DE602005001237T2

DE602005001237T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines rückwärts gerichteten Kindersitzes

Info

Publication number: DE602005001237T2
Application number: DE602005001237T
Authority: DE
Inventors: Charles A. Gray
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: US20060000657A1; EP1612109B1; EP1612109A1; ATE363417T1; US7163075B2; DE602005001237D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Charakterisierung des Insassen eines Kraftfahrzeugsitzes zum Zwecke des Erlaubens oder der Unterdrückung einer Airbag-Auslösung, und insbesondere die Erfassung der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zur Charakterisierung des Insassen eines Kraftfahrzeugsitzes zur Bestimmung, ob eine Airbag-Auslösung erlaubt der unterdrückt werden soll, sind verschiedene Sensorsysteme entwickelt worden. In dieser Hinsicht besteht eine immer wiederkehrende Forderung in der Fähigkeit, zuverlässig die Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes (RFIS) zu erfassen, da nahezu alle Fahrzeughersteller fordern, dass bei einem RFIS aufgrund der Nähe des Kopfs des Kindes zu der Stelle der Airbag-Auslösung wenigstens der vordere Airbag deaktiviert wird. In der Vergangenheit ist die Anwesenheit eines RFIS durch die Messung der Gewichtsverteilung des Insassen auf dem Sitz, durch den Zustand der Sicherheitsgurtschnalle und der Sicherheitsgurtspannung und/oder durch Messung der Nähe oder Anwesenheit des Insassen relativ zu der Auslösungsstelle oder dem Sitzrücken oder dem Fahrgastraumhimmel erfasst worden; vgl. z.B. Fu 6,024,378, Stanley 6,220,627, Patterson et al. 6,605,877 und Basir et al. 6,678,600. Bei manchen Systemen muss der RFIS speziell mit Magneten oder Strichcodes ausgestattet sein, die von Hall-Sensoren oder Scannern erfasst werden; vgl. z.B. Meister et al. 5,678,854 und 5,570,903.
Benötigt wird eine Art der einfachen und zuverlässigen Erfassung der Anwesenheit eines RFIS, ohne dass der Bediener einen speziell ausgestatteten Kindersitz verwenden muss.
US-B-6382667 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf einem Kraftfahrzeugsitz, der mit einem Sicherheitsgurt ausgestattet ist, der angeschnallt oder losgeschnallt sein kann, umfassend:
einen Sicherheitsgurtstatussensor zum Bestimmen, ob der Sicherheitsgurt angeschnallt ist;
einen Sicherheitsgurtspannungssensor zum Bestimmen einer Spannung an dem Sicherheitsgurt; und
eine Steuereinheit zum Erfassen der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz, wenn:

(1) der Sicherheitsgurtstatussensor bestimmt, dass der Sicherheitsgurt angeschnallt ist,
(2) der Sicherheitsgurtspannungssensor bestimmt, dass die Spannung über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum zuverlässigen und kosteneffektiven Erfassen der Anwesenheit eines RFIS auf einem Kraftfahrzeugsitz, wie in den Ansprüchen definiert, gerichtet, insbesondere auf der Basis des Schnallenzustands und der Spannung des Sicherheitsgurts sowie der Position des Sicherheitsgurts relativ zu dem Buchtbereich, an dem sich das Sitzrücken- und das Bodenkissen treffen. Diese Sicherheitsgurtparameter werden gemessen und auf eine vordefinierte Entscheidungsmatrix angewandt, um die Anwesenheit eines RFIS zu erfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines Fahrzeugsitzes, eines Sicherheitsgurts, eines passiven Insassenerfassungssystem-Controllers und eines Airbag-Steuermoduls gemäß dieser Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Software-Routine darstellt, die von dem passiven Insassenerfassungssystem-Controller von 1 gemäß dieser Erfindung ausgeführt wird; und
3 ist ein Diagramm, das eine Entscheidungsmatrix abbildet, die von der Software-Routine von 2 gemäß dieser Erfindung verwendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezug auf 1 wird der Fahrzeugsitz 10 auf einem Rahmen 12 getragen und umfasst Schaumkissen 14 und 16 am Sitzboden und -rücken. Der Sitz 10 ist mit einem herkömmlichen Schulter-/Beckensicherheitsgurt 18 ausgestattet, der an dem (nicht gezeigten) Fahrzeugboden und der B-Säule 20 verankert ist. Bei Verwendung wird der Gurt 18 um einen Insassen oder durch den Rahmen eines Kinder- oder Kleinkindsitzes gezogen, und eine Lasche 22, die verschiebbar an dem Gurt 18 angebracht ist, wird in die Schnalle 24 eingeführt, um den Gurt 18 an seiner Stelle zu befestigen. Eine (nicht gezeigte) Aufrollanordnung, die an der B-Säule 20 angebracht ist, hält eine gewünschte Spannung an dem Gurt 18 aufrecht und verriegelt den Gurt 18 an seiner Stelle, wenn das Fahrzeug stark abgebremst wird.
Nach dieser Erfindung wird die Anwesenheit eines RFIS auf dem Sitzpolster 14 auf der Basis des Betriebszustands und der Spannung des Sicher heitsgurts 18 sowie der Position des Sicherheitsgurts 18 relativ zu einem Buchtbereich 26 erfasst, an dem sich das Boden- und das Rückenkissen 14 bzw. 16 treffen.
Der Betriebszustand des Sicherheitsgurts 18 – d.h. angeschnallt oder losgeschnallt – wird von einem Schalter innerhalb der Schnalle 24 erfasst, der sich bei Einführung der Lasche 22 in die Schnalle 24 schließt oder öffnet. Eine Seite des Schalters ist mit einer elektrischen Massen- oder Stromklemme verbunden, während die andere Seite mit dem Leiter 28 verbunden ist, um ein elektrisches Signal (ZUSTAND) zu liefern, das den Gurtzustand angibt.
Die Sicherheitsgurtspannung wird von einem Gurtspannungssensor 30 erfasst, der wie gezeigt in der B-Säule 20 nahe dem Boden an der Außenseite des Sitzes 10 oder an jedem anderen geeigneten Ort angeordnet sein kann. Der Spannungssensor 30 kann derart konstruiert sein, wie dies z.B. in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 6,605,877 von Patterson et al. offenbart ist, das hier unter Bezugnahme mit eingeschlossen ist, und erzeugt ein elektrisches Signal (SPANNUNG) auf der Leitung 32, das die Sicherheitsgurtspannung angibt. Die Nähe des Sicherheitsgurts 18 relativ zu dem Buchtbereich 26 wird unter Verwendung eines magnetischen Sicherheitsgurtstreifens 34a und eines ersten Hall-Effekt-Sitzsensors 36 magnetisch erfasst. Der erste Hall-Effekt-Sensor 36 ist in dem Sitzrücken- oder -bodenkissen 14, 16 in der Nähe des zentralen Abschnitts des Buchtbereichs 26 angeordnet, und der magnetische Streifen 34a ist in dem Gewebe des Sicherheitsgurts 18 eingebettet. Wenn sich der Sicherheitsgurt 18, wie in 1 gezeigt, in der Nähe des zentralen Abschnitts des Buchtbereichs 26 befindet, ist der Streifen 34a magnetisch mit dem Sensor 36 gekoppelt, und ein von dem Sensor 36 auf der Leitung 38 erzeugtes Signal (POS1) gibt an, dass sich der Sicherheitsgurt 18 nahe an dem Buchtbe reich 26 befindet; in anderen Positionen des Sicherheitsgurts 18 besteht nur eine schwache magnetische Kopplung zwischen dem Streifen 34a und dem Sensor 36, und das Signal POS1 gibt an, dass der Sicherheitsgurt 18 von dem Buchtbereich 26 entfernt angeordnet ist.
Optional ist ein zweiter Hall-Effekt-Sensor 40 in der Mitte des Sitzrückenkissens 16 angeordnet und erfasst die Nähe des Sicherheitsgurts 18 zu dem Sitzrückenkissen 16 aufgrund eines magnetischen Streifens 34b, der in dem Gewebe des Sicherheitsgurts 18 eingebettet ist. Wenn sich der Sicherheitsgurt 18, wie in 1 gezeigt, in der Nähe des Rückenkissens 14 befindet, ist der Streifen 34a magnetisch mit dem Sensor 40 gekoppelt, und ein von dem Sensor 40 auf der Leitung 42 erzeugtes elektrisches Signal (POS2) gibt an, dass sich der Sicherheitsgurt 18 nahe an dem Rückenkissen 16 befindet; in anderen Positionen des Sicherheitsgurts 18 besteht nur eine schwache magnetische Kopplung zwischen dem Streifen 34b und dem Sensor 40, und das Signal POS2 gibt an, dass der Sicherheitsgurt 18 von dem Rückenkissen 16 entfernt angeordnet ist. Die magnetischen Streifen 34a und 34b können, wie gezeigt, durch die einzelnen Becken- und Schulterabschnitte, oder, falls gewünscht, durch einen einzigen kontinuierlichen Streifen aus magnetischem Material gebildet sein. Auf jeden Fall befinden sich Abschnitte des Sicherheitsgurts 18, welche die magnetischen Streifen 34a und 34b enthalten, in der Nähe des ersten und des zweiten Sensors 34 und 40, wenn ein RFIS anwesend ist, ähnlich wie in dem Fall, in dem der Sicherheitsgurt 18 wie in 1 abgebildet mit einem leeren Sitz angeschnallt ist; und kein Teil des Sicherheitsgurts 18 befindet sich in der Nähe der Sensoren 34 oder 40, wenn der Sicherheitsgurt 18 dazu verwendet wird, eine normal sitzende Person oder einen nach vorne gewandten Kindersitz richtig zu sichern.
Die elektrischen Signale auf den Leitungen 28, 32 und 38 (und optional der Leitung 42) werden als Eingänge zu einer elektronischen Steuereinheit eines passiven Insassenerfassungssystems (PODS ECU) 50 geliefert, die wiederum mit einem Airbag-Steuermodul (ACM) 52 über einen bidirektionalen Kommunikationsbus 54 gekoppelt ist. Das ACM 52 kann herkömmlicher Natur sein und arbeitet derart, dass einer oder mehrere Airbags oder andere (nicht gezeigte) Rückhaltevorrichtungen zum Fahrzeuginsassenschutz auf der Basis von Beschleunigungsdaten und Insassencharakterisierungsdaten ausgelöst werden, die aus der PODS ECU 50 erhalten werden. Allgemein löst das ACM 52 die Rückhaltevorrichtungen aus, wenn die Beschleunigungssignale das Auftreten eines schweren Unfalls angeben, wenn nicht die PODS ECU 50 angibt, dass ein RFIS anwesend ist. Das ACM 52 überträgt auch den Unterdrückungsstatus und Fahrerwarnungen an eine Fahreranzeigevorrichtung 56.
Allgemein charakterisiert die PODS ECU 50 die Eingänge auf den Leitungen 28, 32 und 38 (und optional der Leitung 42) und wendet sie auf eine Entscheidungsmatrix an, wie sie durch das Diagramm von 3 dargestellt ist, um zu bestimmen, ob ein RFIS anwesend ist. Das Flussdiagramm von 2 stellt eine Software-Routine dar, die periodisch von der PODS ECU 50 gemäß dieser Erfindung ausgeführt wird. Der Block 60 wird zuerst ausgeführt, um die Eingänge einschließlich der Sicherheitsgurtspannung (SPANNUNG), des Sicherheitsgurtstatus (STATUS) und der Sicherheitsgurtposition (POS1) zu lesen. Wie oben angegeben und im folgenden erläutert können die Eingänge optional das Positionssignal POS2 umfassen. Der Block 62 charakterisiert dann die analogen Eingänge (SPANNUNG und POS1) durch deren Vergleich mit verschiedenen vordefinierten Schwellenwerten und wendet die Eingänge auf die Entscheidungsmatrix von 3 an. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist SPANNUNG entweder als HOCH (über einem Spannungsschwellenwert) oder NIEDRIG (unter dem Spannungsschwellenwert) charakterisiert, und die Position POS1 des Sicherheitsgurts relativ zu dem Buchtbereich des Sitzes ist entweder als NAHE (über einem Nähenschwellenwert) oder ENTFERNT (unter einem Nähenschwellenwert) charakterisiert. Die Entscheidungsmatrix von 3 liefert einen Ausgang RFIS ANWESEND (ja oder nein) und einen Fahrerwarnungsausgang, und der Block 64 bewirkt, dass die PODS ECU 50 die Ausgänge an das ACM 52 liefert. Das ACM 52 erlaubt oder unterdrückt die Airbag-Auslösung auf der Basis der gelieferten Ausgänge und teilt den Insassenstatus und etwaige Fahrerwarnungen über die Anzeige 56 mit.
Unter Bezug auf 3 umfasst die Entscheidungsmatrix der veranschaulichten Ausführungsform die acht möglichen Ausgangskombinationen von SPANNUNG, STATUS und POS1. Die Zustände 1 und 2 ergeben einen JA-Zustand des Ausgangs RFIS ANWESEND; in jedem Fall ist STATUS = ANGESCHNALLT und POS1 = NAHE. Im Zustand 1 ist SPANNUNG = HOCH und wird keine Fahrerwarnung erzeugt; im Zustand 2 ist SPANNUNG = NIEDRIG, und wird eine Fahrerwarnung (WARNUNG1) erzeugt, um anzugeben, dass die Sicherheitsgurtspannung erhöht werden sollte, um den Kindersitz sachgemäß zurückzuhalten. Der Zustand 2 kann auch auftreten, wenn der Sitz 10 von einer normal sitzenden Person besetzt ist, während der Sicherheitsgurt 18 angeschnallt, aber hinter dem Insassen positioniert ist; demnach sollte die Fahrerwarnung (WARNUNG1) breit genug sein, um entweder einen unsachgemäß gespannten Kindersitz oder eine unsachgemäß zurückgehaltene, aber normal sitzende Person einzuschließen. Die anderen Zustände (3–8) ergeben einen NEIN-Zustand des Ausgangs RFIS ANWESEND, und zwar wegen STATUS = LOSGESCHNALLT und/oder POS1 = ENTFERNT.
Bei Systemen, bei denen das Sicherheitsgurtpositionssignal POS2 als ein zusätzlicher Eingang vorgesehen ist, kann die Entscheidungsmatrix zusätzliche Zustände einer unsachgemäßen Sicherheitsgurtbenutzung durch eine normal sitzende Person erfassen. Beispielsweise kann ein Insasse den Beckenabschnitt des Sicherheitsgurts 28 sachgemäß verwenden, wobei der Schulterabschnitt des Sicherheitsgurts 28 unsachgemäß zwischen dem Insassen und dem Sitzrückenkissen 16 angeordnet ist; in diesem Fall ist POS1 = ENTFERNT, aber POS2 = NAHE. Wenn diese Kombination von Positionseingängen auftritt, während STATUS = LOSGESCHNALLT, kann die PODS ECU 50 eine geeignete Fahrerwarnung ausgeben. Ein weiterer unsachgemäßer Zustand kann auch auftreten, wenn ein Insasse unsachgemäß auf dem Beckenabschnitt des Sicherheitsgurts 28 sitzt, wobei der Schulterabschnitt des Sicherheitsgurts 28 sachgemäß vor dem Körper positioniert ist; in diesem Fall ist POS1 = NAHE, aber POS2 = ENTFERNT. Dies hat den Vorteil der Unterscheidung zwischen einem unsachgemäß gespannten Kindersitz und einem normal sitzenden, aber unsachgemäß angegurteten Insassen.
Zusammenfassend sieht die vorliegende Erfindung einen einfachen und kosteneffektiven Weg zur zuverlässigen Erfassung der Anwesenheit eines RFIS vor, ohne dass eine spezielle Ausstattung an dem Kindersitz erforderlich wäre. Ist der optionale Sicherheitsgurtnäherungssensor zusätzlich vorgesehen, ergibt sich eine weitere Insassenerfassungsfähigkeit sowie die Fähigkeit, zwischen einem unsachgemäß gespannten Kindersitz und einem normal sitzenden, aber unsachgemäß angegurteten Insassen zu unterscheiden.
Während die vorliegende Erfindung bezüglich der veranschaulichten Ausführungsform beschrieben worden ist, wird erkannt, dass sich für den Fachmann zahlreiche Modifizierungen und Variationen zusätzlich zu den hier erwähnten erschließen. Das System kann beispielsweise gegebenenfalls zusätzliche Sensoren oder einen anderen Näherungssensor als einen Hall-Effekt-Sensor usw. umfassen. Demnach ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbare Ausführungsform beschränkt ist, sondern den vollen Schutzumfang aufweist, der durch die Sprache der folgenden Ansprüche zugelassen ist.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf einem Kraftfahrzeugsitz (10), der mit einem Sicherheitsgurt (18) ausgestattet ist, der angeschnallt oder losgeschnallt sein kann, umfassend: einen Sicherheitsgurtstatussensor (24) zum Bestimmen, ob der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist; einen Sicherheitsgurtspannungssensor (30) zum Bestimmen einer Spannung an dem Sicherheitsgurt (18); einen ersten Sicherheitsgurtpositionssensor (34a, 36) zum Erfassen einer Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu einem Buchtbereich (26) des Fahrzeugsitzes (10), an dem sich das Boden- und das Rückenkissen des Fahrzeugsitzes (14, 16) treffen; und eine Steuereinheit (50, 52) zum Erfassen der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz (10), wenn: (1) der Sicherheitsgurtstatussensor (24) bestimmt, dass der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist, (2) der Sicherheitsgurtspannungssensor (30) bestimmt, dass die Spannung über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und (3) der erste Sicherheitsgurtpositionssensor (34a, 36) die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinheit (50, 52) die Anwesenheit eines unsachgemäß gesicherten, rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz (10) erfasst, wenn: (1) der Sicherheitsgurtstatussensor (24) bestimmt, dass der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist, (2) der Sicherheitsgurtspannungssensor (30) bestimmt, dass die Spannung unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und (3) der erste Sicherheitsgurtpositionssensor (34a, 36) die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinheit (50, 52) bestimmt, dass kein rückwärts gewandter Kindersitz vorhanden ist, wenn: (1) der Sicherheitsgurtstatussensor (24) nicht bestimmt, dass der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist, oder (2) der erste Sicherheitsgurtpositionssensor (34a, 36) nicht die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der erste Sicherheitsgurtpositionssensor (34a, 36) folgendes aufweist: einen Streifen (34a) aus magnetischem Material, der an dem Sicherheitsgurt (18) angebracht ist; und einen Näherungssensor (36), der in dem Fahrzeugsitz (10) in dem Buchtbereich (26) angebracht ist, um die Nähe des Streifens (34a) aus magnetischem Material zu dem Buchtbereich (26) zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen zweiten Sicherheitsgurtpositionssensor (34b, 40) zum Erfassen einer Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu einem zentralen Abschnitt des Rückenkissens (16) des Fahrzeugsitzes (10) aufweist, wobei die Steuereinheit (50, 52) zwischen dem rückwärts gewandten Kindersitz und einem normal sitzenden Insassen auf der Basis des ersten und des zweiten Sicherheitsgurtpositionssensors (34a, 36; 34b, 40) unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der erste und der zweite Sicherheitsgurtpositionssensor (34a; 36; 34b, 40) umfassen: wenigstens einen Streifen aus magnetischem Material, der an dem Sicherheitsgurt (34a, 34b) angebracht ist; einen ersten Näherungssensor (36), der in dem Fahrzeugsitz (10) in dem Buchtbereich (26) angebracht ist, um die Nähe des Streifens (34a) aus magnetischem Material zu dem Buchtbereich (26) zu erfassen; und einen zweiten Näherungssensor (40), der in dem zentralen Abschnitt des Rückenkissens (16) angeordnet ist, um die Nähe des Streifens (34b) aus magnetischem Material dazu zu erfassen.
Verfahren zum Erfassen der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf einem Kraftfahrzeugsitz (10), der mit einem Sicherheitsgurt (18) ausgestattet ist, der angeschnallt oder losgeschnallt werden kann, das folgende Schritte aufweist: Bestimmen, ob der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist; Bestimmen einer Spannung an dem Sicherheitsgurt (18); Erfassen einer Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu einem Buchtbereich (26) des Fahrzeugsitzes (10), an dem sich das Boden- und das Rückenkissen des Fahrzeugsitzes (14, 16) treffen; und Erfassen (62) der Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz (10), wenn: (1) bestimmt wird, dass der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist, (2) die bestimmte Spannung über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und (3) die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das folgende Schritte umfasst: Erfassen (62) der Anwesenheit eines unsachgemäß gesicherten, rückwärts gewandten Kindersitzes auf dem Fahrzeugsitz (10), wenn: (1) bestimmt wird, dass der Sicherheitsgurt (18) angeschnallt ist, (2) die bestimmte Spannung unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt; und (3) die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Anwesenheit eines rückwärts gewandten Kindersitzes nicht erfasst wird, wenn (1) der Sicherheitsgurt (18) nicht als angeschnallt bestimmt wird, oder (2) die Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) nicht erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das folgende Schritte umfasst: Erfassen einer Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu einem zentralen Abschnitt des Rückenkissens des Fahrzeugsitzes (16), und Unterscheiden zwischen einem Kindersitz und einem normal sitzenden Insassen auf der Basis der erfassten Nähe des Sicherheitsgurts (18) zu dem Buchtbereich (26) und dem Rückenkissen (16).