DE3802159A1 - Schalteinrichtung - Google Patents
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- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
Description
Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung nach der Gattung des
Anspruchs 1.
Eine Freigabe einer Aktivierung von einem Fahrzeugsitz zugeordneten
Zusatzeinrichtungen eines Fahrzeuges, wie z. B. Rückhaltesystemen (Gaskissen
oder Airbag, Gurtstraffer usw.), einer Sitzheizung oder ähnlichem ist nur
dann sinnvoll, wenn der Fahrzeugsitz auch tatsächlich belegt oder besetzt
ist. Löst beispielsweise ein Beifahrer-Airbag-System eines Kraftfahrzeugs bei
einem Unfall aus, ohne daß der Fahrzeugsitz besetzt ist, so enstehen relativ
hohe Kosten durch den notwendig werdenden Ersatz des Airbag-Systems und
Teilen der Schalttafel.
In der DE-OS 20 24 813 und der US-PS 36 72 699 wurde deshalb schon
vorgeschlagen, bei unbesetztem Fahrzeugsitz eine Aktivierung des dem
Fahrzeugsitz zugeordneten Rückhaltesystems zu unterbinden, indem ein
Sitzkontaktschalter eine Verbindungsleitung zwischen einem Aufprallsensor und
dem Rückhaltesystem unterbricht. Vergleichbare Sitzkontaktschalter werden
auch zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Sitzheizungen verwendet.
Diese (mechanischen) Sitzkontaktschalter können jedoch weitgehend unabhängig
von der Ausführung nur in seltenen Fällen eine sichere und - insbesondere auf
Dauer - zuverlässige Signalabgabe gewährleisten. Belastungsbereich und
Belastungsgröße eines Fahrzeugsitzes unterliegen großen Schwankungen und die
Sitze selbst während der Lebensdauer eines Fahrzeugs einem hohen Verschleiß,
so daß insbesondere die Auslegung des Schalters als auch der Einbau im Sitz
und die Festlegung des Einbauorts Probleme verursachen.
Mit der DE-OS 36 35 644 ist eine Anzeigevorrichtung für Personen bekannt
geworden, welche einen Zustand einer Belegung eines Fahrzeugsitzes mittels
eines kapazitiven Meßverfahrens ermittelt. Mit diesem Verfahren wird die
Kapazität (bzw. die Anderung des Dielektrikums durch Personen oder
Gegenstände) zwischen einer am Fahrzeughimmel anzuordnenden metallischen
Platte und dem Fahrzeuggrundkörper ausgewertet.
Dieses Meßprinzip ist jedoch relativ störempfindlich, so daß bereits durch
relativ kleine, nicht durch das Rückhaltesystem zu schützende Gegenstände
dessen Aktivierung freigegeben werden kann. Ebenso kann sich das zur Messung
notwendige, hochgespannte elektrische Feld störend auf Autoradios,
elektronische Steuergeräte, Positionsdetektoren usw. auswirken.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schalteinrichtung nach dem
kennzeichnenden Stand der Technik zu schaffen, die einfach aufgebaut ist,
räumlich gut unterbringbar ist und einen Zustand einer Belegung eines
Fahrzeugsitzes sicher und zuverlässig erfaßt und weitgehend frei von
Störungen arbeitet.
Die Erfindung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in
den Unteransprüchen enthalten.
Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß eine
Schalteinrichtung geschaffen ist, welche einen Zustand einer Belegung eines
Fahrzeugsitzes sicher und zuverlässig erfaßt. Die Schalteinrichtung arbeitet
ferner weitgehend frei von Störstrahlung, so daß auch andere elektronische
Geräte in Fahrzeugen nicht beeinflußt werden.
Weitere Vorzüge sind der einfache Aufbau und die gute räumliche
Unterbringbarkeit sowie eine teilweise Mitverwendbarkeit von
Positionssensoren oder Positionsdaten eines Sitzpositionierungsystems.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen
nachstehend näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Teil einer Fahrgastzelle mit einem Beifahrer-Fahrzeugsitz
sowie einem in einer Schalttafel eingebauten
Personen-Rückhaltesystem und einer Schalteinrichtung nach der
Erfindung,
Fig. 2 ein Flußdiagramm mit einem Programm zur Freigabe oder zum
Unterbinden der Aktivierung eines Personenrückhaltesystems,
Fig. 3 ein Flußdiagramm nach Fig. 2, jedoch in einer anderen
Ausgestaltung,
Fig. 4 ein Flußdiagramm nach Fig. 2, jedoch für ein
Unterbrechungsprogramm.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Teil einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs mit einem
durch eine Person 2 besetzten bzw. belegten Beifahrer-Fahrzeugsitz 3 gezeigt.
Der Fahrzeugsitz 3 ist auf einem mit der Fahrgastzelle 1 ortsfest verbundenen
Sitzuntergestell längsverschieblich geführt und umfaßt ein Sitzunterteil 5
und eine in der Neigung relativ zum Sitzunterteil 5 verstellbare Rückenlehne
6.
In einer ebenfalls mit der Fahrgastzelle 1 fest verbundenen Schalttafel 7 ist
als Personenrückhalteelement ein Gaskissen 8 (Airbag) eingesetzt, das einen
im Ruhezustand gefalteten Luftsack 9 sowie einen pyrotechnischen elektrisch
zündbaren Gasgenerator 10 umfaßt. Die Schalttafel 7 wird von einer
Rahmenkonstruktion 11 getragen, welche in nicht notwendiger Weise in der
gezeigten Form realisiert sein muß. Aufbau und Funktion der Schalttafel und
ihrer Elemente sind allgemein bekannt und beispielsweise in der
DE-OS 36 05 623 beschrieben.
Die Aktivierung bzw. Zündung des Gasgenerators 10 des Gaskissens 8 wird durch
ein Steuergerät 12 gesteuert und bei einem Unfall durch einen Aufprallsensor
13 (Trägheitsschalter, Beschleunigungsaufnehmer) ausgelöst. Das Steuergerät
12 ist um eine symbolisch gezeigte Schalteinrichtung 14, die auch rein
elektronischer oder programmtechnischer Natur sein kann, erweitert. Die
Schalteinrichtung 14 macht die Aktivierung des Gaskissens bei einem Unfall
vom Zustand der Belegung des Fahrzeugsitzes 3 abhängig, indem sie die
Aktivierung bei Belegung mit einer Person 2 freigibt und sonst unterbindet.
Zur Feststellung der Belegung des Sitzes werden nun die Positionsdaten des
Sitzes, d.h., dessen Längsposition l relativ zum Fahrzeug mit einem ersten
Weggeber 15 und die Neigung alpha der Rückenlehne 6 gegenüber der senkrechten
Achse des Fahrzeugs (oder gegenüber dem Sitzunterteil 5) mit einem zweiten
Weggeber 16 erfaßt. Die Ausgangssignale sl und alpha der Weggeber 15 und 16
werden entweder einem Steuergerät 17 eines Sitzpositionierungssystems 18 zur
Verfügung gestellt und als Positionsdaten p = f (l, alpha) dem Steuergerät 12
zur Verfügung gestellt oder diesem direkt übermittelt (nicht gezeigt).
Das Steuergerät 12 ermittelt daraus eine Distanz d eines vorzugsweise in der
unteren Hälfte der Rückenlehne 6 liegenden Oberflächenpunkts 19 von einem
berührungslos arbeitenden Entfernungsmesser 20; dieser ist vorzugsweise in
der Schalttafel angeordnet und als Ultraschallsensor ausgeführt und arbeitet
nach einem bekannten Impulsecho-Laufzeitverfahren.
Der Entfernungsmeßsensor 20 sendet eine Ultraschallwelle 21 (bzw. einen
Ultraschallimpuls) in Richtung des Oberflächenpunkts 19 aus und empfängt eine
aus dieser Richtung von einer Oberfläche einer auf dem Fahrzeugsitz 3
sitzenden Person 2, oder bei unbelegtem Fahrzeugsitz 3, von der Oberfläche 23
der Rückenlehne 6 reflektierten Welle 22 (oder einen reflektierten Impuls).
Aus der Laufzeit der Welle vom Sensor 20 bis zur reflektierenden Oberfläche
und der Laufzeit der reflektierten Welle auf dem gleichen Weg zurück
ermittelt das Steuergerät 12 (oder der Sensor 20 selbst) die Entfernung e der
abgetasteten Oberfläche (im gezeigten Beispiel ein Handrücken der Person 2)
vom Sensor 20 und vergleicht diese mit der aus den Positionsdaten p
ermittelten Distanz d vom Punkt 19 zum Sensor 20:
- - sind beide Werte identisch, so ist der Fahrzeugsitz 3 unbesetzt und die Aktivierung des Gaskissens 8 wird unterbunden,
- - sind beide Werte nicht identisch, so ist der Fahrzeugsitz 3 besetzt und die Aktivierung wird freigegeben.
Selbstverständlich sind auch andere berührungslose Entfernungsmeßverfahren
und -anordnungen einsetzbar, wie z. B. ein im Infrarotbereich arbeitendes
Interferenzmeßverfahren.
Die Positionierung des Fahrzeugsitzes schließlich erfolgt bei einem mit einem
Sitzpositionierungssystem 18 ausgestatteten Fahrzeug über einen ersten
Stellmotor 24 (Sitzlängsverstellung) und einem zweiten Stellmotor 25 (Neigung
der Rückenlehne 6) in Abhängigkeit von (nicht gezeigten) Stellschaltern oder
einem Positionsspeicher. Sind weitere, die Entfernung zwischen dem
Oberflächenpunkt 19 und dem Sensor 20 beeinflussende Verstellmöglichkeiten
des Fahrzeugsitzes 3 gegeben, wie z. B. Höhe oder Neigung des Sitzunterteils
5, eine verstellbare Lordosenstütze oder ähnliches, so sind diese Positionen
selbstverständlich ebenfalls zu erfassen und zum Positionssignal p zu
verarbeiten.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Freigabe oder zum Unterbinden einer
Aktivierung des Gaskissens 8, d. h., der Ansteuerung des Schalters 14
innerhalb des Steuergeräts 12; dieses kann hierzu beispielsweise mittels
einer an sich bekannten Mikrorechnerschaltung (nicht gezeigt) ausgeführt
sein.
Nach einer Programminitialisierung 26 (Rücksetzen des Mikrorechners in einen
Grundzustand) bei Anschluß des Steuergeräts 12 an Versorgungsspannung werden
nach Passieren einer Marke A die Positionsdaten alpha und l der Weggeber 15,
16 erfaßt, 27, oder die Positionsdaten alpha, l vom Steuergerät 17 übernommen
und die Distanz d = fd (alpha, l) bestimmt, 28. Nach Passieren einer Marke 8 wird
der Ultraschallsensor 20 (nachfolgend Sensor 20 genannt) aktiviert und die
Laufzeit td einer Ultraschallwelle vom Sensor bis zum Ort ihrer Reflektion
und wieder zurück zum Sensor bestimmt, 29. Im nächsten Programmschritt, 30,
wird aus dieser Laufzeit td eine Entfernung e = fe (td) bestimmt, welche die
Ultraschallwelle (zweimal) durchläuft. Danach wird abgefragt, ob die
Entfernung e der Distanz d bis auf einen Toleranzwert von plus oder minus dd
entspricht, 31; wenn ja (Fahrzeugsitz 3 unbesetzt), wird nach Passieren einer
Marke C eine mögliche Aktivierung des Gaskissens 8 unterbunden (Schalter 14
geöffnet) 32, und zur Marke A zurückgekehrt, wenn nein, wird nach Durchlaufen
einer Marke D eine mögliche Aktivierung freigegeben, 33 (Schalter 14
geschlossen, so daß bei Ansprechen des Aufprallsensors 13 das Gaskissen
aktiviert, d.h., der Gasgenerator 10 gezündet wird) und zur Marke A
zurückgekehrt.
Eine Variante hierzu, die zwischen der Marke 8 und den Marken C und D vom
Flußdiagramm nach Fig. 2 abweicht, zeigt Fig. 3. Hierbei wird zunächst aus
der Distanz d eine charakteristische Laufzeit tc = fc (d) bestimmt, 34, welche
eine vom Sensor 20 ausgehende Ultraschallwelle zum zweimaligen Durchlaufen
der Distanz d benötigt (Gesamtlaufzeit von Ultraschallwelle und reflektierter
Ultraschallwelle). Anschließend wird der Sensor 20 angesteuert und es werden
Ultraschallimpulse aufgenommen, 35. Im nächsten Schritt wird geprüft, ob
signifikante Ultraschallimpulse in einem begrenzten Zeitfenster (tc-dT,
tc+dT) von Plus oder Minus dT um die Laufzeit tc ab Aussenden einer
Ultraschallwelle liegen, 36; wenn ja, wird zur Marke C, wenn nein, zur Marke
D fortgefahren.
Fig. 4 schließlich zeigt ein Flußdiagramm eines Unterbrechungsprogramms, das
bei Ansprechen des Aufprallsensors 13 das Programm nach Fig. 2 oder Fig. 3
unterbricht. Es wird abgefragt, ob die Aktivierung des Gaskissens 8
freigegeben ist, 37; wenn ja, wird der Gasgenerator 10 gezündet, 38 und der
Systemzustand abgespeichert, 39 (Zündung erfolgt, Parameter 1 und alpha).
Letzteres dient zur Überwachung des Systems oder als "Unfallschreiber".
Anschließend wird eine Marke E ins unterbrochene Hauptprogramm zurückgekehrt.
Ist die Abfrage 37 negativ, wird gleich zur Marke E verzweigt.
Claims (14)
1. Schalteinrichtung zur Freigabe bzw. zum Unterbinden einer Aktivierung
wenigstens einer, einem verstellbaren Fahrzeugsitz zugeordneten
Zusatzeinrichtung eines Fahrzeugs, wie z. B. einem oder mehreren Personen-
Rückhalteelementen (einem Gaskissen und/oder einem Gurtstraffer usw.) eines
Personen- Rückhaltesystems, einer Sitzheizung, usw., welche eine Freigabe
einer Aktivierung der Zusatzeinrichtung vom Zustand der Belegung eines
Fahrzeugsitzes abhängig macht, derart, daß bei einem nicht besetzten oder
nicht belegten Fahrzeugsitz die Aktivierung des Zusatzeinrichtung durch die
Schalteinrichtung unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand
der Belegung des Fahrzeugsitzes (3) mittels einer die Schalteinrichtung (14)
ansteuernden Vergleichseinrichtung (12, 31), Weggebern (15, 16) zur Erfassung
von Positionen (l) des Fahrzeugsitzes (3) relativ zum Fahrzeug und von
Positionen (alpha) von Sitzteilen (5, 6) relativ zueinander und einem eine
Entfernung (e) einer Oberfläche von einem, in Richtung eines
Oberflächenbereiches oder Oberflächenpunktes (19) eines bestimmten
Sitzteiles (6) messenden, an einem fahrzeugfesten, dem bestimmten
Sitzteil (6) gegenüberliegend angeordneten, berührungsfrei arbeitenden
Entfernungsmeßsensor (20) ermittelt wird, wobei die
Vergleichseinrichtung (12, 31) aus Positionsdaten (l, alpha) der
Weggeber (15, 16) eine Distanz (d) zwischen dem Oberflächenbereich oder
Oberflächenpunkt (19) des Fahrzeugsitzes (3) und dem
Entfernungsmeßsensor (20) errechnet, die Distanz (d) mit der vom
Entfernungsmeßsensor (20) gemessenen Entfernung (e) vergleicht und bei bis
auf einen bestimmten Toleranzbereich (d-dd, d+dd) übereinstimmenden
Werten (d, e) die Schalteinrichtung (14) ansteuert.
2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entfernungsmeßsensor (20) auf der Basis eines Impulsecholaufzeit-
Entfernungsmeßverfahrens arbeitet.
3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entfernungsmeßsensor (20) ein Ultraschallsensor ist.
4. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entfernungsmeßsensor (20) auf der Basis eines Interferenz-
Entfernungsmeßverfahrens arbeitet.
5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entfernungsmeßsensor (20) ein Infrarotsensor ist.
6. Schalteinrichtung zur Freigabe bzw. zum Unterbinden einer Aktivierung
wenigstens einer, einem verstellbaren Fahrzeugsitz zugeordneten
Zusatzeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. einem oder mehreren
Rückhalteelementen (einem Gaskissen und/oder einem Gurtstraffer usw.) eines
Personen- Rückhaltesystems, einer Sitzheizung, usw., welche eine Freigabe
einer Aktivierung der Zusatzeinrichtung vom Zustand der Belegung eines
Fahrzeugsitzes abhängig macht, derart, daß bei einem nicht besetzten oder
nicht belegten Fahrzeugsitz die Aktivierung des Zusatzeinrichtung durch die
Schalteinrichtung unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand
der Belegung des Fahrzeugsitzes (3) mittels einer die Schalteinrichtung (14)
ansteuernden Diskriminator-Einrichtung (12, 36), Weggebern (15, 16) zur
Erfassung von Positionen (l) des Fahrzeugsitzes (3) relativ zum Fahrzeug und
von Positionen (alpha) von Sitzteilen (5, 6) relativ zueinander und mittels
eines, Ultraschallwellen in Richtung eines Oberflächenbereiches oder
Oberflächenpunktes (19) eines bestimmten Sitzteiles (6) aussendenden und
wieder empfangenden, an einem fahrzeugfesten, dem bestimmten Sitzteil (6)
gegenüberliegend angeordneten, Ultraschallimpuls-Senders und -Empfängers
(Entfernungsmeßsensor 20) ermittelt wird, wobei die Diskriminator-
Einrichtung (12, 36) aus Positionsdaten (l, alpha) der Weggeber (15, 16) eine
Distanz (d) zwischen dem Oberflächenbereich oder Oberflächenpunkt (19) des
Fahrzeugsitzes (3) und dem Entfernungsmeßsensor (20) und die
charakteristische Laufzeit (tc) einer die doppelte Distanz (2 d) des
Oberflächenbereichs oder Oberflächenpunkts des Fahrzeugsitzes (3) vom
Ultraschallimpuls-Sender und -Empfänger (Entfernungsmeßsensor 20)
durchlaufenden Ultraschallwelle (21, 22) errechnet und prüft, ob signifkante,
vom Sender ausgesendete, und vom Empfänger empfangene und an die
Diskriminator-Einrichtung (12, 36) weitergeleitete Impulse in einem
begrenzten Zeitfenster (tc-dT, tc+dT) im Bereich der charakteristischen
Impuls-Laufzeit (tc) für die doppelte Distanz (2 d) nach Aussenden des
Ultraschallimpulses durch den Sender (Entfernungssensor 20) liegen.
7. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das bestimmte Sitzteil eine Rückenlehne (6) des Fahrzeugsitzes (3) ist.
8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Oberflächenbereich auf der unteren Hälfte der Rückenlehne (6) liegt.
9. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Oberflächenpunkt (19) in der Mitte der unteren Hälfte der Rückenlehne (6)
liegt.
10. Schalteinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Entfernungsmeßsensor (20) im Bereich einer Schalttafel (7) angeordnet ist.
11. Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Weggeber (15, 16) Bestandteil eines Sitzpositionierungssystems (15 bis 17, 24
und 25) sind, von dem die Vergleichseinrichtung (12) die
Positionsdaten (l, alpha) der Sitzteile (5, 6) erhält.
12. Schalteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Positionsdaten (l, alpha) der Sitzteile (5, 6) wenigstens der
Längsposition (l) des Fahrzeugsitzes (3), relativ zur Fahrzeugkarosserie, und
der Neigung (alpha) der Rückenlehne (6), relativ zu einem Sitzunterteil (5)
entsprechen.
13. Schalteinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergleichseinrichtung (17, 31) Bestandteil des
Sitzpositionierungssystems (15 bis 17, 24 und 25) und die
Schalteinrichtung (14) Bestandteil eines das Rückhaltelement (8) ansteuernden
Rückhaltesystem-Steuergeräts (12) ist.
14. Schalteinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergleichseinrichtung (14, 31) und die Schalteinrichtung (14) Bestandteil
des Rückhaltesystem-Steuergeräts (12) sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883802159 DE3802159C2 (de) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | Sitzbelegungs-Erkennungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE3802159C2 DE3802159C2 (de) | 1996-09-05 |
Family
ID=6345972
Family Applications (1)
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DE19883802159 Expired - Fee Related DE3802159C2 (de) | 1988-01-26 | 1988-01-26 | Sitzbelegungs-Erkennungseinrichtung |
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