DE10126699B4

DE10126699B4 - Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte

Info

Publication number: DE10126699B4
Application number: DE2001126699
Authority: DE
Inventors: Johann Spies; Bernhard Kreitmayr; Martin Spies
Original assignee: Spies Martin Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Spies Martin Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: DE10126699A1

Abstract

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 Gurtwickels (107), oder einer entsprechenden Anordnung die das Kontrastbild verändert, sensiert wird.

Description

Stand der Technik
Bei Sicherheitsgurten, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind folgende Zustandserkennungsmethoden bekannt:
Auf dem Gurt werden Markierungen aufgebracht und mittels einer Reflexlichtschranke die Auszugslänge mitgezählt ( DE 29 14 643 A1 ).
Hierbei wird das Abrollen des Gurtes über eine codierte Steuerscheibe erfasst und der Drehwinkel der Gurtspule gemessen ( DE 199 22 720 A1 ).
Des weiteren sind folgende Methoden 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
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 einem Sicherheitsmanagementsystem

Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 7 beschrieben.
Entsprechend 1 wird der übliche Wickeldorn 101 des Sicherheitsgurtes mittels einer Feder 108 in seiner Position gehalten. Über eine Optik 104 wird der Gurtwickel 107 des Sicherheitsgurtes auf eine Fotosensorzeile 103 abgebildet. Zur Beleuchtung dient eine Beleuchtungsquelle 106 die über die Beleuchtungsoptik 105 den Gurtwickel beleuchtet.
Entsprechend 2. entsteht an der Fotosensoranordnung 103 eine 201. Der kompakte Teil des Gurtwickels 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 im Kontrast 205 erkennbar. Würde der Gurt weiter auf- oder abgewickelt, ändert sich die Abbildung des Gurtwickels 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 3 das Fotosensorsignal 204 durch die Verlagerung des Wickeldornes nach oben einen geringeren Spalt 302 gegenüber 203 in 2 aufweisen. Dies ist im Kontrast 303 im Fotozeilesignal 204 durch den geringeren Abstand zwischen Abbildung des Gurtwickels 205c und Abbildung des abgehenden Gurtes 205a deutlich erkennbar. Damit ist bei bekannter Federkonstante und geometrischer Anordnung die Last gut abschätzbar.
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 Gurtwickel 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 abgebildet. Die Leuchtdioden können von der Signalauswertungs- und Mikroprozessoreneinheit 401 so gesteuert werden, daß eine kontinuierliche oder impulsförmige Beleuchtung erzeugt wird. Die Kontrastsignale der Fotodetektorzeile gemäß 2 und 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 Bewegungsgeschwindigkeit 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

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 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 DE4400664 beschrieben die z. B. im Bereich der Fahrzeuginnenleuchte angebracht ist, liefert die Daten an die Signalauswertungs- und Mikroprozessoreinheit 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 Auslösephilosophie 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 Sicherheitsgurtsystemteile 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 6 ist die Lage der Lagerung des Wickeldornes nicht nur, wie in 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 Detektoren abgebildet wird. Im Fotozeilensignal ist entsprechend 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

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 Gurtwickels (107), oder einer entsprechenden Anordnung die das Kontrastbild verändert, sensiert wird.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtwickel und oder der abgehende Gurstrang mittels einer Beleuchtung und Fotodetektoranordnung (103) überwacht wird und der Zustand des Wickels (202) und des abgehenden Gurtes (102) zur Feststellung seiner Anwendung und zur Ermittlung der statischen und dynamischen Belastung dient.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass dieses System allein und oder in Kombination mit anderen Sitzbelegungssystemen zur Out-of-Position Erkennung verwendet wird.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Last und die typischen Funtionsgeräusche über Körperschall durch einen Druckkraftsensor detektiert werden.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Gurtwickel und oder die Aufwickelfeder durch das System überwacht werden und oder die Auswertung zur Steuerung des Sicherheitssystems dient.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß über die Datenauswertung des Systems die Airbag- und Gurtstrafferfunktion gesteuert und oder geregelt wird.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung das Kontrastbild von einer oder mehreren CCD oder CMOS-Zeilen herangezogen wird.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass als Druckkraftsensor ein piezoelektrisches Sensorsystem zum Einsatz kommt.
Zustandserkennungssystem für Sicherheitsgurte nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der normalen Gurthalterung so gestaltet wird, dass sie zugleich als Druckkraftfeder wirkt.