DE19637108A1 - Insassenschutzsystem für Kraftfahrzeuge sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition des Insassen - Google Patents

Insassenschutzsystem für Kraftfahrzeuge sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition des Insassen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Insassenschutzsystem, insbe­ sondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Abstandsmeßeinrich­ tung zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition eines auf einem Fahrzeugsitz mittels eines Sicherheits­ gurtes angeschnallten Insassen in Relation zu mindestens einem für diesen Fahrzeugsitz vorgesehenen Airbag, wobei der Sicherheitsgurt über den Schulter- und/oder Brustbe­ reich des Insassen geführt und die Abstandsmeßeinrichtung eine oder mehrere Sende- und Empfangsvorrichtungen für reflektierbare Strahlen, beispielsweise Licht-, Ultra­ schall- oder Radarstrahlen, aufweist sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition des In­ sassen.
Ein Insassenschutzsystem nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 12 sind aus der DE 40 23 109 A1 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift wird die Sitzposition des In­ sassen in Relation zu den zugehörigen Schutzvorrichtun­ gen, wie beispielsweise Airbags, mittels Sensoren konti­ nuierlich überwacht und in einem rechnergestützten System ausgewertet, um daraus im Falle eines Unfalls den Zeit­ punkt und den Umfang der einzuleitenden Schutzmaßnahmen abzuleiten. Die Sensierung der Position des Insassen bzw. dessen Körperteile erfolgt dabei mittels Abstands- bzw. Positionsmeßeinrichtungen, die Strahlen aussenden und empfangen.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, daß die Strahlen der Abstands- bzw. Positionsmeßeinrichtungen direkt den Insassen bzw. dessen Körperteile detektieren, deren räumliche Lage unter Umständen durch beispielsweise Kleidung, Kopfbedeckung oder mitgeführte Gegenstände nicht genau ermittelt werden kann. Bei einer mehrfachen Anordnung der Sensoren können diese sich gegenseitig be­ einflussen und zu einem Fehlauslösen bzw. Systemausfall führen. Die Vermeidung dieser Nachteile bzw. die Reduzie­ rung der auftretenden Fehler ist bei diesem Insassen­ schutzsystem jedoch mit einem beträchtlichen Aufwand ver­ bunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Sicherheit eines Insassen in einem Kraftfahrzeug mit einem Insassenschutzsystem nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 mit einfachen Mitteln zu verbessern so­ wie ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit bei der kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition des Insas­ sen zu schaffen.
Der erste Teil dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß die Abstandsmeßeinrichtung zum Detek­ tieren von einem oder mehreren Referenzpunkten oder -be­ reichen des Sicherheitsgurtes im Schulter- und/oder Brustbereich des Insassen ausgebildet und der Sicher­ heitsgurt zum Bilden der Referenzpunkte oder -bereiche für die Abstandsmessung punkt- oder abschnittsweise strahlenreflektierend ausgebildet ist.
Dieser Gestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine optimale Schutzwirkung des Airbags nur dann erreicht wer­ den kann, wenn zum Zeitpunkt des Auslösens des Airbags zwischen dem Insassen bzw. dessen zu schützenden Körper­ teilen und dem Airbag ein Sicherheitsabstand vorhanden ist, welcher im Falle eines Unfalls eine vollständige Entfaltung des Airbag vor dem Aufprall des Insassen auf das Lenkrad ermöglicht. Dieser Sicherheitsabstand darf nicht unterschritten werden, da sonst die Gefahr einer Verletzung des Insassen durch den sich mit einer hohen Geschwindigkeit entfaltenden Airbag besteht.
Der Sicherheitsabstand zwischen dem Insassen und dem Air­ bag kann durch unterschiedliche Verfahren und Einrichtun­ gen zur Abstandsmessung ermittelt und überwacht werden. Dafür sind insbesondere elektroakustisch oder mit Funk­ wellen kleiner Wellenlänge (Radarwellen) arbeitende Ab­ standsmeßeinrichtungen geeignet, bei welchen das Messen der Entfernung zwischen der Sendevorrichtung und dem strahlenreflektierenden Objekt (Referenzpunkte oder -be­ reiche des Sicherheitsgurtes) durch Bestimmung des ent­ fernungsproportionalen Zeitunterschiedes zwischen dem Aus senden der Strahlen und dem Empfang der passiv reflek­ tierten Strahlen (Laufzeitmessung) erfolgt. Bei diesen Verfahren kann die Sendevorrichtung auch als Empfangsvor­ richtung benutzt werden.
Zum Senden und Empfangen von Strahlen können dabei magne­ tostriktiv oder piezoelektrisch wirkende Schwingungser­ zeuger oder Sende- und Empfangsantennen für elektromagne­ tische Strahlen benutzt werden. Die reflektierten Strah­ len werden in der Empfangsvorrichtung aufgefangen und in Spannungsschwankungen bzw. elektrische Signale umgewan­ delt, die in einer elektronischen Einrichtung zum Bestim­ men der einzuleitenden Schutzmaßnahmen umgerechnet und ausgewertet werden. Durch räumliche Ausrichtung einer solchen Sende/Empfangsvorrichtung bzw. zielgerichtetes Bündeln der Strahlen können auf einfache Weise die zu überwachenden Referenzpunkte oder -bereiche des Sicher­ heitsgurtes im Schulter und/oder Brustbereich des Insas­ sen bestimmt werden. Bei dieser Ausbildung kann der Si­ cherheitsgurt über einen größeren Bereich mit einer strahlenreflektierenden Schicht versehen sein, um eine Detektierung dieser Schicht bei hinsichtlich der Größe unterschiedlichen Insassen zu gewährleisten.
Mit der erfindungsgemäßen strahlenreflektierenden Ausbil­ dung des Sicherheitsgurtes, dessen Referenzpunkte bzw. -bereiche von den Strahlen der Abstandsmeßeinrichtung di­ rekt detektierbar sind, kann die Sendeleistung der Sende­ vorrichtung herabgesetzt und die Qualität der reflektier­ ten Strahlen wesentlich verbessert werden, ohne daß uner­ wünschte Reflexionen aus dem Innenraum des Kraftfahrzeu­ ges die Funktionsweise der Abstandsmeßeinrichtung stören. Dadurch kann die Sitzposition des Insassen und somit auch der Sicherheitsabstand wesentlich genauer ermittelt und überwacht werden, als es im Stand der Technik möglich ist.
Das Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitz­ position des Insassen ist erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches 12 dargelegt. Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Verfahrens zeigen die Merkmale des Patentanspruches 13 auf.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Ein erfindungsgemäßes Insassenschutzsystem wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt teilweise schematisch eine räumliche Darstellung des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges 2 mit einem auf einem Kraftfahrzeugsitz 4 mittels eines Sicher­ heitsgurtes 3 angeschnallten Insassen 1, wobei der Si­ cherheitsgurt 3 diagonal über die Schulter und die Brust des Insassen 1 geführt ist.
Am Kraftfahrzeugsitz 4 ist im Bereich des Lenkrades 5 ein Airbag 6 angeordnet, welcher im Falle eines Frontalun­ falls durch seine Entfaltung den Insassen 1 vor einem di­ rekten Aufprall auf das Lenkrad 5 bzw. die Lenksäule 11 schützen soll. Der Airbag 6 ist so aufgebaut, daß er mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und/oder im geringe­ ren Umfang und/oder mit einer gesteuerten Gasmenge aufge­ blasen werden kann.
Im Innenraum des Kraftfahrzeuges 2 ist weiterhin eine Ab­ standsmeßeinrichtung 12 vorgesehen, welche auf dem Prin­ zip der Ultraschall-Abstandsmessung durch reflektierte Strahlen funktioniert und im wesentlichen aus einer Sende- und Empfangsvorrichtung 13, einer elektronischen Einrichtung 15, und mehreren weiteren Empfangsvorrichtun­ gen 14, 14a, 14b besteht. Mit Hilfe der Abstandsmeßein­ richtung 12 werden kontinuierlich die veränderlichen Ab­ stände A1, A2, A3, A4 ermittelt und überwacht, welche sich jeweils etwa zwischen einem angestrahlten Bereich 7 des Sicherheitsgurtes 3 und der Sende- und Empfangsvor­ richtung 13 (A1), der Armaturentafel 8 (A2), dem Lenkrad 5 (A3) und der Lenksäule 11 (A4) erstrecken.
Zur Verbesserung der Qualität und Intensität der reflek­ tierten Strahlen ist der Sicherheitsgurt 3 im Brustbe­ reich des Insassen 1 über eine größere Strecke mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten strahlenreflektie­ renden Schicht aus in das Gurtband 10 des Sicherheitsgur­ tes 3 eingearbeiteten Metallfäden versehen.
Aus den ermittelten Abständen A1, A2, A3, A4 wird ein mo­ mentaner Abstand zwischen einem bestimmten Referenzpunkt oder -abschnitt des Sicherheitsgurtes 3 im angestrahlten Bereich 7 und dem Airbag 6 errechnet und mit einem mini­ malen Sicherheitsabstand verglichen, welcher im Falle ei­ nes Unfalls eine maximale Schutzwirkung des Airbags 6 er­ möglicht und während des Betriebes des Kraftfahrzeuges 2 nicht unterschritten werden darf. Die Abstandsmeßeinrichtung 12 ist aus Sicherheitsgründen so aufgebaut, daß beim zeitweisen Überdecken von einer oder mehreren Empfangs­ vorrichtungen 14, 14a, 14b, beispielsweise durch eine lenkende Hand des Insassen 1, der momentane Abstand mit Hilfe der nicht verdeckten Empfangsvorrichtungen errech­ net wird.
Sollte der Insasse 1 eine Sitzposition einnehmen, bei welcher der momentane Abstand geringer als der Sicher­ heitsabstand ist, so wird er darauf optisch und akustisch durch eine an der Armaturentafel 8 befindliche Signalvor­ richtung 9 aufmerksam gemacht und aufgefordert, seine Sitzposition zu ändern. Wenn der Insasse 1 sich im Falle eines Unfalls zum Zeitpunkt des Auslösens des Airbags 6 zu nahe am Airbag 6 befindet, so daß durch die normale Entfaltung des Airbags 6 eine schwere Verletzung des In­ sassen 1 zu befürchten ist, wird durch die im Bereich ei­ nes Mitteltunnels 16 angeordnete elektronische Einrich­ tung 15 eine Entfaltung des Airbags 6 im geringeren Um­ fang veranlaßt.
Anstelle der Sende- und Empfangsvorrichtungen 13, 14, 14a, 14b können auch sendende und empfangende Ultra­ schallsensoren vorgesehen sein, deren Signale wie vorste­ hend beschrieben in der elektronischen Einrichtung ausge­ wertet werden. Da diese Ultraschallsensoren nur auf den Empfang der von der strahlenreflektierenden Schicht des Sicherheitsgurtes 3 reflektierten Strahlen ausgelegt sind, ist eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionsfähig­ keit des Insassenschutzsystems gewährleistet.

Claims (13)

1. Insassenschutzsystem, insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit mindestens einer Abstandsmeßeinrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Sitzposition eines auf einem Fahrzeugsitz mittels eines Sicher­ heitsgurtes angeschnallten Insassen in Relation zu mindestens einem für diesen Fahrzeugsitz vorgesehe­ nen Airbag, wobei der Sicherheitsgurt über den Schulter- und/oder Brustbereich des Insassen geführt und die Abstandsmeßeinrichtung eine oder mehrere Sende- und Empfangsvorrichtungen für reflektierbare Strahlen, beispielsweise Licht-, Ultraschall- oder Radarstrahlen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung (12) zum Detektieren von einem oder mehreren Referenzpunkten oder -bereichen (7) des Sicherheitsgurtes (3) im Schulter- und/oder Brustbereich ausgebildet und der Sicherheitsgurt (3) zum Bilden der Referenzpunkte oder -bereiche (7) für die Abstandsmessung (12) punkt- oder abschnittsweise strahlenreflektierend ausgebildet ist.
2. Insassenschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sicherheitsgurt (3) im Bereich des Referenzpunktes bzw. -bereiches (7) mit einer strahlenreflektierenden Schicht versehen ist.
3. Insassenschutzsystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die strahlenreflektierende Schicht aus in das Gurtband (10) des Sicherheitsgurtes (3) eingearbeiteten bzw. eingeflochtenen Metallfäden oder -folien besteht.
4. Insassenschutzsystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die strahlenreflektierende Schicht als eine strahlenreflektierende Farbe doppelseitig auf das Gurtband (10) aufgetragen ist.
5. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenreflek­ tierende Schicht zum Reflektieren des auftretenden Strahls zumindest in Richtungen der Sende- und Emp­ fangsvorrichtungen (13, 14, 14a, 14b) ausgebildet ist.
6. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzpunkt oder -bereich (7) am Sicherheitsgurt (3) durch ge­ zielte räumliche Ausrichtung der Sende- und Emp­ fangsvorrichtung (13, 14, 14a, 14b) bestimmt ist.
7. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp­ fangsvorrichtung (13, 14, 14a, 14b) zum Abtasten ei­ nes örtlich begrenzten Horizontal- und/oder Verti­ kalstreifens im Schulter- und/oder Brustbereich des Insassen (1) ausgebildet ist.
8. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp­ fangsvorrichtung (13, 14, 14a, 14b) zur Innenraum­ überwachung beim Abstellen des Kraftfahrzeuges (2) ausgebildet ist.
9. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp­ fangsvorrichtung (13, 14, 14a, 14b) zur Gurtanlege­ kontrolle ausgebildet ist.
10. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswerten bzw. Umrechnen der Ergebnisse der Abstandsmessung eine mit der Sende- und Empfangsvorrichtung (13, 14, 14a, 14b) verbundene elektronische Einrichtung (15) vor­ gesehen ist.
11. Insassenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung (15) als integraler oder modularer Be­ standteil eines zentralen Steuergerätes für alle Rückhaltesysteme des Kraftfahrzeugs (2) oder eines Bordcomputers ausgebildet ist.
12. Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung der Sitz­ position des auf einem Fahrzeugsitz mittels eines Sicherheitsgurtes angeschnallten Insassen in Rela­ tion zu mindestens einem für diesen Fahrzeugsitz vorgesehenen Airbag, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Sitzposition der Abstand zwischen mindestens einem Referenzpunkt oder -bereich (7) des Sicherheitsgurtes (3) und dem Airbag (6) gemessen wird und die Ergebnisse der Abstandsmessung elektro­ nisch ausgewertet werden, wobei bei Unterschreitung eines Sicherheitsabstandes zwischen dem Insassen (1) und dem Airbag (6) oder einem nicht ordnungsgemäßen Anlegen des Sicherheitsgurtes (3) eine optische und/oder akustische Warnung des Insassen (1) ausge­ löst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei erheblicher Unterschreitung des Sicherheits­ abstandes im Falle eines Unfalls der Airbag (6) nicht oder in einem geringeren Umfang bzw. langsamer aufgeblasen wird.
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