DE10249960A1

DE10249960A1 - Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE10249960A1
Application number: DE10249960A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lich; Rolf-Juergen Recknagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-26
Filing date: 2002-10-26
Publication date: 2004-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen, mit einer Einrichtung zur Messung der Sitzbelastung. Die Einrichtung zur Messung der Sitzbelastung umfasst druckempfindliche Sensoren in Gestalt von mit einer drucksensitiven Schicht versehenen Unterlegscheiben 12, 13, die in die Befestigungsmittel für die Sitzbefestigung integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Im Rahmen der Einführung von mit Airbags ausgestatteten passiven Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen, insbesondere für Beifahrer, ist die Notwendigkeit entstanden, aus Sicherheits- und versicherungstechnischen Gründen, einen mit einer Person belegten Beifahrersitz zu erkennen. Denn wenn ein Unfall stattfindet und der Beifahrersitz nicht besetzt ist, muss das für den Beifahrersitz zuständige Rückhaltesystem nicht ausgelöst werden, um unnötige Reparaturkosten zu vermeiden. Die Erkennung der Sitzbelegung ist heute Stand der Technik. Es existieren beispielsweise technische Lösungen für die automatische Erkennung von Kindersitzen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Airbagtechnologie zu den so genannten Smartbags sind jedoch höhere Anforderungen an die Genauigkeit der Sitzbelegungserkennung eines Fahrzeugssitzes notwendig. Der Smartbag soll nämlich personen- und situationsadaptiv in seinem Aufblasverhalten variabel sein. Das Entwicklungsziel ist die Weiterentwicklung sehr einfacher herkömmlicher Einrichtungen zur Erkennung der Sitzbelegung zu einer sogenannten intelligenten Insassenklassifizierung. Die Auslösung des Beifahrerairbags muss verhindert werden, wenn sich in bestimmten Situationen die Entfaltung des Airbags zum Nachteil eines Insassen auswirkt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Kind auf den Beifahrersitz sitzt oder wenn sich eine Person zu nahe am Armaturenbrett befindet oder aber wenn ein Kindersitz auf der Beifahrerseite eingebaut ist. Einen ersten Ansatzpunkt stellt dabei das sogenannte OC-System dar (Occupant Classification System). Dieses System basiert auf dem Zusammenhang zwischen dem Körpergewicht und dem Abstand der Sitzhöcker einer Person. Dazu wertet die sogenannte OC-Matte auf Grund ihres Einbauports im Fahrzeugsitz und ihrer physikalischen Wirkungsweise das Druckprofil auf der Sitzfläche aus. Die Analyse des gemessenen Druckprofils erlaubt die Erkennung eines unbelegten oder eines belegten Sitzes. Bei einem als belegt erkannten Sitz erfolgt dann die Unterscheidung zwischen einem Menschen und einem Kindersitz oder einem sonstigen Gegenstand auf Grund des Sitzprofils des menschlichen Körpers bzw. eines für einen bestimmten Gegenstand typischen Abdrucks. Bei einem erkannten Menschen erfolgt dann eine weitere Klassifizierung in verschiedene Klassen, die zur Körpergröße und zum Körpergewicht korrespondieren.

Die Sensorzellen einer solchen OC-Matte sind separat durch ein elektronisches Steuergerät derart ansteuerbar, dass man eine Wertematrix der Druckverteilung erhält. Eine derartige Matte mit druckabhängigen Zellen wird in den Sitz eingebaut. Wird eine Zelle mit einem höheren Druck beaufschlagt, so zeigt sie eine größere Widerstandsänderung, die gemessen werden kann. Ein schwereres Objekt drückt dabei stärker in den Schaumstoff des Sitzes hinein und aktiviert somit mehr druckempfindliche Zellen der Matte. Das betroffene Objekt wird damit als größer und somit auch als schwerer erkannt. Andere Systeme, die ebenfalls in den Fahrzeugsitz integriert sind, basieren auf der Auswertung einer mit einem Gel gefüllten Blase, in der ein Drucksensor oder mehrere Drucksensoren eingebaut sind. Der von einem Objekt erzeugte Druck wird über die Drucksensoren erfasst und in Beziehung zur Masse des Objekts gestellt. Ein anderer Ansatzpunkt stellt die Messung des absoluten Gewichts einer Person auf dem Fahrzeugsitz da. Hierbei wird entweder das Gewicht des Sitzes inklusive des auf den Sitz befindlichen Objekts, z. B. mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen gemessen. Andere Prinzipien, wie zum Beispiel ein Kraftmessbolzen, der vertikal oder horizontal als Schraubverbindung in die Sitzkonstruktion verbaut wird, erfassen die Auslenkung mit Hilfe von Hall-Sensoren. Die Gewichtsmessung ist jedoch sehr stark abhängig von der Einbaulage der Sensoren. Systeme, die im oberen Bereich des Sitzes installiert werden, wie die erwähnte druckempfindliche Sitzmatte, die druckempfindliche Blase oder aber die absolut messenden Systeme unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen, haben den Nachteil, dass auftretende Gurtkräfte die Messung verfälschen können. Hierzu bedarf es deshalb einer Kompensation mit Hilfe eines Gurtkraftmessers, sodass hieraus das tatsächliche Gewicht ermittelt werden kann. Systeme dagegen, die im unteren Bereich eines Fahrzeugssitzes angeordnet sind, also beispielsweise an der unteren Sitzschiene oder am Boden montiert werden, müssen dagegen so ausgelegt sein, dass sie im Fall eines Unfalls die auftretenden Kräfte und Belastungen aushalten können. Dies bedeutet, dass extrem teure Materialien eingesetzt werden müssen. Ein Vorteil dieser Systeme ist jedoch, dass eventuell auftretende Gurtkräfte, je nach Lage des Gurts, keinen Einfluss auf die Gewichtssensierung haben. Ein Nachteil dieser Systeme ist jedoch, dass diese eine vergleichsweise große Einbauhöhe erfordern. Dies hat bei bestehenden oder nachrüstbaren Systemen zur Folge, dass sich der so genannte H-Punkt (virtueller Hüftpunkt von sogenannten Crash-Test Dummies) erhöht. Dadurch ist aber eine ausreichende Schutzwirkung durch den Airbag nicht mehr gewährleistet.

Durch die Erfindung wird eine leicht in die Praxis umsetzbare Lösung für die Messung des absoluten Gewichts eines auf dem Fahrzeugunterboden befestigten Fahrzeugsitzes geschaffen. Da das Gewicht des Fahrzeugsitzes bekannt ist, kann dieser bekannte Wert bei der Ermittlung des Gewichts eines besetzten Fahrzeugsitzes auf einfache Weise berücksichtigt werden. Auf diese Weise ist somit auch eine Absolutmessung des Gewichts eines Fahrzeuginsassen zu ermitteln. Die Messung erfolgt mittels eines extrem flach bauenden Sensors, so dass keine nachteilige Erhöhung des H-Punktes zu befürchten ist. Der erfindungsgemäß vorgesehene Sensor ist zudem sehr preiswert, so dass, bei Bedarf ohne weiteres auch mehrere Sensoren vorgesehen werden können. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung die Überwachung der Befestigungsmittel des Fahrzeugsitzes. Sollte eine Schraubverbindung sich gelöst haben oder aber bei einem Unfall zerstört worden sein, kann dies über eine Widerstandsmessung erfasst werden. Gegebenenfalls kann diese Situation dann noch bei der Steuerung eines Rückhaltesystems berücksichtigt werden, um den Schutz für den Fahrzeuginsassen weiter zu verbessern. Die Erfindung macht sich die Druckempfindlichkeit dünner, im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehender Schichten zu Nutze. Wird eine derartige Schicht auf eine Unterlegscheibe aufgebracht, kann diese Unterlegscheibe in eine Schraubverbindung integriert werden und als Drucksensor fungieren. Dazu wird die Unterlegscheibe mit Kontakten versehen. An diesen Kontakten befestigte elektrische Leitungen sind mit einem Steuergerät verbunden, dass den elektrischen Widerstand der auf der Unterlegscheibe aufgebrachten drucksensitiven Schicht misst. Je nach Belastung des Fahrzeugsitzes durch einen leichteren oder schwereren Insassen, stellt sich ein entsprechender Widerstandswert ein. Der zu dem Gewicht des Insassen korrelierte Widerstandswert wird dann von dem Rückhaltesystem für die Insassenklassifizierung ausgewertet. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können alle derzeit in Kraft befindlichen technischen und rechtlichen Vorschriften erfüllt werden. Weiterhin ist es möglich, auch gesteigerte Anforderungen zu erfüllen, die durch die zukünftige Gesetzgebung gefordert werden. So ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung beispielsweise möglich, die Vorschriften der FMVSS208 zu erfüllen, die von der National Highway Traffic Safety Administration der Vereinigten Staaten aufgestellt worden sind. Darin wird unter anderem gefordert, die Airbagauslösung zu unterbinden, wenn ein Fahrzeugsitz nur mit einer 30 kg unterschreitenden Masse belastet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Aufsicht auf den Boden eines Fahrzeugs mit Darstellung der Träger für einen Fahrzeugsitz und den darin angeordneten Bohrungen für die Sitzbefestigung,
2: eine Seitenansicht auf eine Sitzschiene mit Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schraubbefestigung (vergrößerte Darstellung der Anschrauböffnung 8 aus 1),
3: eine Unterlegscheibe mit einer darauf angeordneten drucksensitiven Schicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt, in einer schematischen Darstellung, eine Aufsicht auf den Boden 1 eines Fahrzeugs mit Darstellung der Sitzträger 4,5 für einen Fahrzeugsitz und den in den Sitzträgern 4,5 angeordneten Anschrauböffnungen 6,7,8,9 für die Sitzbefestigung. Ein erster Sitzträger 4 und ein zweiter Sitzträger 5 sind einerseits mit dem Türschweller 2 und andererseits mit der Mittelkonsole 3 verschweißt. Entsprechend ist der Fahrzeugboden 1 auch im Bereich der anderen Sitzpositionen des Fahrzeugs ausgestaltet, die hier in der schematischen Darstellung der 1 nicht gezeigt sind.
2 zeigt eine Seitenansicht auf eine Sitzschiene 10 mit Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schraubbefestigung 11, 12, 13, die die Sitzschiene 10 mit dem Sitzträger 4 verbindet. Entsprechende Schraubbefestigungen fixieren den Sitz, beziehungsweise die Sitzschiene, auch mit den anderen Anschrauböffnungen in dem ersten Sitzträger 4 und dem zweiten Sitzträger 5. Die Schraubbefestigung, mittels der die Sitzschiene 10 an einer Anschrauböffnung des Sitzträgers 4 befestigt ist, umfasst eine Schraube 11 und zwei Unterlegscheiben 12,13. Die Schraube 11 greift in eine mit Innengewinde versehene Bohrung in dem ersten Sitzträger 4 ein und wird dort befestigt. Entsprechend werden andere hier nicht dargestellte Schraubverbindungen ausgeführt, die den Sitz mit den entsprechenden Sitzträgern verbinden. Die Unterlegscheiben 12,13 sind mit drucksensitiven Schichten belegt, auf die weiter unten noch eingegangen wird. Die drucksensitiven Schichten sind mit elektrischen Leitungen 16 kontaktiert, die mit einer Aufbereitungsschaltung 10 verbunden sind. Die Aufbereitungsschaltung 14 wiederum ist mit einem Steuergerät 15 verbunden. Die Unterlegscheiben 12,13 stellen die eigentlichen Sensoren für die Messung des Sitzgewichts dar. Eine dieser Unterlegscheiben ist in 3 dargestellt. Sie besteht aus einer durchbohrten metallischen Scheibe 12, die mit einer drucksensitiven Schicht 12a bedeckt ist. Derartige drucksensitive Schichten sind aus Physik Journal 1 (2002) Nr.5, Seite 19, bekannt. Diese drucksensitiven Schichten bestehen aus diamantartigem Kohlenstoff, in dem kleinste Partikel aus Metall, insbesondere aus Titan oder Wolfram, eingelagert sind. Derartige Schichten werden vorzugsweise mittels des bekannten Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt. Die Dicke der drucksensitiven Schicht 12a kann einige Mikrometer betragen und liegt vorzugsweise in einem Bereich von ein bis drei Mikrometer. Durch die Aufbereitungsschaltung 14 und das Steuergerät 15 werden die von der Sitzbelastung abhängigen Widerstandswerte der mit den drucksensitiven Schichten beschichteten Unterlegscheiben 12, 13 ausgewertet. Die gemessenen Werte werden dann bei der optimalen Steuerung von Rückhaltesystemen berücksichtigt. Durch den Einsatz von Drucksensoren in Gestalt der flachen Unterlegscheiben 12,13 wird eine sehr raumsparende Befestigung des Fahrzeugsitzes ermöglicht, die die Schutzfunktion eines Rückhaltesystems nicht beeinträchtigt. Bei den Unterlegscheiben 12, 13 handelt es sich zudem um vergleichsweise preiswerte Bauelemente. Durch die Verwendung einer mit einer drucksensitiven Schicht versehenen Unterlegscheibe lässt sich somit ein leistungsfähiges Rückhaltesystem zu günstigen Kosten herstellen.
Neben der zuvor beschriebenen Anwendung als Drucksensor zur Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugsitzes, können Unterlegscheiben der genannten Art vorteilhaft auch als Drucksensor in einem Gurtkraftmesser eingesetzt werden.

1: Fahrzeugboden
2: Türschweller
3: Mittelkonsole
4: Erster Sitzträger
5: Zweiter Sitzträger
6: Anschrauböffnung
7: Anschrauböffnung
8: Anschrauböffnung
9: Anschrauböffnung
10: Sitzschiene
11: Schraube
12: Erste Unterlegscheibe
12a: drucksensitive Schicht
13: Zweite Unterlegscheibe
14: Aufbereitungsschaltung
15: Steuergerät

Claims

Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen, mit einer Einrichtung zur Messung der Sitzbelastung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Messung der Sitzbelastung druckempfindliche Sensoren umfasst, die in die Befestigungsmittel für die Sitzbefestigung integriert sind.
Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzbefestigungsmittel Schrauben (11) umfassen, die in Anschrauböffnungen (6, 7, 8,9) von Sitzträgern (4,5) einschraubbar sind und dabei die Sitzschienen (10) des Fahrzeugsitzes mit den Sitzträgern (4,5) verbinden.
Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass die druckempfindlichen Sensoren mit einer drucksensitiven Schicht bedeckte Unterlegscheiben (12,13) sind, die auf die Schraube (11) aufgeschoben und durch die angezogene Schraube (11) mit der Sitzschiene (11) und dem Sitzträger (4,5) verpresst sind.
Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Unterlegscheiben (12,13) bedeckende drucksensitive Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff mit eingelagerten Metallteilen aus Titan oder Wolfram besteht.
Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der drucksensitiven Schicht (12a) einige Mikrometer, vorzugsweise 1 bis 3 Mikrometer beträgt.
Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheiben (12,13) über Kontakte und elektrische Leitungen (16) mit einer Aufbereitungsschaltung (14) und einem Steuergerät (15) verbunden sind, das den elektrischen Widerstand der drucksensitiven Schichten (12a) erfasst.
Verwendung einer mit einer drucksensitiven Schicht (12a) belegten Unterlegscheibe (12) als Drucksensor.
Verwendung einer Unterlegscheibe nach Anspruch 7 als Drucksensor in einem Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen, insbesondere zur Bestimmung des Gewichts eines Fahrzeugsitzes.