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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition eines in einem
Fahrzeugsitz mit Lehne sitzenden Fahrzeuginsassen.
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Aus der
EP 0 484 293 B1 ist ein
Sensor zur Erfassung der Anwesenheit eines in einem Fahrzeugsitz
mit Lehne sitzenden Fahrzeuginsassen bekannt, der ein infrarotempfindliches
Element und eine Linsenanordnung aufweist, wobei der Sensor in dem Fahrzeugdach
oberhalb des Fahrzeugsitzes angeordnet ist. Über das infrarotempfindliche
Element wird die Wärmestrahlung
eines Fahrzeuginsassen erfasst und daraus auf die Anwesenheit eines
Fahrzeuginsassen geschlossen.
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Aus dem US-Patent
US 6,113,137 ist eine Vorrichtung
zur Erfassung der Anwesenheit bzw. der Körperposition eines Fahrzeuginsassen
bekannt, bei der am Fahrzeugdach in einem Gehäuse ein Infrarotsender und
ein Infrarotempfänger
untergebracht ist. Das von dem Infrarotsender ausgesandte und von dem
Sitz bzw. möglichen
Insassen reflektierte Infrarotlicht wird durch den Infrarotempfänger in
dem gemeinsamen Gehäuse
aufgenommen und ausgewertet. Im Rahmen der Auswertung der Intensität des reflektierten
Lichtes bzw. deren Veränderung
wird auf die Klasse der Größe des Fahrzeuginsassen
(klein, groß),
die Klasse der Sitzposition (sehr gefährliche Position, bedingt gefährliche
Position, korrekte Position) geschlossen bzw. die Anwesenheit eines
Fahrzeuginsassen erkannt.
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Weiterhin ist aus der
DE 197 49 855 A1 ein Verfahren
zur Bestimmung der Körperposition
bekannt, bei welchem die Länge bestimmt
wird, um die ein Gurt gegenüber
seiner Ruhelage abgerollt wird. Anhand dieser Länge wird auf die Körperposition
des Fahrzeuginsassen geschlossen.
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Diese beschriebenen Verfahren haben
gemeinsam, dass sie entweder sehr ungenau arbeiten oder sehr aufwendig
in der Auswertung bzw. in der Realisierung der beschriebenen Lösung sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition
anzugeben, das die vorgenannten Nachteile möglichst nicht zeigt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch Vorrichtungen
zur Erfassung der Körperposition
mit den Merkmalen der Ansprüche
2 oder 3 sowie durch eine Airbagauslösevorrichtung bzw. ein Fahrzeug
mit den Merkmalen der Ansprüche
19 bzw. 20.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung
der Körperposition
eines in einem Fahrersitz sitzenden Fahrzeuginsassen zeichnet sich
dadurch aus, dass Lichtsignale von einem oder mehreren Lichtgebern
ausgesendet werden, dass die ausgesendeten Lichtsignale von einem
oder mehreren Lichtempfängern
aufgenommen werden, wobei die Lichtsignale abhängig von der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen
zwischen einem Lichtgeber und einem Lichtempfänger unterbrochen oder nicht
unterbrochen werden, und dass anhand der empfangenen Lichtsignale
auf die Körperposition
des jeweiligen Fahrzeuginsassen rückgeschlossen wird. Diese sehr
einfache Vorgehensweise beinhaltet ein sehr sicheres und spezifisches
Erkennen von Unterbrechungen der Lichtausbreitungswege und damit
ein Detektieren der Körperposition
des Fahrzeuginsassen. Die Erfindung macht es sich zunutze, dass
sobald der Fahrzeuginsasse eine dementsprechen de Körperposition
eingenommen hat, eine Lichtverbindung zwischen einem Lichtgeber
und einem Lichtempfänger
unterbrochen ist, während
er auswertetechnisch eine durch einen nicht unterbrochenen Lichtweg
gegebene Position nicht durch seinen Körper einnimmt. Durch die differenzierte
Unterscheidungsmöglichkeit,
ob einzelne Lichtwege zwischen einzelnen Lichtgebern und Lichtempfängern unterbrochen
sind oder nicht, lässt
sich darauf schließen, ob
bestimmte Positionen im Fahrzeugsitz durch den Fahrzeuginsassen
belegt sind oder nicht.
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Durch eine geeignete Anordnung der
Lichtgeber bzw. Lichtempfänger,
insbesondere durch eine Anordnung, welche eine fächerförmige Anordnung der Lichtwege
ermöglicht,
lässt sich
besonders einfach eine sehr sichere und aussagekräftige Beurteilung
der Sitzposition, d.h. insbesondere im Hinblick auf die Anwesenheit
eines Fahrzeuginsassen bzw. auf die Körperneigung bzw. auf die Kopfposition schließen. Dabei
hat es sich besonders bewährt,
die Lichtgeber bzw. die Lichtempfänger in oder an dem Fahrzeugsitz
anzuordnen, so dass eine funktionelle Einheit mit einer sehr sicheren
Auswertemöglichkeit geschaffen
wird. Im Rahmen der Auswertung hat es sich besonders bewährt, eine
Differenzierung der Lichtsignale beispielsweise durch eine Intensitätsbetrachtung
bzw. durch die individuelle Identifizierung der einzelnen Lichtsignale
der einzelnen Lichtgeber durch Modulationsunterschiede oder Frequenzunterschiede
oder Farbunterschiede oder Taktunterschiede usw. zu erreichen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Erfassung der Körperposition
eines in einem Fahrzeugsitz mit Lehne sitzenden Fahrzeuginsassen,
bei der mehrere Lichtgeber zur Abgabe von Lichtsignalen in der Höhe gestaffelt
in der Lehne des Fahrzeugsitzes angeordnet sind. In dem durch die
Lichtgeber beleuchteten Bereich ist wenigstens ein Lichtempfänger angeordnet,
der geeignet ist, Lichtsignale der Lichtgeber zu empfangen und einer
Auswertung durch eine Auswerteeinheit zuzuführen. Im Rahmen der Auswertung
wird anhand der Art bzw. In tensität der empfangenen Lichtsignale
auf die Körperposition des
Fahrzeuginsassen geschlossen. Die Erfindung macht sich zu eigen,
dass bei einer Unterbrechung des Lichtsignals durch den Körper eine
Veränderung der
durch den oder die Lichtempfänger
empfangbaren Lichtsignale gegeben ist, aus der auf einfache Weise
mit ausreichender Sicherheit auf die Körperposition des Fahrzeuginsassen
geschlossen werden kann.
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Dabei werden der oder die Lichtempfänger bevorzugt
so angeordnet, dass sie die Lichtsignale mehrerer Lichtgeber zugleich
empfangen und einer Auswertung zuführen können. Hierdurch gelingt es, den
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch
Reaktion der Anzahl der Lichtempfänger zu vereinfachen, insbesondere
den Verkabelungsaufwand zu reduzieren.
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Besonders bewährt hat es sich, die Lichtempfänger oberhalb
der Lichtgeber, die in der Höhe gestaffelt
in der Lehne des Fahrzeugsitzes angeordnet sind, anzuordnen, wodurch
eine differenzierte Auswertung der Körperposition in horizontaler
Richtung, insbesondere im Hinblick auf den Abstand des Insassen
von der Lehne, ermöglicht
ist. Dabei hat es sich besonders bewährt, wenigstens einen Lichtempfänger in
der Kopfstütze
oder im Dachbereich oberhalb der Kopfstütze so anzuordnen, dass eine
differenzierte Erfassung des Abstandes des Fahrzeuginsassen von
der Fahrzeuglehne über
die gesamte Länge
des Rückens
oder über
den wesentlichen Teil des Rückens
des Fahrzeuginsassen ermöglicht
wird. Dies gewährt
eine aussagekräftige
Beurteilung der Körperposition.
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Auf Basis der erfassten Körperposition,
die auch die Information über
die Anwesenheit eines Fahrzeuginsassen beinhaltet, lässt sich
insbesondere die Auslösung
bzw. die Form der Auslösung
eines Airbags, insbesondere eines Kopf-Airbags, zielgerichtet so
steuern, dass das Verletzungsrisiko durch unsachgemäße Auslösung merklich
eingeschränkt ist.
Durch die einfache und sichere Bewertung der Körper- insbesondere Kopfposition
kann dies in besonderem Maße
erreicht werden.
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Nach einer anderen Ausbildung der
Erfindung sind ein oder mehrere Lichtempfänger zur Aufnahme von Lichtsignalen
in der Höhe
gestaffelt in oder an der Lehne des Fahrzeugsitzes angeordnet. Die
durch die Lichtempfänger
aufgenommenen Lichtsignale werden einer Auswerteeinheit zugeführt, die die
empfangenen Lichtsignale dahingehend auswertet, dass anhand der
empfangenen Lichtsignale auf die Körperposition des Fahrzeuginsassen
geschlossen wird.
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Vorzugsweise werden die empfangenen Lichtsignale
durch einen oder mehrere Lichtgeber, welche im Empfangsbereich der
Lichtempfänger
angeordnet sind, erzeugt. Hierdurch gelingt es, Lichtsignale der
Lichtgeber dem oder den Lichtempfängern einer Auswertung zuzuführen, die
sich sehr deutlich von dem Umgebungslicht abheben und somit einer
sehr sicheren Auswertung im Hinblick auf die Körperposition zuführen lassen.
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Neben der künstlichen Erzeugung der Lichtsignale
durch Lichtgeber ist es auch möglich,
das vorhandene Umgebungslicht, insbesondere das durch Streulicht
oder das durch die Scheiben des Fahrzeuges zur Verfügung stehende
Licht, als Lichtsignale zu verwenden. In diesem Fall hat sich als
besonders wirksame und einfache Form der Auswertung herauskristallisiert
zu überprüfen, welcher
der in der Höhe
gestaffelten Lichtempfänger
ein Lichtsignal von ausreichender Stärke, d.h. von einer Lichtintensität größer einem
vorgegebenen Grenzwert empfängt
bzw. nicht empfängt.
Hierdurch ist entscheidbar, welcher der Lichtgeber insbesondere
durch den Körper
des Fahrzeuginsassen verdeckt ist bzw. durch Neigung oder Abstand
des Körpers
des Fahrzeuginsassen nicht verdeckt ist und somit Licht bzw. Lichtsignale
von ausreichender Intensität
empfangen kann. Diese Ausbildung der Erfindung hat sich als sehr
einfache und wirksame Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition
erwiesen.
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Es hat sich besonders bewährt, die
Lichtgeber so auszubilden, dass jeder Lichtgeber ein lichtgeberindividualisiertes
Lichtsignal abgibt, so dass für die
Auswerteeinheit auf besonders einfache Weise auswertbar ist, welcher
Lichtweg zwischen Lichtgeber und Lichtempfänger unterbrochen ist und somit, welche
Position der Fahrzeuginsasse einnimmt. Dabei hat es sich besonders
bewährt,
die Lichtgeberindividualisierung beispielsweise durch eine Differenzierung
in der Farbe des Lichtes, d.h. in der Lichtfrequenz, in der Modulation,
im Puls-Pausenlängenverhältnis und/oder
durch eine individuelle Codierung zu erreichen. Durch diese lichtgeberindividualisierte Ausbildung
der Lichtsignale ist es auf einfache Weise möglich, die einzelnen Lichtsignale
zu erkennen und somit sehr sicher eine differenzierte Aussage zu
treffen, welche Lichtsignale/Lichtwege unterbrochen sind und welche
frei den Lichtempfängern
und somit der Auswerteeinheit zugeführt werden. Anhand aller empfangenen
Lichtsignale bzw. anhand der unterbrochenen Lichtsignale lässt sich
durch die Auswerteeinheit in Kenntnis der Position der verschiedenen Lichtgeber
bzw. Lichtempfänger
und der zugehörigen Lichtsignale
eine sichere Aussage über
die Körperposition
des Fahrzeuginsassen treffen.
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Daneben hat es sich bewährt, die
verschiedenen Lichtgeber zeitversetzt zueinander zu aktivieren,
so dass bevorzugt zu einem Zeitpunkt nur ein Lichtsignal abgegeben
wird, wodurch es gelingt, auf sehr einfache Weise festzustellen,
welcher Lichtweg durch den Fahrzeuginsassen unterbrochen und welcher
nicht unterbrochen ist. Dabei werden die Lichtgeber bevorzugt so
nacheinander angesteuert, dass innerhalb kurzer Zeit ein differenziertes
Bild über
die gängigen
Lichtwege und die unterbrochenen Lichtwege geschaffen wird und somit
eine Auswertung auf die Körperposition
des Fahrzeuginsassen ermöglicht wird.
Diese Ausbildung zeigt eine sehr einfache Auswertung, da zu jedem
Zeitpunkt typischerweise nur ein oder wenige Lichtgeber aktiviert
sind und somit keine sehr differenzierte Analyse der Lichtsignale
aus einer umfangreichen Anzahl von gleichzeitig empfangenen Lichtsignalen
notwendig ist.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Auswerteeinheit so ausgebildet, dass sie anhand
der empfangenen Lichtstärke
zurückschließen kann,
wieviele Lichtsignale empfangen wurden und dadurch in Kenntnis der höhengestaffelten
Lage der Lichtgeber bzw. der Lichtempfänger auf die Körperposition
des Fahrzeuginsassen rückschließen kann.
Diese Ausbildung erweist sich als vorteilhafter Kompromiß zwischen zuverlässiger Aussage
zur Körperposition
und zur einfachen und kostengünstigen
Ausbildung der Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition. Hierbei wird
im Rahmen der Signalauswertung im wesentlichen die Lichtstärke der
empfangenen Lichtsignale bestimmt und anschließend anhand einer Tabelle, die
den Zusammenhang zwischen empfangener Lichtstärke und der Körperposition
in Abhängigkeit der
vorgegebenen Positionen und der verwendeten Lichtempfänger und
Lichtgeber darstellt, auf die Körperposition
geschlossen. Diese Zusammenhänge wurden
in einem Testlauf ermittelt und in eine Tabelle überführt. Die Tabelle ist vorzugsweise
in einem Speicher der Auswerteeinheit abgelegt. Dieser Speicher
kann bei Bedarf aktualisiert werden. Dies erfolgt insbesondere im
Rahmen der regelmäßigen Wartung des
Fahrzeuges.
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Nach einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung sind die in der Lehne angeordneten Lichtgeber bzw.
Lichtempfänger
in wenigstens einer Reihe angeordnet. Insbesondere ist ein gleichmäßiger Abstand
zwischen den einzelnen Mitgliedern der Reihe gewählt. Hierdurch ist eine gleichmäßige Höhenstaffelung
der Lichtgeber bzw. Lichtempfänger
in der Lehne geschaffen, wodurch eine Vielzahl von Körperpositionen
gleichmäßig erfasst werden
können.
Daneben hat es sich bewährt,
den Abstand im Bereich des unteren Rückens eines Fahrzeuginsassen
geringer zu wählen,
da schon bei geringen Veränderungen
der Körperhaltung
des Fahrzeuginsassen im unteren Bereich des Rückens eine erhebliche Veränderung
der Kopfposi tion, insbesondere im Hinblick auf das sichere Auslösen eines Kopf-Airbags,
bewirkt. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine sehr differenzierte
Aussage über die
Körperposition
im Bereich des unteren Rückens des
Fahrzeugführers
zu erhalten, was durch die Anordnung der Lichtgeber bzw. Lichtempfänger in
der Lehne mit geringerem Abstand in diesem besonders relevanten
Bereich ermöglicht
ist.
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Darüber hinaus hat es sich besonders
bewährt,
die Lichtgeber bzw. Lichtempfänger
in der Lehne in zwei Reihen höhengestaffelt
anzuordnen, wobei die beiden Reihen insbesondere V-förmig angeordnet sind. Durch
den größeren Abstand
der beiden Reihen mit zunehmender Höhe ist es möglich, nicht nur die Neigung
des Fahrzeuginsassen sicher zu erfassen, sondern auch die seitliche
Position insbesondere ein seitliches Abkippen des Fahrers zu detektieren,
was gerade im Hinblick auf die sichere Auslösung eines Seitenairbags von
besonderer Bedeutung ist.
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Es hat sich besonders bewährt, der
oder die Lichtgeber bzw. Lichtempfänger, die im Empfangsbereich
des/der Lichtempfänger
bzw. im beleuchten Bereich der Lichtgeber angeordnet sind, zumindest
teilweise in oder an der Kopfstütze
bzw. im oder am Fahrzeugdach anzuordnen. Diese Positionen oberhalb
der Lehne haben sich besonders bewährt, da sie einerseits bautechnisch
leicht zugänglich
sind aber auch eine direkte Sichtlinie auf den relevanten Bereich
der verschiedenen Sitzpositionen des Fahrzeuginsassen ermöglicht.
Hierdurch ist insbesondere eine Vielzahl von möglichen Lichtwegen zwischen den
in der Lehne angeordneten Lichtgebern bzw. Lichtempfängern und
den in oder an der Kopfstütze bzw.
dem Fahrzeugdach angeordneten Lichtempfängern bzw. Lichtgebern ermöglicht,
so dass eine differenzierte Auswertung durch die Auswerteeinheit
ermöglicht
ist. Neben der Anordnung der Lichtgeber bzw. Lichtempfänger nur
in der Kopfstütze
bzw. nur in dem Fahrzeugdach bzw. an diesem ist auch eine kombinierte
Anordnung möglich,
zumal sie eine noch differenziertere Aussage zur Körperposition,
insbe sondere zur Neigung des Fahrzeuginsassen in Fahrtrichtung bzw.
quer dazu, ermöglicht.
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Daneben hat es sich besonders bewährt, die Auswerteeinheit
als Teil des Sitzes auszubilden, wodurch eine kompakte funktionelle
Einheit insbesondere bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ihre Lichtgeber
und Lichtempfänger
ausschließlich im
oder am Fahrzeugsitz angeordnet hat, entsteht. In diesem Fall bildet
die erfindungsgemäße Vorrichtung und
der Sitz eine funktionelle Einheit, die gemeinsam fertigbar und
gemeinsam austauschbar ist, ohne dass es weitere Anpassungen an
die jeweilige Lagegeometrie des Fahrzeuges bzw. anderen Komponenten
der Vorrichtung bedarf.
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Dabei hat es sich besonders bewährt, die Auswerteeinheit
im Bereich eines insbesondere dem einen einzigen Lichtempfänger anzuordnen,
wodurch es gelingt, den Verkabelungsaufwand und die Übertragungsstrecke
und damit die Gefahr von störenden Einflüssen auf
den Übertragungsweg
zwischen Lichtempfänger
und Auswerteeinheit möglichst
gering zu halten, was sich positiv auf die Auswertesicherheit der
empfangenen Lichtsignale auswirkt.
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Vorzugsweise sind die Lichtgeber
bzw. die Lichtempfänger
mit optischen Elementen versehen, die einerseits eine zielgerichtete
Aufnahme bzw. Aussendung von Lichtsignalen ermöglicht, so dass die störende Auswirkung
von Streulicht oder Störlicht durch
nichtvorrichtungseigenes Licht zumindest eingeschränkt ist
und hierdurch eine sicherere Auswertung der empfangenen Lichtsignale
ermöglicht
ist. Dies erfolgt insbesondere durch Blenden oder durch gezielte
Verwendung von Sammellinsen, die das ausgesendete oder empfangene
Licht zielgerichtet in einem bestimmten Bereich bündeln oder
nur aus einem gezielten Bereich empfangen. Darüber hinaus hat es sich bewährt, Filter
zu verwenden, die nur Licht bestimmter Frequenzen durchlassen, so
dass auch auf diese Weise störendes
Fremdlicht von der Auswertung ferngehalten wird. Dabei ist die Verwendung eines
Filters im Bereich des Lichtempfängers so
gewählt,
dass er mit dem Licht, welches der oder die Lichtgeber abgeben,
korreliert. Dabei können
die Lichtgeber Licht bestimmter Frequenzen erzeugen, beispielsweise
durch die Verwendung von LED's, welche
Licht in einem begrenzten, schmalen Frequenzband emittieren, bzw.
durch breitbandige Lichtquellen, welchen ein schmalbandiger Filter
zugeordnet ist.
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Es hat sich besonders bewährt, als
Verbindung zwischen Auswerteeinheit und Lichtempfänger Lichtwellenleiter
vorzusehen, wodurch eine störungsfreie Übertragung
ohne Einfluss störender
elektromagnetischer Einkopplungen ermöglicht ist und in der Auswerteeinheit
alle wesentlichen elektrischen, elektrooptischen Funktionalitäten zusammengefasst sind.
Darüber
hinaus hat es sich bewährt,
eine oder wenige leuchtstarke Lichtquellen vorzusehen, die über einen
oder mehrere Lichtwellenleiter Licht zu dem oder den Lichtgebern übertragen,
so dass der Bereich des Lichtgebers sehr platzsparend an der Oberfläche der
Lehne, der Kopfstütze
oder des Fahrzeugdaches realisiert werden kann. Damit gelingt es, einen
optisch und haptisch angenehmen Fahrzeugsitz bzw. Fahrzeuginnenraum
zu schaffen, welcher ein Wohlbefinden des Fahrzeuginsassen ermöglicht. Darüber hinaus
kann die Lichtquelle an einer besonders geeigneten Stelle ohne wesentliche
Baueinschränkungen
realisiert werden. Durch diese Dezentralisierung der Komponenten
gelingt es, eine optimale Gesamtanordnung der Vorrichtung zu realisieren,
ohne dass es wesentlichen negativen Einfluss auf die äußere Wirkung
oder Anordnung des Fahrzeugsitzes bzw. des Fahrzeuginnenraumes hat.
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Es hat sich besonders bewährt, die
Lichtempfänger
bzw. die Lichtgeber so auszubilden, dass sie im nicht sichtbaren
Bereich insbesondere im Infrarotbereich ausschließlich oder
nahezu ausschließlich
wirksam sind, da der Benutzer diese Lichtsignale nicht bewusst wahrnimmt
und sich dadurch nicht gestört
fühlt.
Dennoch hat es sich auch bewährt,
Lichtsignale zusätzlich
oder ausschließlich
im sichtbaren Bereich zu verwenden.
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Nach einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist die Auswerteeinheit so ausgebildet, dass sie geeignet
ist, die Rückenlänge des
Fahrzeuginsassen zu bestimmen und diese für die weitere Auswertung insbesondere
zur Bestimmung der Körperposition
zu berücksichtigen.
Dabei erfolgt die Bestimmung der Rückenlänge insbesondere dadurch, dass überprüft wird,
welche Lichtwege zwischen Lichtgeber und Lichtempfänger gleichzeitig maximal
unterbrochen sind. Aus dieser Information wird auf die Körperlänge geschlossen.
Sind beispielsweise die unteren zehn Lichtempfänger einer Reihe aus 15 Lichtempfängern in
der Lehne des Fahrzeugsitzes nicht in der Lage, Licht zu empfangen,
während
die fünf
darüberliegenden
Lichtempfänger
Lichtsignale empfangen, so kann aus dieser Information geschlossen
werden, dass die Rückenlänge im wesentlichen
der Länge
zwischen dem höchsten
verdeckten Lichtempfänger
und der Sitzfläche
des Fahrzeugsitzes entspricht. Diese Betrachtung gilt regelmäßig nur
für das
Maximum der gleichzeitig von unten in einer geschlossenen Reihe
verdeckten Lichtempfänger.
Mit Hilfe dieser Information über
die Rückenlänge lässt sich
eine noch differenziertere Information über die Körperposition insbesondere im
Hinblick auf die Abschätzung
der Kopfposition des Fahrzeuginsassen gewinnen, da nun eine zusätzliche
Differenzierung anhand der Rückenlänge erreichbar
ist.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung
betrifft eine Airbagauslösevorrichtung,
die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erfassung der Körperposition
versehen bzw. mit einer solchen verbunden ist. Dadurch gelingt es,
die Airbagauslösevorrichtung
so zu steuern, dass die Airbagauslösung nach dem Zeitpunkt bzw.
der Auslösegeschwindigkeit
der erfassten Körperposition
angepasst ist und dadurch eine verbesserte Schutzwirkung entfalten kann.
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Die Erfindung betrifft daneben auch
ein Fahrzeug mit einer vorgenannten Vorrichtung zur Erfassung der
Körperposition
bzw. mit einer der vorgenannten Airbagauslösevorrichtung.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
von beispielhaften Ausbildungen beschrieben. Die Erfindung ist nicht
auf diese Ausführungen
begrenzt.
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Dabei zeigen:
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1 eine
skizzenhafte Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition,
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2 den
Aufbau eines Fahrzeugsitzes mit einer Vorrichtung zur Erfassung
der Körperposition,
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3 den
Aufbau eines Lichtempfängers,
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4 eine
andere Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition,
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5 den
Aufbau eines Lichtgebers und
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6 ein
Fahrzeug mit zwei Vorrichtungen zur Erfassung der Körperposition.
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In 1 ist
ein Ausschnitt eines Fahrzeuges mit einem Fahrersitz dargestellt.
Der Fahrersitz 1 besteht aus einer Sitzfläche, einer
Lehne 2 und einer Kopfstütze 3. In der Kopfstütze 3 ist
ein Lichtgeber 4 angeordnet, der Licht nach unten in Richtung
Lehne 2 bzw. Sitzfläche
des Fahrzeugsitzes 1 aussendet.
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In der Fahrzeuglehne 2 sind
mehrere höhengestaffelte
Lichtempfänger 5 angeordnet.
Zur Vereinfachung wurden in 1 nur
drei Lichtempfänger 6 dargestellt.
Die Lichtempfänger 5 sind
an der Oberfläche
der Lehne 2 befestigt. Sie sind über Lichtwellenleiter 6 mit
einer Auswerteeinheit 7 verbunden.
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Die Auswerteeinheit 7 enthält Fotodioden, die
das durch die Lichtempfänger 5 empfangene Licht,
welches über
die Lichtwellenleiter 6 zur Auswerteeinheit 7 weitergeleitet
wurde, in elektrische Signale umsetzen. Die umgesetzten elektrischen
Signale werden dahingehend überprüft, ob Licht
von ausreichender Lichtstärke
bei den einzelnen Lichtempfänger 5 ankommt
oder nicht. Ist der Lichtweg zu dem untersten Lichtempfänger 5 unterbrochen,
während
der darüberliegende
Lichtempfänger 5 ein
ausreichendes Lichtsignal von genügender Lichtstärke empfängt, so
kann daraus geschlossen werden, dass der Lichtweg zwischen dem Lichtgeber 4 in
der Kopfstütze 3 zu
dem untersten Lichtempfänger 5 unterbrochen
ist, während
der Lichtweg zu dem darüberliegenden
Lichtempfänger 5 frei
ist. Aus dieser Information lässt
sich schließen,
dass der Fahrzeuginsasse stark nach vorne geneigt ist. Je mehr Lichtempfänger 5 kein
oder kein ausreichendes Lichtsignal erhalten, umso stärker ist
der Fahrzeuginsasse an die Lehne 2 angelehnt. Aus dieser
Information lässt
sich die Körperposition
des Fahrzeuginsassen einfach und recht sicher erschließen. Aufgrund
dieser Information zur Körperposition,
insbesondere zur Körperneigung
in Richtung des Lenkrades, lässt
sich der optimale Auslösezeitpunkt
bzw. die optimale Auslösegeschwindigkeit
eines Airbags bestimmen und dadurch die Auswirkung eines Unfalles
begrenzen.
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In 2 ist
in einer Ansicht von vorne ein Fahrzeugsitz 1 dargestellt.
Der Sitz besteht aus der Sitzfläche 1a,
der Lehne 2 und der Kopfstütze 3. In der Kopfstütze 3 ist
der Lichtgeber 4 angeordnet, der entsprechend der 1, Licht nach unten in Richtung
der in der Lehne 2 angeordneten Lichtempfänger 5 aussendet.
Die Lichtempfänger 5 sind
in zwei parallelen Reihen höhengestaffelt
an der Lehne 2 angebracht. Sie zeigen einen im wesentlichen
gleichen Abstand innerhalb der jeweiligen Reihe. Die Strahlquelle 4 bestrahlt
alle zehn Lichtempfänger
gleichmäßig. Durch
die Anordnung der Lichtempfänger 5 in zwei
Reihen ist es ermöglicht,
eine seitliche Positionsveränderung
des Fahrzeuginsassen zu erfassen und diese bei einer Auslösung eines
Airbags, insbesondere eines Seitenairbags, zu berücksichtigen. Durch
die gleichmäßige Beabstandung
der Lichtempfänger 5 in
den Reihen ist eine optisch ansprechende und sichere Realisierung
der Erfassung der Körperposition
gegeben. Insbesondere lässt
sich eine differenzierte Körperneigung
und dadurch eine Körperposition
bei geringer Körperneigung
genauso gut erfassen, wie eine starke Körperneigung, bei denen körperneigungsabhängig mehr
oder weniger Lichtempfänger
ein ausreichendes Lichtsignal erhalten bzw. nicht erhalten.
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In 3 ist
der Aufbau eines Lichtempfängers 5 entsprechend
der 1 und 2 dargestellt. Der Lichtempfänger 5 ist
in der Lehne 2 an deren Oberfläche angeordnet. Er ist über einen
Lichtwellenleiter 6 mit der Auswerteeinheit 7 verbunden.
Das Licht von dem Lichtgeber 4 wird über ein optisches Element, das
als Filter 8 ausgebildet ist, dem Lichtwellenleiter 6 zugeführt. Der
Filter 8 ist mit einer solchen Bandpasscharakteristik versehen,
dass nicht sichtbares Infrarotlicht durchgängig ist während sichtbares Licht den
Filter 8 nicht passieren kann. Hierdurch gelingt es, störendes Fremdlicht
beispielsweise durch Streulicht oder Licht aus der Umgebung durch
die Seitenscheiben vom Zugang zu dem Lichtwellenleiter 6 und damit
zur Auswertung durch die Auswerteeinheit 7 auszuschließen und
dadurch eine sichere, verlässliche
Auswertung der Infrarotlichtsignale im Hinblick auf eine Auswertung
zur Erfassung der Körperposition,
insbesondere der Körperneigung,
zu ermöglichen.
Der Lichtempfänger 5 ist
dabei in seiner äußeren Form
entsprechend einem Knopf für
einen Fahrzeugsitz gestaltet, so dass dieser neben seiner Funktion
als optischer Empfänger 5 auch
eine ansprechende ästhetische
Wirkung entfalten kann.
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In 4 ist
eine andere beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. In dem Fahrzeugsitz 1 mit Lehne 2 und
Kopfstütze 3 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
angeordnet. In der Kopfstütze 3 ist
ein Lichtempfänger 5 angeordnet, dessen
Empfangsbereich nach unten in Richtung Fahrzeugsitz 1,
insbesondere in Richtung der Lehne 2, gerichtet ist. Im
Empfangsbereich sind mehrere Lichtgeber 4 angeordnet. Diese
Lichtgeber 4 sind in der Höhe gestaffelt an der Vorderseite
der Lehne 2 angebracht. Die Lichtgeber 4 senden
jeder für
sich Lichtsignale aus, die von dem Lichtempfänger 5 aufgenommen
werden können.
Jeder Lichtgeber 4 ist über
einen ihm zugeordneten Lichtwellenleiter 6 mit jeweils
einer eigenen Lichtquelle 9 versehen. Die Lichtquellen 9 werden
jeweils durch lichtemittierende Dioden gebildet. Die lichtemittierenden
Dioden werden jeweils mit einer charakteristischen Modulation versehen,
so dass das von jedem einzelnen Lichtgeber 4 ausgesandte
Lichtsignal eine eigene charakteristische Lichtmodulation aufweist.
Jedes charakteristische Lichtsignal wird von dem Lichtempfänger 5 aufgenommen
und durch eine dem Lichtempfänger 5 zugeordnete
Auswerteeinheit 7 dahingehend analysiert, welcher Lichtgeber
ein empfangbares Lichtsignal abgibt. Anhand dieser Analyse lässt sich
bestimmen, welche Lichtwege unterbrochen sind und welche frei sind.
Anhand der unterbrochenen Lichtwege lässt sich auf die Körperposition,
d.h. auf die Lage des Körpers,
der die Lichtwege unterbricht, schließen. Dabei ist die Auswerteeinheit 7 in
unmittelbarer Nähe
des Lichtempfängers
in der Kopfstütze 3 angeordnet.
Dies ermöglicht
eine sehr kompakte Einheit aus Lichtempfänger und Auswerteeinheit 7,
die in der Kopfstütze
als funktionelle Einheit untergebracht sind. Ein einfaches Austauschen,
Ersetzen und Reparieren der Kopfstütze 3 mit Auswerteeinheit 7 und Lichtempfänger 5 ist
dadurch ermöglicht.
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In 5 ist
eine beispielhafter Aufbau eines Lichtempfängers 5 entsprechend
dem in 3 dargestellten
Aufbau wiedergegeben. Der dem Lichtempfänger 5 ist ein optisches
Element 8 in Form einer Sammellinse 8a zugeordnet.
Das durch die Sammellinse aufgenommene und gesammelte Licht wird einer
Fotodiode, die die Lichtsignale in elektrische Signale wandelt,
zugeführt,
und die gebildeten elektrischen Signale werden dann über elektrische
Leitungen an die Auswerteeinheit 7 wei tergeleitet. Der
dargestellte Fotoempfänger 5 zeigt
eine sehr kompakte Bauweise, die sehr vorteilhaft in einer Kopfstütze 3 integriert
werden kann und dort ohne wesentliche Beeinträchtigung der Funktion der Kopfstütze seine
Aufgabe erfüllen
kann. Um dies sicher zu gewährleisten, ist
die Sammellinse 8a vorzugsweise aus weichem Material gebildet
oder in weichem Material eingefasst, so dass eine Verletzung durch
Aufprall des Kopfes auf den Lichtempfänger nicht zu befürchten ist.
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In 6 ist
skizzenhaft der Aufbau eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges dargestellt.
Es zeigt zwei Fahrzeugsitze 1, einen Fahrersitz und einen
Sitz für
den Fondbereich. Diese beiden Sitze entsprechen in ihrem Aufbau
dem in 1 dargestellten
Fahrzeugsitz 1.
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Auf dem Fahrersitz ist ein Fahrzeuginsasse mit
drei unterschiedlichen Körperpositionen
dargestellt. In der nicht gestrichelten Darstellung ist der Fahrzeugführer in
einer korrekten Körperposition
und damit in einer korrekten Sitzposition. Die Lichtwege zwischen
den Lichtgebern in der Lehne des Fahrzeugsitzes zu dem Lichtempfänger in
der Kopfstütze des
Fahrzeugsitzes sind alle unterbrochen. Durch diese Unterbrechung
empfängt
der Lichtempfänger kein
Licht. Die Auswerteeinheit erkennt dies und interpretiert dies als
korrekte Sitzposition, die eine standardisierte Auslösung des
Airbagsystems, beispielsweise in dem Lenkrad des Fahrzeuges, bewirken
würde.
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In den nach vorne geneigteren Positionen, die
als gestrichelte Darstellungen wiedergegeben sind, wird erkennbar,
dass unterschiedlich viele Lichtwege in Abhängigkeit der jeweiligen Neigung
des Körpers
des Fahrzeugführers
und damit in Abhängigkeit
der Körperposition
unterbrochen sind. Diese Unterbrechungen werden durch die Auswerteeinheit analysiert
und als differenzierte Körperneigung
respektive unterschiedliche Körperposition
interpretiert. Auf Basis dieses Interpretationsergebnisses wird
dann die der Vorrichtung zur Erfassung der Körperposition zugeordnete Airbagauslösevorrichtung dahingehend
gesteuert, dass der Auslösezeitpunkt bzw.
die Auslösegeschwindigkeit
der Körperposition so
angepasst wird, dass eine möglichst
geringe Schädigung
des Fahrzeuginsassen bewirkt werden kann.
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Durch die beschriebene Vorrichtung
zur Erfassung der Körperposition
lässt sich
auch auf einfache Weise erkennen, ob ein Fahrzeugsitz tatsächlich besetzt
ist oder nicht. Im Rahmen der Auswertung lässt sich unterscheiden, ob
einzelne Lichtwege unterbrochen sind und ggf. welche Lichtwege unterbrochen
sind. Hierzu werden insbesondere lichtgeberindividualisierte Lichtsignale
emittiert, die durch eine entsprechende Analyseschaltung beispielsweise
Demodulationsschaltungen oder Detektorschaltungen ein individualisiertes
Erkennen einzelner Lichtsignale ermöglicht. Durch derartig individualisierte
Lichtsignale in Verbindung mit dem Erkennen der Lichtsignal durch
die Auswerteschaltung lassen sich sehr differenzierte und sehr sichere
Informationen zur Körperposition
gewinnen. Insbesondere lassen sich Informationen zum Maß der Neigung
des Körpers
nach vorne, aber auch zur seitlichen Neigung erfassen.
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Dabei wird typischerweise durch die
Auswerteeinheit ein Vergleich der empfangenen Lichtsignale mit erwarteten
Lichtsignalen (Referenzwerte), denen aufgrund einer früheren Auswertung
bekannte Körperpositionen
zugeordnet sind, die entsprechenden Körperpositionen zugeordnet und
zur Weitergabe an andere Komponenten des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt.
Die Informationen der bekannten erwarteten Lichtsignalkombinationen
im Verhältnis
zu den ihnen zugeordneten bekannten Körperpositionen sind in der
Auswerteeinheit in einem Referenzspeicher abgelegt, der im Rahmen
von Wartungsarbeiten regelmäßig überprüft und ggf.
aktualisiert wird. Im Rahmen dieser Aktualisierung werden insbesondere Änderungen
der Körpermaße und damit
Veränderungen der
Körperpositionen
und demzufolge auch Veränderungen
der erwarteten Lichtsignale in Verbindung zu den erwarteten Körperpositionen
berücksichtigt.
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Die dargestellte Erfindung ermöglicht ein sehr
einfaches und sicheres Erfassen der Körperposition eines in einem
Fahrzeugsitz mit Lehne sitzenden Fahrzeuginsassen anhand der Unterbrechung verschiedener
Lichtausbreitungswege zu einem oder mehreren Lichtempfänger/n im
Bereich des Fahrzeugsitzes.