DE10233098C1 - Verfahren und Anordnung bei der Klassifizierung von einen Sitz belegenden Objekten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung bei der Klassifizierung von einen Sitz (4) belegenden Objekten, insbesondere für die sichere Ansteuerung der Auslösung von Rückhaltesystemen in Fahrzeugen (5). Es wird die Dynamik einer den Sitz (4) belegenden Person (6) aufgrund der auf sie einwirkenden Beschleunigungskräfte genutzt. Aus den Größen dieser Kräfte sowie der auf die Sitzfläche (1) des Sitzes (4) durch die Masse der Person (6) wirkende Kraft und deren Änderung lassen sich zur Verwendung als redundante Größe die Masse, die Lage des Schwerpunktes (7) sowie andere körperliche Größen ermitteln und zur sicheren Klassifizierung nutzen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung bei der Klassifizierung bei einen Sitz belegenden Objekten, insbesondere für die klassifizierungsabhängige Ansteuerung von Rückhaltesystemen in Fahrzeugen.

Zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges bei Unfällen ist es allgemein üblich, die Sitze des Fahrzeuges nicht nur mit reversiblen Rückhaltemitteln, wie Sicherheitsgurten, sondern auch mit irreversiblen Rückhaltemitteln, wie Airbags, auszurüsten, die im Falle der Erfassung eines Unfalles ausgelöst, z. B. pyrotechnisch gezündet werden.

Ein fehlerhaftes Zünden oder ein Zünden zum falschen Zeitpunkt, selbst bei Vorliegen eines Unfalles, kann jedoch zu erheblichen Verletzungen führen, die nicht auftreten würden, wenn der Airbag nicht gezündet würde oder, bei mehrstufigen Airbags, in anderer Weise gezündet würden. Ferner ist ein unnötiges Zünden zu vermeiden, insbesondere wenn der Sitz nicht belegt ist oder nur einen Gegenstand trägt, jedoch keine Person.

Nach dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, Kindersitze zu erkennen (US-A-5,570,903), etwa mittels in der Sitzfläche des Sitzes angeordneten Sensoren, oder den Belegungszustand zu erfassen (US-A-5,983,147) z. B. durch Videoüberwachung.

Dies ist allerdings noch nicht ausreichend. Vielmehr ist es erforderlich, zur Vermeidung von für die jeweilige Situation ungünstigen, gegebenenfalls sogar gefährlichen, Auslösungen zu erfassen, ob eine den Sitz belegende Person groß oder klein, schwer- oder leichtgewichtig, sich nahe dem Armaturenbrett oder im Sitz zurückgelehnt befindet. Abhängig von der jeweiligen Situation sind im Falle eines Unfalles die Rückhaltemittel in unterschiedlicher Weise anzusteuern, was insbesondere für einen mehrstufig zündbaren Airbag, insbesondere wiederum bei einem Beifahrer-Airbag gilt. Ausreichend hat sich die Einteilung in Gruppen, eine Klassifizierung, erwiesen.

Hierzu ist bisher das sogenannte OC-System (Occupant classification System) entwickelt worden. Dieses System beruht auf einem empirisch festgestellten Zusammenhang zwischen dem Körpergewicht und dem Abstand der Sitzhöcker einer Person. Somit kann mittels z. B. matrixartig angeordneten Drucksensoren in einem Sitz ein Druckprofil erfasst und analysiert werden. Diese Analyse erlaubt zunächst auch die Erfassung, ob es sich um einen belegten oder nicht-belegten Sitz handelt. Ferner kann unterschieden werden, ob bei einem belegten Sitz ein Kindersitz oder ein sonstiger Gegenstand oder eine Person vorhanden ist.

Ist als Objekt eine Person erkannt worden, kann durch entsprechende Analyse des Druckprofils ferner eine weitere Klassifizierung aufgrund empirischer Erkenntnisse erfolgen, die mit der Körpergröße und dem Körpergewicht der sitzenden Person korrespondieren. Ferner kann mittels geeigneter Sensoren auch das absolute Gewicht des Objektes in dem Sitz erkannt werden. Beispielsweise kann das Gewicht des Sitzes mit dem Objekt, z. B. mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen gemessen werden. Andererseits kann auch mittels eines im Sitz selbst eingebauten Sensors, wie einer Druckfolie, der Druckunterschied zwischen einem belegten und einem unbelegten Sitz, und damit also das absolute Gewicht des Objektes erfasst werden.

Die herkömmliche Klassifizierung nutzt empirische Erkenntnisse, die im jeweils interessierenden Einzelfall, allerdings zu falschen Ergebnissen bei der Ansteuerung der Auslösung von Rückhaltemitteln führen kann.

Aus DE 198 48 615 A1 ist ein Verfahren zum Ansteuern eines Rückhaltesystems bekannt. Dabei wird mittels Beschleunigungssensoren die Unfallschwere bestimmt und mittels eines Sitzsensors die Masse des Insassen und mit einem Insassenlagesensor die Lage des Insassen während des Unfalls. Als Insassenlagesensor wird eine Infrarot-, elektrostatische oder Ultraschalltechnik verwendet. Aus DE 38 09 074 A1 ist ein Sicherheitssystem für Kraftfahrzeuge unter Einbeziehung eines aufblasbaren Aufprallschutzkissens bekannt, bei dem mittels Sensoren Druckkräfte des Insassen ermittelt werden. Durch Auswertung dieser Druckkräfte kann die Lage des Fahrzeuginsassen abgeschätzt werden und in Abhängigkeit von dieser Lage können die Schutzmittel ausgelöst werden. Aus DE 195 46 297 A1 ist es bekannt, eine Klassifizierung eines Fahrzeuginsassen mit mehreren Kenngrößen durchzuführen. Aus DE 100 47 190 A1 ist es bekannt, zwischen einem Gegenstand und einer Person zu unterscheiden, indem die Kräfte in vertikaler Richtung und deren Verteilung im Sitz ausgewertet werden.

Vorteile der Erfindung

Ausgehend hiervon ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Richtigkeit einer Klassifizierung zu verbessern.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, dass höhere Redundanz der ermittelten Größe zu der erwünschten Verbesserung führt. Ferner baut die Erfindung auf der Erkenntnis auf, dass aufgrund der Dynamik eines Fahrzeuges auch ein Objekt im betrachteten Sitz dynamisch auf das Objekt wirkenden Kräften ausgesetzt ist. Diese dynamischen Kräfte sind darüber hinaus messbar, d. h. ihrer Größe nach feststellbar. Die Kenntnis dieser Kräfte und die Art der Änderung der Position des Objektes aufgrund dieser Kräfte erlauben es, sehr genau aufgrund bekannter physikalischer Gesetze auf körperliche Größen des Objektes, insbesondere einer im Sitz sitzenden Person zu schließen, wie Masse, Höhe des Massenschwerpunktes (über dem Sitz), Höhe/Breite- Verhältnis dieses Schwerpunktes. Diese Größen erhöhen die Redundanz bei der Bestimmung relevanter Größen, aufgrund deren bei Vorliegen eines Unfalles die Ansteuerung der Auslösemittel durchgeführt wird. Insbesondere ist die Diskriminierung und im gegebenen Fall die Klassifizierung der einen Sitz belegenden Person im Hinblick auf diejenigen Größen verbessert, die für die Ansteuerung der Auslösemittel von Bedeutung sind. Dafür können herkömmliche und möglicherweise schon vorhandene Innenraumsysteme zur Ermittlung der hier relevanten (zusätzlichen) Größe verwendet werden, so dass es keiner oder nur weniger neuer zusätzlicher Sensoren bedarf. Solche Innenraumerkennungssysteme sind eine Videoüberwachung, eine Erfassung der absoluten Gewichte mittels Dehnungsmessstreifen, eine Ultraschallsensierung, Radarsysteme, eine OC-Gittermatte und dgl..

Es ist zu erwähnen, dass es aus der älteren Anmeldung . . . . (internes Aktenzeichen R.39531) an sich bekannt ist, die Dynamik eines Druckprofils zu erfassen, das durch eine sitzende Person auf den Sitz ausgeübt wird, und daraus einen Dynamikfaktor abzuleiten, der angibt, ob sich das Objekt bzw. die Person in Ruhe befindet oder sich bewegt. Diese Information erlaubt eine Bewertung, ob der Dynamikfaktor auf ein starres Objekt oder auf eine Person zurückgeht, da diese anderes dynamisches Verhalten haben, und damit eine entsprechende Berücksichtigung dieser Information bei der Frage, ob ein Auslösemittel angesteuert werden soll oder nicht.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung erläuterten schematischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise,

Fig. 2 schematisch eine Prinzipskizze der Funktion der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

Fig. 1 zeigt eine aus einer Sitzfläche 1, einer Rücklehne 2 und einer Kopfstütze 3 bestehenden Sitz 4 in einem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 5. Fig. 1 zeigt ferner eine im Sitz 4 sitzende Person 6 als Objekt und schematisch den Schwerpunkt 7 dieser Person 6. Dem Sitz 4 sind zum Schutze der Person 6 im Falle eines Unfalles oder einer anderen gefährlichen Situation Rückhaltsysteme in an sich bekannter Weise zugeordnet. Durch einen Block sind irreversibel ansteuerbare Rückhaltesysteme 8, wie Airbags, pyrotechnisch zündbare Gurtstrammer und dergleichen, schematisch dargestellt. Diese Rückhaltesysteme 8 werden von einem Ansteuergerät 9 aus ausgelöst bzw. gezündet, wenn aufgrund erfasster und ermittelter Kriterien von einem für die Person 6 gefährlichen Ereignis auszugehen ist.

Wie an sich bekannt und nicht näher erläutert, wird zunächst erfasst, ob der Sitz 4 bzw. dessen Sitzfläche 1 überhaupt belegt ist, denn wenn der Sitz 4 nicht belegt ist, kommt eine Auslösung der Rückhaltesysteme 8 über das Steuergerät 9 nicht in Frage.

Ferner ist wesentlich, dass die Rückhaltesysteme 8 nur ausgelöst werden, wenn sich eine Person 6 im Sitz 4 befindet, nicht jedoch wenn sich ein Objekt, wie etwa auch ein Kindersitz in dem Sitz 4 befindet. Die Diskriminierung zwischen einer im Sitz 4 befindlichen Person 6 und eine im Sitz 4 befindlichen Objekt kann beispielsweise und insbesondere dadurch erreicht werden, dass die auf die Sitzfläche 1 wirkende Druckverteilung, das Druckprofil, erfasst wird, was in Fig. 1 durch einen Drucksensor 10 schematisch dargestellt ist. Eine Person 6 wirkt über zwei beabstandete Sitzhöcker auf die Sitzfläche 1 und damit den Drucksensor 10 ein, während Objekt, auch Kindersitze, gemäß einem deutlich anderen Druckprofil auf den Drucksensor 10 einwirken.

Ein solches Druckprofil ist durch mindestens 2, vorzugsweise 3 oder 4, individuell beabstandete Drucksensoren in Sitz 4 bzw. der Sitzfläche 1 ermittelbar. Von besonderem Vorteil ist eine Matrixanordnung von Drucksensoren im Sinne einer sogenannten OC-Matte.

Das einem solchen Druckprofil entsprechende Signal D bzw. eine entsprechende Gruppe von Signalen erlaubt im übrigen in herkömmlicher Weise auch die Feststellung des Belegungszustandes des Sitzes 4 als solches und auch die Feststellung der auf den Sitz 4 bzw. die Sitzfläche 1 wirkenden Masse, etwa entsprechend der im Schwerpunkt 7 der (ruhigsitzenden) Person 6 wirkenden vertikalen Kraftkomponente z.

Beispielsweise kann aus dem Sitzhöckerabstand, der mittels des Drucksensors 10 ermittelbar ist, und dieser Gewichtskomponente bzw. z-Komponente aufgrund empirischer Daten bereits auf die Größe der Person 6 bzw. der Höhe des Schwerpunkts 7 der Person 6 schon geschlossen werden, also eine Klassifizierung durchgeführt werden kann.

D. h., das Signal D erlaubt es einer Ansteuerschaltung 11 der Masse der Person 6 und/oder dem Schwerpunkt 7 der Person 6 entsprechende Signale für die Berechnung von Steuersignalen für das Ansteuergerät 9 alleine oder auch zusammen mit anderen Signalen heranzuziehen. Im letzteren wird bereits die Redundanz verbessert.

Gemäß der Erfindung ist eine sehr exakte Bestimmung der Lage des Schwerpunktes 7 der Person 6 möglich, wenn die Beschleunigung der Person 6, und damit insbesondere dessen Schwerpunktes 7, in einer Horizontalebene zumindest qualitativ erfasst wird. Im Falle eines Aufpralles auf ein Hindernis ist die Person 6 und damit deren Schwerpunkt 7 einer durch einen Pfeil 12 dargestellten dynamischen Bewegung unterworfen, wobei diese Bewegung in der Horizontalebene als ungebremst angesehen werden kann und damit der mittels fahrzeugseitiger Sensoren ermittelten Beschleunigung des Fahrzeuges 5 gleichgesetzt werden kann.

D. h., mit mindestens zwei Beschleunigungssensoren in einer Horizontalebene im Fahrzeug 5 (nicht im einzelnen dargestellt) lässt sich die dynamische Bewegung, d. h. die Beschleunigungsbewegung der Person 6 bzw. deren Schwerpunkt 7 in einer Horizontalebene bestimmen. Dies ist in Fig. 1 durch eine x-Komponente und eine y-Komponente schematisch dargestellt.

In Fig. 1 ist dies ferner auch dadurch schematisch dargestellt, dass eine Rechenschaltung 13 externe Signale, wie etwa von entsprechenden Beschleunigungssensoren empfängt und zur Berechnung der x- und y-Komponente heranzieht und auswertet und der Ansteuerschaltung 11 zuführt. In Strichlinien ist dargestellt, dass mittels solcher Sensoren gegebenenfalls auch die z-Komponente (zusätzlich) ermittelt werden kann. Diese kann auch, wie erwähnt, ausgehend von dem Signal D ermittelt werden.

Die durch den Pfeil 12 dargestellte Dynamik der Person 6 bestimmt somit also die Art der Änderung der Position der Person 6 aufgrund von von Außen einwirkenden Kräften. Sind diese Kräfte auch der Größe nach bekannt, lässt sich die tatsächlich vorliegende Position der Person 6 und deren Schwerpunktes 7 äußerst genau bestimmen (vgl. z. B. Gillespie, T. D., Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers Inc., Warrendale, USA, 1992, und/oder Kuypers, F., Klassische Mechanik, 3. Aufl., VHC Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 1990) und im Sinne einer durch Redundanz verbesserten Erfassung zur Klassifizierung zum Zwecke der Auslösung der Rückhaltesysteme 8 heranzuziehen. Jedenfalls zusammen mit anderen Größen lassen sich ferner, im wesentlichen sogar redundant, Masse, Höhe des Schwerpunktes 7 aber auch das Höhe/Breite-Verhältnis des Schwerpunktes 7 bestimmen (wobei Breite hier ein Maß für die insbesondere seitliche Verlagerung des Schwerpunktes bei einer Kippbewegung darstellt) und zur Klassifizierung zum Zweck einer möglichst optimalen Ansteuerung der Rückhaltesysteme 8, insbesondere eines Airbags, mittels des Steuergerätes 9 abhängig von der jeweiligen gefährlichen Situation heranziehen.

Das vorstehend erläuterte Funktionsprinzip ist nochmals in Fig. 2 dargestellt.

Nachdem die für die geschilderte Nutzung der Dynamik der Person 6 notwendigen Signale üblicherweise bereits im Fahrzeug ermittelt werden, sind auch zusätzliche Sensoren nicht mehr erforderlich.

Claims (8)

1. Verfahren bei der Klassifizierung von einen Sitz (4) belegenden Objekten, insbesondere für die klassifizierungsabhängige Ansteuerung von Rückhaltesystemen (8) in Fahrzeugen (5), wobei die in einer Horizontalebene auf das Objekt (6) wirkenden Kräfte in einer zur Horizontalebene vertikalen Richtung der Größe nach erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zeitliche Änderung der auf das Objekt (6) wirkenden Kräfte erfasst wird und aus den Größen der erfassten Kräfte und der Art der zeitlichen Änderung zumindest körperliche Größen des Objektes (6) bestimmt, berechnet und zu der Klassifizierung herangezogen werden, dass aus den erfassten Kräften die Lage des Schwerpunktes (7) des Objektes (6), die Masse (das Gewicht) und/oder die Höhe des Schwerpunktes (7) des Objektes (6) und/oder das Höhen/Breiten-Verhältnis des Schwerpunktes (7) des Objekts (6) berechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit anderen Kenngrößen des Objekts (6) die genannten körperlichen Größen zu der Klassifizierung herangezogen werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Objekt (6) wirkenden äußeren Kräfte dynamische Kräfte sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von in vertikaler Richtung auf den Sitz (4) wirkenden Kräften und deren Verteilung im Sitz (4) zwischen einem Gegenstand und einer Person (6) als Objekt diskriminiert wird und die Klassifizierung nur dann durchgeführt wird, wenn eine Person (6) als Objekt diskriminiert worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Diskriminierung das auf den Sitz (4) bzw. dessen Sitzfläche (1) wirkende Druckprofil erfasst und diskriminiert wird.

6. Verwendung einer Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Beschleunigungssensoren im Fahrzeug (5) zur Erfassung der auf das Objekt (6) wirkenden dynamischen Kräfte.

7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mindestens zwei in dem Sitz (4) vorgesehene beabstandet angeordnete Sensoren zur Erfassung des Druckprofils des Objektes (6).

8. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch drei oder vier Sensoren oder eine Matrixanordnung von sechs Sensoren.