DE10334063A1

DE10334063A1 - Fahrzeug-Rückhaltesystem mit einer dynamischen Klassifikation des Insassen sowie Verfahren zum Verwenden desselben

Info

Publication number: DE10334063A1
Application number: DE10334063A
Authority: DE
Inventors: David A. Sterling Heights Hein; John F. White Lake Township Nathan
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-02-26
Also published as: US20040024507A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen der Aufblasrate für einen Airbag in einem Fahrzeug. Das Verfahren umfasst Schritte zum Vorsehen von wenigstens einem Massensensor, zum Vorsehen von wenigstens einem Verfolgungssensor, zum Bestimmen von Masse, Position und physikalischen Eigenschaften eines Insassen, zum Klassifizieren des Insassen und zum Aufblasen des Airbags mit einer vorbestimmten Rate. Außerdem wird ein System angegeben, das dieses Verfahren verwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Rückhaltesystem mit einer dynamischen Klassifikation eines Fahrzeuginsassen sowie ein Verfahren zum Verwenden desselben.

Die Verwendung von Airbags in Fahrzeug-Rückhaltesystemen zum Schutz der Insassen bei einem Aufprall ist wohlbekannt. Wenn ein Aufprall auftritt, sendet ein Unfallsensor ein Signal zu einer Steuereinrichtung. Wenn der Aufprall entsprechend stark ist, sendet die Steuereinrichtung ein Signal zu einem Airbag-Modul, um zu signalisieren, dass der Airbag aufgeblasen werden soll. Es sind zahlreiche Beschwerden beim National Transportation Board (US-amerikanische Verkehrsbehörde) eingegangen, die behaupten, dass die Airbags unter bestimmten Umständen mit einer übermäßigen Kraft aufgeblasen werden und zu größere Verletzungen verursachen als sie hätten verhindern können.

Dementsprechend sind Rückhaltesysteme entwickelt worden, die ein Aufblasen der Airbags unter bestimmten Umständen verhindern. Diese Systeme umfassen Sensoren, die die Masse des Insassen bestimmen. Außerdem können einige Systeme ein unabhängiges System umfassen, das die Position des Insassen feststellt. Wenn das Rückhaltesystem feststellt, dass sich der Insasse außerhalb der Position befindet oder zu leicht ist, dann wird der Airbag entweder mit reduzierter Rate oder überhaupt nicht aufgeblasen.

Die Systeme aus dem Stand der Technik haben jedoch Schwierigkeiten, die richtige Rate für das Aufblasen des Airbags zu bestimmen, weil sie den Typ des Insassen auf der Basis der durch die Systeme gesammelten Informationen nicht genau klassifizieren können. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein Fahrzeug-Rückhaltesystem, das den Fahrzeuginsassen auf der Basis der durch die Sensoren gesammelten Informationen richtig klassifizieren kann und den Airbag mit einer entsprechenden Rate aufbläst.

Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Klassifikation von Insassen, indem sie wichtige physikalische Eigenschaften wie etwa die Distanz zwischen dem Insassen und dem Armaturenbrett, die Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und der Sitzfläche und die Distanz zwischen den Schultern des Insassen und dem Kopf des Insassen misst.

1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit dem Fahrzeug-Rückhaltesystem der vorliegenden Erfindung und einem an der richtigen Position sitzenden Insassen.
2 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit dem Fahrzeug-Rückhaltesystem der vorliegenden Erfindung und einem außerhalb der Position sitzenden Insassen.
3 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit dem Fahrzeug-Rückhaltesystem der vorliegenden Erfindung und einem nach hinten ausgerichteten Babysitz.
4 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit dem Fahrzeug-Rückhaltesystem der vorliegenden Erfindung und einem nach vorne ausgerichteten Babysitz.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Klassifizieren eines Insassen auf der Basis des Fahrzeug-Rückhaltesystems der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Folgenden wird auf 1 Bezug genommen, die ein Fahrzeug 10 mit einem Dach 13, einem Innenraum 11, einem Insassen 12 und einem Fahrzeug-Rückhaltesystem 2 im Querschnitt zeigt. Wie weiter unten näher erläutert, umfasst das System 2 wenigstens einen Massensensor 40, einen Verfolgungssensor 50 und eine Steuereinrichtung 25. Das Fahrzeug kann ein Auto, ein Lieferwagen, ein Lastwagen, ein Bus oder ein anderes Fahrzeug sein, das Airbags zum Schutz der Insassen verwendet. Der Insasse 12 ist auf dem Sitz 14 sitzend gezeigt, wobei der Sitz 14 an dem Fahrzeug befestigt ist. Der Sitz 14 hat eine Sitzfläche 16 und eine Sitzlehne 18, die um ein Schwenkgelenk 20 relativ zu der Sitzfläche 16 gedreht werden kann. Der Sitz 14 ist ein in Fahrzeugen üblicher Sitz der nach vorne, hinten, oben, unten und schwenkend relativ zu dem Fahrzeug bewegt werden kann. Bei dem Sitz 14 kann es sich um einen Fahrersitz, einen Beifahrersitz, einen Rücksitz oder einen anderen Sitz in einem Fahrzeug handeln.
Das Innere des Fahrzeugs ist mit einem Armaturenbrett 22 ausgestattet gezeigt, das ein Airbag-Modul 24 mit einem Airbag 26 umfasst. Eine Edelgasquelle (nicht gezeigt) füllt den Airbag 26 zu einem gefüllten bzw. aufgeblasenen Zustand. Das Aufblasen des Airbags 26 dauert gewöhnlich ungefähr 60 Millisekunden und erzeugt eine beträchtliche auf den Insassen wirkende Kraft. Es wurden zahlreiche Verletzungen beim National Transportation Board gemeldet, die durch Airbags entstanden sein sollen, die unter bestimmten Umständen mit einer zu großen Kraft aufgeblasen wurden.
Die vorliegende Erfindung funktioniert gleich gut für den Fahrer des Fahrzeugs oder für Insassen in anderen Sitzen. In diesen Fällen ist das Airbag-Modul 24 an einer anderen Position wie etwa in der Lenksäule (nicht gezeigt) für den Fahrer des Fahrzeugs angeordnet. Weiterhin unterstützt die Erfindung zusätzliche Airbag-Module 24 oder Airbag-Module, die an verschiedenen Positionen wie etwa in den Türen, Sitzen oder Kopfstützen angeordnet sind.
Der Innenraum des Fahrzeugs 10 kann auch eine Kopfstütze 29, A-Streben 32 und B-Streben 33 umfassen, die alle aus dem Stand der Technik bekannt sind. Ein Unfallsensor 36 ist vorgesehen, um die Stärke eines Unfalls zu bestimmen. Der Unfallsensor sendet ein Signal zu der Steuereinrichtung 35, um anzugeben, dass ein Unfall aufgetreten ist. Wenn der Unfall entsprechend schwer ist, signalisiert die Steuereinrichtung 35 dem Airbag-Modul 24, dass der Airbag 26 aufgeblasen werden soll.
Wenigstens ein Massensensor 40 kann in, unter oder in der Nähe des Sitzes 14 angeordnet sein, um die Masse des Insassen 12 zu bestimmen. Zum Beispiel ist die Verwendung von Belastungsmessern bekannt, die an Komponenten des Sitzes angebracht sind, um die durch den Insassen 12 auf dem Sitz 14 verursachte Belastung für die Sitzkomponenten und dadurch die Masse des Insassen 12 zu bestimmen. Vorzugsweise ist wenigstens eine Belastungszelle in dem Sitz 14 oder darunter angeordnet, um die Masse des sitzenden Insassen zu bestimmen.
Der Massensensor steht in elektrischer Kommunikation mit der Steuereinrichtung 35. Der Fachmann kann alternative Verfahren zum Bestimmen der Masse des Insassen bestimmen. Alternativ hierzu können mehrere Massensensoren 40 verwendet werden, um genauere Messungen vorzusehen.
Der Verfolgungssensor oder eine Verfolgungssensoreinheit 50 ist in dem Innenraum 11 des Fahrzeugs platziert, um die Position und die physikalischen Eigenschaften des Insassen 11 zu bestimmen und um diese Informationen an die Steuereinrichtung 35 zu leiten. Vorzugsweise ist eine Verfolgungssensoreinheit 50 auf oder in der Kopfstütze 28 oder auf dem Fahrzeugdach 13 ungefähr über dem sitzenden Insassen 12 vorgesehen. Noch besser ist es, wenn die Verfolgungssensoreinheit 50 einen Radarsender 50a und wenigstens einen Radarempfänger 50b umfasst. Ein Radarempfänger 50b sieht gewöhnlich ausreichende Informationen vor, wobei die Verfolgungssensoreinheit 50 jedoch vorzugsweise auch mehrere Radarempfänger 50b aufweisen kann. Es werden vorzugsweise mehrere Sensoren 50 verwendet, um eine Triangulation zur genauen Messung des reflektierten Signals zu ermöglichen und dadurch eine detaillierte dreidimensionale Messung des Insassen vorzusehen. Es werden bevorzugt Radareinrichtungen für die Sensoren verwendet, weil die durch die Verfolgungssensoreinheit 50 gesendeten und empfangenen Signale durch Objekte wie etwa eine Zeitung, eine Karte, einen Hut oder eine Brieftasche dringen können, die einen Teil des Insassen bedecken und falsche Positionssignale verursachen könnten. Der Fachmann kann Verfolgungssensoren 50 an anderen oder mehreren Positionen vorsehen, um Informationen zur Position und den physikalischen Eigenschaften des Insassen zu erhalten. Es werden bevorzugt Radarsender und -empfänger als Sensoren verwendet, wobei die Verfolgungssensoren 50 jedoch auch z.B. Ultraschallsensoren, optische Sensoren, elektrische Kapazitätssensoren, passive Infrarotsensoren oder Thermosensoren sein können. Die Position der Verfolgungssensoren 50 muss für unterschiedliche Fahrzeuge variiert werden. Der Fachmann kann alternative Positionen finden, die ausreichende Informationen vorsehen.
Die Verfolgungssensoren 50 stellen das Vorhandensein und die Position des Insassen 12 fest und bestimmen weiterhin wichtige physikalische Eigenschaften des Insassen. Zum Beispiel können die Verfolgungssensoren 50 feststellen, ob der Insasse 12 wie in 1 gezeigt korrekt sitzt oder ob der Insasse wie in 2 gezeigt außerhalb der Position bzw. „in der roten Zone" sitzt.
Außerhalb der Position oder „in der roten Zone" bedeutet, dass sich der Insasse 12 an einer Position befindet, wo das Aufblasen des Airbags mehr Schaden als Nutzen bringen kann. Wenn der Insasse zum Beispiel auf der Kante des Sitzes 14 sitzt und sich nach vorne beugt, kann der Insasse zu nahe am Airbag 26 sein. In dieser Position kann der aufgeblasene Airbag den Insassen 12 mit übermäßiger Kraft kontaktieren. Dementsprechend ist das System derart beschaffen, dass es entweder die Aufblasrate des Airbags 26 reduziert oder überhaupt verhindert, dass der Airbag 26 aufgeblasen wird. Bei der reduzierten Aufblasrate bietet der Airbag 26 einen gewissen Schutz für den Insassen, aber minimiert potenzielle nachteilige Effekte.
Entsprechend sollte die Aufblasrate für den Airbag 26 verlangsamt werden oder sollte das Aufblasen des Airbags verhindert werden, wenn der Insasse in dem Sitz wie in 3 gezeigt ein Kind in einem nach hinten ausgerichteter Kindersitz 70 oder wie in 4 gezeigt ein Kind in einem nach vorne ausgerichteten Kindersitz 80 ist. Das Triangulationsverfahren sieht eine genaue dreidimensionale Wiedergabe des Bereichs in der Nähe des Kindersitzes vor und kann bestimmen, ob ein Kindersitz vorhanden ist und in welcher Richtung er ausgerichtet ist.
Es gibt andere Situationen, in denen die Aufblasrate für den Airbag 26 verlangsamt werden sollte oder in denen das Aufblasen des Airbags 26 überhaupt verhindert werden sollte, zum Beispiel wenn der Insasse die Beine auf das Armaturenbrett gelegt hat oder wenn sich ein großes Objekt auf dem Schoß des Insassen befindet. Außerdem sollte der Airbag 26 nicht aufgeblasen werden, wenn sich kein Insasse auf dem Vordersitz befindet.
Die Verfolgungssensoren 50 messen auch wichtige physikalische Eigenschaften des Insassen 12 wie etwa die Distanz hs vom Kopf 12h zur Schulter 12s und die Distanz h vom Sitz 14 zum Kopf 12h. Wie weiter oben erläutert, können die Radarsender 50a und -empfänger 50b durch Objekte wie etwa Hüte, Zeitungen und Kleidungsstücke dringen, um die wirkliche Position des Insassen in drei Dimensionen festzustellen. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein sehr genaues Verfahren zum Klassifizieren eines Insassen darin besteht, dass entweder die Distanz hs vom Kopf 12b des Insassen zur Schulter 12s des Insassen oder die Distanz h vom Sitz 14 zur Schulter 12s des Insassen bestimmt wird. Alternativ hierzu kann der Insasse auch unter Verwendung beider Distanzen hs und h klassifiziert werden, um eine genauer Bestimmung vorzusehen.
Weiterhin kann ein Sensor 51 an dem Schwenkpunkt 20 vorgesehen werden, um die Neigung der Sitzlehne 18 zu bestimmen. Andere Sensoren (nicht gezeigt) könnten entlang des Sitzes 14 oder der Sitzschienen (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um die Position des Sitzes zu bestimmen. Wie die anderen Sensoren können auch diese Sensoren elektrisch mit der Steuereinrichtung 35 verbunden sein.
Um einen umfassenderen Schutz vorzusehen, kann die Steuereinrichtung 35 mit anderen Fahrzeugsystemen verbunden werden, um zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, den Zustand der Sitzgurtschließen, die Sitzposition oder den Fahrzeugfahrzustand zu bestimmen.
Die Steuereinrichtung 35 empfängt die Informationen von den Verfolgungssensoren 50 und dem Massensensor 40 und bestimmt, ob eine Person auf dem Sitz 14 sitzt. Wenn eine Person auf dem Sitz sitzt, bestimmt die Steuereinrichtung 35 eine Distanz d, mit welcher der Insasse 12 von dem Armaturenbrett 22 entfernt ist. Wenn der Insasse zu nahe ist, bläst das Airbag-Modul 24 den Airbag 26 entweder mit reduzierter Geschwindigkeit auf oder verhindert, dass der Airbag aufgeblasen wird. Die Steuereinrichtung bestimmt auch die Größe des Insassen, indem sie die Masse des Insassen und wenigstens eine der Distanzen hs und h des Insassen auswertet. Wie zuvor erläutert, können andere Sensoren vorgesehen werden, um zusätzliche Informationen zu geben. Ein Algorithmus bestimmt die Aufblasrate des Airbags auf der Basis dieser spezifischen Eigenschaften und einer Datentabelle.
Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Verfahren zum Bestimmen der Aufblasrate für einen Airbag an, dass in 5 allgemein durch das Bezugszeichen 100 angegeben ist. In Block 110 wird wenigstens ein Massensensor zur Bestimmung der Masse eines Insassen vorgesehen. In Block 120 wird wenigstens ein Verfolgungssensor zur Bestimmung der Position und anderer physikalischer Eigenschaften des Insassen vorgesehen. In Block 130 bestimmt das Verfahren die Position und die physikalischen Eigenschaften des Insassen unter Verwendung des wenigstens einen Massensensors und des wenigstens einen Verfolgungssensors. In Block 140 wird der Insasse auf der Basis der Distanz zwischen dem Airbag und dem Insassen, der Masse des Insassen und wenigstens der Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und den Schultern oder der Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und der Sitzfläche klassifiziert. Schließlich wird in Block 150 der Airbag mit einer vorbestimmten Rate aufgeblasen, die in Abhängigkeit von der Klassifikation des Insassen gewählt wird.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist vielmehr beispielhaft, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird.

Beschriftungen zu 5

110: Vorsehen von wenigstens einem Massensensor
120: Vorsehen von wenigstens einem Verfolgungssensor
130: Bestimmen der Massenposition und der physikalischen
: Eigenschaften des Insassen
140: Klassifizieren des Insassen
150: Aufblasen des Airbags

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Aufblasrate für einen Airbag in einem Fahrzeug, das einen Sitz mit einer Sitzfläche umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorsehen von wenigstens einem Massensensor, um die Masse eines Insassen zu bestimmen, Vorsehen von wenigstens einem Verfolgungssensor, um die Position und physikalische Eigenschaften des Insassen zu bestimmen, Bestimmen von Masse, Position und physikalischen Eigenschaften des Insassen unter Verwendung des wenigstens einen Massensensors und des wenigstens einen Verfolgungssensors, Klassifizieren des Insassen auf der Basis der Distanz zwischen dem Airbag und dem Insassen, der Masse des Insassen und wenigstens der Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und den Schultern oder der Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und der Sitzfläche, und Aufblasen des Airbags mit einer vorbestimmten Rate, die in Abhängigkeit von der Klassifikation des Insassen gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Klassifizieren des Insassen auch auf der anderen Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und den Schultern bzw. der Distanz zwischen dem Kopf des Insassen und der Sitzfläche basiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Sitz umfasst, wobei der Schritt zum Vorsehen des wenigstens einen Massensensors das Vorsehen von wenigstens einem Massensensor in dem Sitz umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vorsehen des wenigstens einen Verfolgungssensors das Anbringen von wenigstens einem Verfolgungssensor in dem Innenraum des Fahrzeugs über dem Insassen umfasst.
System zum Bestimmen der Aufblasrate für einen Airbag in einem Fahrzeug, um einen Insassen zu schützen, wobei das Fahrzeug einen Innenraum (11) und einen Sitz (14) mit einer Sitzfläche (16) aufweist, wobei das System umfasst: ein Airbag-Modul(24), das in dem Innenraum (11) des Fahrzeugs angebracht ist, wobei das Airbag-Modul (24) einen Airbag (26) umfasst, wenigstens einen Massensensor (40) in dem Innenraum (11) des Fahrzeugs, um die Masse eines Insassen (12) zu bestimmen, wenigstens einen Verfolgungssensor (50) in dem Innenraum (11) des Fahrzeugs, um die Position und die physikalischen Eigenschaften des Insassen (12) zu bestimmen, und ein Berechnungssystem, das elektrisch mit dem wenigstens einen Massensensor (40), dem wenigstens einen Verfolgungssensor (50) und dem Airbag-Modul (24) verbunden ist, wobei das Berechnungssystem: Informationen zu der Position und zu physikalischen Eigenschaften des Insassen (12) von dem wenigstens einen Sensor (40, 50) empfängt, die Klassifikation des Insassen (12) auf der Basis der Distanz zwischen dem Airbag (26) zu dem Insassen (12), der Masse des Insassen (12) und wenigstens der Distanz zwischen dem Kopf (12h) des Insassen (12) und den Schultern (12s) oder der Distanz zwischen dem Kopf (12h) des Insassen (12) und der Sitzfläche (16) bestimmt, und die Aufblasrate des Airbags (26) auf der Basis der Klassifikation des Insassen (12) bestimmt.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfolgungssensoren (50) Radarsensoren sind.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfolgungssensoren (50) aus der Gruppe ausgewählt werden, die Ultraschallsensoren, Kurzimpuls-Radarsensoren oder optische Strahlsensoren umfasst.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verfolgungssensor (50) einen Radarsender und eine Vielzahl von Radarempfängern umfasst.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Massensensor (40) wenigstens eine Belastungszelle ist, die in der Sitzfläche (16) angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, weiterhin gekennzeichnet durch einen Unfallsensor (36), der an dem Fahrzeug angebracht ist und elektrisch mit der Steuereinrichtung (35) verbunden ist.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungssystem die Klassifikation des Insassen (12) auch auf der Basis von der anderen Distanz zwischen dem Kopf (12h) des Insassen (12) und den Schultern (12s) bzw. zwischen dem Kopf (12h) des Insassen (12) und der Sitzfläche (16) bestimmt.