DE102018114601B4

DE102018114601B4 - Adaptives sicherheitsgurtsystem und verfahren

Info

Publication number: DE102018114601B4
Application number: DE102018114601.9A
Authority: DE
Inventors: Chin-Hsu Lin; Jenne-Tai Wang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: CN109131204A; US10252694B2; US20180361984A1; CN109131204B; DE102018114601A1

Abstract

Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) für ein Fahrzeug (22), umfassend:einen Sitz (34) mit einer Sitzfläche (36) und einer Rückenlehne (38);einen Gurt (80), der konfiguriert ist, um einen Insassen (103) im Sitz (34) zu halten;erste und zweite Verankerungspunkte entlang des Gurts (80);einen dritten Verankerungspunkt (86) entlang des Gurts (80) an einer erhöhten Position in Bezug auf den ersten und zweiten Verankerungspunkt;ein Stellglied (94), das konfiguriert ist, um den dritten Verankerungspunkt (86) in Bezug auf den Sitz (34) zu heben und zu senken;eine Steuerung (47) mit einem Prozessor (52) und einer Datenspeichervorrichtung (54), die Insassenidentifikationsdaten (55) und biometrische Daten entsprechend den Insassenidentifikationsdaten (55) speichert, wobei die Steuerung (47) ein Eingangssignal empfängt, das Insassenidentifizierungsinformationen beinhaltet;den Prozessor (52), der konfiguriert ist, um die Insassenidentifizierungsinformationen zu empfangen und mit den Insassenidentifikationsdaten (55) zu vergleichen, um die Insassenidentität zu überprüfen;den Prozessor (52), der konfiguriert ist, um eine optimale Komforthöhe (97) für den dritten Verankerungspunkt (86) basierend auf den biometrischen Daten zu bestimmen; unddas Stellglied (94), das konfiguriert ist, um den dritten Verankerungspunkt (86) als Reaktion auf ein Signal des Prozessors (52) auf die optimale Komforthöhe (97) einzustellen;worin der Prozessor (52) konfiguriert ist, um basierend auf den biometrischen Daten eine optimale Rückhaltehöhe (105) für den dritten Verankerungspunkt (86) zu bestimmen, und worin sich die optimale Rückhaltehöhe (105) von der optimalen Komforthöhe (97) unterscheidet;der Prozessor (52) konfiguriert ist, um Aufprallrisikodaten zu empfangen und zu bestimmen, ob ein Aufprallrisiko einen Schwellenwert basierend auf den Aufprallrisikodaten überschreitet; unddas Stellglied (94) konfiguriert ist, den dritten Verankerungspunkt (86) abwechselnd auf die optimale Komforthöhe (97) oder auf eine optimale Rückhaltehöhe (105), die höher als die optimale Komforthöhe (97) ist, als Reaktion auf Signale vom Prozessor (52) einzustellen;wobei der dritte Verankerungspunkt (86) von der optimalen Komforthöhe (97) auf die optimale Rückhaltehöhe (105) eingestellt wird, wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Sicherheitsgurtsysteme und -verfahren, und insbesondere auf adaptive Sicherheitsgurtsysteme und Verfahren zur Selbstjustierung der Position eines Sicherheitsgurts in Bezug auf einen Insassen basierend auf der Größe und Sitzhaltung des Insassen, der Sitzposition und/oder dem vorhergesagten Aufprallrisiko.
Passagierfahrzeuge sind mit Sicherheitsgurten ausgestattet, um die Bewegung der Insassen einzuschränken. Ein typisches Sicherheitsgurtsystem beinhaltet einen Gurt, der üblicherweise aus einem Material mit gewebten Fasern besteht, das als flacher Streifen, genannt Gurtband, konstruiert ist. Der Gurt wird im Allgemeinen an drei Punkten am Fahrzeug befestigt, wodurch ein Dreipunkt-Rückhaltesystem entsteht. Bei einigen Anwendungen können auch zusätzliche Befestigungspunkte verwendet werden. Einer der Befestigungspunkte erfolgt üblicherweise über eine Aufrollvorrichtung, die auf einer Seite des Sitzes am Fahrzeug befestigt ist und einen Ratschenmechanismus beinhaltet, der das Durchhängen des Gurtes ausgleicht. Der zweite Befestigungspunkt erfolgt über eine lösbare Verbindung, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des Sitzes von der Aufrollvorrichtung befindet. Die lösbare Verbindung erfolgt typischerweise über eine am Fahrzeug befestigte Steckschnalle und eine am Gurt getragene Verschlussplatte. Bei der Verbindung von Schnalle und Verschlussplatte wird der Gurt über den Beckenbereich des Insassen geführt. Der dritte Befestigungspunkt befindet sich normalerweise auf der gleichen Seite des Sitzes wie die Aufrollvorrichtung, jedoch in einer erhöhten Position relativ zur Aufrollvorrichtung, sodass der Gurt über die Schulter des Insassen geführt wird. Die Positionierung des Sicherheitsgurts trägt zu konkurrierenden Leistungsanforderungen, dem Komfort des Insassen und der Wirksamkeit des Sicherheitsgurtsystems bei.
DE 10 2008 013 775 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einer Sitzanordnung zum Tragen eines Insassen, mindestens einem neu konfigurierbaren System, das in Bezug auf die Sitzanordnung angebracht ist und mehrere selektiv variable Parameter aufweist, sowie einem Controller. Der Controller ist funktional mit dem neu konfigurierbaren System verbunden, um die Werte der selektiv variablen Parameter zu steuern, ist ausgestaltet, um Daten, die physische Eigenschaften einer Person angeben, von mindestens einem Datenspeichermedium zu empfangen, ist ausgestaltet, um Werte der selektiv variablen Parameter gemäß einem vorbestimmten Algorithmus auf der Grundlage der Daten, die physische Eigenschaften einer Person angeben, zu ermitteln, und ist ausgestaltet, um zu bewirken, dass die selektiv variablen Parameter die ermittelten Werte annehmen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, verbesserte Systeme und Techniken zur Positionierung eines Sicherheitsgurtes in Bezug auf einen Insassen bereitzustellen. Ebenso wünschenswert ist die Bereitstellung von Verfahren, Systemen und Fahrzeugen, die derartige Techniken anwenden. Ferner werden andere wünschenswerte Merkmale und Funktionen von Sicherheitsgurten aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie mit dem vorangehenden technischen Gebiet und der Einführung ersichtlich offensichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß der Erfindung ist ein adaptives Sicherheitsgurtsystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 7 angegeben. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Adaptive Sicherheitsgurtsysteme und Verfahren zur Positionierung eines Sicherheitsgurts in Bezug auf einen Insassen sind vorgesehen. In einer Reihe von Beispielen beinhaltet ein adaptives Sicherheitsgurtsystem für ein Fahrzeug einen Sitz mit einer Sitzfläche und einer Rückenlehne. Ein Gurt ist zum Zurückhalten eines Insassen im Sitz konfiguriert. Ein Verankerungspunkt entlang des Gurtes ist an einer erhöhten Position vorgesehen. Ein Stellglied hebt und senkt den Anschlagpunkt in Bezug auf einen Insassen im Sitz. Eine Steuerung empfängt ein Eingangssignal, das Insassenidentifizierungsinformationen und biometrische Daten enthält, die gespeicherten Insassenidentifizierungsdaten entsprechen, wobei ein Prozessor die Insassenidentifizierungsinformationen mit Insassenidentifizierungsdaten vergleicht, um die Identität eines Insassen zu überprüfen. Der Prozessor bestimmt basierend auf den biometrischen Daten eine optimale Komforthöhe für den Verankerungspunkt. Das Stellglied stellt den Verankerungspunkt in Abhängigkeit von den Signalen des Prozessors auf die optimale Komforthöhe ein.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann der Prozessor konfiguriert werden, um aus den biometrischen Daten des Insassen eine optimale Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt zu ermitteln. Die optimale Rückhaltehöhe unterscheidet sich von der optimalen Komforthöhe.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein Höhensensor Höhendaten erzeugen, die eine Höhe der Sitzfläche anzeigen, und ein Winkelsensor kann Winkeldaten erzeugen, die einen Winkel der Rückenlehne anzeigen. Der Prozessor bestimmt basierend auf den biometrischen Daten, den Höhendaten, den Winkeldaten die optimale Komforthöhe für den Verankerungspunkt.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann der Prozessor die optimale Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt basierend auf den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten des Insassen bestimmen.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann eine Aufrollvorrichtung konfiguriert werden, um ein Durchhängen des Gurtes auszugleichen. Der Prozessor kann konfiguriert werden, um Aufprallrisikodaten zu empfangen und zu bestimmen, ob ein Aufprallrisiko einen Schwellenwert basierend auf den Aufprallrisikodaten überschreitet. Die Aufrollvorrichtung kann beim Überschreiten des Schwellenwerts für ein Aufprallrisiko blockieren.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann das Stellglied den Verankerungspunkt von der optimalen Komforthöhe auf die optimale Rückhaltehöhe einstellen, wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein Außensensor Außendaten erzeugen, die einen möglichen Aufprall anzeigen. Wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet, kann der Prozessor ein Sperrsignal ausgeben, um die Aufrollvorrichtung zu blockieren.
In einem weiteren Beispiel eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein Innensensor ein Signal erzeugen, das für die Identifikation des Insassen repräsentativ ist.
In weiteren Beispielen beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems für ein Fahrzeug das Erhalten von Insassenidentifikationsdaten und biometrischen Daten, die den Insassenidentifikationsdaten entsprechen. Ein Prozessor empfängt Insassenidentifizierungsinformationen und vergleicht diese mit den Insassenidentifizierungsdaten, um die Identität eines Insassen zu überprüfen. Der Prozessor bestimmt basierend auf den biometrischen Daten eine optimale Komforthöhe für den Verankerungspunkt. Der Verankerungspunkt wird abhängig von den Signalen des Prozessors an das Stellglied auf die optimale Komforthöhe eingestellt.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems können die Insassenidentifikationsdaten Informationen beinhalten, die eindeutig und persönlich identifizierbar sind und im Datenspeicher gespeichert werden können.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann basierend auf den biometrischen Daten eine optimale Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt ermittelt werden. Die optimale Rückhaltehöhe kann höher sein als die optimale Komforthöhe.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems können Höhendaten, die eine Höhe der Sitzfläche anzeigen, von einem Höhensensor und Winkeldaten, die einen Winkel der Rückenlehne anzeigen, von einem Winkelsensor empfangen werden. Die optimale Komforthöhe für den Verankerungspunkt kann aus den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten ermittelt werden.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann basierend auf den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten die optimale Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt ermittelt werden.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems können Aufprallrisikodaten, die ein Aufprallrisiko für das Fahrzeug anzeigen, über den Prozessor empfangen werden. Der Prozessor kann bestimmen, ob ein Aufprallrisiko einen Schwellenwert basierend auf den Aufprallrisikodaten überschreitet. Die Aufrollvorrichtung kann beim Überschreiten des Schwellenwerts beim Auftreten eines Aufprallrisikos blockieren.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems stellt das Stellglied, wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet, den Verankerungspunkt von der optimalen Komforthöhe auf die optimale Rückhaltehöhe als Reaktion auf ein Signal des Prozessors ein.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein Außensensor die Aufprallrisikodaten als Außendaten auf eine Außenumgebung des Fahrzeugs erzeugen. Wenn ein Aufprallrisiko aufgrund der Außendaten den Schwellenwert überschreitet, kann der Prozessor ein Signal zum Blockieren der Aufrollvorrichtung erzeugen.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein Innensensor ein Signal erzeugen, das für die Identifikation des Insassen repräsentativ ist.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann ein D-Ring am Verankerungspunkt vorgesehen werden, sodass der Gurt durch den D-Ring gleitet.
In einem weiteren Beispiel für ein Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems kann die optimale Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt basierend auf den biometrischen Daten durch den Prozessor bestimmt werden. Wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet, kann die Aufrollvorrichtung verriegelt und der Verankerungspunkt von der optimalen Komforthöhe auf die optimale Rückhaltehöhe eingestellt werden.
In zusätzlichen Beispielen beinhaltet ein adaptives Sicherheitsgurtsystem für ein Fahrzeug einen Sitz mit einer höhenverstellbaren Sitzfläche und einer Rückenlehne, die sich in einem variablen Winkel zur Sitzfläche neigt. Ein Gurt ist zum Zurückhalten eines Insassen im Sitz konfiguriert. Entlang des Gurts sind zwei Verankerungspunkte vorgesehen, die den Gurt am Fahrzeug befestigen. Ein dritter Verankerungspunkt ist entlang des Gurts vorgesehen, der den Gurt an einer erhöhten Position im Verhältnis zu den beiden anderen Verankerungspunkten am Fahrzeug befestigt. Ein Stellglied ist konfiguriert, um den dritten Verankerungspunkt in Bezug auf den Insassen zu heben und zu senken. Ein Höhensensor ist konfiguriert, um Höhendaten zur Anzeige der Höhe der Sitzfläche zu erzeugen. Ein Winkelsensor ist konfiguriert, um Winkeldaten zu erzeugen, die den Winkel der Rückenlehne anzeigen. Eine Steuerung verfügt über einen Prozessor und einen Datenspeicher, der Insassenidentifikationsdaten und biometrische Daten entsprechend den Insassenidentifikationsdaten speichert. Die Steuerung empfängt ein Eingangssignal mit Informationen zum Identifizieren des Insassen. Der Prozessor empfängt die Insassenidentifizierungsinformationen und vergleicht diese mit Insassenidentifizierungsdaten, um die Identität eines Insassen zu überprüfen. Der Prozessor empfängt die biometrischen Daten, die Höhendaten und die Winkeldaten und bestimmt aus den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten eine optimale Komforthöhe für den dritten Verankerungspunkt. Der Prozessor bestimmt aus den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten eine optimale Rückhaltehöhe für den dritten Verankerungspunkt, wobei die optimale Rückhaltehöhe höher ist als die optimale Komforthöhe. Das Stellglied stellt alternierend den dritten Verankerungspunkt auf die optimale Rückhaltehöhe oder auf die optimale Komforthöhe als Reaktion auf Signale des Prozessors ein.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden in Verbindung mit den nachstehenden Zeichnungsfiguren beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und worin gilt:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ein adaptives Sicherheitsgurtsystem beinhaltet;
2 ist eine schematische Darstellung des adaptiven Sicherheitsgurtsystems von 1 gemäß verschiedener Ausführungen;
3 ist ein Datenflussdiagramm, das eine Steuerung des adaptiven Sicherheitsgurtsystems von 1 gemäß verschiedener Ausführungen darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm eines adaptiven Sicherheitsgurtprozesses gemäß verschiedener Ausführungsformen;
5 ist eine vereinfachte Darstellung des adaptiven Sicherheitsgurtsystems von 1 mit einem sitzenden Insassen gemäß verschiedener Ausführungsformen;
6 ist ein Flussdiagramm eines adaptiven Sicherheitsgurtprozesses gemäß verschiedener Ausführungsformen;
7 ist eine vereinfachte Darstellung des adaptiven Sicherheitsgurtsystems von 1 mit einem sitzenden Insassen gemäß verschiedener Ausführungsformen;
8 ist ein Flussdiagramm eines adaptiven Sicherheitsgurtprozesses gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
9 ist eine Grafik der Kraft gegenüber dem Zeitverlauf für verschiedene Sicherheitsgurtbeispiele.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll keine Beschränkungen auferlegen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der in den vorstehenden Abschnitten oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien. Der hierin verwendete Begriff „Modul“ bezieht sich auf alle Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronische Steuerkomponenten, auf die Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in Kombinationen, unter anderem umfassend, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungen der vorliegenden Offenbarung können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten, beispielsweise Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Wertetabellen oder dergleichen, einsetzen, die mehrere Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an Systemen eingesetzt werden können, und dass das hierin beschriebene System lediglich eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
Der Kürze halber sind konventionelle Techniken in Verbindung mit der Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalgebung, Steuerung und weiteren funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienelementen der Systeme) hierin ggf. nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhanden sein können.
In einer Reihe von Beispielen kann ein adaptives Sicherheitsgurtsystem 20 in einem Fahrzeug 22 verwendet werden, wie in 1 gezeigt. Das Fahrzeug 22 kann ein beliebiges von einer Anzahl an unterschiedlichen Arten von Landfahrzeugen, Seefahrzeugen oder Luftfahrzeugen sein und in bestimmten Ausführungsformen kann es beispielsweise ein Personenkraftfahrzeug einer beliebigen Konfiguration sein. Wie in 1 abgebildet, kann das Fahrzeug 22 zusätzlich zu dem vorgenannten adaptiven Sicherheitsgurtsystem 20 eine beliebige oder eine beliebige Kombination aus: einer Karosserie 24, Rädern 26, einem elektronischen Steuersystem 28, ein Lenksystem 30 und ein Bremssystem 32 beinhalten. Die Räder 26 können jeweils drehbar mit der Karosserie 24 gelagert sein. Die Karosserie 24 trägt eine Anzahl von Sitzpositionen für die Insassen, wie beispielsweise den Sitz 34. Der Sitz 34 beinhaltet eine Sitzfläche 36, die am Boden 37 des Fahrzeugs 22 montiert ist und eine Rückenlehne 38, die an der Sitzfläche 36 oder direkt an der Karosserie 24 montiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich das Fahrzeug 22 vom in 1 dargestellten unterscheiden. In bestimmten Ausführungsformen kann beispielsweise die Anzahl der Räder 26 variieren. Als zusätzliche Beispiele kann das Fahrzeug 22 in verschiedenen Ausführungsformen keine Räder 26 aufweisen, die auf eine Straße reagieren, kann jedoch ein anderes Verfahren zum Umwandeln eines Drehmoments in eine Bewegung beinhalten, beispielsweise durch geneigte Flügel, die gegen ein Fluid arbeiten.
In den in 1 veranschaulichten Beispielen kann das Fahrzeug 22 mindestens ein Antriebssystem 40 beinhalten, das in diesen Beispielen die Räder 26 antreiben kann. Das Antriebssystem 40 kann einen Motor 42 beinhalten, der ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor sein kann. Das Antriebssystem 40 kann mit mindestens einigen der Räder 26 über eine oder mehrere Antriebswellen 41 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann das Antriebssystem 40 den Motor 42 und/oder ein Getriebe 44 beinhalten, um eine variable Ausgabe vorzusehen. In einer Reihe von Beispielen können der Motor 42 und/oder das Getriebe 44 möglicherweise nicht notwendig sein und weggelassen werden.
In den in 1 dargestellten Beispielen kann das Lenksystem 30 die Richtung von mindestens einigen der Räder 26 steuern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug 22 autonom sein, wobei Lenkbefehle verwendet werden, die von einem Prozessor, wie etwa im elektronischen Steuersystem 28, erzeugt werden. Die Bremsanlage 32 kann das Bremsen für das Fahrzeug 22 vorsehen. Die Bremsanlage 32 kann Eingaben von einem Fahrer über ein Bremspedal (nicht gezeigt) empfangen, das die Fahrzeugverzögerung durch Radbremsen (nicht gezeigt) steuern kann. Ein Fahrer kann auch Eingaben über ein Gaspedal (nicht gezeigt) vorsehen, um eine gewünschte Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fahrzeugs 22 anzuweisen. Die Reaktion des Fahrzeugs 22 auf diese Eingaben kann mindestens teilweise durch eine Ausgabegeschwindigkeit und/oder ein Drehmoment des Antriebssystems 40 bewirkt werden. Ähnlich der vorstehenden Beschreibung bezüglich möglicher Variationen für das Fahrzeug 22 können in bestimmten Ausführungsformen Lenken, Bremsen und/oder Beschleunigen durch einen Computer anstatt durch einen Fahrer, wie etwa durch eine autonome Fähigkeit, angewiesen werden.
Das elektronische Steuersystem 28 kann Variationen von Systemen, Komponenten und/oder Modulen beinhalten, die zusammen verpackt oder an verschiedenen Orten des Fahrzeugs 22 verteilt sein können. In einer Reihe von Beispielen kann das elektronische Steuersystem 28 ein Motorsteuermodul, ein Karosseriesteuermodul, ein Getriebesteuermodul, ein Fahrzeugintegrationssteuermodul und/oder eine oder mehrere weitere Komponenten zum Steuern eines Systems, einer Funktion oder eines Betriebs des Fahrzeugs 22 beinhalten. Das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 beinhaltet ein Steuersystem 50, das in das elektronische Steuersystem 28 des Fahrzeugs integriert werden kann.
Das Fahrzeug 22 beinhaltet eine Außensensoreinheit 46, die ein oder mehrere Sensoren beinhaltet, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 22 erfassen und die Außendaten erzeugen. Die Sensorvorrichtungen in der Sensoreinheit 46 können Radare, Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren zum Überwachen und Bereitstellen von Daten über verschiedene vom Fahrzeug 22 verwendete Außenparameter beinhalten. Das Fahrzeug 22 beinhaltet auch eine Außensensoreinheit 48, die ein oder mehrere Sensorvorrichtungen beinhaltet, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung des Fahrzeugs 22 erfassen. Die Sensorvorrichtungen der Sensoreinheit 48 können Drucksensoren, Positionssensoren, optische Kameras, Ultraschallsensoren, Massensensoren, biometrische Sensoren, Gewichtssensoren und andere Arten von Sensoren zum Überwachen und Bereitstellen von Daten zu verschiedenen Innenraumparametern, einschließlich derjenigen der Insassen, beinhalten, die vom Fahrzeug 22 verwendet werden.
Das elektronische Steuersystem 28 beinhaltet mindestens eine Steuerung 47 mit mindestens einem Prozessor 52 und ist einer computerlesbaren Datenspeichervorrichtung 54 zugeordnet. Die Steuerung 50 kann den Prozessor 52 und den Datenspeicher 54 verwenden und/oder separate Ressourcen beinhalten. Der Prozessor 52 kann jede Spezialanfertigung oder handelsüblicher Prozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein Hilfsprozessor unter mehreren Prozessoren, die dem elektronischen Steuersystem 28 und dem Steuersystem 50 zugeordnet sind, ein Halbleiter-basierter Mikroprozessor (in Form eines Mikrochips oder eines Chipsatzes), ein Makroprozessor jede Kombination derselben oder im Allgemeinen jede Vorrichtung zum Ausführen von Anweisungen sein. Die Datenspeichervorrichtung oder Medien 54 können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von dem elektronischen Steuersystem 28 und/oder dem Steuersystem 50 beim Steuern des Fahrzeugs 22 und dessen Systeme verwendet werden.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen beinhaltet. Die Anweisungen, wenn sie durch den Prozessor 52 ausgeführt werden, empfangen und verarbeiten Signale von den Sensoreinheiten 46, 48 und vom adaptiven Sicherheitsgurtsystem 20, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des Fahrzeugs 22 durch. Der Prozessor 52 kann Steuersignale für das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 und andere Systeme des Fahrzeugs 22 erzeugen, um eine automatische Steuerung basierend auf der Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zu bewirken. Ausführungsformen des Fahrzeugs 22 können eine beliebige Anzahl an elektronischen Steuereinheiten beinhalten, die über irgendein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des Fahrzeugs 22 automatisch zu steuern.
Die Datenspeichervorrichtung 54 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des Fahrzeugs 22. In verschiedenen Ausführungsformen speichert die Datenspeichervorrichtung 54 verschiedene Arten von Daten 55, darunter Insassenidentifikationsdaten, wie Namen, persönliche Identifikationsnummern, alphanumerische Passwörter und biometrische Daten 57 oder andere personenbezogene Daten. So können beispielsweise die biometrischen Daten 57 biometrische Identifikatoren wie Gesichtszüge, Fingerabdrücke, Netzhautkarten, Sprachdaten usw. beinhalten, um eine bestimmte Person zu identifizieren. Die biometrischen Daten können auch physikalische Merkmale, wie beispielsweise Gewicht, Körpergröße, Rumpflänge, Beinlänge, Sitzhöhe usw., zur Verwendung bei der Höhenverstellung im adaptiven Sicherheitsgurtsystem 20 beinhalten. Wie ersichtlich, kann die Datenspeichervorrichtung 54 Teil der Steuerung 47, von der Steuerung 47 getrennt, oder Teil einer anderen Steuerung oder von mehreren Steuerungen sein. Die Datenspeichervorrichtung 54 speichert die biometrischen Daten 57, die den Insassenidentifikationsdaten 55 für eine Person oder Personen entsprechen. Die biometrischen Daten 57 können Teil der Insassenidentifikationsdaten 57 sein oder getrennt voneinander sein. So kann beispielsweise der Teil der biometrischen Daten 57 zur Identifizierung einer bestimmten Person als Teil der Insassenidentifikationsdaten 55 und der Teil der biometrischen Daten 57 zur Höhenverstellung getrennt gespeichert werden.
Die Karosserie 24 des Fahrzeugs 22 kann eine Reihe von Komponenten des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 tragen. Zur Überwachung der Höhe der Sitzfläche 36, beispielsweise bezogen auf den Boden 37, ist ein Sitzhöhensensor 60 angeordnet. So kann beispielsweise ein Widerstands-, Halleffekt- oder magnetoresistiver Linearwegsensor zwischen dem Boden 37 und der Sitzfläche 36 angeschlossen werden, oder ein Drehpositionssensor kann ebenfalls über ein Gestänge angeschlossen werden. Der Sitzhöhensensor 60 ist elektrisch mit der Steuerung 47 gekoppelt. Ein Sitzwinkelsensor 62 misst den Winkel der Rückenlehne 38, wie beispielsweise relativ zur Sitzfläche 36. So kann beispielsweise ein Halleffekt oder ein magnetoresistiver Sensor montiert werden, um den Neigungszustand der Rückenlehne 38 zu überwachen. Der Sitzwinkelsensor 62 ist elektrisch mit der Steuerung 47 gekoppelt. Ein Sicherheitsgurtaufroller 64 nimmt das Gurtspiel auf und ist relativ zur Karosserie 24 befestigt und befindet sich in der Nähe des Sitzes 34. Der Sicherheitsgurtaufroller 64 steht in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 47. Der Sicherheitsgurtaufroller 64 beinhaltet ein Stellglied 65, beispielsweise ein Magnetventil, das die Aufrollvorrichtung verriegelt, um eine Bewegung des Gurts aus der Aufrollvorrichtung zu verhindern. Ein Sicherheitsgurthöhenversteller 68 ist relativ zur Karosserie 24 montiert und befindet sich in der Nähe des Sitzes 34 an einer erhöhten Stelle gegenüber der Gurtaufrollvorrichtung 64. Der Sicherheitsgurtversteller 68 steht in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 47. Eine Benutzerschnittstelle 70 kann einem Insassen des Fahrzeugs 22 Informationen über Benutzeridentifikation, Einstellungen usw. liefern und/oder von ihm Eingaben erhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Benutzeroberfläche 70 einen oder mehrere Sensoren umfassen, die mit Benutzeroberflächen, wie beispielsweise Fahrzeug-Berührungsbildschirmen, Drehknöpfen, Tasten und/oder anderen Arten von Benutzeroberflächen im Fahrzeug 22 verbunden sind, um Eingaben von einem Insassen zu empfangen. Alternativ können in bestimmten Ausführungsformen auch einige oder alle Benutzereingaben stattdessen über den Sender-Empfänger 72 empfangen werden (z. B. über Übertragungen vom Mobiltelefon, Schlüsselanhänger und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen des Insassen). Der Sender-Empfänger 72 überträgt und/oder erhält verschiedene Informationen für das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20. In verschiedenen Ausführungsformen überträgt der Sender-Empfänger 72 verschiedene Signale, beispielsweise zur Abfrage von Identifikationseingaben des Insassen oder von dessen elektronischen Vorrichtungen. In bestimmten Ausführungsformen empfängt der Sender-Empfänger 72 auch Eingaben vom Insassen oder von der elektronischen Vorrichtung des Insassen, wie beispielsweise die Reaktionen des Insassen auf Benachrichtigungen. Zusätzlich kann der Sender-Empfänger 72 mit einer oder mehreren Fahrzeugkomponenten einschließlich der Steuerung 47 kommunizieren.
Bezogen auf 2 beinhaltet der Sitz 34 einen Sitzhöhenversteller 74 zum Heben und Senken der Sitzfläche 36 bezogen auf den Boden 37. Der Sitzhöhensensor 60 überwacht die Höhe der Sitzfläche 36 und liefert ein entsprechendes Eingangssignal, um der Steuerung 47 Höhendaten zur Verfügung zu stellen. Der Sitz 34 beinhaltet einen Neigungsversteller 76 zum Neigen der Rückenlehne 38 in variablen Winkeln zur Sitzfläche 36. Der Sitzwinkelsensor 62 überwacht den Winkel 63 der Rückenlehne 38 und liefert ein entsprechendes Eingangssignal, um der Steuerung 47 Winkelinformationen zur Verfügung zu stellen. Sitzhöhe und Sitzlehnenneigung können automatisch durch die Steuerung 47 so eingestellt werden, dass sie den persönlichen Einstellungen eines identifizierten Insassen entsprechen, oder manuell, beispielsweise durch Eingaben an der Benutzeroberfläche 70.
Das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 beinhaltet einen Gurt 80 mit einem ersten Ende 82, das mit der Karosserie 24 auf der gleichen Seite des Sitzes 34 wie die Aufrollvorrichtung 64 verankert ist, und einem zweiten Ende 84, das von der Aufrollvorrichtung 64 aufgenommen wird. Der Gurt 80 wird durch einen D-Ring 86 und eine Verschlussplatte 88 geführt. Eine Schnalle 90 wird auf einer gegenüberliegenden Seite des Sitzes 34 von der Aufrollvorrichtung 64 positioniert und am Sitz 34 oder sonst an der Karosserie 24 verankert. Die Verschlussplatte 88 ist mit der Schnalle 90 verbindbar, um den Gurt 80 über den Sitz 34 und einen sitzenden Insassen zu sichern. Die Aufrollvorrichtung 64 und das verankerte erste Ende 82 bilden einen Verankerungspunkt für das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20. Die Verschlussplatte 88 und die Schnalle 90 bieten einen weiteren Verankerungspunkt. Ein dritter Verankerungspunkt ist der D-Ring 86/Sicherheitsgurthöhenversteller 68. Ein Sensor 91, wie beispielsweise ein Schalter, registriert die Verbindung zwischen der Riegelplatte 88 und der Schnalle 90 und kommuniziert über ein Signal mit der Steuerung 47. Der Gurt 80 gleitet durch die Verschlussplatte 88 und den D-Ring 86. Der D-Ring 86 wird über den Gurthöhenversteller 68 mit der Karosserie 24, beispielsweise an einer Säule 87, verbunden. Die Gurthöhenverstellung 68 beinhaltet ein Stellglied 94, beispielsweise einen Elektromotor, das über ein Gestänge 96 mit dem D-Ring 86 verbunden ist, beispielsweise einen Spindelantrieb. Das Stellglied 94 steht in elektrischer Verbindung mit der Steuerung 47 zum Antreiben des D-Rings 86 allgemein in Auf-Ab-Richtung 98.
In verschiedenen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Anweisungen in der Steuerung 50 verkörpert und bewirken bei Ausführung durch den Prozessor 52 den Betrieb des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20. Wie in 3 veranschaulicht, veranschaulicht ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen eines Steuermoduls 100, das für den Betrieb des Steuersystems 50 in die Steuerung 47 integriert werden kann. Verschiedene Ausführungsformen des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 können gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl an in der Steuerung 47 integrierten Untermodulen beinhalten. Wie zu erkennen ist, können die in 3 dargestellten Untermodule miteinander kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um die Position eines Gurts 80 in Bezug auf einen Insassen einzustellen. Die Eingänge 110 zum Steuermodul 100 können von anderen Teilen des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20, von den Sensoreinheiten 46, 48, von anderen Systemen des Fahrzeugs 22, von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt) und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt) innerhalb der Steuerung 47 ermittelt/modelliert werden. Das Steuermodul 100 beinhaltet in verschiedenen Ausführungsformen neben dem Datenspeicher 108 ein Insassenerkennungsmodul 102, ein Komfortsteuermodul 104 und ein Rückhaltesteuerungsmodul 106. Das Insassenerkennungsmodul 102, das Komfortsteuermodul 104 und das Rückhaltesteuerungsmodul 106 empfangen jeweils die Eingänge 110, während das Insassenerkennungsmodul 102 und das Komfortsteuermodul 104 Daten aus der Datenspeicher 108 empfangen. Der Datenspeicher 108 speichert Daten, beispielsweise im Datenspeicher 54, einschließlich der Insassenidentifikationsdaten 55 einschließlich der biometrischen Daten 57. Das Insassenerkennungsmodul 102 verarbeitet die Eingänge 110 und Daten, kann ein Ausgangssignal 112 zur Abfrage der Insassenidentifikation liefern und dem Komfortsteuermodul 104 ein Signal 114 zu dessen Auslösung liefern. Das Komfortsteuermodul 104 verarbeitet die Eingänge 110 und Daten, liefert ein Ausgangssignal 116, das dem Gurthöhenversteller 68 für eine Komfortposition zugeführt wird, und kann dem Rückhaltemodul 106 ein Signal 118 für dessen Auslösung bereitstellen. Das Rückhaltesteuerungsmodul 106 verarbeitet die Eingänge 110 und stellt dem Gurthöhenversteller 68 ein Ausgangssignal 120 zur Verfügung, um eine Rückhalteposition bereitzustellen. Weitere Einzelheiten zum Steuermodul 100 sind nachfolgend beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Prozess 200 zum Steuern des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 in Form eines Flussdiagramms veranschaulicht. Der Prozess 200 wird bei Schritt 202 eingeleitet, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs 22. Das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 startet den Betrieb beim Anfahren des Fahrzeugs oder beim Einrasten der Verschlussplatte 88 mit der durch den Schalter 91 bestimmten Schnalle 90, je nachdem, was später eintritt. Der Prozess 200 fährt mit Schritt 202 fort und das Insassenerkennungsmodul 102 kann das Ausgangssignal 112 zur Abfrage der Insassenidentifikation bereitstellen. Das Ausgangssignal 112 kann an den Sender-Empfänger 72, die Benutzeroberfläche 70 oder die innere Sensoreinheit 48 geliefert werden. Im Falle des Sender-Empfängers 72 reagiert er durch die Kommunikation mit dem Insassen oder dessen elektronischer Vorrichtung zur Identifizierung von Informationen. Im Falle der Benutzeroberfläche 70 wird eine Aufforderung zur Identifikation angezeigt oder anderweitig zur Entgegennahme durch den Bewohner übermittelt. Im Falle der Sensoreinheit 48 wird der Insasse nach Identifikationsmerkmalen gescannt. Der Prozess 200 fährt mit Schritt 204 fort, um auf die Identifizierung der Insassen zu warten. Das Ergebnis wird dem Insassenerkennungsmodul 202 als Insassenidentifizierungsinformationen über die Eingänge 110 mitgeteilt. Der Prozess 200 geht zu Schritt 208 über, wobei bestimmt wird, ob der Insasse identifiziert ist. Das Insassenidentifikationsmodul 102 greift auf die Insassenidentifikationsdaten 55/biometrische Daten 57 aus dem Datenspeicher 108 zu und vergleicht diese mit den Insassenidentifikationsinformationen in den Eingängen 110. Wenn das Ergebnis negativ ist und die Insassenidentifizierungsinformationen nicht mit den gespeicherten Insassenidentifizierungsdaten 55/biometrischen Daten 57 für eine bekannte Person übereinstimmen, fährt der Prozess 200 mit Schritt 210 fort, und das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 akzeptiert manuelle Eingaben zur Gurthöheneinstellung. So kann beispielsweise der Insasse über die Benutzeroberfläche 70 Eingaben zum Antreiben des Stellglieds 94 machen, um den D-Ring 86 anzuheben oder abzusenken und den Gurt 80 in eine komfortable Position zu bringen. Ab Schritt 210 kehrt der Prozess 200 zu Schritt 204 zurück und das Insassenerkennungsmodul 102 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 204-210 durchläuft, bis in Schritt 208 ein Insasse identifiziert wird, der den gespeicherten Insassenidentifikationsdaten 55/biometrischen Daten 57 entspricht.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 208 positiv ist, wenn die Insassenidentifizierungsinformationen mit den Insassenidentifizierungsdaten 55/biometrischen Daten 57 im Datenspeicher 108 übereinstimmen, geht der Prozess 200 zu Schritt 212 über und das Insassenerkennungsmodul 102 liefert das Signal 114 an das Komfortmodul 104, um eine Komforteinstellungsroutine einzuleiten. Das Komfortsteuermodul 104 greift auf Informationen aus dem Datenspeicher 108 über die in Schritt 208 identifizierte Person zu. Die biometrischen Daten 57 können physische Merkmale beinhalten und die Insassenidentifikationsdaten 55 können persönliche Präferenzen beinhalten, die der durch die Insassenidentifikationsdaten 55 beschriebenen Person entsprechen. Die biometrischen Daten 57 können durch das direkte Messen von Personen, beispielsweise über die innere Sensoreinheit 48, gewonnen oder von den Personen, beispielsweise über die Benutzeroberfläche 70, übermittelt und gespeichert werden, beispielsweise im Datenspeicher 54. Die physikalischen Merkmale können beispielsweise Gewicht, Größe, Rumpflänge, Beinlänge, Sitzhöhe usw. beinhalten. Bei Schritt 212 verwendet das Komfortsteuermodul 104 zusätzlich die Eingangssignale 110, die sich aus den Signalen des Sitzhöhensensors 60 für die Sitzhöhe und des Sitzwinkelsensors 62 für den Rückenlehnenwinkel zusammensetzen.
Ausgestattet mit den Informationen und Daten aus Schritt 212 geht der Prozess 200 zu Schritt 214 über, wobei mindestens eine optimale Höhe berechnet wird. In diesem Beispiel wird die optimale Höhe des D-Rings 86 für den Komfort des identifizierten Insassen berechnet. Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Darstellung des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 mit einem sitzenden Insassen dargestellt. Die vertikalen Höhen 83, 85 der Aufrollvorrichtung 64 bzw. der Verankerungsplatte 88, die in die Schnalle 90 eingreifen, sind aus den physikalischen Abmessungen des Fahrzeugs 22 bekannt. Der horizontale Abstand 93 zwischen der Aufrollvorrichtung 64 und der Verschlussplatte 88 und der horizontale Abstand 95 zwischen der Aufrollvorrichtung 64 und dem D-Ring 86 sind ebenfalls bekannt. Die Höhe 81 der Sitzfläche 36 ist vom Sitzhöhensensor 74 und der Neigungswinkel der Rückenlehne 38 (siehe 2) vom Sitzwinkelsensor 62 bekannt. Änderungen der Sitzflächenhöhe und der Rückenlehne verändern die effektive Höhe des Insassen und werden daher bei der Berechnung berücksichtigt. Die optimale Komforthöhe 97 (SH₁) des D-Rings 86 wird unter Verwendung der Geometrie so berechnet, dass der Weg des Gurts 80, der sich zwischen dem D-Ring 86 und der Verschlussplatte 88 erstreckt, den Insassen 103 in einer angenehmen Höhe 101 kreuzt (z. B. damit der Gurt 80 den Hals des Insassen nicht reibt). Der Prozess 200 geht zu Schritt 216 über und das Komfortsteuermodul 104 liefert das Ausgangssignal 116 an das Stellglied 94, um die Höhe des D-Rings 86 auf die optimale Komforthöhe 97/SH₁ einzustellen, wodurch die Komforthöhe 101 erreicht wird, und der Prozess 200 endet bei Schritt 218.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Ausführungsform eines Prozesses 300 zum Steuern des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 in Flussdiagrammform veranschaulicht. Der Prozess 300 wird bei Schritt 302 eingeleitet, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs 22. Das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 startet den Betrieb beim Anfahren des Fahrzeugs oder beim Einrasten der Verschlussplatte 88 mit der durch den Schalter 91 bestimmten Schnalle 90, je nachdem, was später eintritt. Der Prozess 300 fährt mit Schritt 302 fort und das Insassenerkennungsmodul 102 kann das Ausgangssignal 112 zur Abfrage der Insassenidentifikation bereitstellen. Das Signal 112 kann an den Sender-Empfänger 72, die Benutzeroberfläche 70 oder die innere Sensoreinheit 48 geliefert werden. Im Falle des Sender-Empfängers 72 reagiert er durch die Kommunikation mit dem Insassen oder dessen elektronischer Vorrichtung zur Identifizierung von Informationen. Im Falle der Benutzeroberfläche 70 wird eine Aufforderung zur Identifikation angezeigt oder anderweitig zur Entgegennahme durch den Bewohner übermittelt. Im Falle der Sensoreinheit 48 wird der Insasse nach Identifikationsmerkmalen gescannt. Der Prozess 300 fährt mit Schritt 304 fort, um auf die Identifizierung der Insassen zu warten. Das Ergebnis wird dem Insassenerkennungsmodul 302 als Insassenidentifizierungsinformationen über die Eingänge 110 mitgeteilt. Der Prozess 300 geht zu Schritt 308 über, wobei bestimmt wird, ob der Insasse identifiziert ist. Das Insassenidentifikationsmodul 102 greift auf die Insassenidentifikationsdaten 55 aus dem Datenspeicher 108 zu vergleicht diese mit den über die Eingänge 110 empfangenen Insassenidentifikationsdaten. Wenn das Ergebnis negativ ist und die Insassenidentifizierungsinformationen nicht mit den gespeicherten Insassenidentifizierungsdaten 55 übereinstimmen, fährt der Prozess 300 mit Schritt 310 fort und das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 akzeptiert manuelle Eingaben zur Gurthöheneinstellung. So kann beispielsweise der Insasse über die Benutzeroberfläche 70 Eingaben zum Antreiben des Stellglieds 94 machen, um den D-Ring 86 anzuheben oder abzusenken und den Gurt 80 in eine komfortable Position zu bringen. Ab Schritt 310 kehrt der Prozess 300 zu Schritt 304 zurück und das Insassenerkennungsmodul 102 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-310 durchläuft, bis in Schritt 308 ein Insasse identifiziert wird.
Wenn die Bestimmung bei Schritt 308 positiv ist, wenn die Insassenidentifizierungsinformationen mit den Insassenidentifizierungsdaten 55 im Datenspeicher 108 übereinstimmen, geht der Prozess 300 zu Schritt 312 über und das Insassenerkennungsmodul 102 liefert das Ausgangssignal 114 an das Komfortmodul 104, um eine Komforteinstellungsroutine einzuleiten. Das Komfortsteuermodul 104 greift auf die biometrischen Daten 57 aus dem Datenspeicher 108 der in Schritt 308 identifizierten Person zu. Die biometrischen Daten 57 können physikalische Merkmale (biometrische Daten) und persönliche Präferenzen beinhalten. Die biometrischen Daten 57 können durch das direkte Messen von Personen, beispielsweise über die innere Sensoreinheit 48, gewonnen oder von den Personen, beispielsweise über die Benutzeroberfläche 70, übermittelt und gespeichert werden, beispielsweise im Datenspeicher 54. Die physikalischen Merkmale können beispielsweise Gewicht, Größe, Rumpflänge, Beinlänge, Sitzhöhe usw. beinhalten. Bei Schritt 312 verwendet das Komfortsteuermodul 104 zusätzlich die Eingangssignale 110, die sich aus den Signalen des Sitzhöhensensors 60 für die Sitzhöhe und des Sitzwinkelsensors 62 für den Rückenlehnenwinkel zusammensetzen.
Ausgestattet mit den Informationen und Daten aus Schritt 312 geht der Prozess 300 zu Schritt 314 über, wobei die optimale Gurthöhe für den Komfort (SH₁) und die Gurthöhe für die Rückhaltung (SH₂) berechnet werden. Insbesondere wird die optimale Höhe des D-Rings 86 für den Komfort des identifizierten Insassen und die Höhe des D-Rings 86 für die Rückhaltung berechnet. Unter Bezugnahme auf die 5 und 7 werden Darstellungen des adaptiven Sicherheitsgurtsystems 20 dargestellt. Ähnlich wie in 5 sind in 7 die vertikalen Höhen der Aufrollvorrichtung 64 und der in die Schnalle 90 eingreifenden Verankerungsplatte 88 aus den physikalischen Abmessungen des Fahrzeugs 22 bekannt. Der horizontale Abstand 93 zwischen der Aufrollvorrichtung 64 und der Verschlussplatte 88 und der horizontale Abstand 95 zwischen der Aufrollvorrichtung 64 und dem D-Ring 86 sind ebenfalls bekannt. Die Höhe 81 der Sitzfläche 36 ist vom Sitzhöhensensor 74 und der Neigungswinkel der Rückenlehne 38 (siehe 2) vom Sitzwinkelsensor 62 bekannt. Die optimale Komforthöhe 97 (SH₁) des D-Rings 86 wird unter Verwendung der Geometrie so berechnet, dass der Weg des Gurts 80, der sich zwischen dem D-Ring 86 und der Verschlussplatte 88 erstreckt, den Insassen 103 in einer angenehmen Höhe 101 kreuzt, wie in 5 angezeigt. Die optimale Rückhaltehöhe 105 (SH₂) des D-Rings 86 wird über den Prozessor 52 unter Verwendung der Geometrie so berechnet, dass der Gurtverlauf 80, wenn er sich zwischen dem D-Ring 86 und der Verschlussplatte 88 erstreckt, den Insassen 103, wie in 7 dargestellt, auf einer Rückhaltehöhe 107 kreuzt (z. B. um den Gurt 80 höher und näher an den Hals des Insassen zu bewegen, wenn er den Insassen 80 kreuzt). Die Rückhaltehöhe 107 ist höher als die Komforthöhe 101, um die Rückhaltekraft des Insassen 103 zu erhöhen. Der Prozess 300 fährt mit Schritt 316 fort und das Komfortsteuermodul liefert das Signal 118 zum Aktivieren des Rückhaltemoduls 106.
Bei Schritt 316 greift das Rückhaltemodul 106 über die Eingänge 110 auf Informationen über mögliche Kollisionen des Fahrzeugs 22 mit anderen Objekten zu. Die Außensensoreinheit 46 liefert beispielsweise Informationen der Außenumgebung über beliebige Objekte im Weg des Fahrzeugs 22 und über die Bewegung dieser Objekte. Der Prozess 300 geht zu Schritt 318 über, wobei das Rückhaltemodul 106 über den Prozessor 52 das Gefährdungspotenzial eines Aufpralls bewertet. Wenn das Gefährdungspotential unter einem Schwellenwert liegt, d. h. kein oder ein geringes Risiko besteht, geht der Prozess 300 zu Schritt 320 über, wobei das Rückhaltemodul 106 das Signal 119 an das Komfortsteuermodul 104 liefert, das als Reaktion den Ausgang 116 liefert, um die Höhe des D-Rings auf die optimale Komforthöhe SH₁ einzustellen und die optimale Komforthöhe 97/Komforthöhe 101 zu erreichen, und der Prozess 300 kehrt zu Schritt 316 zurück. Der Prozess 300 durch das Rückhaltemodul 106 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-320 durchläuft, um auf ein erhöhtes Aufprallrisiko zu reagieren.
Wenn die Bestimmung in Schritt 318 positiv ist, d. h. das Aufprallrisiko für das Fahrzeug 22 den Schwellenwert überschreitet, geht der Prozess 300 zu Schritt 322 über, wobei das Rückhaltemodul 106 das Ausgangssignal 122 liefert, um die Höhe des D-Rings 86 auf die optimale Rückhaltehöhe 105/SH₂ einzustellen, um die optimale Rückhaltehöhe 105/Rückhaltehöhe 107 zu erhalten, und der Prozess 300 kehrt zu Schritt 316 zurück. Der Schwellenwert kann basierend auf der Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls gewählt werden. Der Schwellenwert kann auf einem niedrigen Niveau gewählt werden, da das Ergebnis der Neupositionierung des D-Rings 86 leicht umgekehrt wird. Der Prozess 300 durch das Rückhaltemodul 106 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-322 durchläuft, und wenn das Gefährdungspotential nachlässt, wird der D-Ring 86 auf die optimale Komforthöhe SH₁ zurückgeführt. Der Prozess 300 durch das Rückhaltemodul 106 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-320 durchläuft, um auf ein erhöhtes Aufprallrisiko zu reagieren.
Unter Bezugnahme auf 8 beinhaltet eine Variation des als Prozess 350 gekennzeichneten Prozesses 300 die Schritte 324 und 326. Diese Ausführungsform ermöglicht das Vorspannen des Gurts 80 und funktioniert durch die Schritte 302-318 ähnlich wie das Verfahren 300. Wenn die Bestimmung bei Schritt 318 positiv ist, was bedeutet, dass die Gefahr eines Aufpralls für das Fahrzeug 22 besteht, der den Schwellenwert überschreitet, geht der Prozess 350 zu Schritt 326 über, wobei das Rückhaltemodul 106 ein Ausgangssignal 124 an die Aufrollvorrichtung 64 zum Sperren und insbesondere an das Stellglied 65 zum Sperren der Aufrollvorrichtung 64 liefert. Nach dem Verriegeln der Aufrollvorrichtung 64 fährt der Prozess 300 mit Schritt 322 fort, wobei das Rückhaltemodul 106 den Ausgang 122 bereitstellt, um die Höhe des D-Rings auf die optimale Rückhaltehöhe 105/SH₂ einzustellen, um die optimale Rückhaltehöhe 105/Rückhaltehöhe 107 zu erhalten, und der Prozess 300 kehrt zu Schritt 316 zurück. Durch Verriegeln der Aufrollvorrichtung 64 und anschließendes Anheben des D-Rings auf die optimale Rückhaltehöhe 105 wird der Gurt 80 in der Erwartungshaltung eines Aufpralls gegen den Insassen vorgespannt. Der Prozess 300 durch das Rückhaltemodul 106 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-322 durchläuft, und wenn das Gefährdungspotential unter den Schwellenwert sinkt, geht der Prozess zu Schritt 324 über und das Rückhaltemodul 106 gibt das Ausgangssignal 126 an die Aufrollvorrichtung 64 zum Entsperren aus. Das Rückhaltemodul 106 liefert auch das Signal 119 an das Komfortsteuermodul 104, welches das Ausgangssignal 116 an das Stellglied 94 liefert, und der D-Ring 86 wird auf die optimale Komforthöhe SH₁ zurückgeführt. Der Prozess 300 durch das Rückhaltemodul 106 verarbeitet eine Überwachungsschleife, welche die Schritte 304-320 durchläuft, um auf ein erhöhtes Aufprallrisiko zu reagieren.
Unter Bezugnahme auf 9 stellt eine Grafik die Kraft in Kilo-Newton auf der vertikalen Achse 350 gegenüber der Zeit in Millisekunden auf der horizontalen Achse 352 dar. Die Kurve 354 stellt die Insassenkraft am Gurt 80 als Reaktion auf einen schrägen Aufprall auf das Fahrzeug 22 bei einem System ohne adaptive Gurthöhenverstellung dar. Dieses Beispiel geht davon aus, dass der D-Ring 86 auf seiner niedrigsten Höhe gehalten wird. Auf der Kurve 354 entspricht die Kraftabnahme nach dem Punkt 356 einer Verringerung der Rückhaltekraft zwischen dem Insassen und dem Gurt 80. Die Kurve 358 stellt die Insassenkraft am Gurt 80 als Reaktion auf einen schrägen Aufprall auf das Fahrzeug 22 für das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 dar, das auf die optimale Komforthöhe 97/SH₁ eingestellt ist. Wie zu sehen ist, tritt bei der Kurve 358 der Punkt 360, an dem eine deutliche Kraftabnahme stattfindet, zu einem späteren Zeitpunkt ein als bei der Kurve 356. Die Kurve 362 stellt die Insassenkraft am Gurt 80 als Reaktion auf einen schrägen Aufprall auf das Fahrzeug 22 für das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 dar, das auf die optimale Rückhaltehöhe 105/SH₂ eingestellt ist. Wie zu sehen ist, tritt bei der Kurve 362 der Punkt 364, an dem eine deutliche Kraftabnahme stattfindet, zu einem späteren Zeitpunkt ein als bei der Kurve 356. Infolgedessen bewirkt das adaptive Sicherheitsgurtsystem 20 eine erhöhte Rückhaltekraft für die optimalen Höhen 97/SH₁, 105/SH₂.

Claims

Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) für ein Fahrzeug (22), umfassend: einen Sitz (34) mit einer Sitzfläche (36) und einer Rückenlehne (38); einen Gurt (80), der konfiguriert ist, um einen Insassen (103) im Sitz (34) zu halten; erste und zweite Verankerungspunkte entlang des Gurts (80); einen dritten Verankerungspunkt (86) entlang des Gurts (80) an einer erhöhten Position in Bezug auf den ersten und zweiten Verankerungspunkt; ein Stellglied (94), das konfiguriert ist, um den dritten Verankerungspunkt (86) in Bezug auf den Sitz (34) zu heben und zu senken; eine Steuerung (47) mit einem Prozessor (52) und einer Datenspeichervorrichtung (54), die Insassenidentifikationsdaten (55) und biometrische Daten entsprechend den Insassenidentifikationsdaten (55) speichert, wobei die Steuerung (47) ein Eingangssignal empfängt, das Insassenidentifizierungsinformationen beinhaltet; den Prozessor (52), der konfiguriert ist, um die Insassenidentifizierungsinformationen zu empfangen und mit den Insassenidentifikationsdaten (55) zu vergleichen, um die Insassenidentität zu überprüfen; den Prozessor (52), der konfiguriert ist, um eine optimale Komforthöhe (97) für den dritten Verankerungspunkt (86) basierend auf den biometrischen Daten zu bestimmen; und das Stellglied (94), das konfiguriert ist, um den dritten Verankerungspunkt (86) als Reaktion auf ein Signal des Prozessors (52) auf die optimale Komforthöhe (97) einzustellen; worin der Prozessor (52) konfiguriert ist, um basierend auf den biometrischen Daten eine optimale Rückhaltehöhe (105) für den dritten Verankerungspunkt (86) zu bestimmen, und worin sich die optimale Rückhaltehöhe (105) von der optimalen Komforthöhe (97) unterscheidet; der Prozessor (52) konfiguriert ist, um Aufprallrisikodaten zu empfangen und zu bestimmen, ob ein Aufprallrisiko einen Schwellenwert basierend auf den Aufprallrisikodaten überschreitet; und das Stellglied (94) konfiguriert ist, den dritten Verankerungspunkt (86) abwechselnd auf die optimale Komforthöhe (97) oder auf eine optimale Rückhaltehöhe (105), die höher als die optimale Komforthöhe (97) ist, als Reaktion auf Signale vom Prozessor (52) einzustellen; wobei der dritte Verankerungspunkt (86) von der optimalen Komforthöhe (97) auf die optimale Rückhaltehöhe (105) eingestellt wird, wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet.
Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) nach Anspruch 1, umfassend: einen Höhensensor (60), der konfiguriert ist, um Höhendaten zu erzeugen, die eine Höhe der Sitzfläche (36) anzeigen; einen Winkelsensor (62), der konfiguriert ist, um Winkeldaten zu erzeugen, die einen Winkel der Rückenlehne (38) anzeigen; und worin der Prozessor (52) konfiguriert ist, um die optimale Komforthöhe (97) für den dritten Verankerungspunkt (86) basierend auf den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten zu bestimmen.
Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) nach Anspruch 2, worin: der Prozessor (52) konfiguriert ist, um eine optimale Rückhaltehöhe (105) für den dritten Verankerungspunkt (86) basierend auf den biometrischen Daten, den Höhendaten und den Winkeldaten zu bestimmen, und die optimale Rückhaltehöhe (105) höher als die optimale Komforthöhe (97) ist.
Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) nach Anspruch 3, umfassend: eine Aufrollvorrichtung (64), die konfiguriert ist, um ein Durchhängen des Gurtes (80) aufzufangen; worin der Prozessor (52) konfiguriert ist, um Aufprallrisikodaten zu empfangen und zu bestimmen, ob ein Aufprallrisiko einen Schwellenwert basierend auf den Aufprallrisikodaten überschreitet; und worin die Aufrollvorrichtung (64) konfiguriert ist, um sich zu verriegeln, wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet, als Reaktion auf ein Signal vom Prozessor (52).
Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) nach Anspruch 1, umfassend: einen Außensensor (46), der konfiguriert ist, um Außendaten zu erzeugen, die einen möglichen Aufprall anzeigen; eine Aufrollvorrichtung (64), die ein Durchhängen des Gurtes (80) ausgleicht; und den Prozessor (52), der konfiguriert ist, um die Außendaten zu empfangen und das Aufprallrisiko basierend darauf zu bestimmen, worin der Prozessor (52) konfiguriert ist, um ein Sperrsignal bereitzustellen, um die Aufrollvorrichtung (64) basierend auf dem Aufprallrisiko zu sperren.
Adaptives Sicherheitsgurtsystem (20) nach Anspruch 1, umfassend einen Innensensor, der konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, das für die Insassenidentifizierungsinformationen repräsentativ ist.
Verfahren zum Steuern eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems (20) für ein Fahrzeug mit einem Sitz (34) sowie einer Sitzfläche (36) und einer Rückenlehne (38), einem Gurt (80) und einem Gurtverankerungspunkt für den Gurt (80), der eine durch ein Stellglied (94) veränderbare Höhe aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten von Insassenidentifikationsdaten (55) und biometrischen Daten, die den Insassenidentifikationsdaten (55) entsprechen, aus einem Datenspeicher; Empfangen, durch einen Prozessor (52), einer Eingabe, die Insassenidentifizierungsinformationen repräsentiert; Vergleichen der Insassenidentifizierungsinformationen mit den Insassenidentifikationsdaten (55) durch den Prozessor (52), um die Insassenidentität zu überprüfen; Bestimmen einer optimalen Komforthöhe (97) für den Verankerungspunkt durch den Prozessor (52) basierend auf den biometrischen Daten; und Einstellen des Verankerungspunktes auf die optimale Komforthöhe (97) als Reaktion auf ein Signal vom Prozessor (52) an das Stellglied (94); Bestimmen einer optimalen Rückhaltehöhe für den Verankerungspunkt durch den Prozessor (52) basierend auf den biometrischen Daten, worin die optimale Rückhaltehöhe höher ist als die optimale Komforthöhe (97); Empfangen von Aufprallrisikodaten durch den Prozessor (52), die ein Aufprallrisiko für das Fahrzeug anzeigen; Bestimmen, durch den Prozessor (52), ob das Aufprallrisiko einen Schwellenwert überschreitet, basierend auf den Aufprallrisikodaten; Sperren einer Aufrollvorrichtung (64), wenn das Aufprallrisiko den Schwellenwert überschreitet, als Reaktion auf ein Signal des Prozessors (52); und Einstellen des Verankerungspunktes von der optimalen Komforthöhe (97) auf die optimale Rückhaltehöhe (105) durch das Stellglied (94) als Reaktion auf ein Signal des Prozessors (52) nach dem Sperren der Aufrollvorrichtung (64).