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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsgurtanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Sicherheitssystem mit einer solchen Sicherheitsgurtanordnung und einer Verarbeitungseinrichtung nach Anspruch 13.
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Es ist ein Trend in der Automobilindustrie, Sensoranordnungen bereitzustellen, die Informationen über den Zustand einer in einem Fahrzeug sitzenden Person, insbesondere des Fahrers, liefern. Es ist von besonderem Interesse, Anzeichen von Müdigkeit, kritische medizinische Zustände wie Herzinfarkte oder sogar (im schlimmsten Fall) den Tod des Fahrers zu erkennen. Die Gewinnung solcher Informationen ist natürlich für Systeme notwendig, die z.B. das Auto automatisch abbremsen und/oder anhalten, wenn ein kritischer Zustand des Fahrers erkannt wird.
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Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, das Lenkrad mit Sensoren zu versehen, beispielsweise mit Sensoren, die den elektrischen Widerstand messen. Solche Systeme haben den allgemeinen Nachteil, dass sie in der Regel nicht in Fahrzeugen verwendet werden können, die über einen autonomen Fahrmodus verfügen.
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Es ist auch bekannt, Sensoren im oder am Gurtband vorzusehen, so dass eine Sicherheitsgurtanordnung vorhanden ist. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 004 523 B4 ein Sicherheitsgurt bekannt, der einen Sensor zur Messung der mechanischen Aktivität des Brustkorbs aufweist. Der generelle Vorteil der Ausstattung eines Gurtbandes mit einem Sensor besteht darin, dass ein Sicherheitsgurt in der Regel immer getragen wird, so dass die Erfassung von Lebenszeichen unabhängig von anderen Faktoren wie dem Berühren oder Nichtberühren des Lenkrades sowie von der Position des Sitzes ist, da die relative Position des Sicherheitsgurtes zu der Person, die diesen Sicherheitsgurt trägt, immer im Wesentlichen gleich ist.
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Die Verwendung eines auf dem Sicherheitsgurt basierenden Sensors hat jedoch auch Nachteile. Zunächst einmal ist das Signal-Rausch-Verhältnis oft sehr schlecht, so dass die vom Sensor erzeugten Signale für die Elektronik schwer zu interpretieren sind. Außerdem hängen die vom Sensor erzeugten Signale von der Kleidung des Fahrers ab, und insbesondere dicke Kleidung wie ein Wintermantel erschwert die Messung.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung so zu verbessern, dass die Qualität der Messungen verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsgurtanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Sicherheitssystem mit einer solchen Sicherheitsgurtanordnung ist in Anspruch 13 definiert.
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Es hat sich herausgestellt, dass die Gesamtqualität der Messung durch die Verwendung von mindestens zwei Sensoren verbessert werden kann, wobei diese beiden Sensoren von unterschiedlichem Typ sind.
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Durch die Verwendung von zwei Sensoren eines unterschiedlichen Typs werden natürlich zwei Signale, wobei jedes Signal wenigstens eine physikalische Größe repräsentiert, und da die Sensoren permanent arbeiten, wenigstens zwei zeitabhängige Funktionen f1(t) und f2(t) erhalten. Obwohl diese beiden Funktionen f1(t) und f2(t) die zeitliche Entwicklung verschiedener Körpergrößen repräsentieren, sind sie in der Regel nicht unabhängig voneinander, da sie beide die zeitliche Entwicklung des Zustands der Person repräsentieren, so dass normalerweise eine Korrelation zwischen f1(t) und f2(t) besteht. Aufgrund dieser Korrelation kann f1(t) zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses von f2(t) verwendet werden und umgekehrt.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsgurtanordnung umfasst also ein Gurtband, mindestens einen Sensor eines ersten Sensortyps, der zumindest mittelbar am Gurtband befestigt ist, und mindestens einen Sensor eines zweiten, vom ersten Sensortyp verschiedenen Sensortyps, wobei der mindestens eine Sensor des zweiten Sensortyps ebenfalls zumindest mittelbar am Gurtband befestigt ist.
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Im relevantesten Fall werden eine physikalische Größe, die sich auf den Herzschlag bezieht, und eine physikalische Größe, die sich auf die Atemtätigkeit bezieht, gemessen. Aus diesem Grund sind die mindestens zwei Sensoren vorzugsweise im Schulterbereich des Gurtbandes angeordnet.
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Da es in der Regel bevorzugt ist, die Signale der beiden Sensoren zu korrelieren, ist es häufig bevorzugt, diese beiden Sensoren in unmittelbarer Nähe zueinander anzuordnen, so dass mindestens ein Sensor des ersten Sensortyps und mindestens ein Sensor des zweiten Sensortyps eine Unterbaugruppe bilden.
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Es hat sich herausgestellt, dass die Qualität der Gesamtmessung weiter verbessert werden kann, wenn die Sicherheitsgurtanordnung mindestens zwei Sensoren des ersten Sensortyps und mindestens zwei Sensoren des zweiten Sensortyps umfasst, insbesondere wenn sie so angeordnet sind, dass sie zwei Unterbaugruppen bilden, nämlich eine erste Unterbaugruppe und eine zweite Unterbaugruppe, so dass die erste Unterbaugruppe vor der Brust des Insassen und die zweite Unterbaugruppe vor dem Bauch und/oder dem Becken des Insassen angeordnet ist, wenn sich die Sicherheitsgurtanordnung in ihrem angeschnallten Zustand befindet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gurtband ein schlauchförmiges Gurtband, und zumindest einige der Sensoren, vorzugsweise alle Sensoren, befinden sich innerhalb des schlauchförmigen Gurtbandes. Eine solche Gurtanordnung ist relativ einfach herzustellen und hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Sensoren geschützt sind. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, dass die Sensoren auf einer flexiblen Leiterplatte angeordnet sind. Dies vereinfacht die Herstellung weiter.
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Wie bereits erwähnt, hat ein Sensortyp üblicherweise die Aufgabe, den Herzschlag der angegurteten Person zu überwachen. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist der erste Sensortyp vorzugsweise ein akustischer Sensortyp (Mikrofon), insbesondere ein piezoelementbasierter Sensortyp. Es ist besonders bevorzugt, dass die Abtastfrequenz 100 Hz oder höher ist.
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Wie bereits erwähnt, hat der andere Sensortyp üblicherweise die Aufgabe, die Atmung der angegurteten Person zu überwachen. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist der zweite Sensortyp vorzugsweise ein Beschleunigungs- und/oder Neigungssensortyp, insbesondere ein mehrachsiger Sensortyp, so dass die Bewegung von Teilen des Rumpfes gemessen wird. Es ist bevorzugt, dass die Auflösung der linearen Beschleunigung mindestens 0,1 m/s2 bei einer Abtastrate von 100 Hz oder höher beträgt und/oder die Auflösung der Neigung mindestens 250° bei einer Abtastrate von 100 Hz beträgt.
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Um die Herstellung sowie die Signalverarbeitung zu vereinfachen, kann es bevorzugt sein, dass alle Sensoren des ersten Typs identisch sind und alle Sensoren des zweiten Typs identisch sind.
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Selbstverständlich erfolgt die Verarbeitung der von den Sensoren gelieferten Signale in einem vollautomatischen Prozess. Ein Sicherheitssystem mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsanordnung umfasst also weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung, die die von zumindest einem Teil der Sensoren des Sicherheitsgurtsystems, vorzugsweise von allen Sensoren des Sicherheitsgurtsystems, bereitgestellten Informationen empfängt.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Berücksichtigung der Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
- 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung,
- 5 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung,
- 6 eine flexible Leiterplatte mit den Sensoren der vierten Ausführungsform und einer drahtlosen Übertragungseinheit,
- 7 eine Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 6 in einer stark schematischen Darstellung,
- 8 den in 7 gezeigten Gegenstand, der in einem schlauchförmigen Gurtband angeordnet ist, und
- 9 eine Darstellung eines Sicherheitssystems, das eine Sicherheitsgurtanordnung ähnlich derjenigen der fünften Ausführungsform, eine Empfangseinheit und eine Verarbeitungseinheit umfasst.
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1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsgurtanordnung. Die Sicherheitsgurtanordnung umfasst natürlich ein Gurtband 10. Weiterhin sind ein Retraktor 15, eine untere Verankerungseinrichtung (die auch einen Retraktor umfassen kann), die in der gewählten Darstellung von der linken Hand des Angeschnallten verdeckt wird, ein Schloss und eine Zunge (von der rechten Hand des Insassen verdeckt) vorgesehen. Damit ist eine typische 3-Punkt-Gurt-Geometrie gegeben, die die häufigste, aber natürlich nicht die einzig mögliche Geometrie ist. Aufgrund der Geometrie besteht das Gurtband 10 aus einem Schulterabschnitt 10a und einem Beckenabschnitt 10b. Der für die vorliegende Erfindung relevante Abschnitt ist der Schulterabschnitt 10a.
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Wie schematisch dargestellt ist, trägt der Schulterabschnitt 10a zwei Sensoren 21 und 22. Gemäß den in dieser Anmeldung gewählten Definitionen bilden diese beiden Sensoren 21 und 22 eine erste Unterbaugruppe S1 (in dieser ersten Ausführungsform die einzige Unterbaugruppe). Elektrische Leiter für diese beiden Sensoren 21, 22 sind vorgesehen, aber in 1 nicht dargestellt. Eine bevorzugte Möglichkeit, diese elektrischen Leiter vorzusehen, wird später mit Blick auf die 6 und 7 beschrieben, aber es sei darauf hingewiesen, dass es beispielsweise auch möglich wäre, elektrische Drähte direkt am Gurtband anzubringen oder elektrisch leitende Drähte oder Fäden in das Gurtband einzuweben. Ferner sind Mittel zur Übertragung der von den Sensoren 21, 22 erzeugten Signale vorgesehen (ebenfalls nicht in 1 dargestellt). Diese Mittel können z. B. elektrisch leitende Signalleitungen, die am Gurtband befestigt sind oder einen Teil davon bilden, optische Fasern, die am Gurtband befestigt sind oder einen Teil davon bilden, oder einen drahtlosen Sender umfassen.
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Die beiden Sensoren 21, 22 sind von unterschiedlichem Typ, d. h. sie messen unterschiedliche physikalische Eigenschaften. In allen beschriebenen Ausführungsformen, und dies ist bevorzugt, ist der erste Sensor 21 ein Mikrofon im weitesten Sinne und der zweite Sensor 22 ein Beschleunigungssensor und/oder ein Neigungssensor. In der Praxis ist der erste Sensor ein Piezosensor. Kleine und kostengünstige Sensoren der soeben definierten Art sind auf dem Markt erhältlich, insbesondere Beschleunigungs- und/oder Neigungssensoren sind in vielen Bereichen der Technik weit verbreitet, z.B. enthält fast jedes moderne Mobiltelefon mindestens einen solchen Sensor.
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Die beiden Sensoren 21, 22 der ersten Baugruppe S1 sind in relativer Nähe zueinander angeordnet und haben einen Abstand zueinander von vorzugsweise weniger als 10 cm. Außerdem befinden sich die beiden Sensoren 21, 22 der ersten Unterbaugruppe im Wesentlichen vor dem Herzen des Insassen.
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Der erste Sensor 21 misst die vom Insassen erzeugten Geräusche, insbesondere den Herzschlag des Insassen, und der zweite Sensor 22 misst insbesondere die Bewegung des Brustkorbs des Insassen aufgrund der Atmung.
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Da häufig eine Korrelation zwischen der Frequenz des Herzschlags und der Atemfrequenz besteht, können die Signale der beiden Sensoren 21, 22 kombiniert werden, um z. B. das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
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zeigt eine zweite Ausführungsform, die zusätzlich eine zweite Unterbaugruppe S2 im Wesentlichen in einem Abschnitt des Schulterbereichs 10a, der sich über den Bauchbereich des Insassen erstreckt, aufweist. Wie die erste Unterbaugruppe S1 umfasst auch diese zweite Unterbaugruppe S2 einen ersten Sensor 21' (ein Sensor vom Typ akustischer Sensor) und einen zweiten Sensor 22' (ein Beschleunigungs- und/oder Neigungssensor). Die ersten Sensoren 21, 21' können vom identischen Typ sein und die zweiten Sensoren 22, 22' können ebenfalls vom identischen Typ sein.
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Wie zum Beispiel in den 3 und 4 zu sehen ist, kann eine Unterbaugruppe mehr als zwei Sensore, insbesondere zwei Sensoren des ersten Typs 21, 21a, 21', 21a' und einen Sensor des zweiten Typs 22, 22', aufweisen. Das Vorsehen von mindestens zwei Sensoren des ersten Typs, d. h. akustischen Sensoren, in einer Unterbaugruppe kann insbesondere nützlich sein, um die Schwierigkeiten zu kompensieren, die aufgrund von dicker und/oder unebener Kleidung auftreten.
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Das Vorsehen eines zusätzlicher Sensors 22b des zweiten Typs, der im Wesentlichen in der Mitte des Schulterbereichs 10a und damit im Wesentlichen vor der Mitte des Rumpfes des Insassen angeordnet ist, kann bevorzugt sein, da die ateminduzierte Bewegung in diesem Bereich relativ stark ist (5).
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Wie bereits erwähnt, gibt es mehrere Möglichkeiten, wie die Sensoren und die notwendige Stromversorgung in das Gurtband integriert werden können. Eine bevorzugte Möglichkeit ist in den bis dargestellt. Die Sensoren (hier die Sensoranordnung der vierten Ausführungsform) sind mechanisch und elektrisch mit einer flexiblen Leiterplatte 20 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform trägt diese flexible Leiterplatte 20 auch eine drahtlose Übertragungseinheit 24, zum Beispiel in Form einer Bluetooth-Übertragungseinheit. Die elektrischen Leiter der Stromversorgung 26 und die elektrischen Leiter der Signalleitungen (hier in Form eines Signalbusses 28) sind in die Leiterplatte 20 integriert, wie es für Leiterplatten typisch ist. Eine solche Baugruppe, die aus der flexiblen Leiterplatte 20, den Sensoren und (falls vorhanden) der drahtlosen Übertragungseinheit 24 besteht, kann im Inneren eines schlauchförmigen Gurtbandes 10 untergebracht werden, wie in 8 dargestellt. Das schlauchförmige Gurtband 10 besteht in der Regel aus zwei Lagen 11, 12. Zur Festlegung der Position der Leiterplatte im Inneren des schlauchförmigen Gurtbandes 10 sind Befestigungsmittel vorgesehen, die jedoch in nicht dargestellt sind.
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Die von den Sensoren gemessenen physikalischen Werte werden natürlich an eine Verarbeitungseinrichtung (hier eine Verarbeitungseinheit 32) des Fahrzeugs übermittelt. In der Ausführungsform von geschieht dies über die drahtlose Übertragungseinheit 24 und eine drahtlose Empfangseinheit 30 ( ).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gurtband
- 10a
- Schulterbereich
- 10b
- Beckenbereich
- 11
- erste Lage
- 12
- zweite Lage
- 15
- Retraktor
- 20
- gedruckte Leiterplatte
- 21, 21a, 21', 21a'
- Sensoren des ersten Typs (akustischer Sensortyp / Piezo-Sensor)
- 22, 22a, 22, 22a'
- Sensoren des zweiten Typs (Beschleunigungssensor)
- 24
- drahtlose Übertragungseinheit
- 26
- elektrische Energieversorgung
- 28
- Signalbus
- 30
- drahtlose Empfangseinheit
- 32
- Verarbeitungseinheit
- S1
- erste Unterbaugruppe
- S2
- zweite Unterbaugruppe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008004523 B4 [0004]
