DE10152958A1 - Vorrichtung und Verfahren zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen

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DE10152958A1
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IEE International Electronics and Engineering SA
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen vorzugsweise von Airbags, bei welchem ein Sitzbelegungsaufnehmer (3) und eine Kraftmeßvorrichtung (7, 8) vorgesehen sind, deren Signale in einer Auswertevorrichtung (5) logisch so miteinander verknüpft werden, daß bei einer festgestellten Personenbelegung auf dem jeweiligen Sitz eine differenzierte Ansteuerung des Airbags erfolgt. Dazu ist der Sitzbelegungsaufnehmer als Druckfolienaufnehmer (3) ausgebildet, der die Druckverteilung auf der horizontalen Sitzfläche (2) erfaßt. Die Sitzbelastungskraft wird durch mindestens einen oder zwei quer unter der Sitzfläche (2) angeordnete Kraftaufnehmer (7, 8) ermittelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
  • Bei Sitzelementen, insbesondere bei Kraftfahrzeugsitzen ist es häufig erforderlich, genau festzustellen, ob dieser Sitz mit einer Person, mit Gegenständen oder mit einem Kleinkind belegt ist. Fabrikneue Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, werden derzeit meist mit Airbags für die Fahrer- und Beifahrerseite ausgerüstet. Bei einem Unfallaufprall soll verhindert werden, daß der oder die Airbags ausgelöst werden, wenn sich keine Person oder ein Kleinkind auf dem Fahrzeugsitz befindet. Dies ist notwendig, da ein unnötig ausgelöster Airbag erheblichen Schaden verursacht oder insbesondere bei kleineren Kindern und Säuglingen lebensgefährliche Verletzungen herbeiführen kann.
  • Bei intelligenten Insassenschutzvorrichtungen wird der Airbag mit unterschiedlichen Druckanstiegskurven und nur soweit aufgeblasen, daß Verletzungen des Fahrers oder des Beifahrers möglichst unterbleiben. Eine wichtige Rolle für einen optimalen Aufblasvorgang spielt neben fahrrelevanten Faktoren das Körpergewicht der zu schützenden Person. Deshalb ist dieses Körpergewicht möglichst genau zu bestimmen.
  • Aus der DE 100 11 372 A1 ist eine Sitzgewichtsmeßvorrichtung für Kraftfahrzeugsitze bekannt, bei der unter den Sitzschienen eine Gewichtsmeßvorrichtung vorgesehen ist. Diese Meßvorrichtung besteht aus zwei U-förmigen Basisschienen, die unter den bisherigen Sitzschienen angeordnet sind. In diesen Basisschienen befinden sich Kraftaufnehmer, die als horizontale Biegebalken ausgebildet sind, und die Dehnungsbereiche aufweisen, auf denen Dehnungsmeßstreifen appliziert sind. Diese Biegebalken sind in axialer Länge etwa in der Mitte der Sitzschienen angeordnet und über zwei symmetrisch angeordnete Hebelarme vertikal auslenkbar. Bei einer Sitzbelastung wird die Gewichtskraft über zwei an den Enden der Sitzschienen befindliche Krafteinleitungspunkte in jede Meßvorrichtung eingeleitet. Durch eine entsprechende Verschaltung der beiden unter den Sitzschienen angeordneten Gewichtsmeßvorrichtungen ist das Gewicht der auf dem Sitz befindlichen Person ermittelbar. Mit einer derartigen Meßvorrichtung kann allerdings nicht unterschieden werden, ob auf der jeweiligen Sitzfläche ein Gegenstand gelagert ist oder ob es sich um eine Person handelt. Damit kann deshalb auch nicht sichergestellt werden, daß beispielsweise Airbags als Sicherheitsvorrichtung nicht aktiviert oder ausgelöst werden, wenn der Sitz mit einem Gegenstand belegt ist, der in den Bereich von Personengewichten fällt.
  • Es ist allerdings ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen aus der DE 197 54 166 A1 bekannt, mit der die Belegung eines Fahrzeugsitzes durch berührungslose Sensorsysteme ermittelt wird. Dazu ist vorgesehen, daß der jeweilige Sitz mit einer optischen Laser-, Infrarot- oder gegebenenfalls auch mit einer Ultraschallabtastung versehen ist. Zusätzlich ist der Sitz noch mit einer Gewichtsermittlungsvorrichtung versehen. Dabei werden die Sicherheitssysteme mittels eines Steuergerätes bzw. einer Auswertevorrichtung nur dann aktiviert oder angesteuert, wenn das berührungslose Sensorsystem eine Sitzbelegung festgestellt hat. Nur wenn die Sitzbelegung bejaht wurde, wird die Gewichtskraft ermittelt und innerhalb des Steuergerätes ausgewertet. Dazu ist auch ein Gewichtsgrenzwert einstellbar, bei dessen Überschreiten die Sicherheitssysteme aktiviert werden sollen. Es ist allerdings sehr aufwendig, den Raum oberhalb der Sitzfläche dreidimensional abzutasten, um eine sichere Unterscheidung zwischen einer Person und einem gleichvolumigen Gegenstand treffen zu können.
  • Es gibt derzeit in einigen Ländern auch die Bestrebungen gesetzlich vorzuschreiben, daß Airbags auch im Kollisionsfall nicht ausgelöst werden dürfen, wenn sich Kinder bis einschließlich 6 Jahren auf einem derartigen Sitz befinden. Das bekannte System zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Airbags könnte die Unterscheidung von Kindern bis 6 Jahren und Erwachsenen (ab 5 perzentil Frau) wohl nur über das Gewicht feststellen. Es gibt aber gewichtsbezogene Überschneidungsbereiche, insbesondere bei zierlichen Frauen, bei denen dieses gesetzliche Erfordernis nicht über einen einstellbaren Gewichtsgrenzwert feststellbar ist, so daß in diesen Fällen die Airbags bei den entsprechenden Erwachsenen wie zierlichen Frauen nicht auslösen würden.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen so weiterzuentwickeln, daß auf einfache Weise sichergestellt wird, daß vorgesehene Sicherheitssysteme immer aktiviert werden, wenn sich eine erwachsene Person auf dem zugeordneten Fahrzeugsitz befindet.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 und in Patentanspruch 5 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es ist zwar aus der DE 42 37 072 C1 bereits ein Foliendrucksensor zur Sitzbelegungserkennung bekannt, mit welchem jedoch keine Unterscheidung der auf dem Sitz befindlichen, Person, insbesondere in einem bestimmten Altersbereich, möglich ist, so daß hier die Druckverteilung nicht näher ausgewertet wurde, bzw. wird.
  • Bei einer besonderen Ausführung und Anordnung der Druckfolie mit einer Vielzahl von erfaßbaren Druckpunkten auf einer Sitzfläche und einem differenzierten Druckmeßbereich, wie unter EP 0 929 410 und EP 1 051 311 veröffentlicht, ist vorteilhafterweise ein sehr genaues Abbild der Sitzbelastung erfaßbar, aus welchem mit hoher Sicherheit die Feststellung der Sitzbelegung mit einer Person oder anderen Gegenständen und Tieren ableitbar ist.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß lediglich mit nur einem Kraftaufnehmer und einem Druckfolienaufnehmer in der Sitzpolsterung mit hoher Sicherheit ermittelbar ist, ob der Sitz mit einer erwachsenen Person belegt ist oder nicht. Dabei ist gleichzeitig auch das Körpergewicht der Person feststellbar, wobei mittels einer Auswertelogik aus dem Körpergewicht und dem Sitzbild auch eine Unterscheidung der Sitzbelegung zwischen besonders zierlichen Erwachsenen und jungen Kindern, unterhalb eines bestimmten Alters von beispielsweise 6 Jahren, getroffen werden kann. Dadurch kann vorteilhaft sichergestellt werden, daß die Sicherheitssysteme bei Kindern unterhalb dieses Altersbereiches nicht ansteuerbar sind.
  • Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß insbesondere bei Kindern und besonders zierlichen Erwachsenen die Ansteuerung der Sicherheitssysteme gewichtabhängig erfolgen kann.
  • Darüber hinaus hat die Erfindung noch den Vorteil, daß durch die Auswertung von Sitzbild und Personengewicht auf einfache Weise und mit hoher Sicherheit eine Unterscheidung zwischen einer auf dem Sitz befindlichen Person oder eines gleichgewichtigen Gegenstandes möglich ist, wodurch dann beim Gegenstand eine Ansteuerung der Sicherheitssysteme verhindert wird um einen Schaden durch ein ungewolltes Auslösen eines Airbags zu verhindern.
  • Durch die Verwendung der korrelierenden Systeme von Druckfolienbelastung und Kraftaufnehmerbelastung können auf einfache Weise auch Betriebsstörungen in einem der beiden Systeme erkannt werden, wenn einstellbare Korrelationen nicht feststellbar sind. Wenn eine Betriebsbereitschaft vorliegt, so muß beispielsweise bei einem erfaßten Sitzbild auch der Kraftaufnehmer stets ein Sitzbelastungssignal erfassen.
  • Eine besondere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Druckfolie in der Sitzpolsterung und der oder die Kraftaufnehmer am Sitz befestigt sind. Dadurch ist die gesamte Ansteuerungsvorrichtung vorteilhafterweise im Sitz integrierbar und muß lediglich über eine Steckverbindung mit den Sicherheitssystemen verbunden werden.
  • Eine weitere besondere Ausführung der Erfindung, bei der der Kraftaufnehmer aus einem einfachen Rohr besteht, in dem ein Biegestab mit Verformungskörper und Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist, der wiederum quer unter dem Sitz angeordnet wird, hat den Vorteil, daß mit diesen Aufnehmern die Sitzbelastung bzw. das Personengewicht auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit ermittelbar ist. Bei einer weiteren besonderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß nur ein einziger rohrförmiger Aufnehmer an der Sitzvorderkante zum Einsatz kommt, während im Bereich der Rückenlehne der Sitz über ein Drehgelenk zum Chassis gelagert ist. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit Hilfe des bekannten Schwerpunkts, aufgrund der Sitzprofilerfassung mit nur einem Kraftaufnehmer unter dem Sitz, eine sichere Personenidentifizierung und dessen Körpergewicht ermittelbar ist. Eine derartige Erfassungs- und Ansteuervorrichtung ist auch besonders kostengünstig herstellbar und damit serienmäßig zur Sicherheitsverbesserung in Kraftfahrzeugen einsetzbar.
  • Die besondere Ausbildung der Erfindung, bei der mit Hilfe von Korrelationsüberprüfungen nicht nur die Sitzbelegung mit einer Person von anderen Körpern oder Gegenständen unterschieden werden kann, sondern Personen auch in Gefährdungsgruppen einteilbar sind, hat den Vorteil, daß eine Schaden/Nutzen-Analyse durchführbar ist, aufgrund welcher der Airbag erst bei größerem erwartbaren Nutzen aktiviert oder gewichtsabhängig angesteuert wird.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung eines Airbags;
  • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Kraftaufnehmers zur Ermittlung der Sitzbelastung.
  • Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung eines Airbags mit einem Foliendruckaufnehmer 3 und einer Kraftmeßvorrichtung, deren Signale in einer Auswertevorrichtung 5 so miteinander verknüpft werden, daß der Airbag nur dann aktiviert wird, wenn die Sitzbelegung mit einer erwachsenen Person 4 oder der Person oberhalb eines einstellbaren Kindesalters feststellbar ist.
  • Die Ansteuervorrichtung wird vorzugsweise in einem Fahrzeugsitz 1 eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Airbag als Sicherheitssystem vorgesehen. Es können aber auch andere Sicherheitssysteme in anderen Sitzeinrichtungen angesteuert werden, deren Nutzen-Schadensverhältnis von der Sitzbelegung mit einer Person und/oder dessen Gewicht und Größe abhängt. Dazu ist in der horizontalen Sitzfläche 2 des Fahrzeugsitzes 1 ein Foliendruckaufnehmer 3 eingearbeitet, der möglichst die gesamte Auflagerfläche der sitzenden Person 4 erfaßt. Durch diese Druckfolie 3 in der Sitzpolsterung 2 werden Signale erzeugt, die ein Auflagerdruckbild der sitzenden Person 4 wiedergeben und die einer Auswertevorrichtung 5 zugeführt werden.
  • Unterhalb der Sitzfläche 2 ist eine Kraftmeßvorrichtung vorgesehen, durch die die Auflagerkräfte des Sitzes 1 und einer darauf befindlichen Person 4 oder eines Gegenstandes bzw. Tieres erfaßbar sind. Diese Kraftmeßvorrichtung besteht vorzugsweise aus zwei quer zur Fahrtrichtung angeordnete Kraftaufnehmer 7, 8, die den Sitz 1 vorn und hinten über vier Auflagerpunkte abstützen. Über die Auflagerpunkte 9, 10 wird die Sitzbelastungskraft vom Sitz 1 in die Sitzschienen 11 oder andere mit dem Chassis verbundene Kraftaufnahmeelemente eingeleitet. Die beiden Kraftaufnehmer 7, 8 sind ebenfalls mit der Auswertevorrichtung 5 verbunden und erzeugen ein Signal, das bei horizontaler Sitzstellung dem Gewicht auf der Sitzfläche 2 entspricht.
  • Die Auswertevorrichtung 5 ist vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgebildet, die aus den elektrischen Signalen des Foliendruckaufnehmers 3 und der Kraftaufnehmer 7, 8 nach vorgegebenen Kriterien ein Aktivierungssignal erzeugt, das vorzugsweise eine Steuerschaltung 12 des Airbags so aktiviert, daß dieser im Kollisionsfall auslöst oder mit vorgebbarem Druck aufgeblasen wird.
  • In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Kraftaufnehmer als perspektivisches Schnittbild dargestellt. Ein derartiger Aufnehmer 7, 8 ist in der sitzbelegungsabhängigen Ansteuervorrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung jeweils quer zur Fahrtrichtung vorn und hinten unter der Sitzfläche 2 befestigt. Jeder Aufnehmer 7, 8 besteht aus einem äußeren langgestreckten Rohr 25 von vorzugsweise 400 bis 500 mm Länge und einem Innendurchmesser von ca. 12 mm. Dieses Außenrohr 25 wird vorzugsweise am Sitzunterteil befestigt und dient zur Krafteinleitung. In dem Außenrohr 25 ist ein Vierkantbiegestab 26 fixiert, in dessen mittleren Bereich ein verjüngter Verformungskörper 27 mit daran symmetrisch applizierten Dehnungsmeßstreifen 28 vorgesehen ist. Der Verformungskörper 27 kann auch als separates Biegeelement ausgebildet sein, das fest mit den angrenzenden Biegestabteilen verbunden ist. Der Vierkantbiegestab 26 besitzt die Länge des Außenrohrs 25 und hat vorzugsweise eine Querschnittsfläche mit einer Kantenlänge von ca. 8 mm. Diese Kantenlänge gewährleistet eine horizontale Verbiegung und bewirkt gleichzeitig eine Überlastbegrenzung beim Anschlag an die Rohrinnenflächen. Der Biegestab 26 kann neben dem horizontalen Verformungskörper 27 auch noch vertikale Verformungskörper besitzen, bei denen die Applizierungsflächen gegenüber dem horizontalen Verformungskörper 27 um 90° versetzt sind. Mit einem derartigen Biegestab 26 mit horizontal und vertikal angeordneten Dehnungsmeßstreifen sind auch horizontale und schräge Krafteinleitungen erfaßbar.
  • Von den beiden Enden des Biegestabs 26 ist jeweils eine Fixierscheibe 29, 30 in einem festen Abstand vorgesehen, die fest mit den Biegestab 26 oder dem Außenrohr 25 verbunden ist. Die Fixierscheiben 29, 30 stellen einen Drehpunkt der beiden Biegestabhälften dar, die auch als Drehbolzen oder als Gelenke ausgebildet sein können. An den äußeren Enden der Biegestabhälften ist jeweils ein Befestigungselement zur Kraftausleitung vorgesehen, das als Gewindebohrung 31 ausgebildet ist. Dieses Befestigungselement 31 ist mit den Auflagerpunkten 9, 10 an den Sitzschienen 11 durch eine Schraube befestigt. In axialer Richtung vor den Fixierscheiben 29, 30 sind in den Endbereichen des Biegestabs 26 jeweils zwei parallele gegeneinander gerichtete horizontale Einkerbungen 32, 33 vorgesehen, die quer zur Längsachse der Biegebalkenhälften verlaufen und zur Linearisierung des Meßsignals dienen.
  • Bei einer Belastung des Sitzes 1 mit einer Person 4 oder einem Gegenstand wird durch das starre Außenrohr 25 über die Fixierscheiben 29, 30 eine Kraft in den Biegestab 26 eingeleitet, der diesen geringfügig vertikal auslenkt. Dadurch wird in dem Verformungskörper 27 eine Biegspannung erzeugt, durch den der Widerstand der Dehnungsmeßstreifen 28 proportional zur Sitzbelastung verändert wird. Am Verformungskörper 27 ist mindestens ein Dehnungsmeßstreifen 28 oder vorzugsweise zwei Dehnungsmeßstreifen auf einer horizontalen Fläche appliziert und als Halb- oder Viertelmeßbrücke verschaltet. Der Verformungskörper 27 kann aber auch auf seiner gegenüberliegenden Fläche mit einer oder zwei Dehnungsmeßstreifen versehen sein, die vorzugsweise bei vier aktiven Dehnungsmeßstreifen 28 zu einer Wheatstone'schen Vollbrücke verschaltet sind.
  • Durch die symmetrische Ausbildung des Kraftaufnehmers 7, 8 und der Anordnung der Dehnungsmeßstreifen 28 im Mittelbereich wird mit einem derartigen Aufnehmer 7, 8 stets die Summe der eingeleiteten Sitzbelastung erfaßt. Durch die Anordnung zweier derartiger Kraftaufnehmer 7, 8 im vorderen und hinteren Sitzbereich kann durch entsprechende Verschaltung jeweils nur die vordere und hintere Sitzbelastung oder deren Summe ermittelt werden.
  • Die vorbeschriebene sitzbelegungsabhängige Ansteuervorrichtung mit dem Foliendruckaufnehmer 3 als Sitzbelegungsmeßvorrichtung und den beiden Kraftaufnehmern 7, 8 als Kraftmeßvorrichtung arbeitet aufgrund der vorgesehen Auswertevorrichtung 5 nach folgendem Verfahren:
    Es sei vorausgesetzt der Fahrzeugsitz ist mit einer zierlichen Frau 4 mit einem Körpergewicht von 46 kg und einer 15° geneigten Sitzhaltung belegt, bei dem ein vorhandener Airbag als Sicherheitssystem aktiviert sein soll. Durch die Person 4 auf dem Sitz 1 wird eine Druckverteilung erzeugt, die mit dem Foliendruckaufnehmer 3 erfaßt wird. In der elektronischen, programmgesteuerten, digitalen Auswertevorrichtung 5 wird dieses Sitzabbild mit gespeicherten möglichen Sitzbelegungsprofilen verglichen. Die vorgegebenen Sitzabbildungen können in Versuchsreihen mit Personen vorgegebener Gewichts- und Altersgruppen in vorgegebenen Sitzpositionen ermittelt werden. Dazu wird bei derartigen Personengruppen gleichzeitig auch das bekannte Körpergewicht und die durch die Kraftmeßvorrichtungen 7, 8 unter dem Versuchssitz 1 erfaßte Gewichtsverteilung vorn und hinten gespeichert. Dadurch ergeben sich Korrelationstabellen, die zunächst mit der ermittelten Sitzabbildung und der durch die beiden Kraftaufnehmer 7, 8 ermittelten Sitzverteilung verglichen werden. Bei Übereinstimmung entsprechender Korrelationsbereiche ist daraus die Sitzbelegung mit einer Person und dessen Körpergewicht ermittelbar.
  • Sollte der Sitz 1 beispielsweise mit einem Tier oder einem Gegenstand belegt sein, so würde mindestens das Sitzbild und/oder die Gewichtsverteilung und/oder das ermittelte Körpergewicht nicht mit den vorgegebenen und gespeicherten Werten korrelieren. Die Auswertevorrichtung 5 würde dann kein Aktivierungssignal erzeugen und im Kollisionsfall keine Ansteuerung des Airbags durch die Steuervorrichtung 12 veranlassen.
  • Bei einer besonderen Ausbildung der Steuervorrichtung soll beispielsweise keine Aktivierung des Airbags erfolgen, soweit sich ein Kind bis 6 Jahren auf dem Sitz 1 befindet. Da sich hierbei Kinder mit hohem Körpergewicht auf einem Sitzkissen befinden können, könnte sich das erfaßte Gesamtgewicht mit dem einer kleinen Gruppe von zierlichen Frauen überschneiden. Aber auch wenn ein gewichtsmäßiger Grenzwert festgelegt würde, wäre dieser nur schwer einhaltbar, da durch eine Fußabstützung am Fahrzeugboden eine leichte Person gewichtsmäßig auch mit einem derartigen Kind verwechselbar wäre und fälschlicherweise keine Aktivierung des Airbags erfolgen würde. Deshalb hat diese besondere Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß beispielsweise bei einem Grenzgewicht von 35 kg für ein Kind bis 6 Jahren bei der Ermittlung von Körpergewichten bis 35 kg eine spezielle Korrelation durch die Auswertevorrichtung 5 durchgeführt wird. Denn sollte durch die Sitzbildermittlung eine Korrelation mit einer Person und durch die Kraftmeßvorrichtung 7, 8 eine Korrelation mit einer Person bis 6 Jahren festgestellt werden, würde kein Aktivierungssignal zur Ansteuerung des Airbags erzeugt. Deshalb wird bei der Ermittlung eines vorgegebenen Körpergewichts von beispielsweise 35 kg das Sitzbild mit typischen Kindersitzbildern verglichen. Dazu ist eine besondere Korrelationstabelle in der Auswertevorrichtung 5 entsprechend schwergewichtiger Kinder abgelegt. Werden bei dem besonderen Vergleich Korrelationen festgestellt, wird durch die Auswertevorrichtung 5 kein Aktivierungssignal erzeugt.
  • Sollte hingegen die Auswertevorrichtung 5 bei Ermittlung einer Person von 35 kg auf dem Kraftfahrzeugsitz keine Korrelation mit einem schwergewichtigen Kind bis 6 Jahren festgestellt haben, so könnte eine zusätzliche Korrelation mit Sitzbildern von zierlichen Erwachsenen in einem Bereich von beispielsweise 35 bis 46 kg erfolgen. Sollte dort eine Korrelation ermittelt werden, so würde die Auswerteschaltung 5 ein Aktivierungssignal erzeugen, so daß der Airbag im Kollisionsfallausgelöst würde. Eine derartige Korrelation von ermittelten Sitzbildern in kritischen Gewichtsgrenzbereichen hat den Vorteil, daß der Aufwand für die hochgenaue Gewichtsermittlung vergleichsweise gering gehalten werden kann, da insbesondere durch verschiedene Sitzneigungen, Fahrzeugneigungen und Bewegungen von Fahrzeug und Sitz eine exakte Gewichtsermittlung oft nur schwer möglich ist. Insbesondere kann dadurch auch erreicht werden, daß sich Gewichtsmeßungenauigkeiten oder Störungen auf die Insassensicherheit nur begrenzt auswirken.
  • Bei einer weiteren besonderen Ausbildung der Ansteuervorrichtung hat sich herausgestellt, daß durch die Korrelation von Sitzbild und voraussichtlichem Körpergewicht eine hinreichend genaue Sitzbelastung auch mit nur einem Kraftaufnehmer 7 unter der vorderen Sitzkante erfaßbar ist. Dabei ist der hintere Kraftaufnehmer 8 durch eine Drehgelenklagerung am hinteren Auflagerpunkt 10 ersetzt, wobei die Hebelarmlängen zum Kraftaufnehmer bekannt und in einer Rechenschaltung der Auswertevorrichtung 5 eingegeben sind. Durch den Foliendruckaufnehmer 3 ist auch der Sitzbelastungsschwerpunkt durch die sitzende Person 4 ermittelbar, so daß durch das vorhandene Drehmoment und die vorgegebenen Hebelarmlängen das entsprechende Personengewichtberechnet werden kann. Über die vorher beschriebenen Korrelationen kann auch mit dieser einfachen Ansteuervorrichtung eine genaue Sitzbelegung ermittelt werden und über die festgestellten Korrelationen eine entsprechende Aktivierung oder gewichtsmäßige Ansteuerung des Airbags erfolgen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen, insbesondere von Airbags, bei welchen ein Sitzbelegungsaufnehmer und eine Kraftmeßvorrichtung vorgesehen sind, deren Signale in einer Auswertevorrichtung logisch so miteinander verknüpft werden, daß bei einer festgestellten Personenbelegung eine differenzierte Ansteuerung des oder der Sicherheitssysteme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzbelegungsaufnehmer als Druckfolienaufnehmer (3) ausgebildet ist, der die Druckverteilung auf der horizontalen Sitzfläche erfaßt und daß die Gewichtskraft durch mindestens einen unter der Sitzfläche angeordneten Kraftaufnehmer (7) ermittelbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sitzpolsterung ein Druckfolienaufnehmer (3) integriert ist, der eine Vielzahl von Druckelementen aufweist, die weitgehend gleichmäßig über die horizontale Sitzfläche (2) verteilt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Druckelemente so ausgebildet sind, daß sie ein Signal erzeugen, das der Gewichtsverteilung auf der jeweiligen Sitzpolsterungsstelle entspricht und in der Summe ein Sitzabbild erzeugen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrtrichtung quer unter dem vorderen Sitzbereich ein Kraftaufnehmer (7) angeordnet ist, dessen Befestigungselemente (31) sich auf mit den Sitzschienen (11) verbundenen Auflagerpunkten (9) oder mit dem Chassis verbundenen Sitzbefestigungselementen abstützen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrtrichtung unter dem hinteren Sitzbereich Drehlagerelemente oder ein zweiter Kraftaufnehmer (8) quer angeordnet sind, bei dem sich die Befestigungselemente (31) auf den mit den Sitzschienen (11) verbundenen Auflagerpunkten (10) oder mit dem Chassis verbundenen Sitzbefestigungselementen abstützen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (7, 8) aus einem langgestreckten Rohr (25) besteht, in dem ein Biegestab (26) integriert ist, an dessen Mittelteil ein Verformungskörper (27) mit Dehnungsmeßstreifen (28) angeordnet ist, der durch seitlich beabstandete Drehelemente (29, 30) im Rohr (25) fixiert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (7, 8) eine axiale Länge aufweist, die etwa der Fahrzeugsitzbreite entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (26) aus einem Profilmaterial besteht, das im Mittelteil einen verjüngten Flächenabschnitt (27) enthält, der den Verformungskörper darstellt, an dessen mindestens einer horizontalen Oberfläche mindestens ein Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (26) aus zwei seitlichen Rohrabschnitten besteht, die im Mittelteil durch einen flachen Verformungskörper (27) fest miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (7, 8) zu einer quer zur Längsachse verlaufenden Mittelachse (34) symmetrisch ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtskraft in den Kraftaufnehmer (7, 8) entweder in das Rohr (26) oder in die Enden des Biegestabs (31) eingeleitet oder ausgeleitet wird.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) elektrisch mit dem Druckfolienaufnehmer (3) und der Kraftmeßvorrichtung (7, 8) verbunden und als programmgesteuerte digitale Rechenschaltung ausgebildet ist, durch die eine Steuervorrichtung (12) aktivierbar oder deaktivierbar und gewichtsabhängig ansteuerbar ist.
13. Verfahren zur sitzbelegungsabhängigen Ansteuerung von Sicherheitssystemen in Kraftfahrzeugen, insbesondere von Airbags, bei welchen die Belegung eines Sitzes erfaßt und die auf ihn ausgeübte Gewichtskraft ermittelt wird und durch Korrelation dieser Daten eine differenzierte Ansteuerung bzw. Aktivierung der Sicherheitssysteme mit einem der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 12 erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzbelegung durch die Druckverteilung auf einer Sitzfläche (2) und die Gewichtskraft durch mindestens einen Kraftaufnehmer (7, 8) unter der Sitzfläche (2) erfaßt wird und eine differenzierte Auswertung durch vorgegebene personenbezogene Korrelationen von Druckverteilung und Gewichtskraft und den erfaßten Werten erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswertevorrichtung (5) aus der Druckverteilung der Sitzbelegungsschwerpunkt und der erfaßten Gewichtskraftbelastung am vorderen Sitzbereich (17) und den vorgegebenen Hebelarmlängen das Sitzbelastungsgewicht ermittelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Auswertevorrichtung (5) und jeweils einem vorn und einem hinten quer unter der Sitzfläche (2) angeordneten Kraftaufnehmer (7, 8) die Sitzkraftverteilung und/oder das Sitzbelastungsgewicht ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswertevorrichtung (5) vorgegebene typische Sitzabbildungen vorgegebener Personengruppen und zugehöriger Gewichtsbereiche eingegeben werden, die jeweils mit dem ermittelten Sitzabbild und Gewichtswert verglichen und deren Korrelation festgestellt werden kann und aufgrund festgestellter Korrelation dann die Sicherheitssysteme nicht aktiviert oder aktiviert, bzw. gewichtsabhängig angesteuert werden.
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