einheit 401 so gesteuert werden, daß eine kontinuierliche oder impulsförmige Be
leuchtung erzeugt wird. Die Kontrastsignale der Fotodetektorzeile gemäß Fig. 2 und
Fig. 3 werden in der Signalauswertung und Mikroprozessoreneinheit 401 so
ausgewertet, daß im Gesamtsystem 404 die Werte gemäß Aufgabenstellung wie
- - Ermittlung des Abrollstatus und damit die Informationen ob der Gurt angelegt ist oder nicht und die Ausdehnung der Person zu erhalten
- - Messung der Abwickelgeschwindigkeit und damit Ermittlung der Bewegungsge schwindigkeit bei Vorbelastung durch Precrash oder Notbremsung
- - Messung der Belastung des Sicherheitsgurtes während kritischer Phasen
- - Messung der Dosierung der Gurtstrafferfunktion
- - Erkennung von Abnützungen wie Gurtverschleiß oder/und Erlahmung der Rückholfeder
- - Kombination Ergebnisse und Daten der Zustandserkennungszeit mit dem Sicherheitsmanagementsystem
zur Verfügung stehen.
Damit kann z. B. durch die normale Position und Länge des Gurtes und die Kraft
beim Aufprall auf eine Out-of-Position Lage geschlossen werden und das
Airbagsystem entsprechend gesteuert werden.
Die Einbindung des Zustandserkennungssystems für den Sicherheitsgurt in das
Airbagsystem ist in Fig. 5 gezeigt. Hier ist z. B. als weitere Ausführungsform der
Erfindung die Lagerung 506 des Wickeldornes 101 an einem Druckkraftsensor 505
angeflanscht. Dieser übermittelt sowohl die kurzzeitig auftretenden Kräfte als auch
die Körperschallgeräusche erzeugt durch abrollen und einrasten der Sperrklinken
oder sonstiger Sperrmechanismen der Signalauswertung und Mikroprozessoreinheit
401. Auch die Gurtschloßüberwachung z. B. durch den Hallgenerator 502 kann der
Einheit 401 zugeführt werden. Eine einfache optische Sitzbelegungserkennung 504,
wie z. B. in der DE 44 00 664 beschrieben die z. B. im Bereich der Fahrzeuginnen
leuchte angebracht ist, liefert die Daten an die Signalauswertungs- und Mikropro
zessoreinheit 401. Durch Kombination und logische Verknüpfung der Daten aus dem
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte und den bekannten Sensoren kann
sehr genau über die Sicherheitsgurtsituation, die Ausdehnung und momentane Lage
der Person geschlossen werden. Außerdem ist eine redundante Überwachung der
Sicherheitsgurtnutzung möglich.
Alle gewonnenen Daten werden auf Plausibilität untersucht, und die Ergebnisse zur
Steuerung des Airbagsystems 503 verwendet, z. B. zur Anpassung der Auslöse
philosophie als Funktion der Gurtbenutzung, dessen Zustand, der Ausdehnung und
der Position der Person.
Verschleiß und Vorbelastungen am Gurt selbst und an der Vorrichtung können
detektiert werden und ein entsprechend notwendiger Austausch der Sicherheits
gurtsystemteile kann z. B. über das Sicherheitssystem angezeigt und dessen
Nichtbeachtung gespeichert werden.
Mit dem System kann in gleicher Weise die im Gurtsystem befindliche Wickelfeder
abgebildet und deren Zustand und Position beurteilt werden um Rückschlüsse auf
die aufgabengemäßen Daten ziehen zu können. Bei geeigneter Anordnung der
Mechanik und Optik ist mit dem gleichen System die Überwachung von Wickelfeder
und Gurtwickel möglich. Aus dem Zustand der Wickelfeder sind auch die benötigten
Längen des Sicherheitsgurtes sehr gut ableitbar. Die Überwachung von Gurtwickel
und Wickelfeder kann mit dem gleichen System auch parallel erfolgen.
Entsprechend Fig. 6 ist die Lage der Lagerung des Wickeldornes nicht nur, wie in
Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, möglich, sondern auch durch die Einführung z. B. eines Last-
Keiles 601 der auf der Fotosensorzeile entsprechend abgebildet wird und durch die
Verlagerung in Richtung der Gurtspannung bei steigender Gurtspannung auf eine
zunehmende Zahl von Detektionen abgebildet wird. Im Fotozeilensignal ist
entsprechend Fig. 7 damit durch die Breitenänderung des entsprechenden
Kontrastsignals 703 die Lage des Lastkeiles sehr gut detektierbar. Die Lage ist
ebenso mit anderen geometrischen Anordnungen, die das Kontrastbild als Funktion
der Lage ändern, detektierbar wie z. B. durch in 45 Grad angeordnete Einzel- oder
Mehrfachstreifen oder Stufenkonturen.
Claims (9)
1. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte dadurch gekennzeichnet, daß
der Gurtwickel und oder der abgehende Gurtstrang mittels einer Beleuchtung und
Fotodetektoranordnung überwacht wird und der Zustand des Gurtwickels und des
abgehenden Gurtes zur Beurteilung der Anwendung und zur Ermittlung der
statischen und dynamischen Belastung dient.
2. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte dadurch gekennzeichnet, daß
die Gurtlast über ein Federsystem zur Verlagerung der Gurtachse führt und diese
Verlagerung vom Fotodetektor entweder durch die Lage des Wickels, oder einer
entsprechenden Anordnung die das Kontrastbild verändert, sensiert wird.
3. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, dass dieses System allein und oder in Kombination mit anderen
Sitzbelegungssystemen zur Out-of-Position Erkennung verwendet wird.
4. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch
gekennzeichnet, daß die Last und die typischen Funktionsgeräusche über
Körperschall durch einen Druckkraftsensor detektiert werden.
5. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch
gekennzeichnet, daß der Gurtwickel und oder die Aufwickelfeder durch das
System überwacht werden und oder die Auswertung zur Steuerung des
Sicherheitssystems dient.
6. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der Ansprüche 1 bis
4 dadurch gekennzeichnet, daß über die Datenauswertung des Systems die
Airbag- und Gurtstrafferfunktion gesteuert und oder geregelt wird.
7. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 dadurch
gekennzeichnet, dass zur Beurteilung das Kontrastbild von einer oder mehreren
CCD oder CMOS-Zeilen herangezogen wird.
8. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der Ansprüche 1 bis
2 dadurch gekennzeichnet, dass als Druckkraftsensor ein piezoelektrisches
Sensorsystem zum Einsatz kommt.
9. Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der Ansprüche 1 bis
2 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der normalen Gurthalterung so
gestaltet wird, dass sie zugleich als Druckkraftfeder wirkt.
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