DE4406897C1 - Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sitzbelegungserken­ nung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Hauptan­ spruchs.
Um die Insassen von Fahrzeugen wirkungsvoller zu schützen, wer­ den in zunehmendem Maße Kraftfahrzeuge unter anderem mit einem Beifahrerairbag ausgestattet. Damit kein unnötiger Schaden ent­ steht, sollte der Beifahrerairbag bei einem Unfall nur dann aus­ gelöst werden können, wenn der Beifahrersitz belegt ist.
Es sind eine Reihe von Systemen zur Sitzbelegungserkennung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt. So wird in der DE-AS 21 25 198 in das Sitzpolster des Kraftfahrzeugsit­ zes ein Kontaktband integriert, dessen zwei Kontaktstreifen bei Belastung in Berührung kommen. Diese Kontaktgabe wird als Signal für die Belastung des Sitzpolsters ausgewertet. Die Sitzbele­ gungserkennung kann mit Kontaktbändern verschiedenartiger Muster durchgeführt werden, wodurch sich örtlich unterschiedliche Emp­ findlichkeiten ergeben.
Eine Ausführungsform für eine Sitzbelegungserkennung, die dar­ über hinaus eine örtlich aufgelöste Auswertung der Belastung er­ laubt, ist aus der US 50 10 774 bekannt. Darin wird eine Matrix aus druckempfindlichen Kontaktpunkten ausgewertet, um die Bela­ stung der Rückenlehne eines Sessels durch eine Versuchsperson in Abhängigkeit unterschiedlicher Ausbildungen des Sessels zu er­ fassen. Weiterhin ist aus der Schrift ein Versuchsschuh mit ei­ ner druckempfindlichen Unterseite bekannt, bei dem die Druckbe­ lastung der Laufsohle und des Absatzes getrennt auswertbar sind.
In der gattungsbildenden DE 42 37 072 C1 wird eine Sensormatte zum Einbau in das Sitzpolster eines Kraftfahrzeugsitzes beschrieben, welche als resistiver Foliendrucksensor ausgebildet ist und ne­ ben einer Abfrage des Sitzbelegungsstatus auch eine einfache Abfrage des Funktionsstatus gestattet.
Die bekannten Systeme zur Sitzbelegungserkennung signalisieren eine Sitzbelegung unabhängig von der Sitzposition des Insassen. Entsprechend wird auch eine Airbagauslösung unabhängig von der Sitzposition zugelassen. Nun ist es für eine optimale aufprall­ dämpfende Wirkung des Airbags von Vorteil, wenn ein Mindestab­ stand zwischen Insasse und Airbag zu Beginn der Auslösung si­ chergestellt ist, damit bei einem Unfall ausreichend Zeit für die Entfaltung des Airbags vorhanden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein gattungsgemäßes Sy­ stem zur Sitzbelegungserkennung dahingehend weiterzubilden, daß eine nicht vorschriftsmäßige Sitzposition nahe der vorderen Sitzkante, bei der der oben erwähnte Mindestabstand nicht eingehalten wird, erkannt und der Insasse gewarnt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Haupt­ anspruchs gelöst. Mit der Aufteilung des sensitiven Bereiches des Sitzbelegungssensors in einen vorderen und einen hinteren Sensierungsbereich kann eine Sitzposition nahe der vorderen Sitzkante erkannt und ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden.
Diese Maßnahme ist insbesondere dann sinnvoll, wenn entgegen den Warnungen in den Betriebsanleitungen der Fahrzeughersteller Kinder auf dem Vordersitz Platz nehmen, ohne daß ein geeignetes Kinderrückhaltesystem vorhanden ist. Wegen ihrer kürzeren Ober­ schenkel sitzen kleine Kinder aus Bequemlichkeit gerne auf der vorderen Sitzfläche. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung kann in Verbindung mit einer akustischen oder optischen Warneinrichtung der Fahrer nachdrücklich darauf hingewiesen werden, für eine vorschriftsmäßige Sitzposition des Beifahrers zu sorgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprü­ chen und der Beschreibung hervor.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Sitzbelegungssensor,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Auswerteschaltung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Sitzbelegungssensors als resistiver Foliendrucksensor.
Die Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen Fahrzeugsitz mit einem Sitzpolster 1 und einer Rückenlehne 2. Weiterhin ist der Sitzbe­ legungssensor 3 und die Anordnung der beiden Sensierungsbereiche 3.1, 3.2 über dem Sitzpolster 1 dargestellt, wobei die beiden Sensierungsbereiche 3.1, 3.2 in einer mechanischen Baueinheit (Sensormatte) zusammengefaßt sein können. Der vordere Sensie­ rungsbereich 3.1 erfaßt eine Sitzbelegung auf dem vorderen Be­ reich des Sitzes, nahe der Sitzkante und gibt ein entsprechendes Signal V′ ab. Analog erfaßt der hintere Sensierungsbereich 3.2 eine Sitzbelegung im hinteren Bereich, nahe der Rückenlehne 2 und gibt ein entsprechendes Signal H′ ab. Natürlich ist es ohne weiteres möglich, noch einen weiteren Sensierungsbereich in der Rückenlehne 2 vorzusehen, der zur Auswertung hinzugenommen würde.
Die genaue Geometrie der Sensierungbereiche 3.1, 3.2 und ihre Abgrenzung voneinander muß im Versuch für jeden Fahrzeug- und Sitztyp individuell optimiert werden, wobei auch eine Sitzbele­ gung durch ein Kind sicher erkannt werden muß. Der Sitzbele­ gungssensor 3 kann als resistiver Foliendrucksensor realisiert sein oder auf den Prinzipien basieren, die anderen bekannten Sitzbelegungssensoren zugrunde liegen.
Für eine absolute Bestimmung der Schwerpunktsposition des Insas­ sen gegenüber dem Fahrzeug und damit gegenüber dem Airbag kann in einer Weiterbildung vorgesehen sein, daß auch die verstell­ bare Sitzlängsposition x Sitze erfaßt und abgefragt wird. Die Sitzlängsposition x kann durch einen Positionssensor oder Schal­ ter erfaßt werden, wie dies beispielsweise von Sitzmemoryschal­ tungen bekannt ist.
Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Auswerteschaltung 4 mit einem Eingang 4.1 für ein erstes Sitzbelegungssignal V, das dem vorderen Sensierungsbereich zugeordnet ist, und einem Eingang 4.2 für ein zweites Sitzbelegungssignal H, das dem hinteren Sen­ sierungsbereich zugeordnet ist. Die Sitzbelegungssignale V und H sind beispielsweise durch die Signale V′ beziehungsweise H′ aus Fig. 1 gegeben. In einer Weiterbildung kann auch ein Eingang 4.3 für die Sitzlängsposition x vorgesehen sein. Aus den Eingangssi­ gnalen ermittelt die Auswerteschaltung ein Steuersignal 4.5, mit dem ein Auslösesteuergerät 5 für einen Airbag 8 in der Weise an­ gesteuert wird, daß bei korrekter Sitzposition eine Auslösung zugelassen wird. Weiterhin ermittelt die Auswerteschaltung 4 aus den Eingangssignalen ein Warnsignal 4.6, welches eine Warnein­ richtung 6 ansteuert und dann ausgegeben wird, wenn eine nicht vorschriftsmäßige Sitzposition eingenommen wurde. Die Warneinrichtung 6 kann in einer akustischen oder op­ tischen Anzeige bestehen.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Auswerte­ schaltung 4 über eine Schnittstelle 4.7 Daten in einen nicht­ flüchtigen Speicher 7 (MEM) einträgt. Dies können beispielsweise die Eingangssignale 4.1-4.3 oder die Ausgangssignale 4.3, 4.4 sein. Damit soll ermöglicht werden, die Sitzposition des Insas­ sen und die daraus von der Auswerteschaltung 4 abgeleiteten Maß­ nahmen, z. B. die Ausgabe eines Warnsignals 4.6, nach einem Un­ fallgeschehen zu rekonstruieren. Daher reicht es aus, für den Speicher 7 einen Stapelspeicher (Stack) zu verwenden, bei dem zyklisch ältere Daten durch jüngere Daten überschrieben werden, so daß insgesamt wenig Speicherplatz benötigt wird. Ein Sperrsi­ gnal 5.1, das zum Zeitpunkt der Airbag-Auslösung von dem Auslö­ sesteuergerät 5 an den Speicher gegeben wird, stellt sicher, daß nach einem Crash der Speicher 7 nicht mehr überschrieben werden kann und somit die Daten nur noch von geeignetem Personal ausge­ lesen werden können. Nach einer Airbag-Auslösung ist somit ein weiteres Überschreiben der Daten nicht möglich.
Die in der Auswerteschaltung 4 vorgenommene Auswertung wird im folgenden anhand eines einfachen Algorithmus beschrieben. Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß die Sitzbele­ gungssignale V und H logische Signale sind, mit dem Belegungs­ status "1" für einen belegten Sensierungsbereich und "0" für ei­ nen unbelegten Sensierungsbereich. Damit sind für den vorderen und den hinteren Sensierungsbereich insgesamt vier Belegungskom­ binationen möglich, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind:
In der ersten Spalte ist immer der Belegungsstatus des Sitzbele­ gungssignals V für den vorderen Sensierungsbereich und in der zweiten Spalte das Sitzbelegungssignal H für den hinteren Sen­ sierungsbereich aufgeführt. In der dritten Spalte ist die ent­ sprechende Belegungssituation erläutert und in der vierten Spal­ te die daraus abgeleiteten Maßnahmen gekennzeichnet.
Bei nicht belegtem Sitz tritt demnach die Maßnahme A ein. Sie beinhaltet, daß mit dem Steuersignal 4.5 das Auslösesteuergerät 5 gesperrt wird, so daß keine Auslösung des Airbags 8 möglich ist.
Bei vorschriftsmäßig belegtem Sitz tritt die Maßnahme B ein. Sie beinhaltet, daß mit dem Steuersignal 4.5 das Auslösesteuergerät 5 in Auslösebereitschaft versetzt wird.
Die Maßnahme C tritt für den Fall einer nicht vorschriftsmäßigen Sitzplatzbelegung ein und beinhaltet zumindest die Ausgabe eines Warnsignals 4.6 an eine akustische oder optische Warneinrichtung 6. Ergänzend kann eine Sperrung der Airbag-Auslösung entspre­ chend der Maßnahme A vorgesehen sein, wobei dann mittels eines Displays oder Warnsymbols explizit darauf hingewiesen werden kann, daß keine Auslösebereitschaft des Airbags besteht.
Diese ergänzende Maßnahme kann als verschärfende Maßnahme vorge­ sehen sein, wenn eine differenziertere Auswertung der Sitzposi­ tion möglich ist und eine deutliche Unterschreitung des Mindest­ abstandes zwischen Airbag und Insassen registriert wurde.
In einer Weiterbildung kann eine differenziertere Bestimmung der Sitzposition dadurch erreicht werden, daß die Schwerpunktsposi­ tion des Insassen bezogen auf den Sitz genauer erfaßt und ausge­ wertet wird und/oder auch die Sitzlängsposition x hinzugezogen wird, um die Position des Insassen bezogen auf den Airbag genau zu ermitteln. Unter diesen Voraussetzungen kann auch eine Un­ terteilung der Maßnahme C in zwei Stufen vorgesehen sein, so daß bei einer geringen Unterschreitung des Mindestabstandes zwischen Airbag und Insasse lediglich ein Warnsignal 4.6 ausgegeben wird und erst bei einer deutlichen Unterschreitung des Mindestabstan­ des zusätzlich die Sperrung der Airbag-Auslösung erfolgt. Alter­ nativ kann die ermittelte absolute Sitzposition als Steuersignal 4.5 an das Auslösesteuergerät 5 gegeben werden, um die Schalt­ schwelle zur Airbag-Auslösung zu beeinflussen. So kann vorgese­ hen sein, daß die Schaltschwelle zur Airbagauslösung um so mehr heraufgesetzt wird, je geringer der ermittelte Abstand zwischen Insasse und Airbag ist.
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sitzbele­ gungssensors als resistiver Foliendrucksensor ist in Fig. 3 dar­ gestellt. Die Ausführung basiert auf einem Prinzip wie es in der DE 42 37 072 C1 dargestellt ist: Der Foliendrucksensor besteht aus zwei zusammenlaminierten Polymerlagen, wobei die eine Poly­ merlage mit einem Halbleitermaterial und die andere mit mäan­ drierenden, den drucksensitiven Bereich ausfüllenden Doppellei­ tungen beschichtet ist. Bei einer Druckbelastung des Folien­ drucksensors schaltet das Halbleitermaterial dicht benachbarte Leiterbahnen einer Doppelleitung mehr oder weniger parallel, so daß der elektrische Widerstand zwischen den Leiterbahnen mit zu­ nehmendem Auflagedruck abnimmt. Aufgrund der verzweigungsfreien Ausführung der Leiterbahnen ist auch eine vollständige Durch­ gangsprüfung der Leiterbahnen möglich, womit auf einfache Weise die Funktionsfähigkeit des Sensors überprüft werden kann. Wenn die Doppelleitung an ihrem Ende mit einer Diode abgeschlossen wird, kann mit der Polarität der Meßspannung festgelegt werden, ob eine Druckbelastungsmessung oder eine Durchgangsprüfung der Leiterbahnen vorgenommen wird. Für eine Durchgangsprüfung fließt der Meßstrom in Durchlaßrichtung durch die Diode, wodurch ein Stromkreis aus den die Doppelleitung bildenden Leiterbahnen ge­ schlossen wird. Bei einer Unterbrechung einer Leiterbahn ist da­ her auch der Stromkreis für den Meßstrom unterbrochen.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Folien­ drucksensors mit einem ersten Drucksensor 10.1 für den vorderen Sensierungsbereich und einem zweiten Drucksensor 10.2 für den hinteren Sensierungsbereich. Die beiden Drucksensoren 10.1, 10.2 werden jeweils durch eine mäandrierende Doppelleitung gebildet, wobei jede Doppelleitung eine erste und eine dazu vorwiegend parallel verlaufende zweite Leiterbahn aufweist. Die jeweils ersten Leiterbahnen der beiden Doppelleitungen sind mit ihrem einen Ende jeweils mit einem Anschlußkontakt 9.1 bzw. 9.3 und mit ihrem anderen Ende jeweils über eine Diode 11.1 bzw. 11.2 mit einem Sammelpunkt 12 verbunden, wobei die beiden Dioden 11.1, 11.2 entgegengesetzt gepolt sind. Die jeweils zweiten Lei­ terbahnen der beiden Doppelleitungen sind hintereinandergeschal­ tet und bilden eine Sammelleitung 13, die an ihrem einen Ende mit einem Anschlußkontakt 9.2 und an ihrem anderen Ende mit dem Sammelpunkt 12 verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Zusammenschaltung der insgesamt vier Lei­ terbahnen der beiden Drucksensoren 10.1, 10.2 in der in Fig. 3 dargestellten Weise bietet den Vorteil, daß mit nur drei An­ schlußkontakten 9.1-9.3 sowohl eine Abfrage der Belegungszu­ stände als auch eine Funktionsprüfung der beiden Drucksensoren 10.1, 10.2 separat ausführbar ist. Dafür ist eine Vorauswerte­ schaltung 9 vorgesehen, deren drei Eingänge mit den Anschlußkon­ takten 9.1-9.3 verbunden sind und die über einen ersten Ausgang 9.4 das Sitzbelegungssignal V′′ für den vorderen Sensierungsbe­ reich und über einen zweiten Ausgang das Sitzbelegungssignal H′′ für den hinteren Sensierungsbereich ausgibt. Beide Sitzbele­ gungssignale V′′ und H′′ können beispielsweise die beiden Ein­ gänge 4.1, 4.2 der Auswerteschaltung 4 in Fig. 2 ansteuern. Ein dritter Ausgang 9.6 gibt ein Fehlersignal (ERROR) aus, welches das Ergebnis der Durchgangsprüfung ausgibt. Mit diesem Fehlersi­ gnal kann beispielsweise eine Anzeigeeinheit angesteuert werden, welche den Fahrer gegebenenfalls auf einen Defekt in der Sitzbe­ legungserkennung hinweist.
In der folgenden Tabelle ist dargestellt, wie in Abhängigkeit von der Polarität der Meßspannung an den Anschlußkontakten 9.1-9.3 eine Druckbelastungsmessung oder eine Durchgangsprüfung je­ weils bezogen auf den vorderen Drucksensor 10.1 (vorne) und den hinteren Drucksensor 10.2 (hinten) erfolgt:
In dieser Weise kann jeder der beiden Drucksensoren 10.1, 10.2 für sich in Hinblick auf Druckbelastung und Funktionsfähigkeit überprüft werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Sitzbelegungserkennung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Sperrung einer Airbagauslösung bei nicht beleg­ tem Sitz, mit einem in einem Sitzpolster integrierten Sitzbele­ gungssensor und einer zugehörigen Auswerteschaltung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sitzbelegungssensor (3) in einen vorderen und einen hinteren Sensierungsbereich unterteilt ist, wobei der vordere Sensierungsbereich (3.1) auf eine Sitzbelegung im vorde­ ren Bereich des Sitzpolsters (1) und der hintere Sensierungsbe­ reich (3.2) auf eine Sitzbelegung im hinteren Bereich des Sitz­ polsters (1) anspricht, und beide Sensierungsbereiche (3.1, 3.2) bezüglich des Belegungszustandes separat auswertbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Sitzbelegung vorwiegend im vorderen Sensierungsbereich (3.1) erkannt wird, die Auswerteschaltung (4) ein Warnsignal (4.6) insbesondere an eine akustische oder optische Warneinrich­ tung (6) abgibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Sitzbelegung vorwiegend im vorderen Sensierungsbereich (3.1) erkannt wird, die Auswerteschaltung (4) ein Steuersignal (4.5) an ein Auslösesteuergerät (5) für einen Airbag (8) aus­ gibt, durch das eine Auslösung des Airbags (8) erschwert oder gesperrt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Sitzbelegung vorwiegend im hinteren Sensierungsbereich (3.2) erkannt wird, die Auswerteschaltung (4) ein Steuersignal (4.5) abgibt, welches ein Auslösesteuergerät (5) für einen Air­ bag (8) in Auslösebereitschaft versetzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) aus den Signalen des Sitzbelegungssen­ sors (3) die absolute Distanz zwischen dem Insassen und dem Air­ bag ermittelt, wobei auch die Sitzlängsposition (x) des Fahr­ zeugsitzes berücksichtigt werden kann, und ein Warnsignal (4.6) ausgibt, wenn ein Mindestabstand unterschritten wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem nichtflüchtigen Speichermedium (7) Eingangs-, Ausgangs- oder interne Signale der Auswerteschaltung (4) speicherbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung nach dem Stapelprinzip erfolgt (Stack-Speicher), bei dem ältere Daten zyklisch von jüngeren Daten überschrieben werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzbelegungssensor (3) als resistiver Foliendrucksensor ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Foliendrucksensor aus einem vorderen Drucksensor (10.1) und ei­ nem hinteren Drucksensor (10.2) gebildet ist, die jeweils eine mäandrierende Doppelleitung aufweisen, wobei jede Doppelleitung aus einer ersten und einer dazu vorwiegend parallel verlaufenden zweiten Leiterbahn gebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ersten Leiterbahnen der Doppelleitungen an ihrem ei­ nen Ende mit jeweils einem Anschlußkontakt (9.1, 9.3) und an ih­ rem anderen Ende über eine Diode (11.1, 11.2) jeweils mit einem Sammelpunkt (12) verbunden sind und die jeweils zweiten Leiter­ bahnen zu einer durchgehenden Sammelleitung (13) verbunden sind, deren eines Ende mit einem Anschlußpunkt (9.2) und deren anderes Ende mit dem Sammelpunkt (12) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Abfrage des Belegungszustandes auch eine Funktionsprü­ fung für beide Sensierungsbereiche (3.1, 3.1) separat durchführ­ bar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorauswerteschaltung (9) mit den drei Anschlußkontakten (9.1-9.3) verbunden ist und
  • - jeweils an zwei Anschlußkontakte eine Meßspannung mit wech­ selnder Polarität anlegt und
  • - aus den jeweiligen Meßströmen Sitzbelegungssignale (V′′, H′′) für den vorderen und den hinteren Sensierungsbereich (3.1, 3.2) ermittelt und
  • - aus den jeweiligen Meßströmen ein Fehlersignal (9.6, ERROR) ermittelt.
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