DE102006052422A1 - Vorrichtung zur Erzeugung haptischer Signale - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Erzeugen haptischer Signale offenbart, die an einem Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs befestigbar ist und, wenn von einer Steuereinheit ein Signal empfangen wird, derart zu vibrieren vermag, dass ein den Sicherheitsgurt tragender Fahrer des Fahrzeugs die Vibration spüren kann. Sie kann bei dem Verfahren zum Verringern des Unwohlseins einer reisenden Person verwendet werden, indem der Sicherheitsgurt der Person zum Vibrieren gebracht wird.

Description

• Die Erfindung betrifft Verbesserungen einer Vorrichtung zum Liefern haptischer Informationen an eine Person. Sie findet insbesondere dabei Anwendung, dem Fahrer eines Fahrzeugs haptische Warnungen oder Signale zukommen zu lassen, obgleich auch andere Anwendungen möglich sind.
• Es ist bekannt, dass eine Schläfrigkeit des Fahrers oder eine andere Unachtsamkeit eine Hauptursache für Unfälle ist. Dies kommt leider häufig auf mehrspurigen Schnellstraßen vor, die von lange Strecken zurücklegenden Fahrern genutzt werden. Ein Moment der Unachtsamkeit kann ausreichen, dass der Fahrer das Fahrzeug aus der Spur heraus und von der Straße herunter oder in ein anderes Fahrzeug hinein abweichen lässt.
• Es wurden verschiedene Versuche unternommen, dazu beizutragen, die Aufmerksamkeit des Fahrers aufrechtzuerhalten und dem Fahrer insbesondere dabei zu helfen, wach zu bleiben. Spurführungssysteme wurden entwickelt, die es einem Fahrzeug ermöglichen, festzustellen, wo es sich auf einer Fernstraße befindet und wann ein Fahrzeug eine Spur verlässt oder dabei ist, aus dieser abzuweichen. Diese Systeme stützen sich typischerweise auf Informationen von einer Kamera, die an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist, um Spurmarkierungen zu erfassen.
• Es ist ebenfalls bekannt, einem Fahrer verschiedene Warnungen zukommen zu lassen, dass das Fahrzeug dabei ist, aus einer Spur abzuweichen, und zwar basierend auf den durch das Spurführungssystem (oder ein anderes Steuersystem) bereitgestellten Informationen. In ihrer einfachsten Form kann eine solche Warnung einen akustischen Alarm umfassen. Derartige Alarme sind wirkungsvoll, jedoch für Personen mit Gehörschaden nicht geeignet.
• Eine Alternative besteht darin, einem Fahrer ein haptisches Signal oder eine haptische Warnung als Teil eines Fahrerassistenzsystems (FAS) zukommen zu lassen. Haptische Vorrichtungen sind Vorrichtungen, die haptische Empfindungen über einen Informationsfluss erzeugen und steuern. Es wurde vorgeschlagen, haptische Signale zusätzlich zu oder anstelle von akustischen und visuellen Signalen zu verwenden. Bei einer Anordnung wird vorgeschlagen, das Fahrzeuglenkrad vibrieren zu lassen, um die Bewegungen eines Fahrzeugs zu simulieren, das über einen Rüttelstreifen am Straßenrand fährt. Bei einer anderen Anordnung wurde angeregt, Aktuatoren im Sitzunterteil des Fahrersitzes bereitrustellen und den Sitz durch Versorgen der Aktuatoren mit Energie vibrieren zu lassen. Derartige Vorrichtungen sind als Spurwechselassistenten bekannt und in zahlreiche Modelle von Straßenfahrzeugen eingebaut. In jedem Fall sind in einen Sitz oder ein Lenksystem eingebaute Lösungen teuer, da sie leistungsstark sein und in einer frühen Phase in die Konstruktion des Fahrzeugs integriert werden müssen, was die Vielseitigkeit ihrer Anwendung unflexibel macht.
• Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen haptischer Signale bereit, die an einem Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs befestigt werden kann und zu vibrieren vermag, wenn von einer Steuereinheit ein Signal empfangen wird, so dass ein den Sicherheitsgurt tragender Fahrer die Vibrationen spüren kann.
• Das Vorsehen einer Vorrichtung, die an einem Sicherheitsgurt befestigt zu werden vermag und die vibriert, um einem Fahrer haptische Signale zukommen zu lassen, hat sich als einfache und elegante Lösung des Problems erwiesen, Informationen an den Fahrer eines Fahrzeugs weiterzuleiten.
• Mit an einem Sicherheitsgurt befestigt ist eine Vorrichtung gemeint, die an der Außenseite eines Sicherheitsgurts befestigt ist, oder eine Vorrichtung, die in einem Abschnitt eines Sicherheitsgurts angebracht ist, oder eine Kombination aus diesen beiden Möglichkeiten. Die Befestigung an der Außenseite ist bevorzugt, da sie sicherstellt, dass die Vorrichtung nicht in den Träger gedrückt wird, wenn der Gurt im Falle eines Unfalls gestrafft wird.
• Die Vorrichtung kann daher einen integralen Teil des Sicherheitsgurts selbst umfassen. Die Vibrationen der Vorrichtung oder wenigstens eines Teils derselben können den Sicherheitsgurt zum Vibrieren bringen. Tatsächlich ist es möglich, dass die Vorrichtung selbst nicht vibriert, sondern einfach nur den Sicherheitsgurt, an dem sie befestigt ist, zum Vibrieren bringt, was als innerhalb des Rahmens zumindest eines Aspekts der Erfindung liegend zu betrachten ist.
• Die Vorrichtung kann einen Energiewandler, der die elektrische Energie eines Steuersignals in mechanische Energie umzuwandeln vermag, so dass er vibrieren kann, wenn er durch ein geeignetes Steuersignal angesteuert wird, ein den Energiewandler umgebendes Gehäuse, eine an dem von der Person getragenen Gegenstand befestigte Übertragungseinrichtung, die Energie von dem Energiewandler an den Gegen stand überträgt, und eine Vorspanneinrichtung umfassen, die dafür ausgelegt ist, den Energiewandler in Kontakt mit der Übertragungseinrichtung vorzuspannen.
• Die Übertragungseinrichtung stellt eine effiziente Möglichkeit der Weiterleitung von Energie von dem Energiewandler an den Sicherheitsgurt und somit an den Fahrer bereit.
• Die Übertragungseinrichtung kann ein starres Element oder ein flexibles Element umfassen, das an dem Sicherheitsgurt befestigt ist. Es kann durch eine durch den Sicherheitsgurt verlaufende Niete in Stellung genietet oder vorzugsweise in Stellung geklebt werden. Es wird vorzugsweise mit der Außenseite des Sicherheitsgurts verbunden, z.B. mit der vom Träger des Gurtes abgewandten Seite.
• Besonders bevorzugt umfasst die Übertragungseinrichtung einen Magneten oder ein Material, das von Magneten angezogen wird, wie etwa ein Magnetstahl.
• Der Energiewandler kann einen Motor umfassen, vorzugsweise einen Schrittmotor mit drehender Exzenterscheibe. Er kann auch einen Elektromagneten umfassen. Diesen beiden Wahlmöglichkeiten gemeinsam ist, dass beide dazu imstande sind, bei einer geringen Packungsgröße einen hohen Grad an Vibrationsenergie bereitzustellen.
• Die Vorspanneinrichtung umfasst besonders bevorzugt einen Magneten, der in Kombination mit einer magnetischen oder ferromagnetischen Übertragungseinrichtung zu verwenden ist. Der Energiewandler kann dann zumindest teilweise zwischen der Vorspanneinrichtung und der Übertragungseinrichtung positioniert werden, so dass er durch die Magnetkraft zwischen der Übertragungseinrichtung und der Vorspanneinrichtung in Stellung gehalten wird.
• Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Vorrichtung mit einem minimalen Energieverlust vom Energiewandler an das Gehäuse angeordnet werden kann.
• Alternativ kann die Vorspanneinrichtung federnd sein und zwischen dem Energiewandler und dem Gehäuse so wirken, dass der Energiewandler auf die Übertragungseinrichtung gedrückt wird. Sie kann eine Feder umfassen, etwa eine Kunststoff-Schrauben- oder Blattfeder. Dadurch wird etwas Energie auf das Gehäuse übertragen, wobei sie so ausgeführt werden sollte, dass dies minimiert wird.
• Das Gehäuse ist vorzugsweise so angeordnet, dass der Energiewandler abgedeckt wird, um ihn vor Beschädigung zu schützen, jedoch nur ein minimaler oder gar kein Energieübertragungsweg vom Energiewandler zum Gehäuse bereitgestellt wird. Es kann einen Hohlraum umfassen, in den die Übertragungseinrichtung, der Energiewandler und die Vorspanneinrichtung im Wesentlichen kontaktfrei eingebaut sind. Es kann einen oder mehrere in den Hohlraum ragende Vorsprünge umfassen, vorzugsweise mindestens drei Vorsprünge, die den Energiewandler und/oder die Übertragungseinrichtung mit minimalem Kontakt radial im Hohlraum anordnen.
• Das Gehäuse kann eine Einrichtung zur Befestigung am Sicherheitsgurt umfassen. Es kann beispielsweise mit zwei oder mehr flachen, mit Abstand voneinander angeordneten Armen oder Leisten versehen werden, die die Gurtränder umgeben, um das Gehäuse in Stellung zu halten.
• Es kann mehr als ein Energiewandler vorhanden sein, wobei jeder seine eigene Übertragungseinrichtung aufweisen kann. Dies hat den Vorteil, dass das Risiko einander auslöschender, phasenverschobener Vibrationen minimiert wird. Es können bei einer besonders bevorzugten Anordnung beispielsweise vier in einem Zwei-Mal-Zwei-Gitter angeordnete Energiewandler vorhanden sein. Jeder Energiewandler kann separat betätigbar sein, d.h. kann unabhängig von den anderen zum Vibrieren gebracht werden.
• Wenn mehr als ein Energiewandler vorhanden ist, kann ein jeder von ihnen in einem separaten Hohlraum im Gehäuse untergebracht sein. Das Gehäuse kann flexibel sein, um es den Energiewandlern zu ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen, wenn sich der Sicherheitsgurt biegt. Es kann in Segmente unterteilt sein. Es kann gegliedert sein, damit es sich beim Gebrauch biegen und die Relativbewegung der Energiewandler zulassen kann. Dies unterstützt den Gurt dabei, sich an die Figur des Fahrers anzupassen, um die Signale besser an den Fahrer zu übertragen, indem über eine möglichst große Fläche ein enger Kontakt sichergestellt wird.
• Bei einer Alternative könnte mehr als ein Gehäuse bereitgestellt werden, damit die Energiewandler unter Abstand voneinander längs eines Sicherheitsgurtes angeordnet werden können.
• Eine Steuereinrichtung kann zum Erzeugen von Signalen zum Ansteuern des oder jedes Energiewandlers bereitgestellt sein. Es können Signale erzeugt werden, die von Gefahreninformationen abhängig sind, welche durch einen oder mehrere an einem Fahrzeug befestigte Sensoren erfasst werden. Das Steuersignal kann beispielsweise einen oder mehrere Energiewandler zum Vibrieren bringen, wenn ein Fahrzeug aus einer Spur gerät.
• Die Vorrichtung kann die Anzahl der vibrierenden Energiewandler in Abhängigkeit von der Dringlichkeit der Warnung variieren. Es können beispielsweise unterschiedliche Steuersignale bereitgestellt werden, die bewirken, dass sich jeder Energiewandler auf eine vordefinierte Weise verhält. Unterschiedliche Vibrationsmuster und -folgen können in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden. Beispielsweise könnten die Energiewandler paarweise miteinander verbunden sein.
• Bei einer einfachen Anordnung können alle Energiewandler mit geringer Stärke vibrieren, wenn ein Fahrzeug in Richtung einer Spurbegrenzung abweicht, und stärker vibrieren, wenn das Fahrzeug Gefahr läuft, die Spur zu verlassen oder die Spur verlässt.
• Alternativ können mehr Energiewandler vibrieren, wenn das Fahrzeug Gefahr läuft, eine Spur zu verlassen (oder bei einer anderen Gefahr).
• Bei einer anderen Alternative können Energiewandler an unterschiedlichen Stellen im Gehäuse vibrieren, um dem haptischen Signal zusätzliche Bedeutung zu verleihen. Energiewandler zur linken Seite des Gehäuses (in Blickrichtung eines Trägers gesehen, der in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs blickt) könnten zum Vibrieren gebracht werden, während die anderen unbewegt bleiben (oder weniger stark vibrieren), um auf eine Gefahr auf der linken Seite hinzuweisen. Dies könnte anzeigen, dass das Fahrzeug nach links abweicht oder sich eine Gefahr von links nähert. Das Gegenteil könnte angewandt werden, um auf Gefahren auf der rechten Seite oder ein Abweichen nach rechts hinzuweisen, indem die rechten Energiewandler stärker zum Vibrieren gebracht werden. Es könnten sogar alle Energiewandler gleichzeitig vibrieren oder nur die nahe dem Zentrum gelegenen Energiewandler, die dort vorgesehen sind, um auf eine Gefahr von vorne hinzuweisen.
• Somit kann die Steuereinrichtung auch die Intensität der Vibration (ihre Stärke) und/oder die Frequenz variieren, um unterschiedliche Signale bereitzustellen, und/oder die Anzahl der zu einer gegebenen Zeit vibrierenden Energiewandler oder die Reihenfolge, in der sie vibrieren.
• Die Steuereinrichtung kann einen Signalprozessor umfassen. Dieser kann wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung vorgesehen oder an anderer Stelle am Fahrzeug befestigt und mit der Vorrichtung verbunden sein.
• Die Vorrichtung kann drahtlos mit einer Steuereinheit verbunden sein, die einen im Fahrzeug befindlichen Prozessor umfasst. Sie kann unter Verwendung einer Hochfrequenzverbindung angeschlossen sein. Sie kann batteriebetrieben sein und eine oder mehrere Batterien aufweisen, wie etwa Ni-Cd-Batterien. Sie kann einen Empfänger, eine Verarbeitungsschaltung, die vom Empfänger empfangene Signale erkennt, und eine Treiberschaltung umfassen, die auf die empfangenen Signale reagiert, um einen oder mehrere Energiewandler zum Vibrieren anzusteuern.
• Der Empfänger kann einen Hochfrequenzempfänger (HF-Empfänger) umfassen, der dafür ausgelegt sein kann, Signale von einem am Fahrzeug befestigten Sender zu empfangen. Dieser Sender kann wiederum durch eine Steuerschaltung angesteuert werden, die einen Teil des Gefahrenwarnsystems eines Fahrzeugs bildet.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform können der Empfänger, die Verarbeitungsschaltung und die Treiberschaltung auf einer einzelnen Leiterplatte montiert sein, die flexibel sein kann. Die Verarbeitungsschaltung kann einen Mikroprozessor mit einem Speicher umfassen, der Programmbefehle enthält. Eine induktive Schleife kann ebenfalls bereitgestellt sein, um die Batterie durch induktive Kopplung mit einer im Fahrzeug befindlichen Energiequelle aufzuladen.
• Die Vorrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen auf der Stirnseite des Sicherheitsgurtes befindet, die vom Fahrer abgewandt ist. Dies stellt sicher, dass im Falle eines Unfalls, der bewirkt, dass der Fahrer in den Gurt gedrückt wird, die Vorrichtung nicht in die Haut des Fahrers gepresst wird.
• Damit ist gemeint, dass sich keine aktiven Teile der Vorrichtung auf der Seite des Gurtes befinden, die dem Fahrer zugewandt ist. Dies kann den Energiewandler (oder die Energiewandler), die Übertragungseinrichtung und die Vorspanneinrichtung sowie den Großteil des Gehäuses, wenn nicht sogar das gesamte Gehäuse umfassen.
• Die Übertragungseinrichtung kann daher auf die nach außen gewandte Seite des Sicherheitsgurtes geklebt sein.
• Die Vorrichtung kann an einem Sicherheitsgurt nahe einem unteren Ende des Gurtes befestigt werden, wodurch die Vorrichtung beim Gebrauch in Kontakt mit dem Bauch- oder Schoßbereich des Fahrers angeordnet wird. Sie kann eine Einrichtung zur Befestigung an einer Nietöse am Ende eines Anschlagbügels des Sicherheitsgurtes umfassen.
• Ein oder mehrere Leitungen können die Vorrichtung mit einem am Fahrzeug befestigen Prozessor verbinden. Die oder jede Leitung kann am Sicherheitsgurt befestigt sein. Sie können bei einer besonders bevorzugten Anordnung an Ort und Stellung auf den Sicherheitsgurt aufgenäht sein, beispielsweise entlang des Randes.
• Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung bereit, die an einem von einer Person getragenen Gegenstand befestigt zu werden vermag, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Energiewandler, der die elektrische Energie eines Steuersignals in mechanische Energie umzuwandeln vermag, so dass er vibrieren kann, wenn er durch ein geeignetes Steuersignal angesteuert wird, ein den Energiewandler umgebendes Gehäuse, eine an dem von der Person getragenen Gegenstand befestigte Übertragungseinrichtung, die Energie von dem Energiewandler an den Gegenstand überträgt, und eine Vorspanneinrichtung, die den Energiewandler in Kontakt mit der Übertragungseinrichtung vorzuspannen vermag, wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie vibriert, wenn ein Signal an die Vorrichtung angelegt wird, um dem Träger des Gegenstands ein haptisches Signal zukommen zu lassen.
• Der Gegenstand kann einen Sicherheitsgurt umfassen. Alternativ kann er ein Kleidungsstück umfassen.
• Die Vorrichtung kann dafür ausgelegt sein, dem Träger haptische Signale zukommen zu lassen, die den Träger beim Fahren des Fahrzeugs unterstützen.
• Die Vorrichtung kann alternativ oder zusätzlich dazu an einem Sicherheitsgurt befestigt werden und dafür ausgelegt sein, haptische Signale bereitzustellen, die auf den Träger eine therapeutische Wirkung haben, um etwa die Auswirkungen der Reisekrankheit zu verringern.
• Die Vorrichtung kann diese Auswirkungen verringern, indem haptische Signale angewandt werden, die den Träger ablenken, wobei es sich gezeigt hat, dass dadurch das Auftreten der Reisekrankheit bei vielen Personen, insbesondere bei kleinen Kindern und Säuglingen, verringert wird.
• Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine nachträglich einbaubare Vorrichtung bereit, die Einrichtungen zum Befestigen derselben an einem von einem Benutzer getragenen Gegenstand umfasst, wobei die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt ist.
• Gemäß einem vierten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Liefern haptischer Informationen an den Fahrer eines Fahrzeugs bereit, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer an einem Sicherheitsgurt befestigten Vorrichtung und das Anlegen eines oder mehrerer Steuersignale an die Vorrichtung umfasst, um zu bewirken, dass die Vorrichtung beim Gebrauch wenigstens einen Teil des Sicherheitsgurtes zum Vibrieren bringt.
• Gemäß einem fünften Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verringern des Unwohlseins einer in einem Fahrzeug reisenden Person bereit, das das Vibrieren eines von der Person getragenen Sicherheitsgurts umfasst.
• Das Verfahren kann unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte der Erfindung ausgeführt werden.
• Es hat sich gezeigt, dass sich auf eine in einem Fahrzeug befindliche Person angewandte Vibrationen bei der Verringerung von Unwohlsein, wie etwa dem mit dem Gefühl der Reisekrankheit verbundenen Unwohlsein, als wirksam erweisen können.
• Es wird nun lediglich exemplarisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• 1 eine isometrische Ansicht von oben und von einer Seite einer an einem Sicherheitsgurt befestigten Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist,
• 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 ist, die einen Querschnitt durch die Vorrichtung darstellt,
• 3 eine isometrische Ansicht von oben und von einer Seite der Vorrichtung gemäß 1 ist, bei der der Deckel entfernt ist,
• 4 eine Schnittansicht der Vorrichtung ist, die die Lage der am Sicherheitsgurt befestigten Stahlscheiben und der Aktuatoren zeigt,
• 5 eine vergrößere Teilschnittansicht ist, die die Lage des Aktuators und des Magneten in einem Abschnitt des Gehäuses im Detail zeigt,
• 6 eine isometrische Ansicht von unten und von einer Seite der an einem Sicherheitsgurt befestigten Vorrichtung ist,
• 7 die in ein Fahrzeugsystem eingebaute Vorrichtung zum Liefern haptischer Signale an eine einen Sicherheitsgurt tragende Person ist,
• 8 eine alternative schematische Teilansicht einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist, und
• 9 eine isometrische Teilansicht von oben und von einer Seite einer eine Feder enthaltenden Vorrichtung gemäß den Grundlagen von 8 ist.
• Die Vorrichtung 100 hat ein dünnes, allgemein viereckiges Gehäuse 200 (am besten in 3 gezeigt) und einen passenden Deckel 300, der darüber befestigt wird. Der Deckel ist in vier Abschnitte 310, 320, 330, 340 unterteilt. Der Deckel 300 weist außerdem eine Nase 350 auf, die sich von einem Ende erstreckt und ein Loch 355 zur Aufnahme eines Niets (nicht gezeigt) umfasst, der sie an einem Abschnitt des Sicherheitsgurts 400 befestigt. Der Deckel 300 wird mit dem Gehäuse 200 verrastet und kann außerdem durch vier Schrauben befestigt werden, die sich jeweils durch eine entsprechende eingesenkte Öffnung 315, 325, 335, 345 in jedem der Deckelabschnitte erstrecken. Weichschaumabstandshalter (nicht gezeigt) zwischen dem Gehäuse und dem Deckel tragen dazu bei, den Deckel gegen Vibrationen vom Gehäuse zu isolieren.
• Jeder der vier Abschnitte des Deckels 300 entspricht einem der vier Abschnitte 210, 220, 230, 240 des Gehäuses 200. Diese Abschnitte sind in einer Gitterform angeordnet. Jeder Gehäuseabschnitt umfasst eine zylindrische Öffnung 211, 221, 231, 241, die vollständig durch das Gehäuse hindurch verläuft, um durch die Öffnung Zugang zu einem Abschnitt des Sicherheitsgurts 400 zu ermöglichen. Der Deckel 300 wird auf dem Gehäuse 200 angebracht, um die Öffnungen abzudecken und, wie sich noch zeigen wird, die Arretierung verschiedener Komponenten in jeder Öffnung sicherzustellen. Das Gehäuse 200 weist vier dünne, paarweise angeordnete Armabschnitte 361, 362 auf, die das Gehäuse um einen Abschnitt des Sicherheitsgurtgewebes festklemmen. Dies ist am besten in 4 zu sehen, in der die Armpaare und die Unterseite des Gehäuses eine C-förmige Gestalt bilden, die den Sicherheitsgurt aufnimmt.
• Wie am besten in 5 zu sehen, enthält jede Öffnung eine Anordnung, die eine Übertragungseinrichtung 500, einen Energiewandler 600 und eine Vorspanneinrichtung 700 umfasst. Die Übertragungseinrichtung weist eine Magnetstahlscheibe von ungefähr 12 mm Durchmesser auf, die auf den Sicherheitsgurt geklebt ist. Zwei derartige Anordnungen sind in der Schnittansicht von 4 zu sehen, da jedoch vier Öffnungen vorgesehen sind, versteht es sich, dass vier Schieben in einem 2-Mal-2-Gitter aufgeklebt sind. Das Zentrum jeder Stahlscheibe 500 ist so gewählt, dass es mit dem Zentrum ihrer jeweiligen Öffnung im Gehäuse 200 zusammenfällt.
• Über der Scheibe 500 in der Öffnung befindet sich ein zylindrischer Energiewandler 600. Dieser hat ebenfalls die Gestalt einer Scheibe von ungefähr 12 mm Durchmesser und 3,5 mm Dicke. Ein Paar Drähte (nicht gezeigt) erstreckt sich vom Energiewandler 600 durch einen Auslass im Gehäuse 200, der in die Öffnung mündet. Die Drähte von jedem der vier Energiewandler treten aus dem Gehäuse 200 aus und sind längs der Seite des Sicherheitsgurts festgenäht.
• Über dem Energiewandler 600 befindet sich eine Vorspanneinrichtung 700, die einen Magneten umfasst. Dieser ist ebenfalls als Scheibe dargestellt, er könnte jedoch auch eine andere Gestalt haben. Der Magnet 700 wird von der Metallscheibe 500 angezogen und klemmt so den Energiewandler 600 in Stellung fest. Diese Anordnung stellt sicher, dass Energie vom Energiewandler in die Scheibe und somit in den Sicherheitsgurt eingekoppelt wird.
• Die Höhe der Scheibe ist so gewählt, dass, wenn sich der Deckel in Stellung befindet, Platz für den Energiewandler und die Vorspanneinrichtung als Stapel vorhanden ist, ohne dass die Vorspanneinrichtung die Innenseite des Deckels 300 berührt. Dies stellt sicher, dass der Betrag der Energieübertragung an den Deckel minimal ist.
• Darüber hinaus ist der Durchmesser der Öffnung größer als der aller darin enthaltenen Komponenten. Drei kleine sich nach innen erstreckende Lappen (nicht gezeigt) sind bereitgestellt, die dazu beitragen, die Metallscheibe 500 in der Öffnung zu zentrieren, und die außerdem die Energieübertragung an das Gehäuse minimieren, wobei sie ferner dazu beitragen, das Gehäuse und somit den Deckel in Stellung zu halten. Daher ist nach der Montage keine andere Form der Befestigung am Sicherheitsgurt 400 erforderlich, abgesehen von der Verwendung eines Niets zum Festsetzen des Gehäuses (obgleich dies optional ist).
• Im Gebrauch ist jeder der Drähte von den Energiewandlern der Vorrichtung 100 mit einem Ausgang eines Fahrzeugsteuersystems verbunden, wie in 7 gezeigt. Dies lässt sich durch Verbinden eines Steckers, der Teil des Fahrzeug-Kabelbaums ist, mit einer Steuereinheit 710 erreichen, die Signale von einem Fahrzeugprozessor 720 empfängt, der etwa zum Bestimmen der Fahrzeugposition in einer Fahrspur verwendet wird. Der Prozessor leitet Signale von verschiedenen Sensoren ab, die eine Radareinheit 730, eine Geschwindigkeitseinheit 740, einen Giersensor 750 und einen Lenkstellungssensor 760 einschließen. Selbstverständlich könnten auch andere Sensorkombinationen sowie andere Sensortypen verwendet werden. Eine Spannung wird an einen oder mehrere der Drähte angelegt, um den mit diesem Draht verbundenen Energiewandler zum Vibrieren zu bringen. Die Steuereinheit 710 ist dafür konfiguriert, an einen oder mehrere der Energiewandler eine unterschiedliche Spannung anzulegen, um sie entweder alle gleichzeitig, nacheinander oder in Sätzen, etwa paarweise, zum Vibrieren zu bringen. Dies ermöglicht es, dem Träger des Gurtes unterschiedliche Nachrichten zukommen zu lassen.
• Verschiedene Modifikationen sind möglich. Bei einer in den 8 und 9 gezeigten, alternativen Ausführungsform 800 wird anstelle des Magneten eine Feder 810 verwendet. Ansonsten sind die Bauteile der Vorrichtung im Wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform und aus Gründen der Klarheit mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Feder 810 wirkt zwischen dem Deckel und der Oberseite des Energiewandlers.
• Bei einer anderen, nicht gezeigten Anordnung kann das Gehäuse ferner eine Steuereinheit, eine Stromquelle, wie etwa eine Batterie, und einen HF-Empfänger enthalten. Das Fahrzeug ist ebenfalls mit einem HF-Sender ausgestattet. Wenn ein haptisches Signal benötigt wird, sendet das Fahrzeug ein Signal mit einer Stärke und Frequenz, die von dem HF-Empfänger erfasst werden können. Bei Empfang des Signals erzeugt die Steuereinheit das erforderliche Signal, das an einen oder mehrere der Energiewandler anzulegen ist, um sie zum Vibrieren zu bringen. Sofern erforderlich, könnte das gesendete Signal auch Informationen über die Art des benötigten haptischen Signals enthalten, z.B. bringe alle Energiewandler, einen Energiewandler, etc. zum Vibrieren.
• Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, im Falle eines drohenden Unfalls einem Fahrer ein haptisches Warnsignal zukommen lassen, etwa wenn ein Fahrzeug aus der Fahrspur abweicht.
• Sie kann auch als Vorrichtung zur Minderung des Unwohlseins einer in einem Fahrzeug reisenden Person verwendet werden. Es ist bekannt, dass viele Menschen, insbesondere Kinder, unter Bewegungskrankheit (auch als Reisekrankheit bezeichnet) leiden, die ziemlich unangenehm ist. Den Sicherheitsgurt einer Person zum Vibrieren zu bringen, während sich das Fahrzeug bewegt, kann dabei helfen, dieses Unwohlsein zu verringern und Tests haben gezeigt, dass das Anwenden haptischer Reize auf Personen während der Reise dazu beitragen kann, dass sie sich wohler fühlen.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Erzeugen haptischer Signale, die an einem Sicherheitsgurt eines Fahrzeugs befestigbar ist und die, wenn von einer Steuereinheit ein Signal empfangen wird, derart zu vibrieren vermag, dass ein den Sicherheitsgurt tragender Fahrer des Fahrzeugs die Vibrationen spüren kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen integralen Teil eines Sicherheitsgurts umfasst und dafür ausgelegt ist, den Sicherheitsgurt zum Vibrieren zu bringen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen Energiewandler, der elektrische Energie eines Steuersignals in mechanische Energie umzuwandeln vermag, so dass er vibrieren kann, wenn er durch ein geeignetes Steuersignal angesteuert wird, ein den Energiewandler umgebendes Gehäuse, eine an dem von der Person getragenen Sicherheitsgurt befestigte Übertragungseinrichtung, die Energie von dem Energiewandler an den Sicherheitsgurt überträgt, und eine Vorspanneinrichtung umfasst, die den Energiewandler in Kontakt mit der Übertragungseinrichtung vorzuspannen vermag.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Übertragungseinrichtung ein starres Element oder ein flexibles Element umfasst, das an dem Sicherheitsgurt befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Übertragungseinrichtung ein magnetisches oder magnetleitendes Material umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der der Energiewandler einen Motor umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Motor einen Schrittmotor mit drehender Exzenterscheibe umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der die Vorspanneinrichtung einen Magneten umfasst, der in Kombination mit einer magnetischen oder ferromagnetischen Übertragungseinrichtung zu verwenden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Energiewandler zumindest teilweise zwischen der Vorspanneinrichtung und der Übertragungseinrichtung positioniert ist, so dass er durch die Magnetkraft zwischen der Übertragungseinrichtung und der Vorspanneinrichtung in Stellung gehalten wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der die Vorspanneinrichtung federnd ist und zwischen dem Energiewandler und dem Gehäuse so wirkt, dass der Energiewandler auf die Übertragungseinrichtung gedrückt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Vorspanneinrichtung eine Feder umfasst, wie etwa eine Kunststoff-Schrauben- oder -blattfeder.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei der das Gehäuse zum Abdecken des Energiewandlers angeordnet ist, um ihn vor Beschädigung zu schützen, jedoch ein minimaler Energieübertragungsweg vom Energiewandler zum Gehäuse bereitgestellt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Gehäuse einen Hohlraum umfasst, in den die Übertragungseinrichtung, der Energiewandler und die Vorspanneinrichtung im Wesentlichen kontaktfrei eingebaut sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, bei der eine Steuereinrichtung zum Erzeugen von Signalen zum Ansteuern des Energiewandlers bereitgestellt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der mehr als ein Energiewandler bereitgestellt ist und bei der die Steuereinrichtung die Anzahl der vibrierenden Energiewandler in Abhängigkeit der Dringlichkeit der Warnung variiert.
16. Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, an einem von einer Person getragenen Gegenstand befestigt zu werden, mit: – einem Energiewandler, der elektrische Energie eines Steuersignals in mechanische Energie umzuwandeln vermag, so dass er vibrieren kann, wenn er durch ein geeignetes Steuersignal angesteuert wird, – einem den Energiewandler umgebenden Gehäuse, – einer an dem von der Person getragenen Gegenstand befestigten Übertragungseinrichtung, die Energie von dem Energiewandler an den Gegenstand überträgt, und – einer Vorspanneinrichtung, die dafür ausgelegt ist, den Energiewandler in Kontakt mit der Übertragungseinrichtung vorzuspannen, wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie vibriert, wenn ein Signal an die Vorrichtung angelegt wird, um dem Träger des Gegenstands ein haptisches Signal zukommen zu lassen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der Gegenstand einen Sicherheitsgurt umfasst.
18. Verfahren zum Liefern haptischer Informationen an den Fahrer eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer an einem Sicherheitsgurt befestigten Vorrichtung und das Anlegen eines oder mehrerer Steuersignale an die Vorrichtung umfasst, um zu bewirken, dass die Vorrichtung im Gebrauch wenigstens einen Teil des Sicherheitsgurtes zum Vibrieren bringt.
19. Verfahren zum Verringern des Unwohlseins einer in einem Fahrzeug reisenden Person, das das Vibrieren eines von der Person getragenen Sicherheitsgurts umfasst.