DE102010035940B4 - Überwachungs- und Notfallsystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Ein Überwachungs- und Notfallsystem für Kraftfahrzeuge weist eine Anzahl von Sensoren, die auf Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, Auswerteeinrichtungen zur Auswertung der Ausgangssignale der Senoren, und Signalisierungseinrichtungen auf, die Steuersignale an Signalgeber und/oder Betriebseinrichtungen des Fahrzeugs liefern. Die Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen (1) weisen einen Kern (5) und eine diesen zumindest teilweise abdeckende Außenhülle (3) auf. Sensorelemente (40–43; 51) sind zwischen dem Kern (5) und dessen Außenhülle (3) eingebettet und über einen wesentlichen Teil einer Außenoberfläche der Betätigungseinrichtungen (1) verteilt. Die Sensorelemente (40–43) umfassen die Außenhülle (3) elastisch von dem Kern (5) fort vorspannende elastische Einrichtungen (44, 45; 51) und Sensorelemente, die bei einer Verformung der Außenhülle (3) in Richtung auf den Kern (5) ein Ausgangssignal liefern.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungs- und Notfallsystem für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, das eine sichere Erfassung des körperlichen Zustandes des Fahrers ermöglicht.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung nachfolgend speziell in Verbindung mit Kraftfahrzeugen beschrieben wird, sind analoge Systeme auch bei Luftfahrzeugen oder Geräten anwendbar, die eine dauernde Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erfordern.
  • Es ist eine Vielzahl von Überwachungs- und Notfallsystemen für Kraftfahrzeuge bekannt, die über den Außenumfang eines Lenkrades verteilte Sensoren verwenden, die entweder als Drucksensoren oder als elektrische Sensoren ausgebildet sind, die im menschlichen Körper erzeugte elektrische Signale auswerten.
  • Beispielsweise ist aus der DE 10 2004 062 040 A1 ein Sensorsystem bekannt, bei dem das Lenkrad eines Kraftfahrzeuges mit Lichtleitfasern umwickelt ist, die bei ihrer Verformung eine Änderung der durchgeleiteten Lichtidentität ergeben, die in Auswerteeinrichtungen ausgewertet wird. Die Empfindlichkeit derartiger Lichtleitfasern beziehungsweise das durch diese erzeugte auswertbare Signal ist jedoch relativ schwach und ist zeitlichen Änderungen unterworfen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungs- und Notfallsystem für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei relativ einfachen Aufbau die Feststellung selbst kleiner Druckänderungen unabhängig von der Art der Auflage einer Hand des Fahrers auf die Steuerungs- und Betätigungseinrichtungen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Überwachungs- und Notfallsystem wird eine Druckausübung an beliebigen Stellen des Lenkrades sowohl in dessen Umfangsrichtung als auch in Richtung des Umfanges seines Querschnittes des Lenkradkranzes ermöglicht, wobei eine relativ hohe Empfindlichkeit und Langzeitstabilität erreichbar ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen noch näher erläutert.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen noch näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit daran angeordneten Sensorelementen
  • 2 eine Teil-Querschnittsansicht durch den Lenkradkranz des Lenkrades entlang der Linie A-A nach 1 einer Ausführungsform, bei der die elastischen Einrichtungen durch innere und äußere Gummischichten gebildet sind
  • 3 eine Abwicklung des Sensorelementes bei Betrachtung von oben
  • 4 eine abgewickelte Seitenansicht der Ausführungsform des Sensors nach den 2 und 3
  • 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A nach 1 einer Ausführungsform, bei der zwischen dem Kern des Lenkrades und dessen Außenumhüllung eine elastische Schicht mit piezoelektrischen Eigenschaften angeordnet ist.
  • 6 ein Anwendungsbeispiel der Sensoranordnung nach den 1 bis 5.
  • In 1 ist schematisch ein Lenkrad dargestellt, das eine Nabe 7, Lenkradspeichen 6 und einen Lenkradkranz 2 mit einem Kern 5 aufweist. Der Kern 5 ist zumindest teilweise von einer Umhüllung 3 umgeben, beispielsweise aus Leder, und zwischen dem Kern 5 und der Umhüllung 3 sind Sensorelemente angeordnet, die nachfolgend noch näher erläutert werden.
  • In 2, die eine erste Ausführungsform einer Sensoranordnung in Form einer Teil-Querschnittansicht entlang der Linie A-A nach 1 zeigt, ist auf dem Kern ein flächiges Leiterelement 42 mit Kontaktvorsprüngen 43 angeordnet, über dem eine innere Gummischicht 45 mit den Kontaktvorsprüngen 43 entsprechenden Aussparungen 47 vorgesehen ist, die sich zur Außenseite hin erweitern. Über der inneren Gummischicht 45 ist eine äußere Gummischicht 44 angeordnet, die in einer der inneren Gummischicht 45 ähnlichen Weise Aussparungen 46 zur Aufnahme von Kontaktvorsprüngen 41 eines äußeren flächigen Leiterelementes 40 aufweisen.
  • Die Summe der Dicken der inneren und äußeren Gummischichten 44, 45 ist größer als die Summe der Höhe der Kontaktvorsprünge 41, 43, so dass deren freie Enden normalerweise in Abstand voneinander gehalten werden. Diese Gummischichten spannen weiterhin über das äußere Leiterelement die Umhüllung 3 nach außen hin vor, wobei gegebenenfalls zwischen dem äußeren Leiterelement 40 und der Umhüllung 3 eine sehr dünne Polsterung angebracht sein kann.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die Querschnittsansicht nach 2 die Gummischichten und die Höhe der Kontaktvorsprünge übertrieben darstellt, da diese in der Praxis nur sehr dünn beziehungsweise kurz sind und die Kontaktvorsprünge 41, 43 beispielsweise durch Ausprägungen einer ansonsten der Form des Lenkrades angepassten Leiterbahn 40, 42 sein können, die das innere und äußere Leiterelement 42, 40 bilden. Auf diese Weise kann in sehr wirtschaftlicher Weise eine große Anzahl von Kontaktvorsprüngen vorgesehen werden, die sowohl um den Querschnitt des Lenkrad-Kranzes 2 herum als auch um dessen Außenumfang herum verteilt sind.
  • Dadurch ist sichergestellt, dass selbst bei einer relativ leichten Berührung des Außenumfanges des Lenkrad-Kranzes eine Kontaktgabe zwischen den Kontaktvorsprüngen 41, 43 erfolgt, und dies bei einer Berührung an beliebigen Stellen.
  • In 3 ist eine Draufsicht auf das innere Leiterelement und die innere Gummischicht bei Betrachtung von der Schnittlinie zwischen den inneren und äußeren Gummischichten gezeigt, die wiederum die inneren Kontaktvorsprünge 43 und die innere Gummischicht mit dem darin vorgesehenen Ausparungen erkennen lässt.
  • 4 zeigt eine Abwicklung der Sensoranordnung mit den inneren und äußeren Gummischichten 45, 44 und den an den Leiterelementen 42, 40 angeordneten Kontaktvorsprüngen 41, 43, ebenfalls in stark vergrößerter Form.
  • Obwohl zwei getrennte Gummischichten gezeigt sind, können diese beiden Gummischichten 44, 45 auch in Form einer einzigen Gummi-Hülle für den Lenkrad-Kranz 2 ausgebildet sein, so dass es zur Herstellung des Lenkrad-Kranzes lediglich erforderlich ist, zunächst das innere Lenkradelement auf dem Kern 5 des Lenkrad-Kranzes aufzubringen, worauf dann die innenliegende und außenliegende Gummischicht 45, 44 aufgezogen werden, die, wie bereits erwähnt, durch eine einzige Schicht gebildet sein können, gefolgt von einem Aufbringen des äußeren Leiterelementes mit den äußeren Kontaktvorsprüngen 41. Nach Aufbringen einer Polsterschicht kann dann eine äußere Umhüllung, beispielsweise eine aus Leder bestehende Umhüllung 3 auf die Gesamtkonstruktion aufgebracht werden.
  • In 5 ist eine weitere Ausführungsform der Sensorelemente gezeigt, bei der zwischen dem Kern 5 des Lenkradkranzes 2 und dessen äußerer Umhüllung 53 eine elastische Schicht 51 aus einem piezoelektrischen Material angeordnet ist, das bei Druckausübung dynamisch ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Diese piezoelektrisch leitende Schicht 51 ist auf ihrer Innenseite elektrisch mit dem leitenden Kern 5 des Lenkrad-Kranzes 2 verbunden, während auf der Außenseite eine Leiterschicht 52 angebracht ist, die von der Umhüllung 53 umgeben ist.
  • Bei einer Druckausübung auf die äußere Umhüllung 53 wird damit ein Ausgangssignal des piezoelektrischen Elementes 51 erzeugt, das zwischen dem Kern 5 und der äußeren Leiterschicht 52 abgenommen werden kann.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann das Sensorelement in Umfangsrichtung des Lenkrad-Kranzes entweder als eine umlaufende Sensorelemente-Anordnung ausgebildet sein, oder es kann, wie dies in 1 angedeutet ist, eine Unterteilung beispielsweise in drei Sensorelement-Abschnitte erfolgen, deren Ausgangssignale getrennt ausgewertet werden.
  • Eine zusätzliche Möglichkeit besteht in dem Anordnen eines leitenden Elementes, beispielsweise eines mit der äußeren Umhüllung 3 vernähten leitenden Fadens, der mehrreihig am Umfang des Lenkrades angeordnet sein kann und eine Auswertung der im menschlichen Körper erzeugten Ströme zusätzlich zu den durch Druckausübung erzeugten Signalen ermöglicht.
  • In 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Auswerteeinrichtung für die Ausgangssignale der Elemente dargestellt, wobei diese Anwendung lediglich ein Beispiel darstellt und viele andere Anwendungsmöglichkeiten denkbar sind. In dieser Figur ist das Lenkrad 1 wiederum lediglich schematisch dargestellt, und die Ausgangssignale der Sensorelemente 40 bis 45 beziehungsweise 51 werden einer Auswerteschaltung 21 zugeführt, die aus einer Versorgungsschaltung 29 gespeist wird. Die Ausgangssignale der Auswerteschaltung können beispielsweise einer Abschalteinrichtung 22 für den Antriebsmotor eines Fahrzeuges zugeführt werden, um diesen bei Feststellung einer Anomalität umgehend abschalten zu können. Weiterhin können die Ausgangssignale der Auswerteschaltung 21 über einen Wahlschalter 23 und einem weiteren Wahlschalter 24 entweder einer optischen oder akustischen Signalisierungseinrichtung 26 oder einer in dem Fahrzeug angeordneten Telefonanlage 25 zugeführt werden, die dann einen Notruf an nur schematisch mit 28 bezeichnete Rettungsdienste absetzt.
  • Obwohl in der vorstehenden Beschreibung lediglich auf in einem Lenkrad-Kranz angeordnete Sensorelemente eingegangen wurde, ist es genauso möglich, den 2 beziehungsweise 5 entsprechende Sensorelemente in andere Betätigungselemente eines Fahrzeuges, beispielsweise in den Gangschalthebel, oder irgendwelche Bedienungselemente von anderen Fahrzeugen, Luftfahrzeugen oder Maschinen anzuordnen, bei denen ebenfalls eine Überwachung und eine Notfallmeldung erforderlich ist.

Claims (7)

  1. Überwachungs- und Notfallsystem für Kraftfahrzeuge, mit einer Anzahl von Sensoren, die auf Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, mit Auswerteeinrichtungen zur Auswertung der Ausgangssignale der Sensoren, und mit Signalisierungseinrichtungen, die Steuersignale an Signalgeber und/oder Betriebseinrichtungen des Fahrzeugs liefern, wobei die Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen (1) einen Kern (5) und eine diesen zumindest teilweise abdeckende Außenhülle (3) aufweisen und Sensorelemente (40–43; 51) zwischen dem Kern (5) und dessen Außenhülle (3) eingebettet und über einen wesentlichen Teil einer Außenoberfläche der Betätigungseinrichtungen (1) verteilt sind, und wobei die Sensorelemente (40–43) die Außenhülle (3) elastisch von dem Kern (5) fort vorspannende elastische Einrichtungen (44, 45; 51) umfassen und die Sensorelemente bei einer Verformung der Außenhülle (3) in Richtung auf den Kern (5) ein Ausgangssignal liefern, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Einrichtungen durch eine innen liegende Gummischicht (45) und eine außen liegende Gummischicht (44) gebildet sind, dass zwischen dem Kern (5) und der inneren Gummischicht (45) ein Leiterelement (42) mit in Aussparungen (47) der inneren Gummischicht (45) vorspringenden Kontaktvorsprüngen angeordnet ist, deren Höhe kleiner als die Dicke der inneren Gummischicht (45) ist, und dass zwischen der außen liegenden Gummischicht (44) und der Außenumhüllung (1, 2) eine weitere Kontaktbahn (40) mit sich in Aussparungen (46) in der außen liegenden Gummischicht (44) erstreckenden Kontaktvorsprüngen (41) angeordnet ist, die eine geringere Höhe aufweisen, als die außen liegende Gummischicht (44).
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorsprünge (41, 43) bei Druckausübung miteinander in elektrischen Kontakt kommen und ein Sensor-Ausgangssignal liefern.
  3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorsprünge (41, 43) Einzelelemente eines kapazitiven Sensors bilden.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen ein Lenkrad (1) umfassen.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Betätigungseinrichtungen einen Gangschalthebel umfassen.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Drucksensoren mit einer der Lenkradgestaltung entsprechenden Gestaltung auf einem Gangschalthebel angeordnet sind.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der äußeren Umhüllung (3) ein leitender Faden in zumindest einer Reihe am Umfang des Lenkrades vernäht ist.
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