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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Rückhaltesystem mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 042 399 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche eine Anordnung zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes auf Basis einer Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes umfasst. Dabei umfasst der aktuelle Gurtzustand Informationen über eine aktuelle Gurtauszuglänge und ein gleichzeitig gestecktes Gurtschloss. Die beschriebene Vorrichtung umfasst eine Auswerte- und Steuereinheit, welche die Informationen der Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Sitzzustandes auswertet und diese Informationen mit Informationen über den aktuellen Gurtzustand kombiniert, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband zu erkennen.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 014 772 A1 wird eine Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes für ein Rückhaltesystem eines Kraftfahrzeuges 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.
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In der Offenlegungsschrift
EP 1 826 068 A1 ist ein Gurtwamsystem beschrieben, das auf einer Sitzbelegungserkennung basiert und diese Information mit der Erkennung des Gurtschlossstatus kombiniert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Auswerte- und Steuereinheit über mindestens eine Schnittstelleneinheit Informationen der Innenraumsensorik zur Ermittlung eines aktuellen Zustandes einer fahrzeugfesten Gurtverankerung empfängt und auswertet. Hierbei werden die Informationen der Innenraumsensorik mit Informationen über den aktuellen Gurtzustand kombiniert, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband zu erkennen, wobei der aktuelle Gurtzustand Informationen über ein gestecktes Gurtschloss und/oder einen aktuellen Sitzzustand umfasst Erst die Auswertung des aktuellen Zustandes der Gurtverankerung, ermöglicht in vorteilhafter Weise eine aussagekräftige Auswertung eines aktuellen Gurtzustandes im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 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 Komponenten verwendet werden, wodurch sich der Entwicklungsaufwand gering halten lässt und im Wesentlichen eine Softwarelösung realisiert werden kann. Insbesondere können durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich mehr Fälle einer Gurtfehlbenutzung erkannt und abgefangen werden. In vorteilhafter Weise können die am häufigsten angewandten Varianten zur Manipulation eines Gurtsystems, wie beispielsweise Verwendung einer Dummy-Gurtzunge und/oder eines Auszugsklemmers, eine Führung des Gurtbandes hinter der Sitzlehne oder ein unbenutzter Gurt, sicher erkannt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit auch bei ausgeschalteter Zündung eine Messung und Gurtfehlbenutzung zu erkennen. Das bedeutet, dass ein manipuliertes Gurtsystem in vorteilhafter Weise vor dem Start des Fahrzeugs erkannt werden kann.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein Airbagsteuergerät, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes möglich.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit während der Auswertung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes ein aus den erfassten Informationen der Innenraumsensorik aktuell ermitteltes Gurtzustandsmuster mit verschiedenen gespeicherten Gurtzustandsmustern. Die gespeicherten Muster umfassen beispielsweise verschiedene Kennlinien von Gurtzuständen, welche von den Körperproportionen des Insassen, vom Fahrzeugsitz usw. abhängig sind. Durch die Verwendung von gespeicherten Mustern kann in vorteilhafter Weise über einfache Schwellenwertabfragen ein nicht wirksam angelegtes Gurtband erkannt werden. So kann 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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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst der aktuelle Zustand einer fahrzeugfesten Gurtverankerung Informationen über eine Position des korrespondierenden Gurtbandes relativ zu einer vorgegebenen Bezugsachse durch einen Umlenkpunkt. Dadurch kann ein signifikanter Unterschied zwischen der fahrzeugfesten Gurtverankerung mit dem korrespondierenden Gurtband und der vorgegebenen Bezugsachse ermittelt werden, die beispielsweise senkrecht, d.h. parallel zu einer Fahrzeughochachse verläuft, und eine Identifizierung des gesteckten Gurtbandes der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen zugeordnet werden, so dass in vorteilhafter Weise ein Missbrauch des Gurtsystems mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden kann.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Innenraumsensorik Mittel zur Erfassung eines Winkels zwischen der Gurtverankerung mit dem korrespondierenden Gurtband und der Bezugsachse aufweist. In vorteilhafter Weise wird bei der Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes auch die reale Sitzposition des Fahrzeuginsassen im Fahrzeug berücksichtigt. Bevorzugt umfassen die Mittel ein mechanisches Element und/oder einen Winkelgeber, welche die Auslenkung zwischen der Gurtverankerung und der Bezugsachse erfasst, wobei sowohl der untere als auch der obere Umlenkpunkt eines Gurtbandes zur Ermittlung des Winkels zwischen Gurtverankerung bzw. Gurtband und Bezugsachse verwendet werden kann. Zusätzlich könnte bei entsprechender Gestaltung dieser so genannten „Drehpunktüberwachung“ ein separater Gurtschlosssensor entfallen. Damit würde ein derartiges System nicht teurer als ein bisheriges, aber deutlich effektiver.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Winkelgeber eine Hall-Sensoreinheit, eine induktive Sensoreinheit und/oder eine optische Erfassungseinheit aufweisen, wobei der Winkelgeber den Winkel zwischen der fahrzeugfesten Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und der Bezugsachse erfasst. Aus dem Stand der Technik sind noch weitere geeignete Sensorprinzipien bekannt, die als Winkelgeber eingesetzt werden können. Hierdurch ergibt sich eine einfache Realisierung der Sensierung bei nur geringem Kostenaufwand. In vorteilhafter Weise können bereits im Fahrzeugeinsatz erprobte Sensoren zur Messung des Winkels verwendet werden.
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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 den für einen Insassen typischen Winkel zwischen fahrzeugfester Gurtverankerung mit dem Gurtband und der vorgegebenen Bezugsachse beeinflusst und erst die Kategorisierung und Auswertung des aktuellen Sitzzustandes, insbesondere einer aktuellen Position des Sitzes im Bezug auf die Instrumententafel/Lenkrad, eine aussagekräftige Auswertung eines ermittelten Winkels im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes ermöglicht. Hierbei kann der aktuelle Sitzzustand über Sensoreinheiten der Innenraumsensorik erfasst bzw. aus entsprechenden gemessen Größen ermittelt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung speichert die Auswerte- und Steuereinheit die Zustände der Gurtverankerungen und der korrespondierenden Gurtbänder nach Beendigung einer Fahrt und verwendet die gespeicherten Zustände für nachfolgende Fahrten als Vergleichsgrößen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes kann vorzugsweise in ein Rückhaltesystem in einem Fahrzeug mit mindestens einem Gurtsystem für einen Fahrzeuginsassen integriert werden.
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In vorteilhafter 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 und/oder die Drehzahl des Fahrzeugantriebs, wenn ein nicht wirksam angelegtes Gurtband nach der Initialisierung des Systems vor Fahrtantritt und/oder während der Fahrt ermittelt wird. In vorteilhafter Weise kann insbesondere durch das Blockieren des Startens des Fahrzeugantriebs eine Gefährdung eines nicht angeschnallten Insassen verhindert werden. Zudem führt eine unsachgemäße Bedienung des Gurtsystems bzw. ein Nichtanlegen des Gurtes zu einem Eintrag eines Fehlercodes in einen Speicher eines Steuergeräts, welcher zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise polizeilich ausgelesen und ausgewertet werden kann. Andere Modifikationen zur Beeinflussung des Fahrbetriebs sind ebenfalls denkbar, so kann die Auswerte- und Steuereinheit über mindestens eine weitere Schnittstelle eine Blockade und/oder eine Begrenzung einer Fahrzeugfunktion herbeiführt und/oder eine nach außen sichtbare optische und/oder akustische Warnung ausgeben. So kann die Modifikation beispielsweise das Getriebe und/oder die Bremsanlage (elektronische Feststellbremse) betreffen und/oder es können durch Aktivieren des Signalhorns und/oder der Warnblinkanlage nach außen sichtbare optische und/oder akustische Warnungen ausgegeben werden.
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Die Auswerte- und Steuereinheit ist beispielsweise in einem 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 vorteilhafter Ausgestaltung 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. Dadurch kann in vorteilhafter Weise schon nach dem Einsteigen und Platznehmen im Fahrzeug eine deutliche Aufforderung zum Anlegen des Sicherheitsgurtes erfolgen, 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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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Rückhaltesystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung einer fahrzeugfesten Verankerung eines Gurtbandes für das Rückhaltesystem gemäß 1 mit einer fahrzeugfesten, um einen Umlenkpunkt verschwenkbaren Gurtverankerung.
- 3 zeigt ein mechanisches Element zur Erfassung eines Winkels zwischen der Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und einer vorgegebenen Bezugsachse.
- 4 zeigt einen „sachgemäß angeschnallten“ Zustand, wobei der Winkel zwischen der Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und der Bezugsachse einen positiven Wert aufweist.
- 5 zeigt einen „unangeschnallten“ bzw. „nicht gegurteten“ Zustand, wobei der Winkel zwischen der Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und der Bezugsachse einen Wert von ungefähr Null aufweist.
- 6 zeigt einen „nicht sachgemäß angeschnallten“ Zustand, wobei der Winkel zwischen der Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und der Bezugsachse einen negativen Wert aufweist.
- 7 zeigt ein nicht angelegtes Gurtband, das lose an einer B-Säule des Fahrzeugs hängt
- 8 zeigt ein Gurtband bei einer korrekt angegurteten Person, wobei der Winkel zwischen der Gurtverankerung bzw. dem Gurtband und der Bezugsachse einen positiven Wert aufweist.
- 9 zeigt eine Gurtzunge eines Gurtbandes, das eine mechanische Codierung aufweist.
- 10 zeigt eine Gurtzunge eines Gurtbandes, das eine magnetische Codierung aufweist.
- 11 zeigt eine Gurtzunge eines Gurtbandes, das eine RFID- Codierung aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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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 unter 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-Reminder-Systemen, weiterhin ca. 10 % aller Fahrzeuginsassen in Deutschland nicht an. Bei Lkw-Fahrem geht man nach Schätzungen sogar von 50 % aus. Es ist zu erwarten, dass ein gewichtiger Anteil der in Unfällen getöteten Fahrzeuginsassen auf deutschen Straßen letztendlich auf das Nichtanlegen des Gurtes zurückgeht. 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-Systeme in Fachwerkstätten deaktivieren 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 Deaktivierung des Belt-Reminder-Systems in der Werkstatt, durch Verwendung von Dummy-Gurtzungen beispielsweise in Form von einsteckbaren Kunststoffzungen, durch Einstecken des Gurtschlosses und anschließendes Sitzen auf dem Gurtband, durch Führung des Gurtes hinter dem belegten Sitz bzw. hinter der Lehne des belegten Sitzes, durch Einstecken des Gurtbandes eines unbenutzten Sitzes. Systeme, welche die Gurtauszugslänge zur Ermittlung des Anschnallzustandes verwenden, werden mit Hilde von Gurtauszugslängenklemmern manipuliert. Die Variante eine Manipulation des Belt-Reminder-Systems durch Einstecken des Gurtschlosses und anschließendes Sitzen auf dem Gurtband auszuführen, wird jedoch vermutlich nur selten vorgenommen werden, da hierbei der Sitzkomfort deutlich leidet. Auch die Variante der Deaktivierung des Belt-Reminder-Systems in der Werkstatt könnte beispielsweise durch gesetzliche Regelungen, wie eine Überprüfung des Belt-Reminder-Systems bei der Hauptuntersuchung, verhindert werden.
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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-Reminder-Systems im Rahmen der Euro-NCAP-Versuche zu positiven Ergebnissen. Über ein derartiges Belt-Reminder-System kann versucht werden, die ca. 10.000 Unfalltode durch nicht angeschnallte Insassen in Europa durch intelligente Gurtwamsysteme 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 mit 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 Anlegezustands des Gurtbandes optische Verfahren eingesetzt werden, welche beispielsweise auch zur Bestimmung der Insassenposition eingesetzt werden könnten.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Rückhaltesystems in einem Fahrzeug 1 ein Gurtsystem 2 mit vier Gurtmodulen 10 und eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer 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 und eine Auswerte- und Steuereinheit 24, welche über eine Schnittstelleneinheit 24.1 mit der Innenraumsensorik 22 gekoppelt ist. Zur Ermittlung eines aktuellen Gurtzustandes wertet die Auswerte- und Steuereinheit 24 Informationen der Innenraumsensorik 22 aus. Der aktuelle Gurtzustand umfasst Informationen über ein gestecktes Gurtschloss und einen aktuellen Sitzzustand, 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 Informationen über einen aktuellen Zustand einer in 2 dargestellten fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 mit den Informationen über den aktuellen Gurtzustand, um ein nicht wirksam angelegtes Gurtband 12 zu erkennen. Der aktuelle Zustand der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 umfasst Informationen über eine Position der Gurtverankerung 28 mit einem korrespondierenden Gurtband 12 relativ zu einer in 2 dargestellten vorgegebenen Bezugsachse 5, welche vorzugsweise senkrecht, d.h. parallel zur Fahrzeughochachse, durch einen Umlenkpunkt 14 verläuft, an welchem die Gurtverankerung 28 verschwenkbar mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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2 zeigt ausschnittsweise ein Gurtmodul 10 für einen Fahrzeuginsassen mit einem Gurtband 12 und einer fahrzeugfesten, um einen Umlenkpunkt 14 bzw. Drehpunkt verschwenkbaren Gurtverankerung 28, in welcher das Gurtband 12 geführt ist. Beispielsweise ist die Gurtverankerung 28 fahrzeugfest an der B-Säule des Fahrzeugs angeordnet Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Winkel α zwischen dem Beckengurt 12 und der durch einen unteren Umlenkpunkt 14 verlaufenden Bezugsachse 5 erfasst bzw. gemessen und entsprechend ausgewertet. Alternativ hierzu könnte auch eine andere Bezugsachse verwendet werden, welche beispielsweise durch einen obenliegenden Umlenkpunkt verläuft. Die Anordnung 20 zum Erkennen eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 gemäß 1 ermittelt über die Innenraumsensorik 22 mittels entsprechender im oder am Sitz angeordneten 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 Innenraumsensorik 22 den aktuellen Zustand der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 mit dem korrespondierenden Gurtband 12, indem die Innenraumsensorik 22 Mittel 26 zur Erfassung des Winkels α zwischen der Gurtverankerung 28 und der Bezugsachse 5 aufweist. Vorzugsweise erfasst die Innenraumsensorik 22 für jedes Gurtmodul 10 den aktuellen Zustand der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28. Wie aus 3 ersichtlich ist, umfassen die Mittel zur Erfassung des Winkels α zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein mechanisches Element 26, welches die Auslenkung zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 erfasst Alternativ kann ein nicht dargestellter Winkelgeber zur Erfassung des Winkels α zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 eingesetzt werden. Die Innenraumsensorik 22 ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass der Winkel α gemessen wird und ein vorgegebener Zustand signalisiert wird, wenn der gemessene Winkel α einen vorgebbaren Schwellwert nicht überschreitet. Der Schwellwert für den Winkel α entspricht vorzugsweise einem Mindestwert, der erforderlich ist, um einen Fahrzeuginsassen wirksam anzugurten. Zur Erfassung des Winkels α weist die Innenraumsensorik 22 beispielsweise 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 Gurtsystem 2 angeordnet ist, ausgebildet sein.
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Während der Auswertung vergleicht die Auswerte- und Steuereinheit 24 zur Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 ein aus den erfassten Informationen der Innenraumsensorik 22 aktuell ermitteltes Gurtzustandsmuster mit verschiedenen gespeicherten Gurtzustandsmustern. Wie aus 4 bis 6 ersichtlich ist, umfassen die gespeicherten Muster beispielsweise verschiedene Winkel α und/oder entsprechende Winkelbereiche zwischen der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5, 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 16 befindet, das Gurtband 12 aber hinter der Sitzlehne verläuft und das Gurtschloss gesteckt ist. Ebenfalls denkbar sind lernende Verfahren, welche den Zustand des Gurtsystems, d.h. der einzelnen Gurtverankerungen 28 und/oder Gurtbänder 26, nach Beendigung der Fahrt dauerhaft sichern und bei erneutem Aktivieren abrufen können, um die gespeicherten Zustände als Vergleichsgrößen verwenden zu können.
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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-, Infrarot- 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 des ermittelten Winkels α zwischen der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 im Hinblick auf eine zuverlässige Erkennung eines nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 ermöglicht.
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Bevorzugt kann die Anordnung 20 zum Erkennen des nicht wirksam angelegten Gurtbandes 12 mit einer Starteinrichtung des Fahrzeugantriebs gekoppelt werden, so dass ein Start bzw. ein Losfahren des Fahrzeugs 1 verhindert werden kann, wenn vor dem Start und/oder nach dem Start ein nicht ordnungsgemäß angelegtes Gurtband 12 erkannt wird. Somit führt ein nicht wirksam angelegtes Gurtband 12 zur Eintragung eines Fehlercodes in ein Steuergerät des Fahrzeugs 1 und/oder zum Blockieren des Startens des Fahrzeugantriebs und/oder zur Reduktion der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 und/oder der Drehzahl des Fahrzeugantriebs und/oder zur Blockade des Lenkrads des Fahrzeugs 1.
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Vorzugsweise kann das Rückhaltesystem durch ein Airbagsteuergerät des Fahrzeugs 1 angesteuert werden, wobei das von der Auswerte- und Steuereinheit 24 ermittelte Auswerteergebnis über den Anlegezustand eines korrespondierenden Gurtbandes 12 die Auslösung von passiven Rückhaltemitteln reversibler und/oder irrreversibler Art beeinflusst. Andere Steuergeräte mit entsprechenden Kommunikationsmöglichkeiten, wie beispielsweise einem CAN-Bus sind ebenfalls denkbar, da es sich hier um keine zeitkritischen Auswertungen handelt. Das Rückhaltesystem umfasst mindestens eine Warneinheit 25, welche über eine weitere Schnittstelleneinheit 24.2 mit der Auswerte- und Steuereinheit 24 gekoppelt ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 24 erzeugt über die Warneinheit 25 ein Warnsignal, wenn das Gurtband 12 nicht wirksam angelegt ist, wobei die Warneinheit 25 akustische und/oder optische und/oder haptische Signale ausgeben kann. Zusätzlich oder alternativ können optische und/oder akustische Warnungen über ein Signalhorn und/oder eine Warnblinkanlage nach außen abgegeben werden, wenn ein nicht wirksam angelegtes Gurtband 12 erkannt wird. Die Warneinheit 25 repräsentiert stellvertretend die oben genannten verschiedenen Fahrzeugfunktionen bzw. Fahrzeugsysteme und die Schnittstelleneinheit 24.2 repräsentiert stellvertretend weitere Schnittstelleneinheiten, über welche auch die oben genannten Fahrzeugfunktionen bzw. Fahrzeugsysteme durch geeignete Signale entsprechend manipuliert werden können.
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Wie bereits ausgeführt wurde, dient als Basis zur Erkennung eines fehlerhaft angelegten bzw. nicht angelegten Gurtbandes 12 die Messung des Winkels α zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 gemäß 2 bis 8. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Winkel α über ein mechanisches Element 26 erfasst, welches gemäß 3 bis 8 vorzugsweise an der B- oder C-Säule des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Bevorzugt ist das mechanische Element 26 an einer an der B- oder C-Säule des Fahrzeugs 1 vorgesehenen vorzugsweisen als Kontaktplatte ausgeführten Platte 18 angebracht. Dieses mechanische Element 26 erfasst die Auslenkung zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 über einen Kontaktschalter. Der Schalter selbst hat hierbei vorzugsweise zwei Zustände.
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Alternativ hierzu kann beispielsweise ein modifizierter Winkelgeber eingesetzt werden, welcher derzeit beispielsweise als Lenkwinkelsensor für ein Fahrdynamikregelsystem oder als Drosselklappensensor eingesetzt wird. Diese Sensoren widerstehen extremen Einsatzbedingungen und sind daher auch geeignet, die im Fußraum notwendigen technischen Anforderungen bezüglich Korrosion, Schmutz usw. zu erfüllen. In vorteilhafter Weise können somit bereits im Fahrzeugeinsatz erprobte Sensoren zur Messung des Winkels α verwendet werden.
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Wie in 4 und 8 dargestellt, ergibt sich bei einer korrekt angegurteten Person ein entsprechender Winkel α zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5, d.h. unter der Voraussetzung, dass die Innenraumsensorik 22 den Winkel α zwischen der fahrzeugfesten Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und der Bezugsachse 5 erfassen kann, ergibt sich zunächst nachfolgender Zusammenhang. Bei einem Anschnallvorgang erfährt jeder Insasse einen für ihn typischen Winkel a, welcher zusätzlich abhängig von der Position des Sitzes relativ zur Instrumententafel und von den Körperproportionen der Person selbst sind. Das mechanische Element 26 oder ein Winkelsensor erfasst den ausgelenkten Sicherheitsgurt 12. Entsprechend der Auswerte- und Steuereinheit 24 wird dann der Zustand erfasst oder aber bei Einsatz eines Winkelsensors, kann dann der Winkel α sowohl absolut also auch relativ ausgewertet werden. Weiterhin können daraus abgeleitete Größen und/oder weitere zeitliche Größen ebenfalls algorithmisch berücksichtigt werden.
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Der Kontaktschalter umfasst ein Kennfeld aller zulässigen und unzulässigen Zustände. Sofern der gemessene Winkel α gemäß der Definition in 5, 6 und 7 kleiner als ein definierter Grenzwinkel ist, wird es keinen Kontakt zwischen der Gurtverankerung 28 bzw. dem Gurtband 12 und dem Kontaktschalter geben. Alternativ kann auch der obere Grenzwinkel durch den Kontaktbereich definiert werden, so dass beispielsweise die Fälle, in welchen ein Beckengurts um den vorderen Sitzteil bzw. der Schultergurt hinter dem Sitz geführt ist, (sofern die Gurtauszugslänge dies erlaubt) abgefangen werden können. Insgesamt folgt daraus eine Klassifizierung „nicht sachgemäß angeschnallt“ bzw. „unangeschnallt“ gegenüber „sachgemäß angeschnallt“. 5 und 7 zeigen den „unangeschnallten“ bzw. „nicht gegurteten“ Zustand, bei welchem das Gurtband 12 im Wesentlichen in Richtung einer Fahrzeughochachse verläuft bzw. lose beispielsweise an der B-Säule des Fahrzeugs hängt. Ein Missbrauch durch eine zusätzliche Gurtschlosszunge würde somit ebenfalls erkannt werden. Hierbei ist eine Gurtschlosszunge als separater Ersatzstecker ausgeführt, welcher im Gurtschloss gesteckt ist, wobei das Gurtband 12 lose an der B-Säule des Fahrzeugs hängt. Hierdurch würde sich ein Winkel α= 0 ergeben, da die Gurtverankerung 28 bzw. das Gurtband 12 und die Bezugsachse 5 parallel verlaufen. 6 zeigt einen „nicht sachgemäß angeschnallten“ Zustand, bei welchem das Gurtband 12 hinter der Lehne des Fahrzeugsitzes geführt wird. Hierbei weist der Winkel α einen negativen Wert auf. Wie bereits erwähnt, zeigen 4 und 8 einen „sachgemäß angeschnallten“ Zustand. Hierbei weist der Winkel α einen positiven Wert auf.
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Je nach Ausführung kann in einer weiteren Stufe bzw. als modulares Konzept eine Identifizierung des Gurtbandes12 in Relation zum zugehörigen Fahrzeugsitz erfolgen. Über eine Codierung einer Gurtzunge 30 des Gurtbandes 12 und der Zuordnung zu einem Gurtschloss ist die Identifizierung von Gurtband 12 zum Fahrzeugsitz möglich. Hierzu wird eine vorzugsweise mechanische Codierung von Gurtzunge 30 und Gurtschloss vorgesehen. Dabei kann in einem ersten Schritt, das System so ausgelegt werden, dass eine rein mechanische Formschlusslösung vorliegt. Dies würde bedeuten, dass beispielsweise der Fahrergurt nur auf der Fahrerseite gesteckt werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht in einer mechanischen Codierung, die beispielsweise mechanisch oder elektronisch überprüft werden kann und ggf. ein entsprechendes Identifikationssignal liefert. Beispiele für eine Codierung der Gurtzunge 30 sind in den 9 bis 11 gezeigt, wobei zu den Codierungen der Gurtzungen 30 auch eine entsprechende Ausführung im Gurtschloss gehört. Hierbei zeigt 9 eine mechanische Codierung 32a einer Gurtzunge 30, 10 eine magnetische Codierung 32b einer Gurtzunge 30 und 11 eine Codierung 32c einer Gurtzunge 30 mit RFID. Weitere Ausführungen, wie beispielsweise optische Codierungen sind ebenfalls denkbar.
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Eine Codierung, die bei Gurtfehlbenutzung lediglich ein Identifikationssignal liefert, hätte gegenüber einer rein mechanischen Zugehörigkeit, wie beispielsweise einem Formschluss, den Vorteil, dass eine Gurtzunge 30, wie beispielsweise die Fahrergurtzunge, zwar noch in ein nicht zugehöriges Schloss, wie beispielsweise in das Beifahrerschloss gesteckt werden kann und somit eine gewisse Sicherheitsfunktion erfüllt, aber die Gurtfehlbenutzung erkannt wird. Sinnvoll ist dies beispielsweise, wenn das Fahrergurtschloss einen Defekt aufweist und der Fahrer sich trotzdem „notdürftig“ über das Beifahrerschloss anschnallen kann.
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Vorzugsweise kann eine Manipulation beim Anlegen des Gurtbandes mit einer entsprechenden Verkleidung im Bereich der Gurtführung bzw. mit einer Innenraumsensorik 22, die über eine Diagnosemöglichkeit verfügt, erschwert werden. Moderne Fahrzeuge besitzen jetzt schon entsprechende B-Säulen-Verkleidungen. Ebenfalls denkbar ist es, die entsprechende Verkleidung zu verplomben, was bei entsprechenden Hauptuntersuchungen überprüft werden kann.
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Vorzugsweise 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 und/oder weitere Fahrzeuginsassen nicht ordnungsgemäß angegurtet sind. 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. Ebenfalls denkbar ist es, das Lenkrad des Fahrzeugs 1 zu blockieren, so dass der Fahrer darin gehindert wird, das Fahrzeug zu lenken.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es ebenfalls denkbar, dass das Fahrzeug 1 langsam verzögert und der Fahrer gezwungen ist anzuhalten bzw. 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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Bevorzugt ist eine Gurtschlossabfrage in die Auswertung integriert und der Algorithmus wird nur ausgeführt, wenn ein Gurtschlossschalter als geschlossen gilt und eine Sitzbelegungserkennungseinheit ein Signal „Sitz belegt“ ausgibt.
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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.
