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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Rückhaltesystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Verfahren zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes und eine Auswerte- und Steuereinheit für ein Rückhaltesystem.
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Seit der Einführung der gesetzlichen Gurtanlegepflicht in Deutschland im Jahre 1977 sowie der Einführung des Sicherheitsgurts in den 70er Jahren, konnte die Zahl der Getöteten von 21.000 auf 5.000 deutlich reduziert werden. Neben anderen Rückhaltesystemen liefert der Sicherheitsgurt mit nahezu 75% - 80% der Rückhaltewirkung jedoch den größten Beitrag zum Schutz des Insassen im Falle eines Unfalls.
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Nahezu 10.000 Verkehrstote auf europäischen Straßen gehen auf das Nichtanlegen des Sicherheitsgurtes zurück. Nach Schätzungen schnallen sich trotz immer stärkerer Verbreitung von Gurtwarnsystemen, so genannten Belt Remindern, weiterhin ca. 10 % aller Fahrzeuginsassen in Deutschland nicht an. Bei Lkw-Fahrern geht man nach Schätzungen sogar von 50 % aus. Bedenklich ist weiterhin die Entwicklung, dass sich immer mehr PKW-Besitzer auf eigene Kosten sowie eigene Gefahr und unter Ausschluss der Herstellerverantwortung die entsprechenden Belt Reminder in Fachwerkstätten abstellen lassen.
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Üblicherweise wird bei heutigen Sitzbelegungserkennungseinrichtungen aufweisenden Gurtsystemen mit Belt Reminder Systemen geprüft, ob bei belegtem Sitz das Gurtschloss gesteckt ist, d.h. ob die vorzugsweise metallene Zunge des Gurtsystems im Gurtschloss eingerastet ist. Darauf basierend wird meist durch akustische und/oder optische beziehungsweise visuelle Signale der Fahrer gewarnt, dass ein oder mehrere Insassen seines Fahrzeugs nicht richtig beziehungsweise gar nicht angeschnallt sind. Eine Manipulation des Systems ist jedoch dennoch möglich, beispielsweise durch Führung des Gurtes hinter dem belegten Sitz beziehungsweise hinter der Lehne des belegten Sitzes sowie Einstecken des Gurtschlosses.
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Es ergibt sich, dass Insassen von europäischen Fahrzeugen beziehungsweise von Fahrzeugen für den europäischen Markt, die sich nicht anschnallen, auch nicht vom deutlich gestiegenen Sicherheitsniveau der Fahrzeuge profitieren können. Weder können etwaige Crash-Belastungen durch die erstmals 1985 eingesetzten irreversiblen, pyrotechnischen Gurtstraffer gesenkt werden, noch profitieren diese Insassen von den sich immer stärker verbreitenden Pre-Crash-Systemen. Der Bedarf zu einer nachhaltigen „Motivation“ dieser so genannten „Gurtmuffel“ zum Anlegen des Sicherheitsgurtes liegt auf der Hand. Die Erfahrungen im europäischen Ausland zeigen, dass selbst mit einer deutlichen Erhöhung der Bußgelder ein „Sättigungsniveau“ erreicht wird und weiterhin ein Rest der Insassen im niedrigen zweistelligen oder hohen einstelligen Prozentbereich übrig bleibt, der sich weiterhin nicht anschnallt. In vorteilhafter Weise können jedoch erweiterte technische Möglichkeiten herangezogen werden, um den größtmöglichen Anschnallgrad von Fahrzeuginsassen zu erreichen.
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Beispielsweise führte der Einsatz eines Belt Reminders im Rahmen der Euro-NCAP-Versuche zu positiven Ergebnissen. Über einen derartigen Belt Reminder kann versucht werden die ca. 10.000 Unfalltode bei nicht angeschnallten Insassen in Europa durch intelligente Gurtwarnsysteme beginnend von akustischen und/oder visuellen Warnsignalen bis hin zur Behinderung des Anlassvorgangs zu verhindern.
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Eine Möglichkeit einen erfolgten korrekten Angurtvorgang zu identifizieren, besteht beispielsweise in der Sensierung und Auswertung der Gurtauszugslänge. Üblicherweise wird hierbei die so genannte Gurtauszugslänge oder Restwickellänge des Gurtes zusätzlich als Auslösekriterium oder als Eingabegröße für die Airbagansteuerung berücksichtigt. Beispielsweise werden Abweichungen von einem Initialwert ermittelt. Diese Abweichungen werden gegenüber einem Schwellwert verglichen und zeigen somit an, ob sich die Sitzposition des Insassen gegenüber seiner ursprünglichen Sitzposition stark verändert hat. Als Folge davon, wird bei dauerhaftem Überschreiten des Schwellwerts, eine geringe Kraft aufgebracht. Diese zieht am Gurt-System und soll den Insassen daran erinnern, dass dieser sich wieder in eine „sichere“ Position begibt. Nachteil dieses Verfahrens sind die Doppeldeutigkeiten, welche dabei entstehen können. Aufgrund der Tatsache, dass nur die Information über die relative Gurtauszugslänge erfasst wird und ob das Gurtschloss gesteckt ist, kann es bei Kindersitzen oder Personen, welche den Gurt dauerhaft vom Körper entfernt halten, zu Störungen kommen. Es sind bereits Lösungen bekannt, welche die Gurtauszugslänge für pyrotechnische Systeme verwendet, um das Löseverhalten des Gurtbandes nach erfolgter Kollision zu beeinflussen. Alternativ hierzu könnten zur Erkennung des Anlegezustandes des Gurtbandes optische Verfahren eingesetzt werden, welche beispielsweise auch zur Bestimmung der Insassenposition eingesetzt werden könnten.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 014 772 A1 wird ein gattungsgemäßes Rückhaltesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Gurtkontaktschalter zur Sensierung eines Anlegezustands eines Sicherheitsgurts beschrieben. Das beschriebene Rückhaltesystem umfasst zusätzlich einen Gurtauszugssensor zur Sensierung des Anlegezustands, wobei der Sicherheitsgurt erst dann als angelegt gilt, wenn der Gurtkontaktschalter geschlossen ist und wenn der Gurtauszugssensor einen Wert für die Gurtauszugslänge erfasst, welcher größer als ein vorgegebener Schwellwert für die Gurtauszugslänge ist. Zudem wird die Möglichkeit offenbart, dass eine Auswerte- und Steuereinheit als erste Information den Zustand eines Gurtschlosssensors und als zweite Informationen einen Zustand eines Sitzbelegungssensors zur Ermittlung eines aktuellen Sitzzustandes auswerten kann.
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Aus der
DE 199 46 094 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für Sicherheitsgurte an Kraftfahrzeugen bekannt. Die Sicherheitseinrichtung umfasst eine Anordnung zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes, welche eine Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes umfasst. Der aktuelle Gurtzustand umfasst erste Informationen über eine aktuelle Gurtauszuglänge und ein gestecktes Gurtschloss. Zudem wertet eine Auswerte- und Steuereinheit zweite Informationen der Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Sitzzustandes aus und kombiniert diese mit den ersten Informationen über den aktuellen Gurtzustand, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband zu erkennen.
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Aus der
DE 60 2005 003 622 T2 ist ein Verfahren zum Steuern einer Rückhaltevorrichtung in einem Fahrzeug bekannt. Das Verfahren kann anhand von Daten von verschiedenen Beschleunigungssensoren eine Fehlfunktion erkennen und gegebenenfalls die Auslösung eines Airbags verhindern.
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Aus der
DE 101 36 267 AI ist ein Sensor zur Erfassung der Auszugslänge eines Sicherheitsgurtes bekannt. Der Sensor kann beispielsweise als Hallsensor ausgeführt werden.
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Aus der
US 2002/0011722 A1 ist ein System zur Klassifizierung eines Insassen bekannt.
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Hierbei wird für die Beurteilung der Auslösung von Sicherheitssystemen auch ein Abstand des Fahrers vom Instrumentenbrett erfasst.
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Aus der
EP 1 093 982 AI sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung der Sicherheitsgurtbenutzung bekannt. Hierbei wird eine nicht korrekte Benutzung der Anschnallgurte in einer Blackbox gespeichert.
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Aus der
DE 10 2006 042 455 A1 ist ein Gurtschloss für ein Kraftfahrzeug bekannt. Hierbei ist ein Kombisteuergerät für ein Airbagsystem und weitere Sicherheitssysteme bekannt.
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Aus der
US 5 877 707 A ist eine GPS-basierte Überwachung eines Sicherheitsgurtsystems bekannt. Hierbei wird bei nicht korrekt angelegtem Sicherheitsgurt ein Warnsignal aktiviert.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Rückhaltesystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch eine Auswerte- und Steuereinheit Informationen einer Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Sitzzustandes ausgewertet und mit Informationen über einen aktuellen Gurtzustand kombiniert werden, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband zu erkennen, wobei der aktuelle Gurtzustand Informationen über eine aktuelle Gurtauszuglänge und ein gestecktes Gurtschloss umfasst. Erst die Auswertung des aktuellen Sitzzustandes, insbesondere einer aktuellen Position des Sitzes im Bezug auf die Instrumententafel und/oder des Lenkrades, ermöglicht in vorteilhafter Weise eine aussagekräftige Auswertung einer ermittelten Gurtauszugslänge im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems besteht im Schutz der einzelnen Person im Straßenverkehr, da eine unsachgemäße Bedienung einer als Gurtsystem ausgebildeten Rückhalteeinrichtung verhindert und somit die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht wird. Vorzugsweise können hierfür bereits im Fahrzeug bestehende Schnittstellen verwendet werden, wodurch sich der Entwicklungsaufwand gering halten lässt und im Wesentlichen eine Softwarelösung realisiert werden kann.
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Hierbei erfasst die Auswerte- und Steuereinheit Informationen einer Fahrdynamiksensorik und wertet diese zur Ermittlung eines aktuellen Fahrzeugzustands aus, wobei die Auswerte- und Steuereinheit die Informationen der Fahrdynamiksensorik zur Verifizierung des Erkennungsergebnisses mit den Informationen der Innenraumsensorik kombiniert. Durch die Auswertung der Informationen der Fahrdynamiksensorik kann ein nicht wirksam angelegtes Gurtband auch dann erkannt werden, wenn das Gurtband vor der Initialisierung des Systems hinter dem Sitz geführt und das Gurtschloss gesteckt wird.
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Zudem vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit während der Auswertung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes ein aus den erfassten Informationen der Fahrdynamiksensorik und den Informationen der Innenraumsensorik aktuell ermitteltes Gurtzustandsmuster mit verschiedenen gespeicherten Gurtzustandsmustern. Die gespeicherten Muster umfassen verschiedene Kennlinien von Gurtauszuglängen, welche beispielsweise von den Körperproportionen des Insassen, vom Fahrzeugsitz, von einer Fahrsituation usw. abhängig sind. Durch die Verwendung von gespeicherten Mustern kann über einfache Schwellenwertabfragen beispielsweise die Situation erkannt werden, dass sich ein Insasse auf dem Fahrzeugsitz befindet, das Gurtband aber hinter der Sitzlehne verläuft und das Gurtschloss gesteckt ist.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Rückhaltesystems in einem Fahrzeug möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Innenraumsensorik zur Erfassung der Gurtauszugslänge beispielsweise eine Hall-Sensoreinheit, eine induktive Sensoreinheit und/oder eine optische Erfassungseinheit auf, wobei die Innenraumsensorik zum Messen der Gurtauszugslänge vorzugsweise die Umdrehungen eines Aufrollmoduls erfasst. Hierdurch ergibt sich eine einfache Realisierung der Sensierung bei nur geringem Kostenaufwand. In vorteilhafter Weise können bereits im Fahrzeug befindliche Sensoren zur Messung der Gurtauszugslänge verwendet werden, wodurch den Sensoren ein Mehrfachnutzen zugeschrieben werden kann. Somit wird die Sensorik entsprechend günstiger, da mehrere Anwendungen auf die Sensorinformation zugreifen können. Insbesondere bietet die Verwendung der abgerollten Gurtauszugslänge die Möglichkeit zur Plausibilisierung von bereits bestehenden Innenraumsensorsystemen für weitere Märkte. Dadurch lassen sich bereits eingesetzte, teure Sensoren, wie beispielsweise Gurtkraftsensoren ersetzen. Zudem kann beispielsweise ein Lenkwinkelsensor, welcher in erster Näherung als Inkrementalgeber verwendet wird, derart modifiziert werden, dass dieser zusätzlich als Gurtauszugslängensensor in einem Gurtsystem beziehungsweise in einem Aufrollmodul verbaut werden kann.
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Es wird vorgeschlagen, dass der aktuelle Sitzzustand Informationen über eine Position des korrespondierenden Sitzes relativ zur Instrumententafel/Lenkrad und/oder über eine Stellung einer korrespondierenden Sitzrückenlehne und/oder eine Sitzposition eines korrespondierenden Fahrzeuginsassen umfasst. Hierdurch kann ein Missbrauch des Gurtsystems mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden, da der Sitzzustand einen Einfluss auf die für einen Insassen typische Gurtauszugslänge hat und erst die Auswertung des aktuellen Sitzzustandes, insbesondere einer aktuellen Position des Sitzes im Bezug auf die Instrumententafel/Lenkrad, ermöglicht eine aussagekräftige Auswertung einer ermittelten Gurtauszugslänge im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fahrdynamiksensorik fahrdynamische Größen in mindestens einer Ausdehnungsrichtung des Fahrzeugs erfasst. Hierdurch ist die Ermittlung und Erkennung bzw. Identifizierung einer unsachgemäßen Benutzung eines Gurtsystems im Fahrzeug nahezu zweifelsfrei möglich, da sich während des Fahrzeugsbetriebs die Belastung des Gurtbandes auf Grund von unterschiedlichen fahrdynamischen Größen ständig ändert, wodurch sich auch die Gurtauszugslänge ständig ändert. Wird eine solche Änderung der Gurtauszugslänge bei der Auswertung nicht ermittelt, ergibt sich daraus ein Hinweis auf einen unsachgemäßen Anlegezustand des Gurtbandes.
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Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Fahrdynamiksensorik Bremsdrücke einzelner Fahrzeugräder, Lenkradinformationen, Lenkwinkelinformationen am Fahrzeugrad, Bremspedalstellungen, Zündschlossstellungen und/oder Gaspedalstellungen erfasst. Eine Erweiterung durch diese zusätzlichen fahrdynamischen Größen führt in vorteilhafter Weise zu einer erhöhten Auswertewahrscheinlichkeit, wodurch ein korrekter Anschnallvorgang zweifelsfrei identifizierbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems trägt die Auswerte- und Steuereinheit einen Fehlercode in mindestens ein Steuergerät des Fahrzeugs ein und/oder blockiert ein Starten des Fahrzeugantriebs und/oder begrenzt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, wenn ein nicht wirksam angelegtes Gurtband nach der Initialisierung des Systems vor Fahrtantritt ermittelt wird. In vorteilhafter Weise kann insbesondere durch Nichtstarten des Fahrzeugantriebs eine Gefährdung eines nicht angeschnallten Insassen verhindert werden. Bevorzugt führt eine unsachgemäße Bedienung des Gurtsystems bzw. ein Nichtanlegen des Gurtes zu einem Eintrag eines Fehlercodes, welcher zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise polizeilich ausgewertet werden kann. Andere Modifikationen zur Beeinflussung des Fahrbetriebs sind ebenfalls denkbar, wie beispielhaft die Modifikation des Getriebes und/oder der Bremsanlage (elektronische Feststellbremse).
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Die Auswerte- und Steuereinheit ist beispielsweise im Airbagsteuergerät des Fahrzeugs angeordnet, so dass in vorteilhafter Weise ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Steuergerät zur Ermittlung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes verwendet werden kann. Hierbei beeinflusst das von der Auswerte- und Steuereinheit ermittelte Auswerteergebnis über den Anlegezustand eines korrespondierenden Gurtbandes die Auslösung von passiven Rückhaltemitteln, wie beispielsweise von Frontairbags, Seitenairbags, Window-Airbags usw. Zu den passiven Rückhaltemittel zählen auch andere bekannte reversible Rückhaltesysteme, wie z.B. bewegbare Kniepolster, Komponenten im Sitz wie Seitenwangenverkleidungen usw. Dadurch ist es möglich, die entsprechenden passiven Rückhaltemittel bei einem erkannten nicht angelegten Gurtband aggressiver, d.h. schneller zu aktivierten bzw. zu entfalten, um damit beispielsweise die Bewegung des Insassen durch den schneller aktivierten Airbag früher zu beeinflussen, d.h. den Insassen früher im aktivierten Airbag aufzunehmen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Rückhaltesystem mindestens eine Warneinheit zur Erzeugung eines Warnsignals, wenn das Gurtband nicht wirksam angelegt ist. Vorzugsweise erzeugt die Warneinheit akustische und/oder optische und/oder haptische Signale. In vorteilhafter Weise erfolgt hierdurch eine deutliche Aufforderung zum Anlegen des Sicherheitsgurtes, welche sowohl als Erinnerung für einen vergesslichen Insassen als auch als Motivation für einen so genannten „Gurtmuffel“ dienen kann. Insbesondere wird hierdurch ein Fahrer gewarnt, wenn ein oder mehrere Insassen seines Fahrzeugs nicht richtig beziehungsweise gar nicht angeschnallt sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Gurtmoduls für das erfindungsgemäße Rückhaltesystem.
- 3 zeigt ein Diagramm mit mehreren Kennlinien, welche jeweils eine Gurtauszugslänge bei unterschiedlichen Zuständen des Sitzes und des Gurtbandes repräsentieren.
- 4 zeigt ein Diagramm mit zwei Kennlinien, welche jeweils eine Gurtauszugslänge bei unterschiedlichen Zuständen des Gurtbandes während des Fahrbetriebs repräsentieren.
- 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ablaufs zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystem in einem Fahrzeug 1 ein Gurtsystem 2 mit vier Gurtmodulen 10 und eine Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes eine Innenraumsensorik 22, eine Auswerte- und Steuereinheit 24 und eine Fahrdynamiksensorik 26. Zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes und eines aktuellen Sitzzustandes wertet die Auswerte- und Steuereinheit 24 Informationen der Innenraumsensorik 22 aus. Der aktuelle Gurtzustand umfasst Informationen über eine aktuelle Gurtauszuglänge und ein gestecktes Gurtschloss, und der aktuelle Sitzzustand umfasst Informationen über eine Position des korrespondierenden Sitzes relativ zur Instrumententafel und/oder über eine Stellung einer korrespondierenden Sitzrückenlehne und/oder eine Sitzposition eines korrespondierenden Fahrzeuginsassen. Die Auswerte- und Steuereinheit 24 kombiniert die Informationen über den aktuellen Gurtzustand mit den Informationen über den aktuellen Sitzzustand, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband zu erkennen. Zusätzlich empfängt die Auswerte- und Steuereinheit 24 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Informationen der Fahrdynamiksensorik 26 zur Ermittlung eines aktuellen Fahrzeugzustands. Die Auswerte- und Steuereinheit 24 kombiniert zur Verifizierung des Erkennungsergebnisses beispielsweise die Informationen der Fahrdynamiksensorik 26 mit den Informationen der Innenraumsensorik 22. Während der Auswertung vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit 24 zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes beispielsweise ein aus den erfassten Informationen der Fahrdynamiksensorik und den Informationen der Innenraumsensorik aktuell ermitteltes Gurtzustandsmuster mit verschiedenen gespeicherten Gurtzustandsmustern. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben wird, umfassen die gespeicherten Muster beispielsweise verschiedene Kennlinien von Gurtauszuglängen, welche beispielsweise von den Körperproportionen des Insassen, vom Fahrzeugsitz, von einer Fahrsituation usw. abhängig sind. Durch die Verwendung von gespeicherten Mustern kann über einfache Schwellenwertabfragen beispielsweise die Situation erkannt werden, dass sich ein Insasse auf dem Fahrzeugsitz befindet, das Gurtband aber hinter der Sitzlehne verläuft und das Gurtschloss gesteckt ist.
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2 zeigt ausschnittsweise ein Gurtmodul 10 für einen Fahrzeuginsassen mit Gurtband 12, einem Aufrollmodul 14 und einer Spindel 16, auf welcher das Gurtband 12 aufgewickelt ist. Die Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 gemäß 1 ermittelt über die Innenraumsensorik 22 über entsprechende im Sitz angeordnete Sensoren eine Sitzbelegung bzw. einen vorhandenen Kindersitz und ob eine Gurtzunge eines korrespondierenden Gurtbandes 12 in ein zugehöriges Gurtschloss eingerastet ist. Zur Ermittlung des ordnungsgemäß gesteckten Gurtschlosses umfasst die Innenraumsensorik 22 beispielsweise einen entsprechenden Gurtschlossschalter. Zudem ermittelt die Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes über die Fahrdynamiksensorik 26 den aktuellen Zustand des Fahrzeugantriebs. Vorzugsweise erfasst die Innenraumsensorik 22 für jedes Gurtmodul 10 eine vom Aufrollmodul 14 abgerollte Gurtauszugslänge lG . Die Innenraumsensorik 22 ist derart ausgestaltet, dass diese die von dem Aufrollmodul 14 abgerollte Gurtauszugslänge lG misst und signalisiert, wenn die gemessene Gurtauszugslänge lG einen vorgebbaren Schwellwert nicht überschreitet. Der Schwellwert für die ausgezogene Gurtauszugslänge lG entspricht hierbei vorzugsweise einer Mindestlänge, die erforderlich ist, um einen Fahrzeuginsassen wirksam anzugurten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel zählt die Innenraumsensorik 22 zum Messen der Gurtauszugslänge lG die Umdrehungen des Aufrollmoduls 14. Zur Erfassung der Gurtauszugslänge lG weist die Innenraumsensorik 22 vorzugsweise eine Hall-Sensoreinheit, eine induktive Sensoreinheit und/oder eine optische Erfassungseinheit auf. Die optische Erfassungseinheit kann hierbei als Infraroteinheit oder als optische Erkennungseinheit, die am Aufrollmodul 14 angeordnet ist, ausgebildet sein.
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Vorzugsweise erkennt die Innenraumsensorik 22 bei der Ermittlung des aktuellen Sitzzustandes außer der Sitzbelegung auch eine Sitzposition des mindestens einen Fahrzeuginsassen und die Position des Sitzes bezüglich der Instrumententafel/Lenkrad. Hierbei kann die aktuelle Position des Sitzes im Bezug auf die Instrumententafel/Lenkrad über einen Sitzpositionssensor ermittelt werden. Die Position der Rückenlehne kann ebenfalls über entsprechende Sensoren erfasst werden. Die aktuelle Sitzposition des Fahrzeuginsassen kann beispielsweise über visuelle Innenraumüberwachungssysteme, wie beispielsweise Video- oder Radarsysteme ermittelt werden, welche Teil der Innenraumsensorik 22 sind. Diese Informationen zur Ermittlung des aktuellen Sitzzustandes können beispielsweise von einem Sitzsteuergerät gesammelt oder direkt an die Auswerte- und Steuereinheit 24 übertragen werden. Durch Auswerten der beschriebenen Informationen wird bestimmt, ob der Sitz relativ zur Instrumententafel/Lenkrad des Fahrzeugs einen geringen oder einen großen Abstand besitzt und ob die Rückenlehne des Sitzes stark geneigt ist oder nicht. Die Ermittlung des aktuellen Sitzzustandes ist deshalb wichtig, da erst die Auswertung des aktuellen Sitzzustandes, insbesondere der aktuellen Position des Sitzes im Bezug auf die Instrumententafel/Lenkrad, eine aussagekräftige Auswertung der ermittelten Gurtauszugslänge im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 ermöglicht.
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Die Fahrdynamiksensorik 26 erfasst die fahrdynamischen Größen beispielsweise in mindestens eine Raumrichtung des Fahrzeugs, bevorzugt erfasst die Fahrdynamiksensorik 26 die fahrdynamischen Größen in Längsrichtung des Fahrzeugs. Bei den fahrdynamischen Größen handelt es sich korrespondierend mit den Raumrichtungen des Fahrzeugs beispielsweise um Wege und/oder Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen und/oder Drehbewegungen und/oder Drehmomente. Zusätzlich ist denkbar, dass die Fahrdynamiksensorik 26 Bremsdrücke und/oder Raddrehzahlen einzelner Fahrzeugräder, Lenkradinformationen, Lenkwinkelinformationen am Fahrzeugrad, Bremspedalstellungen, Zündschlossstellungen und/oder Gaspedalstellungen erfasst.
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Bevorzugt ist die Anordnung 20 zum Erkennen des nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 mit einer Starteinrichtung des Fahrzeugantriebs koppelbar, so dass ein Start des Fahrzeugs 1 verhindert werden kann, wenn vor dem Start ein nicht ordnungsgemäß angelegtes Gurtband erkannt wird. Somit führt ein nicht wirksam angelegtes Gurtband 12 zur Eintragung eines Fehlercodes in ein Steuergerät des Fahrzeugs 1 und/oder zum Nichtstarten des Fahrzeugantriebs und/oder zur Reduktion der Höchstgeschwindigkeit.
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Vorzugsweise ist das Rückhaltesystem durch ein Airbagsteuergerät des Fahrzeugs 1 ansteuerbar. Das Rückhaltesystem umfasst mindestens eine Warneinheit zur Erzeugung eines Signals, wenn das Gurtband 12 nicht wirksam angelegt ist, wobei die Warneinheit akustische und/oder optische und/oder haptische Signale erzeugen kann.
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In der Regel wird die Gurtauszugslänge lG über einen Inkrementalgeber 18 an der Spindel 16 des Aufrollmoduls 14 erfasst. Dieser Inkrementalgeber 18 liefert ein Maß für die Anzahl der Umdrehungen der Spindel 16. In dem nachstehenden Beispiel wird ein Inkrementalgeber 18 verwendet, der eine Auflösung von 9° Spindelumdrehung besitzt. Der vom Inkrementalgeber 18 gelieferte Wert entspricht somit der Anzahl der Spindelumdrehungen und muss entsprechend seiner Auflösung umgerechnet werden, so dass eine Auszugslängenangabe in Metern verfügbar ist. In erster Näherung wird jedoch die Anzahl der Spindelumdrehungen der Auszugslänge direkt proportional der Auszugslänge gesetzt.
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Der vom Aufrollmodul 14 gelieferte Wert beträgt bei Initialisierung z.B. 1000. Alle danach dargestellten Werte beziehen sich auf diesen Referenzwert. In der Praxis tritt jedoch auch der Fall auf, dass ein Anschnallvorgang bereits vor der Initialisierung des Systems erfolgt. Damit ist der angegurtete Zustand des Insassen dem Initialisierungs-Referenzwert 1000 gleichgestellt. Dies würde bedeuten, dass in diesem Fall ein angegurteter Insasse, als nicht angegurtet klassifiziert werden würde, wenn keine zusätzliche Gurtschlossinformation verfügbar wäre. Um dies zu vermeiden, wird hierfür in vorteilhafter Weise die bereits auf einem CAN-Bus verfügbare Fahrdynamikinformation als zusätzliche Eingabe ausgewertet. Als Basisinformation wird die Geschwindigkeit und falls verfügbar die Longitudinalbeschleunigung des Fahrzeugs 1 verwendet. Damit wird eine dynamische Beobachtung ermöglicht.
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Für eine mögliche erste Realisierung ergibt sich, unter der Voraussetzung dass der Fahrzeugantrieb gestartet ist bzw. die Zündung des Fahrzeugs bereits aktiv ist und das Aufrollmodul 14 bzw. die Innenraumsensorik 22 die Gurtauszugslänge lG erfassen kann, zunächst nachfolgender Zusammenhang. Bei einem Anschnallvorgang erfährt jeder Insasse eine für ihn typische Gurtauszugslänge lG , welche zusätzlich abhängig von der Position des Sitzes relativ zur Instrumententafel und von den Körperproportionen der Person selbst sind, wobei sich dieser Fall deutlich von einem exemplarischen Missbrauchsfall, bei dem der Sicherheitsgurt beispielsweise hinter dem Sitz oder zwischen dem Insassen und der Sitzlehne in das Gurtschloss gesteckt wird, unterscheidet.
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3 verdeutlicht diese unterschiedlichen Situationen, wobei eine erste Kennlinie 18.1 einen unbelegten Sitz mit einem vor der Rückenlehne verlaufenden Gurtband 12 und einer hinteren Position des Sitzes repräsentiert, eine zweite Kennlinie 18.2 repräsentiert einen unbelegten Sitz mit einem vor der Rückenlehne verlaufenden Gurtband 12 und einer vorderen Position des Sitzes, eine dritte Kennlinie 18.3 repräsentiert einen unbelegten Sitz mit einem hinter der Rückenlehne verlaufenden Gurtband 12 und einer vorderen Position des Sitzes, eine vierte Kennlinie 18.4 repräsentiert einen unbelegten Sitz mit einem hinter der Rückenlehne verlaufenden Gurtband 12 und einer hinteren Position des Sitzes, eine fünfte Kennlinie 18.5 repräsentiert einen belegten Sitz mit einer ordnungsgemäß angeschnallten Person und einer hinteren Position des Sitzes und eine sechste Kennlinie 18.6 repräsentiert einen belegten Sitz mit einer ordnungsgemäß angeschnallten Person und einer vorderen Position des Sitzes. Diese sechs Kennlinien 18.1 bis 18.6 bzw. Messungen zeigen Differenzierungsmöglichkeiten durch einfache Schwellwertvergleiche. Dabei kann ein unbelegter Sitz, bei dem das Gurtband 12 vor der Rückenlehne verläuft, dadurch erkannt, werden, dass der Wert der Auszugslänge lG kleiner ist, als der Wert mit Insasse in denselben Sitzpositionen. Im Gegensatz hierzu ist die Auszugslänge lG bei einem hinter der Rückenlehne verlaufendem Gurtband 12 größer als bei einem durch einen Insassen oder einen Kindersitz belegten Fahrzeugsitz. Damit kann zunächst über eine einfache Schwellwertabfrage die Situation erkannt werden, dass sich beispielsweise ein Insasse auf dem Beifahrersitz befindet, das Gurtband 12 aber hinter der Rückenlehne verläuft und das Gurtschloss gesteckt ist.
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Eine andere Situation ergibt sich, falls die Zündung beziehungsweise der Fahrzeugantrieb nicht an ist und die Insassen sich im Vorfeld angurten und anschließend die Zündung bzw. der Fahrzeugantrieb aktiviert wird. Da es sich bei der Spindelumdrehungsmessung um eine Relativmessung handelt und der Initialwert erst bei Zündung bzw. bei Starten des Fahrzeugantriebs gesetzt wird, ergibt sich wie oben erwähnt die Problematik der Separation zwischen den Ausgangszuständen. Eine einfache Schwellwertabfrage ist in diesem Fall nicht mehr möglich, da sich die zur Trennung erforderlichen Werte im Bereich von Messrauschen bzw. Messtoleranzen bewegen, und es sind weitere Informationen erforderlich. Daher wird eine dynamische Auswertung durchgeführt, welche eine Beobachtung der Relativgröße ermöglicht. Durch die dynamische Auswertung kann die Situation „Insasse auf dem Sitz im angegurteten Zustand“ von der Situation „Insasse auf dem Sitz und Gurtband hinter dem Sitz“ bzw. „Insasse auf dem Sitz und Gurtband zwischen Insasse und Rückenlehne“ unabhängig vom Zeitpunkt des Angurtvorgangs unterschieden werden. Dieser Zusammenhang ist in 4 verdeutlicht. Eine siebte Kennlinie 18.7 repräsentiert die Situation „Insasse auf dem Sitz im angegurteten Zustand“ und eine achte Kennlinie 18.8 repräsentiert die Situation „Insasse auf dem Sitz und Gurtband hinter dem Sitz“, wobei der Anschnallvorgang vor der Zündung bzw. vor dem Starten des Fahrzeugantriebs durchgeführt wird.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines möglichen Ablaufs zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes durch die Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12. Eine erste Zusatzauswertung im Schritt S10 sieht vor, die Differenz einer aktuell ermittelten Gurtauszuglänge zu einem Anfangswert zu bilden, in einem weiteren Schritt S20 einen Absolutbetrag der Differenz zu berechnen und diesen über eine erste Schwellwertabfrage im Schritt S30 abzufragen. Bei jeder Schwellwertüberschreitung wird im Schritt S40 ein Zähler erhöht, der dann anschließend über eine zweite Schwellwertabfrage im Schritt S50 abgefragt wird. Im Schritt S60 erfolgt die Ausgabe des Erkennungsergebnisses, beispielsweise durch die Erzeugung eines entsprechenden Statusflags. Eine Auswertung des Gurtzustands ist jedoch erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne möglich, beispielsweise nach Ablauf von einigen Sekunden. Die Differenzierung zwischen einem vorschriftsmäßig angelegten Gurtband 12 und einem nicht wirksam angelegten Gurtband 12 ist jedoch eindeutig möglich, so dass ein Missbrauch sicher erkannt werden kann. Dem Einfluss von unterschiedlichen Abtastvariationen, bei entsprechend geringer Abtastung, kann durch eine zusätzliche Gewichtung begegnet werden.
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Eine Fahrdynamikinformation wie Geschwindigkeit oder Fahrzeuglängsverzögerung kann zusätzlich zu einer Gurtanschnallwamung beispielsweise dazu verwendet werden, einen Airbag des Fahrzeugs entsprechend früher zu zünden beziehungsweise zu verhindern, dass nur eine erste Stufe des Airbags zündet. Dabei wird der Algorithmus nur ausgeführt, wenn die Geschwindigkeit bzw. Fahrzeuglängsverzögerung über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Es ist ebenfalls denkbar nur situationsadaptive Auswertungen durchzuführen, bei der mit einer hohen Dynamik der Insassen zu rechnen ist, beispielsweise beim Beschleunigen und/oder beim Abbremsen des Fahrzeugs 1.
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Ebenfalls kann eine optische und/oder haptische und/oder akustische Warnung ausgegeben werden oder ein Sprachmodul weist den Insassen des Fahrzeugs 1 darauf hin, dass er nicht ordnungsgemäß angegurtet ist. Weiterhin kann die Information in einem so genannten Crashrekorder gespeichert werden oder auf einem Signalbus anderen Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden. Ebenfalls ist es denkbar diese Information den so genannten e-Call-Systemen zur Verfügung zu stellen, so dass diese Information bereits nahenden Rettungskräften bekannt wird. In einer weiteren Ausgestaltung ist es ebenfalls denkbar, dass das Fahrzeug 1 langsam verzögert und der Fahrer gezwungen ist anzuhalten beziehungsweise bei gedrosselter Geschwindigkeit weiterzufahren. Zudem kann die Auslösung von passiven Rückhaltemitteln, wie beispielsweise von Frontairbags, Seitenairbags, Window-Airbags usw. beeinflusst werden, in dem beispielsweise entsprechende Auslöseschwellwerte angepasst werden. Dadurch ist es möglich, die entsprechenden passiven Rückhaltemittel bei einem erkannten nicht angelegten Gurtband aggressiver, d.h. schneller zu aktivieren bzw. zu entfalten und beispielsweise die Bewegung des Insassen durch den schneller entfalteten Airbag früher zu beeinflussen, d.h. den Insassen früher im entfalteten Airbag aufzunehmen.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht eine Filterung des oben erwähnten Absolutwertsignals vor, so dass kurzeitige Spitzen nicht zu einer Erhöhung des Zählers führen. Andere Rechenschritte wie Betragsbildungen, Summe, Differenz, Multiplikation und Division sowie andere Schwellwertabfragen sind ebenfalls denkbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es denkbar, dass die Gurtschlossabfrage mitintegriert wird und der Algorithmus nur ausgeführt wird, wenn ein Gurtschlossschalter als geschlossen gilt und eine Sitzbelegungserkennungseinheit ein Signal „Sitz belegt“ ausgibt.
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Ein Missbrauch durch eine zusätzliche Gurtschlosszunge würde ebenfalls erkannt werden. Dieser Fall würde sich beispielsweise dann ergeben, wenn eine Gurtschlosszunge als separater Ersatzstecker ausgeführt wird, welche im Gurtschloss gesteckt ist, wobei das Gurtband 12 weiterhin lose an der B-Säule des Fahrzeugs hängt. Hierdurch würde sich ein Signalverlauf ergeben, welche der in 4 dargestellten achten Kennlinie 18.8 ähnlich ist, da sich die Gurtauszugslänge lG während des Fahrbetriebs kaum ändert. Durch die Auswertung der Gurtauszuglänge lG während des Fahrbetriebs lassen sich auch die Situationen, dass das Gurtband 12 bei gestecktem Gurtschloss zwischen dem Insassen und der Rückenlehne geführt wird und/oder das Gurtband zur Erzielung einer ausreichenden Gurtauszugslänge lG entsprechend ausgezogen und dann festgelegt wird.
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Die Auswerte- und Steuereinheit kann im Airbagsteuergerät oder in einem anderen Steuergerät angeordnet werden. Die Übermittlung der Sensorsignale kann über ein BusSystem oder über ein direktes Einlesen der Sensorinformation im entsprechenden Steuergerät erfolgen.
