DE10237170C1

DE10237170C1 - Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE10237170C1
Application number: DE10237170A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lich; Uwe Spieth
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2022-08-15
Also published as: US20050023064A1

Abstract

In einem Fahrzeugsitz 2 sind Sitzfedern S als frequenzbestimmendes Bauelement einem Schwingkreis 10 zugeordnet. Bei einer Belastung des Fahrzeugsitzes 2 ändert sich die Induktivität der Sitzfedern S und damit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 10. Auf diese Weise kann eine Sitzbelegung erkannt werden.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Rückhaltesysteme nach dem Stand der Technik bestimmen die Auslösung von Rückhaltemitteln mittels der Beschleunigung, die im Fahrgastraum auf dem Tunnel oder mit peripheren Sensoren im Aussenbereich des Fahrzeugs, zum Beispiel in den B-Säulen, gemessen wird. Weiterhin ist es bekannt, Sensoren einzusetzen, die die Belegung eines Sitzes und/oder die Sitzposition von Fahrzeuginsassen ermitteln, um daraus ein zusätzliches Auslösekriterium für die Rückhaltemittel zu gewinnen.

Aus der DE 197 39 655 A1 ist es bekannt, dafür optische Sensoren, Ultraschallsensoren, oder Mikrowellensensoren einzusetzen. Aus WO 01/15111 A1 ist es weiter bekannt, für die Erkennung der Sitzbelegung einen, komplex aufgebauten Magnetsensor vorzusehen. Dieser umfasst mindestens zwei koppelbare Spulen, wobei eine erste, einem Sendeteil des Magnetsensors zugeordnete Spule, in der Sitzfläche des Fahrzeugsitzes, und eine zweite, einem Empfangsteil des Magnetsensors zugeordnete Spule, in der Lehne des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Ein Fahrzeuginsasse beeinflusst die Kopplung der beiden genannten Spulen.

Aus DE 195 47 842 A1 ist ein Verfahren zur Bewegungserkennung von Fahrzeugsitzen bekannt, bei der zur Feststellung der Belegung des Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeuginsassen zeitabhängige Änderungen der Schwingungsfrequenz eines Schwingkreises ausgewertet werden. Die Schwingungsfrequenz ist von einer zwischen Sitz und Karosserie des Fahrzeugs gebildeten Kapazität abhängig. Aus DE 197 06 623 A1 ist es bekannt, bei einer in ihrer Länge veränderlichen Spule die Änderung der Induktivität zur Insassenerkennung zu nutzen.

Vorteile der Erfindung

Ein wesentlich einfacheres und dennoch betriebssicheres Rückhaltesystem ist durch die Merkmale des Patentanpruchs 1 gekennzeichnet. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass übliche Bestandteile eines Fahrzeugsitzes für die Realisierung einer Zusatzfunktion, insbesondere die Erkennung der Sitzbelegung, eingesetzt werden können. Demzufolge ist keine konstruktive Änderung des Fahrzeugsitzes selbst erforderlich. Produktion und Lagerhaltung der Fahrzeugsitze sind stark vereinfacht. Basierend auf einer Induktivitätsänderung herkömmlicher Sitzfedern als Bestandteil eines Schwingkreises unter Belastung wird eine Resonanzverschiebung bewirkt. Die gewichtsabhängige Frequenzänderung ermöglicht beispielsweise eine Insassenklassifizierung nach Gewicht.

Induktive Federelemente können auf einfache Weise im Sitzschaum des Fahrzeugsitzes eingebaut werden. Die Variantenvielfalt ist dabei begrenzt, da eine spezielle, auf den Sitz ausgerichtete Applikation entfällt. Weiterhin bietet die erfindungsgemässe Lösung den Vorteil, dass Fehlerzustände erkannt und weitergeleitet werden können. Ein weiterer, grosser Vorteil besteht darin, dass durch Massebewegungen verursachte Frequenzänderungen leicht auswertbar sind. Solche Massebewegungen ergeben sich beispielsweise bei einer Veränderung der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäss ausgestalteten Rückhaltesystems, bei dem der Fahrzeugsitz eine Erkennung der Sitzbelegung ermöglicht,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren zu einer Gruppe zusammengefassten Sitzfedern,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem je eine Sitzfeder mit einem Schwingkreis verbunden ist,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Kompensationsspule,

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Sitzfedern in der Sitzfläche und in der Lehne des Fahrzeugsitzes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zukünftige Airbaggenerationen sollen gemäss den Vorschriften der amerikanischen Gesetzgebung (FMVSS208 der National Traffic Highway Safety Association) die Aktivierung von Sicherungsmitteln eines Rückhaltesystems nur in Abhängigkeit von der jeweiligen Sitzbelegung zulassen. So ist beispielsweise bei der Belegung eines Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeuginsassen, der eine Masse < 47,5 kg hat, die Aktivierung eines Airbags gestattet. Bei der Belegung eines Fahrzeugsitzes mit einem Kindersitz soll dagegen die Aktivierung des Airbags entweder unterdrückt oder der Airbag soll kontrolliert gezündet werden. Hierzu sind Systeme notwendig, die den Innenraum des Fahrzeuges überwachen und erkennen, ob sich eine erwachsene Person oder ein Kind oder ein Kindersitz auf dem Beifahrersitz befinden.

Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass eine Deformation des Fahrzeugsitzes infolge Belastung für die Erkennung der Art und Weise der Sitzbelegung ausgenutzt wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäss ausgestalteten Rückhaltesystems 1, bei dem der entsprechend konstruierte Fahrzeugsitz 2 eine Erkennung der Sitzbelegung ermöglicht. Der Fahrzeugsitz 2 ist in einem Querschnitt schematisch dargestellt. Innerhalb des Sitzpolsters 3 ist eine als Schraubenfeder ausgestaltete Sitzfeder S angeordnet, die sich einerseits mit einem Endstück 4 auf einer Trägerplatte 5 abstützt und mit ihrem anderen Endstück 6 die Sitzfläche 7 des Sitzpolsters 3 unterstützt. Die Endstücke 4, 6 der Sitzfeder S sind über Leitungen 8, 9 mit einem Schwingkreis 10 verbunden. Der Schwingkreis 10 ist mit einem Steuergerät 11 für die Insassensensierung verbunden. Dieses Steuergerät 11 wiederum ist mit einem Airbagsteuergerät 12 verbunden. Weiterhin umfasst das Rückhaltesystem 1 mindestens einen beschleunigungsempfindlichen Sensor 13, der mit dem Airbagsteuergerät 12 verbunden ist. Ausgangsseitig ist das Airbagsteuergerät 12 mit mindestens einem Rückhaltemittel, wie insbesondere einem Airbag 14, verbunden.

Die Funktion des Rückhaltesystems 1 wird nachfolgend beschrieben. Die Sitzfeder S dient als frequenzbestimmendes Element für den Schwingkreis 10. Das Prinzip der erfindungsgemässen Lösung lässt sich am Beispiel einer als Zylinderspule ausgestalteten Sitzfeder erläutern. Die von der Länge l der Zylinderspule abhängige Induktivität lässt sich näherungsweise nach folgender Faustformel ermitteln:

L = (π².D².N²/l).2.10^-7

Darin bedeuten:
L die Induktivität der Zylinderspule, D der Durchmessser der Zylinderspule, l die Länge der Zylinderspule und N die Anzahl der Windungen der Zylinderspule. Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass die Induktivität L der Zylinderspule umgekehrt proportional zu ihrer Länge l ist. Wird eine derartige Zylinderspule als freguenzbestimmendes Glied in einem Schwingkreis benutzt, ergibt sich eine von der Länge der Zylinderspule und damit von der Belastung abhängige Frequenzänderung, wenn die Belastung eine Änderung der Länge l zur Folge hat.

Nach der oben angegebenen Formel ändert sich die Induktivität L der Schraubenfeder S bei einer Änderung ihrer Länge l. Eine Änderung der Länge l wiederum, ist von der Belastung des Sitzes 2 abhängig. Eine Änderung der Länge l führt schliesslich zu einer Änderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 10, die messtechnisch leicht erfassbar ist. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass mittels belastungsabhängiger induktiver Elemente im Sitz, die Bestandteile eines Schwingkreises sind, der Schwingkreis in Abhängigkeit von der Belastung verstimmbar ist. Diese lastabhängige Verstimmung des Schwingkreises ermöglicht eine eindeutige Zuordnung der Verstimmung des Schwingkreises zu der den Sitz belastenden Masse und damit eine Insassenklassifizierung. Beispielsweise kann aus einer geringen Verstimmung des Schwingkreises auf eine vergleichsweise kleine Masse und damit auf eine Sitzbelegung mit einem Kind geschlossen werden. Eine grosse Verstimmung des Schwingkreises lässt den Schluss zu, dass der Sitz mit einer erwachsenen Person belegt ist. Der erfindungsgemässen Lösung entsprechend, werden nun die Sitzfedern selbst als derartige induktive Elemente ausgenutzt, indem sie als frequenzbestimmende Bauelemente in mindestens einen elektrischen Schwingkreis eingeschaltet sind.

Der Schwingkreis 10 ist mit dem Steuergerät 11 für die Insassensensierung verbunden, das die lastabhängige Veränderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 10 erfasst. Dadurch ist feststellbar, ob der Sitz 2 besetzt oder unbesetzt ist und in welcher Sitzposition sich der Fahrzeuginsasse gegebenenfalls befindet. Das Ausgangssignal des Steuergerätes 11 wird dem Airbagsteuergerät 12 zugeführt, das zugleich auch die Ausgangssignale des beschleunigungsempfindlichen Sensors 13 auswertet. Wenn die vorgegebenen Auslösekriterien erfüllt sind, die das Steuergerät 12 aus den Ausgangssignalen des Steuergerätes 11 und des Sensors 13 ermittelt, aktiviert ein Ausgangssignal des Steuergerätes 12 die Rückhaltemittel 14.

Grundsätzlich ist eine einzige, den frequenzbestimmenden Bestandteil eines Schwingkreises 10 bildende Sitzfeder S bereits ausreichend, um die Belegung eines Sitzes 2 zu erkennen.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung mehrere Sitzfedern einem einzigen Schwingkreis oder aber auch mehrere Sitzfedern einer Mehrzahl von Schwingkreisen als frequenzbestimmende Elemente zugeordnet. Diese Ausführungsbeispiele werden im Folgenden näher erläutert.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 2) sind jeweils mehrere Sitzfedern S1, S2, SN zu einer Gruppe zusammengefasst und als frequenzbestimmende Elemente einem einzigen Schwingkreis 10 zugeordnet. Die mehreren Sitzfedern können dabei untereinander elektrisch in Serie oder parallel geschaltet sein. Weiterhin können mehrere benachbart angeordnete Sitzfedern oder auch räumlich voneinander entfernt angeordnete Sitzfedern in elektrischer Hinsicht zu einer derartigen Gruppe zusammengefasst sein. Durch derartige Gruppenanordnungen von Sitzfedern lässt sich eine genauere örtliche Auflösung der Druckverteilung erzielen. Dies wiederum ermöglicht es, die Sitzposition eines Fahrzeuginsassen und sogar deren Änderung mit grosser Präzision zu erfassen.

In einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 3) ist eine Vielzahl von Sitzfedern S1, S2, SN matrixartig im Sitz 2 verteilt angeordnet. Jede dieser Sitzfedern ist als frequenzbestimmendes Element je einem Schwingkreis 10 zugeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine besonders grosse örtliche Auflösung der Druckverteilung aus. Dadurch lässt sich die Sitzposition eines Fahrzeuginsassen besonders genau bestimmen.

Anhand von Fig. 4 wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Hierbei ist zusätzlich eine Kompensationsspule S' in unmittelbarer Nähe der Sitzfeder S vorgesehen. Die Kompensationsspule S' kann entweder direkt neben der Sitzfeder oder aber auch zweckmässig koaxial zu dieser angeordnet sein. Die Kompensationsspule ist dabei so gestaltet, dass ihre Induktivität durch eine Druckbelastung des Sitzes nicht beeinflussbar ist. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung von Sitzfeder S und Kompensationsspule S' kann eine unerwünschte Beeinflussung durch auf dem Sitz befindliche ferromagnetische Gegenstände erkannt und kompensiert werden. Da nämlich die Kompensationsspule S' einem zweiten Schwingkreis 10' als frequenzbestimmendes Element zugeordnet ist, verändern sich die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingkreise 10, 10' gleichzeitig. Eine zusätzliche Induktivitätsänderung der Sitzfeder S infolge Belastung des Sitzes 2 lässt sich als Differenzfrequenz messen. Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist darin zu sehen, dass diese Anordnung eine redundante Messung der Sitzbelastung ermöglicht. Durch die Kompensationsspule S' ist eine Relativmessung möglich, während die Sitzfeder S eine Absolutmessung gestattet. Hierbei kann das zweite Signal, also die relative Änderung, als Plausibilitätskriterium herangezogen werden.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, auch zusätzlich die in der Lehne des Sitzes 2 angeordneten Sitzfedern SL zur Feststellung der Position eines Insassen zu verwenden. Dieses fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Fig. 5 erläutert. Eine in die Sitzfläche des Sitzes 2 integrierte Sitzfeder S ist mit einem ersten Schwingkreis 10 verbunden. Eine in die Lehne des Sitzes 2 integrierte Sitzfeder SL ist mit einem zweiten Schwingkreis 10' verbunden. Beide Schwingkreise 10, 10' sind mit einem Steuergerät 11 verbunden. Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, wertet das Steuergerät 11 die Änderungen der Resonanzfrequenzen der Schwingkreise 10, 10' infolge Druckbelastung der Sitzfedern, S, SL, aus und ermöglicht dadurch eine Messung der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich besonders gut zur Feststellung, ob der Fahrzeuginsasse Kontakt zur Rückenlehne des Sitzes 2 hat oder nicht.

Claims

1. Rückhaltesystem mit Rückhaltemitteln und mit in dem Fahrzeugsitz integrierten Sensoren zum Erfassen der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (10, S) mindestens einen elektrischen Schwingkreis (10) umfasst und dass als frequenzbestimmendes Element dieses Schwingkreises (10) mindestens eine in dem Fahrzeugsitz (2) angeordnete Sitzfeder (S) vorgesehen ist.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sitzfeder (S) mindestens einem Schwingkreis (10) zugeordnet ist.

3. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sitzfedern (S1, S2, S3, S4) zu einer Gruppe von Sitzfedern zusammengefasst sind, die einem einzigen Schwingkreis (10) zugeordnet ist.

4. Rückhaltesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfedern (S1, S2, S3, S4) elektrisch parallel geschaltet sind.

5. Rückhaltesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfedern (S1, S2, S3, S4) elektrisch in Serie geschaltet sind.

6. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Sitzfedern (S1, S2, SN) matrixartig in der Sitzfläche des Sitzes (2) verteilt angeordnet ist, und dass jede dieser Sitzfedern (S1, S2, SN) mit je einem Schwingkreis (10) verbunden ist.

7. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationsspule (S') vorgesehen ist, die, in räumlicher Nähe zu der Sitzfeder (S) derart angeordnet ist, dass sich ihre Induktivität bei Druckbelastung des Sitzes (2) nicht ändert.

8. Rückhaltesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (S') neben einer Sitzfeder (S) angeordnet ist.

9. Rückhaltesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsspule (S') koaxial zu einer Sitzfeder (S) angeordnet ist.

10. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sitzfedern (S, SL) zur Messung der Sitzbelastung des Sitzes (2) in dem Sitz und in der Lehne des Sitzes (2) angeordnet sind.