SE532317C2 - Anordning för att väcka förare och operatörer - Google Patents

Description

25 30 35 532 31? summer, larmtoner och intalade varningar, de optiska inklude- rar lampor och blinkers av olika slag, liksom visarinstrument och de haptiska inkluderar vibrationer i förarsätet, hetsbältet och ratten. Det är känt att, så kan människan inte längre tolka visuella intryck. Det är också känt att både akustiska och haptiska signaler kan upp- fattas av människan under åtminstone tidig fas av sömn. Akus- tiska signaler kan vara svàra att uppfatta genom hörselned- sättning eller andra ljud i ett fordon, medan rätt utformade haptiska signaler, såsom beskrivna här, direkt uppfattas av den sovande människan. säker- när sömn inträffat, Ett kännetecknande drag hos alla beskrivna system är att de innehåller en eller flera någonstans i fordonet installerade sensorer eller detektorer, anslutna till i fordonet installe- rad elektronik samt kopplade mot den eller de valda larman- ordningarna och/eller instrumenten, varvid dataöverföringen mellan systemdelarna överförs på känt sätt, ofta med kablage.

Olika kända sätt att anordna mekaniska vibratorer som larmgi- vare i en fordonsratt är beskrivna i patent nr. EP O 856 432 och omfattar tidigare kända piezoelektriska vibratorer, oba- lansmotorer och oscillerande linjära elektromekaniska vibra- torer.

I PCT-ansökan SE2007/050280 är en metod beskriven för att larma en fordonsförare, vars beteende vid ratten leder till styrningsbrister och där mekaniska vibratorer i ratten ut- nyttjas på ett sådant sätt att de vid larm utlösta vibratio- nerna har en särskilt vald karaktär, särskilt vad gäller frekvenser, men även varaktigheter, pauser och amplituder, allt anpassat till människans fysiologiska förmåga att bäst och snabbast uppfatta känselintryck i handen och fingrarna.

Föreliggande uppfinning utnyttjar likaså mekaniska vibratorer i ratten, företrädesvis med, men inte begränsat till, vibra- tionskaraktären enligt patent SE 529 656, varvid hela säker- 10 15 20 25 30 35 532 31? hetssystemet inklusive insomningsdetektering och förarlarm är installerat inuti eller på styrorganet.

Problemet med insomnade fordonsförare är aktuellt och till- mäts stor betydelse i den moderna motortrafiken, eftersom tillgängliga data pekar på att uppåt 30% av alla fatala olyckor i trafiken har sin grund i ouppmärksamhet vid ratten och i flertalet fall, insomning vid ratten.

Dagens fordon saknar med några undantag en lösning och redan annonserade lösningar visar ofta en komplicerad uppbyggnad och installation av systemdelar på olika platser i fordonet, vilket medför risker förknippade med kablage, för nedsmuts- ning av kameralinser, signalavbrott eller andra funktions- hänförliga till förhållanden kring föraren, till systemkomponenter eller till elektroniksystemet. Det är ett önskemål att ett säkerhetssystem i motorfordon uppvisar en hög driftssäkerhet. störningar, Föreliggande uppfinning erbjuder en enkel och snabbt verkande lösning med en lokal koncentrerad uppbyggnad, en tillförlitlig, längd. som talar för lätt kontrollerbar funktion och lång livs- I en utföringsform kan en anordning enligt uppfinningen mon- teras som tillägg i ett befintligt motorfordon genom fast- sättning på styrorganet.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till en anordning för att väcka en insomnad förare eller operatör av ett for- don, ett fartyg, ett flygplan eller varje annat av människan styrt system, innefattande en detekteringsdel anordnad att mäta rörelser hos fordonet tillhörigt styrorgan, med vilket föraren har kontakt med händerna, en beräkningskrets anordnad att jämföra rörelser av styrorganet över tiden och en larmdel anordnad att alstra vibrationer i styrorganet, där samtliga nämnda delar är monterade på eller är integrerade i nämnda styrorgan och utmärkes av att beräkningskretsen är anordnad 10 15 20 25 30 35 532 31? att aktivera larmdelen, när någon rörelse hos styrorganet inte förekommit under en förutbestämd tid motsvarande ett i nämnda beräkningskrets förprogrammerat tröskelvärde, vilken förutbestämda tid indikerar att föraren insomnat och av att nämnda styrorgan utgöres av en ratt och av att larmdelen är anordnad att åstadkomma nämnda vibrationer i de rattytor, mot vilka förarens händer vilar.

De två uppgifterna, att detektera förarens insomnande och att väcka föraren, har i föreliggande uppfinning förenats i for- donets ratt, som är den rörliga komponent i det styrda fordo- som står i kontinuerlig kontakt med föraren och som be- stämmer fordonets lateralrörelser. net, Ett system enligt uppfinningen detekterar rättens rotations- rörelser kring rattaxeln med en detekteringsdel innefattande en rörelsesensor i ratten eller på ratten. Sensorn kan utfö- ras med känd teknik efter olika principer. Tiden efter senas- te rattrörelse beräknas och kan utgöra indikation på förarens insomnande.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar nämnda detekte- ringsdel en eller flera accelerometrar anordnade att avkänna accelerationer i rättens tangentiella riktning.

Enligt en annan utföringsform innefattar nämnda detekterings- del en vinkelgivare anordnad att avkänna vinkelrörelser mel- lan ratten och en fast del av fordonet.

Ett system enligt uppfinningen innehåller minst en elektro- nisk krets, företrädesvis monterad inuti eller på ratten, som beräknar tiden efter senaste rattrörelse på basis av sagda uppmätta och beräknade data samt jämför dessa data med minst ett tröskelvärde, lagrat i den elektroniska kretsen, som är utformad för att enligt lagrade villkor igàngsätta larm. 10 15 20 25 30 35 532 317 Ett system enligt uppfinningen innehåller vidare minst en i och för sig känd vibrator i eller på ratten, utformad för att kunna generera sådana vibrationer i rattens yta att de på ett behagligt, men effektivt sätt uppfattas av förarens händer, när de vilar på ratten. Vibratorn är av lämpigt känt slag.

Enligt en föredragen utföringsform utgörs nämnda styrorgan av en ratt och larmdelen är anordnad att åstadkomma nämnda vib- rationer i de rattytor, mot vilka förarens händer vilar och av att vibrationerna verkar i en riktning vinkelrätt mot rat- tens mantelyta.

Ett system enligt uppfinningen kännetecknas av att samtliga sagda systemdelar kan vara monterade på eller inuti en ratt och kan vara matade med en lågspänd likström, företrädesvis med normalspänningen i fordonet, som kan vara 12 eller 24 volts spänning, ledda upp i ratten eller kan vara matade med rattmonterade batterier av lämplig spänning.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen är den elektro- niska kretsen utformad för att stänga av ett påbörjat larm, så snart systemet detekterat en ny rotationsrörelse i ratten.

I en utvidgad utföringsform är den elektroniska kretsen ut- formad för att kunna avge signal till andra aktiva säkerhets- system i fordonet för det fall att rattrörelse inom en viss tid efter igångsatt larm inte detekterats. Sådana andra akti- va säkerhetssystem i fordonet har till uppgift att minska risken för och följderna av en förestående trafikolycka.

Uppfinningens uppenbara fördel är att insomningsvarningssys- temet inklusive detekteringsdelen i sin helhet är utformad för att installeras i eller på styrorganet, som i motorfor- donsfallet utgörs av ratten, samtidigt som detektering av in- somning, sådan den är utformad, är individoberoende. Detta medför automatiskt en integration och enkelhet i anordningen med fasta och helt skyddade signalvägar och kraftledare. En anordning enligt uppfinningen kan därmed miniatyriseras till 10 15 20 25 30 35 532 3¶? en mycket kompakt enhet för detektering och styrning med korta ledare. De totala systemkostnaderna blir därmed låg.

Enklare, snabbare och säkrare kan uppgiften inte lösas, vil- ket är mycket eftersträvansvärt vid styrning av motorfordon.

- Fig. l visar i ett funktionellt blockschema ett exempel på en utföringsform av uppfinningen.

- Fig. 2 visar ett översiktligt motsvarande funktionellt kopplingsschema för samma utföringsform av uppfinningen.

- Fig. 3a visar en tredimensionell skiss av en fordonsratt med en installerad anordning i en utföringsform av uppfin- ningen.

- Fig. 3b visar på samma sätt exempel på en annan utförings- form.

- Fig. 4a visar en tredimensionell skiss med exempel på hur en anordning enligt uppfinningen kan vara monterad som till- lägg på ratt i motorfordon.

- Fig 4b visar exempel på en yttre utformning av en sådan på- monterbar anordning enligt uppfinningen.

Uppfinningens idé att i själva styrorganet koncentrera såväl anordningarna för att detektera insomning vid styrning av ett dynamiskt system som anordningarna för att väcka den som styr beskrivs här med tillämpning i motorfordon, där styrorganet är en fordonsratt. 7 Fig. l visar anordningens funktionsdelar med följande siffer~ beteckningar: visar blockschematiskt styrorganet. visar rörelsesensorer inklusive signalbehandling. visar processor med styrelektronik. visar elektromekaniska vibratorer. visar kraftomvandlare. visar brytare.

\IO'\U1J>U)I\DI-* visar signalkrets eller kablage. 10 15 20 25 30 35 532 317 I anslutning till fig. l är anordningens funktion väsentligen följande: Rörelsedetektorn 2 avger en signal sn till beräkningsdelen 3 vid varje konstaterad rattrörelse med färd med fordonet. I beräkningsdelen 3 summeras förlupen tid efter senaste rattrö- relse och vid varje inkommande rattrörelse sn nollställs sum- mationsregistret och tidssummeringen återupptages från noll.

Minst ett tröskelvärde tn finns inprogrammerat i beräknings- delen 3.

Skulle tidssummeringen i summationsregistret uppnå tröskel- värdet tn så utlöses larmspänningar vn till larmdelen 4.

Blir förarens reaktion på àstadkommen rattvibration från larmdelen 4 en rattrörelse, så registreras den i rörelsede- tektorn 2, vars påföljande signal sn till beräkningsdelen nollställer summationsregistret, vilket automatiskt avbryter larmspänningarna vn till larmdelen 4.

Skulle förarens reaktion på àstadkommen rattvibration från larmdelen 4 utebli under viss inprogrammerad tid efter påbör- jat larm, så kan systemet vara utformat för att kommunicera med känd teknik till andra aktiva säkerhetssystem i fordonet genom en signalkrets 7 eller direkt genom kablage. Signale- ring i 7 kan exempelvis utnyttja Bluetooth.

En insomningsvarnare enligt uppfinningen skall kopplas på och av med en brytare 6. Fig. l visar uppfinningen i ett utföran- de, varvid anordningens till och frånkoppling antingen kan ske med en manuellt opererad brytare 6 eller en automatisk brytare 6, Det förutsätts vidare att brytaren erhåller spänning först när fordonets som styrs av fordonets rörelser. tändnyckel är aktiverad.

Erforderlig kraft till önskad spänning för anordningens olika delar omvandlas vid behov i anordningens kraftomvandlare 5. 10 15 20 25 30 35 532 317 Fig. 2 visar i större detalj de funktionella delarna i en anordning enligt uppfinningen, där: 21 visar rörelsegivare, såsom accelerometer 22 visar förstärkare 23 visar filter 31 visar program 32 visar minne 33 visar beräkningsenhet 34 visar styrenhet Uppfinningen utnyttjar känd teknik för rattvridningsrörelse med minst en givare 21 i styrorganet, exempelvis en accelero- meter. För att eliminera inflytandet av fordonsrörelser kan det vara lämpligt att anordningen innehåller flera accelero- metrar, exempelvis tre stycken 21, vars detekterade värden kan omvandlas i filter 23 och jämföras för samstämmighet i rattvinkelrörelse sn = sL2¿.

Processorn 3 med styrelektronik 34 lagrar i sitt minne 32 ett program 31, där vill- kor för larm räknas ut, baserat på erhållna indata och ned- räknad tid. som bearbetas i en beräkningsenhet 33, I sin enklaste form räknar enheten 33 ner förfluten tid efter senaste rattrörelse sn och jämför denna tid med ett förpro- grammerat tröskelvärde i minnet 32. I en annan version kan anordningen och algoritmen utnyttja andra indata, exempelvis fordonshastigheten, vilket kan ske genom kommunikation med I det- ta fall kan nedräknad körsträcka efter senaste rattrörelse fordonets CAN-buss via tråd eller via signalkretsen 7. användas som tröskelvärde för larmutlösning.

Nya beteckningar i Fig. 3a, 3b, 4a och 4b är: 10 15 20 25 30 35 532 317 x-x utgör en horisontlinje genom rattringen i nolläge riktade i fordons längdsriktning). (hjulen y-y linje vinkelrätt mot X-x och i rattringens plan. 8 visar en enhet innehållande givare och elektronik enligt anordningen. 9 visar rattekrarnas bärande metallekrar. 10 visar rattringens bärande metallring. ll visar en anordning enligt uppfinningen för tilläggsmonte- ring på fordonsratt. 12 visar en manuell strömbrytare. 13 visar en lysdiod. 14 visar utbytbara batterier. 15 visar läge för tryckt krets med aktuella elektronikkompo- nenter inklusive accelerometer.

Fig. 3a visar en tredimensionell skiss av en anordning enligt uppfinningen i ett grundutförande med endast en accelerometer 21, installerad i en anordning i rattringen så att dess största känslighet verkar i rattringens tangentriktning och företrädesvis så att den är placerad i närheten av en linje y-y i rattringens plan och vinkelrät mot en horisontlinje x-x i samma plan. Placeringen är vald med tanke på att flertalet insomningsfall kan väntas inträffa nära rattutslaget noll, då framhjulen är riktade rakt fram, varvid accelerometerns käns- lighet är som störst i lateralriktningen vad beträffar såväl ratt- som fordonsrörelser. I denna utföringsform kan samtlig elektronik vara innesluten i samma enhet 8, som kan vara mi- niatyriserad och förutom accelerometern 21 innehålla tillhö- rande kretsar 22, 23 samt processorn 3 inklusive styrelektro- nik 34 för matning av vibratorer 4. Utföringsformen i fig. 3a innefattar två vibratorer 4, som kan vara kapslade obalansmo- torer, arbetande med samma eller två särskilt valda olika frekvenser och som företrädesvis är monterade i fast mekanisk kontakt med rattekrarnas 9 eller rattringens metallstruktur 10. 10 15 20 25 30 35 532 31? 10 Fig. 3b visar exempel på en annan utföringsform av uppfin- ningen och som utnyttjar flera accelerometrar 21 utspridda på olika ställen utmed rattringens periferi, så att vinkelacce- lerationer hos rattringen kan särskiljas från fordonets acce- lerationer i olika riktningar. Tre accelerometrar 21 med ett ungefärligt vinkelavstànd av 120° visas i figuren. Övrig elektronik kan placeras på lämpligt ställe i en enhet 8 och exemplet visar tre vibratorer 4 placerade på var sin eker 9 i rättens bärande struktur.

Fig. 4a visar en anordning ll enligt uppfinningen, mekaniskt fastspänd på rattringen med känd teknik, exempelvis med plast - eller metallband. Anordningen ll innehåller minst en acce- lerometer 21 anordnad med största känslighet i tangentrikt- ningen hos rattringen, processorn 3 med styrelektronik 34 för matning av vibrator, minst en vibrator 4 samt hållare för lämpliga batterier, såsom av typ AA. Det förutses att anord- ningen lämpligen bör vara utrustad med en manuell brytare 12 och gärna en strömsnål lysdiod 13 eller liknande, som marke- rar, när anordningen är i funktion. Anordningen kan också in- nehålla en automatisk brytare, som styrs av fordonets rörel- ser.

Fig. 4b visar hur en påmonterbar anordning ll för montering enligt fig. 4a på insidan av rattringens översida enligt upp- finningen kan se ut. Förutom utbytbara batterier 14 innehål- ler anordningen 11 minst en vibrator 4, som kan vara en oba- lansmotor, en miniatyriserad elektronik 15, innefattande alla erforderliga kretsar, såsom processor 3 med styrelektronik 34 samt miniatyriserad accelerometer 21 med tillhörande kretsar 22, 23. diod 13, Fig. 4b visar också en manuell brytare 12 och en lys- som markerar att anordningen är i funktion.

Föreliggande uppfinning har beskrivits i anslutning till Fig. 1 - 4 i några olika utföringsformer, avsedda att exemplifiera uppfinningens tanke att innesluta hela funktionen hos ett ak- tivt övervakningssystem i själva ratten eller som tillägg på 532 31? ll själva ratten för förhindrande av framför allt trafikolyckor på grund av insomning vid ratten. Uppfinningen är däremot in- te begränsad till här och i ritningarna beskrivna utförings- former, utan kan varieras med känd teknik inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 532 31? 12 Patentkrav

1. l. Anordning för att väcka en insomnad förare eller operatör av ett fordon, ett fartyg, ett flygplan eller varje annat av människan styrt system, innefattande en detekteringsdel an- ordnad att mäta rörelser hos fordonet tillhörigt styrorgan, med vilket föraren har kontakt med händerna, en beräknings- krets anordnad att jämföra rörelser av styrorganet över tiden och en larmdel anordnad att alstra vibrationer i styrorganet, där samtliga nämnda delar är monterade på eller är integrera- de i nämnda styrorgan, k ä n n e t e c k n a d a v att be- räkningskretsen är anordnad att aktivera larmdelen, när någon rörelse hos styrorganet inte förekommit under en förutbestämd tid motsvarande ett i nämnda beräkningskrets förprogrammerat tröskelvärde, vilken förutbestämda tid indikerar att föraren insomnat och av att nämnda styrorgan utgöres av en ratt och av att larmdelen är anordnad att åstadkomma nämnda vibratio- ner i de rattytor, mot vilka förarens händer vilar.

2. Anordning enligt krav l, a v att k ä n n e t e c k n a d nämnda detekteringsdel innefattar en eller flera acceleromet- rar anordnade att avkänna accelerationer i rättens tangenti- ella riktning.

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda detekteringsdel innefattar en vinkelgivare an- ordnad att avkänna vinkelrörelser mellan ratten och en fast del av fordonet.

4. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, n a d k ä n n e t e c k- a v att nämnda anordning är anordnad att i sin helhet kunna eftermonteras på en ratt.

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d a v att beräkningskretsen är anordnad att in- aktivera larmanordningen vid den första registrerade rattrö- relsen under pågående larm.