DE4212018B4 - Insassenabfühlvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Insassenabfühlvorrichtung zur Verwendung in einem Insassenrückhaltesystem (20), wobei folgendes vorgesehen ist:
ein Film (110) mit einer elektrischen Eigenschaft, die änderbare Zustände besitzt;
ein Kontaktglied (140);
wobei der Film (110) und das Kontaktglied (140) in einem Fahrzeugsitz (34) angeordnet sind;
eine mit dem Film (110) verbundene elektrische Schaltung (36);
wobei bei Vorhandensein eines Insassen ein körperlicher Kontakt zwischen dem Kontaktglied (140) und dem Film (110) bewirkt wird, der eine Änderung des Zustands der elektrischen Eigenschaft des Filmes aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bewirkt;
wobei die elektrische Schaltung (36) im ersten Zustand ein erstes Signal liefert, im zweiten Zustand ein zweites Signal liefert, und ein drittes Signal liefert, wenn die elektrische Eigenschaft des Films (110) weder im ersten noch im zweiten Zustand ist, wodurch angezeigt wird, daß die elektrische Schaltung (36) von dem Film (110) getrennt ist, und
wobei das Insassenrückhaltesystem...
ein Film (110) mit einer elektrischen Eigenschaft, die änderbare Zustände besitzt;
ein Kontaktglied (140);
wobei der Film (110) und das Kontaktglied (140) in einem Fahrzeugsitz (34) angeordnet sind;
eine mit dem Film (110) verbundene elektrische Schaltung (36);
wobei bei Vorhandensein eines Insassen ein körperlicher Kontakt zwischen dem Kontaktglied (140) und dem Film (110) bewirkt wird, der eine Änderung des Zustands der elektrischen Eigenschaft des Filmes aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bewirkt;
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wobei das Insassenrückhaltesystem...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem und insbesondere auf eine Insassenabfühlvorrichtung in einem Insassenrückhaltesystem.
- Insassenrückhaltesysteme zur Verwendung in Fahrzeugen sind bekannt. Ein derartiges Rückhaltesystem weist folgendes auf: einen Zusammenstoßfühler, ein aufblasbares Luftkissen und eine Betätigungsschaltung, welche den Einsatz des Luftkissens infolge einer Ausgangsgröße des Zusammenstoßfühlers steuert. Der Zusammenstoßfühler kann ein Beschleunigungsmesser sein, der ein elektrisches Signal mit einem Wert liefert, der funktionsmäßig mit der Verzögerung des Fahrzeugs in Beziehung steht. Die Betätigungsschaltung weist einen Zünder auf, der betriebsmäßig mit einer Quelle inerten Gases verbunden ist.
- Während eines Zusammenstoßzustandes eines Fahrzeugs liefert der Beschleunigungsmessers des Fahrzeugs ein diesen Zusammenstoßzustand anzeigendes Signal. Die Betätigungsschaltung legt dadurch einen Strom an den Zünder an, was diesen zur Zündung veranlaßt. Wenn der Zünder zündet, so entlädt sich die Quelle inerten Gases in das Luftkissen, wodurch dieses aufgeblasen wird.
- Bei bestimmten Fahrzeugen ist sowohl ein Luftkissen auf der Fahrerseite wie auch auf der Beifahrerseite angebracht (duale Luftkissen). Wenn ein solches Fahrzeug nur vom Fahrer besetzt ist und in einen Zusammenstoß verwickelt wird, so ist der Einsatz des Luftkissens auf der Beifahrerseite nicht notwendig. Der nicht notwendige Einsatz des Luftkissens auf der Beifahrerseite kann die Kosten der Fahrzeugreparatur erhöhen. Da ein großer Prozentsatz der Fahrzeuge auf einer Fernstraße von nur dem Fahrer besetzt sind, ist es zweckmäßig (1) festzustellen ob ein Passsgier im Fahrzeug vorhanden ist und (2) den Einsatz des bei fahrerseitigen Luftkissens in einem Zusammenstoß nur dann zu bewirken, wenn in der Tat der Beifahrer anwesend ist.
- Das Problem des nicht notwendigen Einsatzes eines beifahrerseitigen Luftkissens, wenn kein Insasse vorhanden ist und ein Zusammenstoß vorliegt, wurde vom Stand der Technik bereits erkannt. Bekannte Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme mit dualen Luftkissen sehen verschiedene Formen von Insassenfühlern vor und ermöglichten den Einsatz des beifahrerseitigen Luftkissens nur dann, wenn ein Insasse auf dem Beifahrersitz vorhanden ist.
- Die Druckschrift
US 3 767 002 A zeigt ein System zum Abfühlen des Vorhandenseins eines Insassen auf dem Sitz und sperrt eine Betätigung eines Airbags oder Gassacks, wenn ein Insasse nicht vorhanden ist. Das System überwacht den Betrieb eines Relais und beleuchtet eine Anzeige bei Abfühlen einer Fehlfunktion des Relais. Von dem System abgefühlte Fehlfunktionen umfassen auch kurzgeschlossene Trägheitsschalter und offene oder getrennte Verbindungen zu den Zündladungen. Das System sieht kein Signal vor zur Anzeige einer Trennung der Verbindung zwischen dem Sitzsensor und dem Rest der Systemschaltung. Wenn bei diesem System der Sitzsensorschalter nicht angeschlossen wird bzw. die Verbindung dorthin getrennt wird, wird der Schalter ein Signal für "Offen" an die Systemschaltung liefern, und zwar als Anzeige dafür, daß kein Insasse vorhanden ist. Unter diesen Umständen wird der Airbag bzw. Gassack während eines Fahrzeugaufpralls nicht aufgeblasen werden, unabhängig davon, ob ein Insasse tatsächlich auf dem Sitz vorhanden ist oder nicht. Auch würde keine Warnung von dem Sensor vorgesehen werden, wenn die Verbindung zum Sitzsensorschalter getrennt wird. Der Sensor fühlt ein Versagen des Relais ab, nicht eine Trennung der Verbindung zum Sensor. Das System gemäßUS 3 767 002 A lehrt nicht das Abfühlen oder Detektieren der Trennung der Verbindung eines Sitzsensors von seiner zugehörigen elektrischen Schaltung oder legt dies nahe. - Die europäische Patentanmeldung
EP 0 235 494 A1 zeigt eine Vorrichtung, die einen piezoelektrischen Tastsensor umfaßt, um Eigenschaften eines Gegenstandes abzufühlen, wie beispielsweise Form, Kraft oder Gewicht des Gegenstandes. Der Sensor umfaßt eine Erregungsschicht und eine Abfühlschicht. Die Abfühlschicht umfaßt ein einziges Stück aus piezoelektrischem Material mit Leitern auf gegenüberliegenden Seiten davon. Eine Schutzschicht kann angrenzend zu der Abfühlschicht angeordnet sein. Druckeigenschaften eines Gegenstandes werden auf die Abfühlschicht durch die Schutzschicht übertragen. Ein Kontakt zwischen der Schutzschicht und der Abfühlschicht ist tatsächlich ständig vorhanden, da die Schutzschicht auf einer Seite des Leiters angebracht ist. Das von der Abfühlschicht vorgesehene Signal wird erzeugt durch Erregen von ausgewählten Erregungsflächen mittels eines Signals mit änderbarer Frequenz, und zwar mit einer Frequenz und Amplitude, die geeignet ist zum Erregen dieser Fläche. Die DruckschriftEP 0 235 494 A1 zeigt nicht die Verwendung eines Kontaktglieds und von Anordnungsmitteln, um einen körperlichen Kontakt zwischen dem Kontaktglied und dem piezoelektrischen Film herzustellen. Die Schutzschicht ist angrenzend zu den Abfühlschichten angeordnet und steht über die leitende oder Leiterschicht mit der Abfühlschicht in ständigem körperlichem Kontakt. Weder ein Kontaktglied noch Anordnungsmittel werden vorgeschlagen. Ferner wird das Abfühlen oder Detektieren einer Trennung der Verbindung des piezoelektrischen Sensors von seiner zugehörigen elektrischen Schaltung weder gezeigt noch nahegelegt. - Die Druckschrift
DE-OS 15 73 948 DE-OS 15 73 948 - Die Druckschrift
US 3 479 536 A lehrt einen piezoelektrischen Kraftwandler zur Verwendung in Beschleunigungsmessern und ähnlichen Instrumenten, wobei der Wandler einen piezoelektrischen Balken umfaßt, der angeordnet ist zur Aufnahme von Tast- und Druckkräften entlang seiner Länge. Elektrische Wechselfelder werden über den Träger hinweg angelegt. Die Schwingungen der Felder sind synchronisiert, und die Frequenz davon wird auf die Eigenfrequenz des Balkens eingestellt. Die Eigenfrequenz des Balkens ist eine Funktion der axialen Kraft, die auf das piezoelektrische Glied angelegt wird. Es gibt keinen Hinweis in dieser Entgegenhaltung, ein Kontaktglied zu verwenden, um eine Änderung der Schwingung eines piezoelektrischen Films zu bewirken. Das Ziel des Sensors gemäßUS 3 479 536 A ist es, den entsprechenden Wert einer axial angelegten Kraft zu bestimmen durch Detektieren der Änderung der Schwingungsfrequenz eines piezoelektrischen Glieds. - Gemäß der Druckschrift
DE 36 42 088 A1 ist eine Abfühlschicht als eine einzige Schicht ausgebildet. Ein Gegenstand, der Druck darauf ausübt, verbiegt bzw. verformt die gesamte Schicht. -
EP 0 357 225 A1 betrifft die Steuerung eines Fahrzeug-Airbag-Systems und zeigt eine Vielzahl von Drucksensoren zur Bestimmung eines Sitzzustandes des Insassen. Die Drucksensoren weisen ein Paar elektrischer Leiter und einen elastischen elektrischen Isolator aus synthetischem Harz auf, der zwischen den Leitern angeordnet ist. Aus der Druckschrift ergibt sich kein Hinweis dahingehend, die Insassenposition auf einem Fahrzeugsitz zu bestimmen unter Verwendung einer Anordnung piezoelektrischer Abfühlelemente mit Mitteln zum Bewirken des Biegens oder Verformens von einem gewissen Teil der piezoelektrischen Elemente abhängig von der Insassenposition. - Die Erfindung bezieht sich auf eine neue und zweckmäßige Insassenabfühlvorrichtung. Gemäß der Erfindung gestattet eine Insassenabfühlvorrichtung die Feststellung (
1 ) ob ein Fahrzeugsitz besetzt ist, (2 ) ob das auf dem Sitz befindliche Objekt lebend oder nicht-lebend ist, (3 ) das Gewicht des Insassen, (4 ) die Position eines Insassen auf dem Sitz und (4 ) ob ein elektrischer Fehlerzustand vorliegt, wie beispielsweise ein offener oder kurzgeschlossener Kreis in dem Insassenfühler. Ein Insassenrückhaltesystem mit einer Insassenabfühlvorrichtung der Erfindung wird entweder dadurch in Betriebsbereitschaft gebracht oder eingesetzt, wenn ein Insasse vorhanden ist oder ein elektrischer Fehler in dem Insassenfühler vorhanden ist. Das beifahrerseitige Luftkissen ist betriebsbereit infolge der detektierten Position des Insassen. Der Einsatz des Luftkissens wird infolge des Gewichts und der Position des Insassen gesteuert. - Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Insassenabfühlvorrichtung zur Verwendung in einem Insassenrückhaltesystem die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Insassenrückhaltesystems; -
2 eine Draufsicht auf einen Schicht- oder Filmsensor oder -fühler, hergestellt gemäß der Erfindung, wobei gewisse Teile aus Gründen der Klarheit entfernt sind; -
3 einen Schnitt längs Linie3-3 in2 ; -
4 eine Explosionsansicht des Film- oder Schichtsensors gemäß2 ; -
5 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Insassenrückhaltesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung -
6 eine schematische Schaltungsdarstellung, die die Schicht- oder Filmtreiberschaltung gemäß5 zeigt; -
7 eine schematische Schaltungsdarstellung, die die Bandpaßfilterschaltung gemäß6 zeigt; -
8 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße der Treiberschaltung gemäß6 ; -
9 eine schematische Darstellung eines Insassenrückhaltesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
10 eine Draufsicht des Insassenpositions- und Gewichtsfühlers gemäß9 ; -
11 eine Seitenansicht des Insassenpositions- und Gewichtsfühlers gemäß Linie11-11 der10 ;12 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Teils des Insassenrückhaltesystems der9 ;13 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Teils des Insassenrückhaltesystems der9 ; -
14 eine graphische Darstellung des Widerstandswerts des in9 gezeigten Gewichtssensors oder -fühlers; -
15 eine graphische Darstellung der Widerstandsänderung des Gewichtssensors als eine Funktion des Gewichts des Insassen; -
16 eine graphische Darstellung des Prozentsatzes an Gas, abgegeben vom Luftkissen gemäß9 als eine Funktion des Abstandes zwischen dem Insassen und dem Armaturenbrett oder als eine Funktion des Insassengewichts; -
17 eine graphische Darstellung der Winkelposition des in9 gezeigten Luftkissens, und zwar als eine Funktion der linken und rechten Position des Insassen im Fahrzeugsitz; -
18 eine graphische Darstellung der Winkelposition des Luftkissens gemäß9 als Funktionen der vorderen und hinteren Position des Insassen im Fahrzeugsitz; -
19 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße des Sensors gemäß9 , der das Vorhandensein eines Menschen abfühlt; -
20 bis22 Flußdiagramme des Steuerungsprozesses der Steuervorrichtung gemäß9 ; und -
23 eine Draufsicht eines Positions- und Gewichtsfühlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Es sei nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein Insassenrückhaltesystem20 mit einer Luftkissenanordnung22 , angeordnet in einer Öffnung eines Armaturenbretts24 eines Fahrzeugs. Die Luftkissenanordnung22 weist ein im Inneren eines Luftkissengehäuses28 zusammengefaltetes Luftkissen26 auf. Eine Abdeckung30 deckt das Luftkissen ab und ist so ausgelegt, daß es sich leicht beim Aufblasen des Luftkissens26 öffnet. - Eine Quelle
32 inerten Gases ist an der Rückseite des Gehäuses28 angeordnet und ist ferner betriebsmäßig mit dem Luftkissen26 verbunden. Von der Quelle32 abgegebenes Gas, welches durch die Verbrennung von pyrotechnischem Material erzeugt oder einfach von einem unter Druck stehenden Behälter freigegeben werden kann, füllt das Luftkissen26 auf seinen aufgeblasenen Zustand26' . Sobald das Luftkissen26 aufgeblasen ist, wie dies bei einem Fahrzeugzusammen prall auftritt, wird ein auf einem Fahrzeugsitz34 befindlicher Insasse abgefedert. - Eine elektronische Steuervorrichtung
36 , wie beispielsweise ein Mikrocomputer, ist betriebsmäßig mit einem Fahrzeugzusammenstoßfühler38 verbunden. Der Zusammenstoßfühler oder -sensor38 kann irgendeiner aus einer Anzahl von Typen sein. Beispielsweise kann der Zusammenstoßfühler38 ein mechanischer Trägheitsschalter sein, wie beispielsweise ein Rolamitsensor, oder ein elektrischer Beschleunigungsmesser. Wenn ein normalerweise offener Trägheitsschalter schließt, so ist dies eine Anzeige dafür, daß ein Zusammenstoß auftritt. Wenn in gleicher Weise ein Signal von einem elektrischen Beschleunigungsmesser einen vorbestimmten Pegel erreicht oder einen vorbestimmten Pegel für eine vorbestimmte Zeit erreicht, so ist dies eine Anzeige dafür, daß ein Zusammenstoß auftritt. Sobald die Steuervorrichtung36 feststellt, daß ein Fahrzeugzusammenstoß auftritt, für den der Einsatz des Luftkissens notwendig ist, um die Fahrzeuginsassen zu schützen, zündet die Steuervorrichtung36 den Zünder40 , der seinerseits die Gasquelle32 betätigt. - Der Insassensitz
34 mit dem Insassenrückhaltesystem20 ist vorzugsweise der Mitfahrersitz des Fahrzeugs. Der Sitz34 weist einen Insassenfühler- oder -Sensor60 auf, und zwar angeordnet im Boden oder unteren Kissen42 des Sitzes34 . Der Insassenfühler60 wird dazu verwendet zu steuern, ob der Einsatz des Luftkissens verhindert werden soll. - Die
2 -4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Insassenvorhandenseinsfühler oder -sensor60 . Der Sensor60 weist ein Gehäuse90 auf, welches eine Bodentragplatte92 und eine obere Abdeckplatte94 besitzt. Die Bodenplatte92 ist starr an einem im wesentlichen nicht-flexiblen Bodenteil des Sitzes42 angebracht. - Die Bodenplatte
92 und die obere Platte94 weisen jeweils Innenoberflächen96 ,98 auf, die mit Abstand angeordnet sind. Ein ringförmiges Dichtglied oder eine Dichtung100 ist angeordnet zwischen der Tragplatte92 und der oberen Platte94 . Das Dichtglied100 weist eine Mittelöffnung106 auf. Die Platten92 ,94 sind miteinander mit einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Schrauben102 befestigt. Speziell die obere Platte94 weist Löcher103 auf und die Bodenplatte92 besitzt mit Gewinde versehene Löcher104 . Die Dichtung100 hat entsprechende Löcher105 . Die Schrauben102 erstrecken sich durch die Löcher103 und105 und sind in die Löcher104 eingeschraubt. Die Bodenplatte92 , die obere Platte94 und das Abdichtglied100 bilden eine Kammer107 , in der ein piezoelektrischer Film- oder Schichtsensor oder -fühler110 angeordnet ist. - Die Bodenplatte
92 weist einen mit Ausnehmungen versehenen Teil112 auf. Der piezoelektrische Filmsensor110 überspannt die Ausnehmung112 und ist entlang entgegengesetzt liegender Kanten an Stellen114 ,116 durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Kleber, befestigt. Die Bodenplatte92 weist ferner einen zweiten Ausnehmungsteil120 auf. Eine Filmtreiberschaltung122 ist an einem Substrat124 befestigt, welches durch geeignete Mittel in der Ausnehmung120 angebracht ist. Die Treiberschaltung122 ist betriebsmäßig mit dem piezoelektrischen Filmsensor110 durch Anschlüsse126 verbunden. Elektrische Drähte128 verbinden die Treiberschaltung122 mit der Steuerschaltung36 . - Der piezoelektrische Filmsensor
110 ist eine mehrschichtige Struktur mit einer ersten piezoelektrischen Schicht130 und einer zweiten piezoelektrischen Schicht136 , getrennt durch eine Isolationsschicht138 . Die zwei piezoelektrischen Schichten und die Isolationsschicht sind aneinander in einer integralen Anordnung durch geeignete Mittel befestigt. Jede Schicht oder Lage130 ,136 besitzt eine assoziierte Elektrode, die auf jeder Seite der Schicht angebracht sind, und zwar vorzugsweise durch Siebdruck. Die Elektroden jeder piezoelektrischen Schicht130 ,136 sind mit einem zugehörigen Anschluß126 verbunden. Speziell ist die obere Elektrode für die Schicht130 mit dem Anschluß126' verbunden. Die untere oder Bodenelektrode für die Schicht130 ist mit dem Anschluß126'' verbunden. Die obere Elektrode für die Schicht136 ist mit dem Anschluß126'' verbunden. Die Bodenelektrode für die Schicht136 ist mit dem Anschluß126'' ' verbunden. - Wenn eine Erregung durch die Filmtreiberschaltung
122 vorliegt, biegen sich Teile der piezoelektrischen Schichten unter ihren zugehörigen Elektroden. Die Treiberschaltung122 ist so vorgesehen, daß der piezoelektrische Filmsensor110 oszilliert oder schwingt. Die Filmschwingung erfolgt körperlich über dem Ausnehmungsteil112 der Bodenplatte92 . Dieses Gebiet des Filmfühlers110 wird als die Brücke bezeichnet. - Die obere Platte
94 weist einen Kontaktarm140 auf, der sich senkrecht zur Platte94 und der Oberfläche98 erstreckt und zwar zum Filmsensor110 hin. Die obere Platte94 ist aus einem flexiblen Material hergestellt. Wenn ein Insasse auf dem Sitzkissen (Sitzpolster)42 sitzt, so wird sein Gewicht durch das das Sitzkissen bildende Material zur oberen Platte94 übertragen. Die an die obere Platte94 eingelegte Kraft steht funktionsmäßig mit dem Insassengewicht in Beziehung. Da die Bodenplatte92 starr relativ zum Fahrzeugboden befestigt ist, biegt sich die obere Platte94 infolge des Gewichts des Insassen, welches durch das Sitzmaterial übertragen wird. Wenn sich die obere Platte94 biegt, so bewegt sich der Kontaktarm140 zu den Schichten130 ,136 des Filmsensors oder -fühlers110 . - Wenn kein Insasse auf dem Sitzkissen sitzt und die Filmschichten durch die Filmtreiberschaltung
122 erregt sind, schwingt der Film. Wenn der Film schwingt, schwingt die Ausgangsgröße der Treiberschaltung mit einem bestimmten Spitze-zu-Spitze-Spannungswert. Wenn ein Insasse, der ein Gewicht besitzt, das größer ist als ein vorbestimmtes Gewicht auf dem Sitzkissen sitzt, so verbiegt sich die obere Platte94 um eine Größe oder einen Betrag, der ausreicht, um sicherzustellen, daß der Kontaktarm140 den Film110 kontaktiert. Wenn der Arm140 den Film110 kontaktiert, so werden die Schwingungen des Films110 gedämpft. Die resultierende Ausgangsgröße von dem Film ist ein Gleichspannungswert, der annähernd gleich ist der Hälfte der Spitze-zu-Spitze-Spannung, wenn kein Insasse auf dem Sitzkissen sitzt. Die Überwachung der Ausgangsgröße des Films110 wird die Steuervorrichtung mit einer Anzeige dahingehend geliefert, ob ein Insasse auf dem Sitzkissen60 sich befindet. - Die
5 ,6 und7 zeigen eine Verarbeitungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Insassenfühler der Sensor60 . Der Sensor60 wird dazu verwendet um festzustellen, ob ein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt. Die Steuervorrichtung36 überwacht das Ausgangssignal vom Sensor60 . Die Steuervorrichtung36 ermöglicht die Betätigung des Luftkissens, wenn entweder das Signal vom Sensor60 anzeigt, daß ein Insasse auf dem Sitz sitzt, oder das Nichtvorhandensein eines Signals vom Sensor60 zeigt an, daß ein elektrischer Fehlerzustand vorhanden ist, wie beispielsweise eine offene Schaltung oder ein Kurzschluß zwischen dem Sensor60 und der Steuervorrichtung36 . -
6 zeigt die Treiberschaltung122 im einzelnen. Die obere Elektrode der piezoelektrischen Schicht130 ist über Anschluß126' mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers144 , geschaltet als Differenziervorrichtung, über einen Widerstand verbunden. Die Differenziervorrichtung mit dem Operationsverstärker144 besitzt einen Rückkopplungswiderstand145 . Der Ausgang des Operationsverstärkers144 ist mit dem invertierenden Eingang eines als Verstärker geschalteten Operationsverstärkers142 über einen Eingangwiderstand147 verbunden. Der Verstärker142 weist einen Rückkopplungswiderstand143 auf. Der Ausgang des Verstärkers ist mit der unteren oder Bodenelektrode der piezoelektrischen Schicht136 durch Anschluß126 ''' verbunden. Die untere Elektrode der piezoelektrischen Schicht130 und die obere Elektrode der piezoelektrischen Schicht136 sind mit einer Quelle elektrischer Energie -Vcc durch Anschluß126'' verbunden. Die nicht-invertierenden Eingänge der Verstärker142 ,144 sind mit einer gemeinsamen Erde verbunden, die einen Spannungswert zwischen +Vcc und -Vcc besitzt, und zwar vorgesehen durch ein Widerstandsteilernetzwerk149 mit Widerständen gleichen Werts. Wenn die Fahrzeugbatterie als die Quelle elektrischer Energie verwendet wird, so ist -Vcc die Erde der Batterie, und +Vcc ist der positive 12 Volt-Gleichspannungspol der Batterie. Die gemeinsame Erde der Schaltung122 ist daher auf +6 Volt Gleichspannung. - Die Schichten
130 und136 haben eine vorbestimmte Spannungsgröße über oder an ihren zugehörigen Anschlüssen. Die Schichten130 ,136 haben eine Kapazität von 1,5 Nanofarad. Der Verstärker142 mit den Widerständen143 ,147 hat eine extrem hohe Verstärkung. Da der Verstärker142 eine Verstärkung größer als 0 dB bei 180° Phasenverschiebung hat, schwingt die Ausgangsgröße148 des Verstärkers142 mit einer Frequenz gleich: - Dabei ist R der Wert des Widerstands
145 und C ist der seriengeschaltete Wert der Kapazitäten der Schichten130 ,136 . In dem gegebenen Beispiel ist die Serienkapazität0 ,75 Nanofarad. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Ausgangsspannung an einer Klemme148 mit einer Frequenz von annähernd 2 kHz vorgesehen. Es sei bemerkt, daß die kontinuierlichen Schwingungen an dem Ausgang der Filmtreiberschaltung122 von der Freiheit des Schichten im Film110 zur Bewegung abhängen. - Weil die Kapazitätswerte der piezoelektrischen Schichten als Komponentenwerte in der Treiberschaltung
122 verwendet werden, muß die Schaltung in enger Nachbarschaft zu dem piezoelektrischen Film110 angeordnet werden, um die Leitungskapazität zu vermeiden, die bei langen Zuführungsleitern auftreten würde. Die Treiberschaltung122 ist auf dem Substrat124 angeordnet, um so nahe dem Film110 zu sein. - Die Ausgangsgröße
148 ist mit dem Eingang der Steuervorrichtung36 verbunden. Die Steuervorrichtung36 weist ein Bandpaßfilter150 von üblicher bekannter Art auf, und zwar verbunden mit dem Ausgang148 der Filmtreiberschaltung122 . Das Bandpaßfilter150 ist derart gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgelegt, daß Frequenzen von 2 kHz hindurchgeleitet werden. Das Bandpaßfilter150 kann extern zum Sensor60 angeordnet sein, oder aber es kann auf dem Substrat124 zusammen mit der Treiberschaltung angeordnet sein. Wie in8 gezeigt, ist die Ausgangsgröße152 des Bandpaßfilters eine schwingende Spannung zwischen Null Volt Gleichspannung (Batterie-Masse) und einem Spannungswert V+ (positive Batterieklemme) bei einer Frequenz von 2 kHz. Die Zeitperiode P zwischen den Pulsen ist gleich 0,5 ms, was eins dividiert durch die Frequenz von 2 khz ist. Die Linie154 in8 repräsentiert die Kraft oder Überanspruchung an der oberen Platte94 des Sensors60 infolge eines Insassen, der auf dem Sitzkissen62 sitzt. Zur Zeit t1 verbiegt das Gewicht des Insassen die obere Platte94 in einem hinreichenden Ausmaß derart, daß der Kontaktarm140 den Film110 kontaktiert. Wenn die Kontaktgabe zwischen dem Arm140 und dem Film110 auftritt, ändert sich die Ausgangsgröße des Bandpaßfilters in eine Gleichspannung gleich annähernd der Hälfte von V+, wie dies durch die Linie168 dargestellt ist. Die Spannung geht auf 1/2 V+, weil sich die gemeinsame Erde der Schaltung122 ,150 auf ein Halb V+ befindet. Speziell ist V+ die positive Klemme der Fahrzeugbatterie und die Chassiserde oder -masse ist die negative Klemme der Fahrzeugbatterie. Die gemein same Erde oder Masse für die Treiberschaltung122 und das Bandpaßfilter150 liegt auf der Hälfte des Wertes der Batteriespannung, wie dies in6 gezeigt ist. Wenn daher die Schwingungen der piezoelektrischen Schichten aufhören, so geht die Ausgangsgröße des Bandpaßfilters und der Treiberschaltung auf ihren gemeinsamen Massewert, der 1/2 V+, d. h. 6 Volt Gleichspannung beträgt. - Ein Zähler
158 , der auch Teil der Steuervorrrichtung50 ist, ist mit dem Ausgang152 des Bandpaßfilters150 verbunden und zählt die Ausgangsimpulse des Bandpaßfilters. Der Ausgang des Zählers158 ist mit einem ersten Eingang159 einer Digitalvergleichsvorrichtung160 verbunden. Der zweite Eingang161 der Digitalvergleichsvorrichtung160 ist mit einem fest verdrahteten Zählerstand in Digitalform, bezeichnet mit dem Bezugszeichen162 in5 , verbunden. - Der Zähler ist derart verdrahtet, daß er periodisch durch eine Rücksetzschaltung
163 zurückgesetzt wird. Die Rücksetzschaltung163 weist einen Taktgeber (clock)164 auf, der mit dem Rücksetz- bzw. Reset-Eingang des Zählers158 über eine Verzögerungsschaltung verbunden ist. Die Verzögerungsschaltung weist zwei Inverter165 ,166 und einen Verzögerungskondensator167 auf, die mit dem Ausgang des Inverters166 verbunden sind. Der Ausgang des Taktgebers164 ist ferner mit dem "Strobe"- oder Tasteingang des Digitalkomparators160 verbunden. - Das Taktgeber liefert am Ausgang einen periodischen Impuls. Allein aus Gründen der Erläuterung sei angenommen, daß der Impuls einmal pro Sekunde auftritt. Es sei ferner angenommen, daß der Zählerstand des fest verdrahteten Zählers
2000 ist. Der Taktgeber gibt ein "HOCH" (HIGH)-Signal für den Strobe-Eingang und den Reset-Eingang des Zählers158 ab. Die Verzögerungsschaltung stellt sicher, daß der Zählerstand vom Zähler in den Digitalkomparator getastet oder gestrobed wird vor der Rücksetzung des Zählers158 . Wenn der Zähler158 einmal pro Sekunde zurückgesetzt wird, so wird die Zählerausgangsgröße am Ende dieser einen Sekunde, d. h. unmittelbar vor der Rücksetzung, gleich einem Zählerstand von 2000 sein. - Der Ausgang des Digitalkomparators
160 hat drei Ausgänge einschließlich eines Ausgangs170 , der Zustände, basierend auf dem Eingang des Zählers158 ändert. Wenn kein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt, wird der Zähler158 auf einen Zählerstandswert von 2000 sein. Wenn dies auftritt, ist der Ausgang170 ein digitales "HOCH" (HIGH). Ein digitales HOCH am Ausgang170 zeigt daher an, daß kein Insasse sich auf dem Sitzkissen befindet. Wenn ein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt, so daß der Arm140 die Schicht110 kontaktiert, so nimmt der Ausgang des Bandpaßfilters150 einen Gleichspannungswert am und der Zähler158 zählt Null Impulse. Der Ausgangs170 des Digitalkomparators160 geht dann auf ein digitales NIEDRIG (LOW). - Wenn ein elektrischer Fehler vorliegt, wie beispielsweise ein offener oder kurzgeschlossener Kreis im Sensor
60 , so geht der Ausgang148 auf einen Gleichspannungswert der entweder gleich Null Volt Gleichspannung (die Batterieerde) oder V+ (die positive Batterieklemme) ist, weil das Eingangsrauschen eine Sättigung eines der Operationsverstärker142 ,144 zur Folge haben wird. In jedem Fall wird der Zähler Null Impulse zählen, wenn ein elektrischer Fehler auftritt zwischen dem Sensor60 und der Steuervorrichtung50 . Wenn daher ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor60 und der Steuervorrichtung36 auftritt, so geht der Ausgang170 auf ein digitales NIEDRIG (LOW). - Es sei bemerkt, daß der Ausgang
170 des Digitalkomparators160 ein digitales HOCH nur dann sein wird, wenn (1) ein Insasse nicht auf dem Kissen42 sitzt, (2) der Sensorfilm ordnungsgemäß arbeitet, d. h. der Sensorfilm mit 2 kHz schwingt und (3) wenn sämtliche elektrischen Drähte vom Sensorfilm bis zum digitalen Komparator160 verbunden sind. - Andrenfalls befindet sich der Ausgang
170 auf einem digitalen NIEDRIG. - Der Ausgang
170 des Digitalkomparators160 ist mit dem Eingang eines Inverters172 verbunden. Der Ausgang des Inverters172 liegt an einem ersten Eingang einer UND-Schaltung (Gatter)174 . Der zweite Eingang der UND-Schaltung175 ist mit dem Ausgang eines ROM180 in der Steuervorrichtung36 verbunden. Das ROM180 ist mit dem Ausgang des Zusammenstoßfühler-Beschleunigungsmessers38 verbunden. Ein Steueralgorithmus ist im ROM180 programmiert, um die Ausgangsgröße des Beschleunigungsmessers38 zu verarbeiten. Der Steueralgorithmus kann irgendeine von mehreren Formen einnehmen. Beispielsweise dann, wenn der Beschleunigungsmesser zur Bauart gehört, die ein lineares elektrisches Signal vorsieht, welches eine Anzeige für die abgefühlte Verzögerung (Zusammenstoßzustand) liefert, so kann der Steueralgorithmus das Beschleunigungsmessersignal integrieren. Sobald das Integral einen vorbestimmten Wert erreicht, der einen Zusammenstoßzustand anzeigt, sieht der Algorithmus ein digitales HOCH am UND-Gatter174 vor. Auf diese Weise liefert die Steuervorrichtung infolge des Algorithmus180 ein digitales HOCH-Signal dann, wenn das Signal von dem Beschleunigungsmesser anzeigt, daß das Fahrzeug sich in einem Zusammenstoßzustand befindet. - Der Ausgang des UND-Gatters
174 ist ein digitales HOCH dann, wenn ein Zusammenstoßzustand auftritt, und zwar entweder dann, wenn (i) ein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt oder (2 ) ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor60 und der Steuervorrichtung36 vorhanden ist, so daß in jedem Falle der Ausgang des Inverters172 ein digitales HOCH ist. In sämtlichen anderen Situationen ist der Ausgang des UND-Gatters174 ein digitales NIEDRIG. - Der Ausgang der UND-Schaltung
174 ist mit einem Eingang einer ODER-Schaltung (Gatter)183 verbunden. Das ROM180 ist mit dem anderen Eingang der ODER-Schaltung183 auf Leitung185 verbunden. Das ROM weist auch einen Steueralgorithmus auf, der die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes feststellt. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß man die Neigung einer Integrationskurve überwacht. Wenn die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes einen vorbestimmten Wert übersteigt, so sieht der Steueralgorithmus ein digitales HOCH auf Leitung185 vor. Wenn die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes größer ist als ein vorbestimmter Wert oder der Ausgang der UND-Schaltung174 ein digitales HOCH ist, so wird der Ausgang des ODER-Gatters183 auf ein digitales HOCH geschaltet. Der Ausgang der ODER-Schaltung183 ist mit einer Treiberschaltung184 verbunden. Der Ausgang der Treiberschaltung184 steht mit einem elektrischen Schalter186 , wie beispielsweise einem Feldeffekttransistor (FET) in Verbindung. Der FET186 ist in Serie geschaltet mit dem Zünder40 an einer Quelle elektrischer Energie. Die Treiberschaltung184 schaltet den FET186 EIN dann, wenn der Ausgang der ODER-Schaltung183 auf einem digitalen HOCH liegt. Das EIN-Schalten des FET zündet den Zünder54 der seinerseits die Gasquelle32 betätigt und das Luftkissen26 aufbläst. Es sei bemerkt, daß die Steuervorrichtung36 den Einsatz des Luftkissens26 ermöglicht, und zwar nach der Detektion oder Feststellung von sowohl einem Fahrzeugzusammenstoßzustand (mit einer Zusammenstoßgeschwindigkeit kleiner als dem vorbestimmten Wert) und entweder dem Vorhandensein eines Insassen auf dem Sitzkissen42 oder dem Auftreten einer elektrischen offenen Schaltung zwischen dem Filmsensor60 und der Steuervorrichtung. Wenn die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes größer ist als der vorbestimmte Wert, wird das Luftkissen auch durch den Steueralgorithmus180 und die ODER-Schaltung183 zum Einsatz gebracht unabhängig davon, ob ein Insasse auf dem Sitz vorhanden ist oder nicht. - Eine Fehlerdetektorschaltung
188 , die Teil der Steuervorrichtung36 ist, ist mit dem Ausgang148 der Filmtreiberschaltung122 verbunden. Ein Ausgang190 des Digitalkomparators ist mit einem Enable- oder Freigabe-Eingang der Fehlerdetektorschaltung188 verbunden. Immer dann, wenn ein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt oder ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor60 und der Steuervorrichtung36 auftritt, ist der digitale Ausgang190 des Digitalkomparators160 ein digitales HOCH. Anders ausgedrückt ist der Ausgang190 dann HOCH, wenn der Ausgang170 NIEDRIG ist. Wenn der Ausgang190 HOCH ist, so wird die Fehlerdetektorschaltung188 freigegeben (enabled). Wenn die Freigabe vorliegt, überwacht die Fehlerdetektorschaltung die Ausgangsspannung am Ausgang148 der Filmtreiberschaltung122 . Wenn die am Ausgang148 vorhandene Spannung außerhalb eines vorbestimmten Fensters liegt, welches auf 1/2 V+ zentriert ist, so wird eine Fehleranzeigevorrichtung192 , angeordnet im Armaturenbrett24 erregt, um den Fahrzeugführer zu warnen. Wenn die Spannung am Ausgang148 außerhalb des Fensters bei 1/2 V+ liegt, so zeigt dies an, daß ein elektrischer Fehler aufgetreten ist. Wenn der Ausgang148 innerhalb des Fensters bei 1/2 V+ liegt, und zwar plus oder minus einem vorbestimmten Wert, so zeigt dieser Zustand an, daß ein Insasse auf dem Sitzkissen42 sitzt. -
9 zeigt ein Insassenrückhaltesystem220 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Insassenrückhaltesystem220 weist eine Luftkissenanordnung222 auf, die in einer Öffnung im Armaturenbrett224 eines Fahrzeugs angebracht ist. Die Luftkissenanordnung222 weist ein Luftkissen226 auf, welches im Inneren eines Luftkissengehäuses228 zusammengefaltet ist. Eine Abdeckung230 deckt das Luftkissen ab und ist geeignet, sich dann leicht zu öffnen, wenn das Luftkissen226 aufgeblasen wird. - Zwei Quellen
232 ,233 inerten Gases sind an der Rückseite des Gehäuses228 angebracht und sind betriebsmäßig mit dem Luftkissen226 verbunden. Die Gasquellen232 ,233 können Behälter von verbrennbarem gaserzeugendem Material oder unter Druck gesetztes Gas sein. Die Gasquellen232 ,233 werden durch elektrische Zünder254 ,255 betätigt. Die durch die Betätigung der Gasquellen232 ,233 abgegebenen Gase füllen das Luftkissen226 auf seinen aufgeblasenen Zustand226' an. Sobald der aufgeblasene Zustand vorliegt, wie dies während eines Fahrzeugszusammenstoßes erfolgt, dämpft das Luftkissen226 einen auf dem Fahrzeugsitz234 befindlichen Insassen ab. - Ein Ablaßventil
238 ist betriebsmäßig mit den Gasquellen232 verbunden. In ähnlicher Weise ist ein Ablaßventil239 betriebsmäßig mit der Gasquelle233 verbunden. Die Ablaßventile238 ,239 werden zur Steuerung des Aufblasens des Luftkissens226 verwendet. Wenn die Ablaßventile238 ,239 bei Betätigung der Gasquellen232 ,233 vollständig geschlossen sind, bläst sich das Luftkissen226 zu seinem maximalen Volumen auf, und zwar mit maximalem Druck und maximaler Aufblasrate. Durch Steuerung abhängig davon, ob eine oder beide Gasquellen betätigt werden, und durch Steuerung des Ausmaßes, inwieweit die Ablaßventile238 ,239 geöffnet sind, kann die Aufblasgeschwindigkeit oder -rate und der Druck des Luftkissens auf Werte gesteuert werden, die kleiner sind als die Maximalwerte. Elektromotoren240 ,242 sind betriebsmäßig mit dem Gehäuse228 der Luftkissenanordnung222 verbunden. Der Motor240 ist betriebsmäßig mit dem Gehäuse228 derart verbunden, daß die Bewegung der Luftkissenanordnung222 gesteuert wird, und zwar winkelmäßig um eine Vertikalachse244 nach links oder nach rechts, wie dies durch den Pfeil245 gezeigt ist und wie dies durch einen auf dem Sitz234 sitzenden Insassen gesehen wird. Der Motor242 ist betriebsmäßig mit dem Gehäuse228 verbunden, um so die Luftkissenanordnung222 winkelmäßig um eine Horizontalachse246 (senkrecht zur9 ) nach oben oder unten zu bewegen, und zwar wie dies durch den Pfeil247 gezeigt ist und wie man dies vom Sitz234 her sieht. Die Motore240 ,242 werden dazu verwendet, um die Orientierung der Luftkissenanordnung222 relativ zu einem auf dem Sitz234 sitzenden Insassen zu steuern. - Eine elektronische Steuervorrichtung
250 , wie beispielsweise ein Mikrocomputer, ist betriebsmäßig mit einem Fahrzeugzusammenstoßfühler252 verbunden. Der Fahrzeugzusammenstoßfühler252 kann zu irgendeiner von mehreren bekannten Bauarten gehören. Beispielsweise kann der Zusammenstoßfühler252 ein mechanischer Trägheitsschalter, wie beispielsweise ein Rolamitsensor, sein oder aber ein elektrischer Beschleunigungsmesser, der ein oszillierendes oder schwingendes Ausgangssignal vorsieht, welches eine Anzeige dafür bildet, ob sich das Fahrzeug in einem Zusammenstoßzustand befindet. Wenn ein normalerweise offener Trägheitsschalter sich schließt, so ist dies eine Anzeige dafür, daß ein Zusammenstoß auftritt. Wenn das Signal von einem elektrischen Beschleunigungsmesser einen vorbestimmten Pegel oder einen vorbestimmten Pegel für eine vorbestimmte Zeit erreicht, ist dies in ähnlicher Weise eine Anzeige dafür, daß ein Zusammenstoß auftritt. - Sobald die Steuervorrichtung
250 feststellt, daß ein Fahrzeugzusammenstoß auftritt für den Einsatz des Luftkissens notwendig ist, um die Fahrzeuginsassen zu schützen, zündet die Steuervorrichtung250 mindestens einen der Zünder254 ,255 , die ihrerseits in entsprechender Weise eine oder beide der zugehörigen Gasquellen232 ,233 betätigen. Die Steuervorrichtung250 ist ebenfalls elektrisch mit den Ablaßventilen238 ,239 verbunden und steuert die Menge des von den Gasquellen232 ,233 während des Aufblasens des Luftkissens226 abgelassenen Gases. Durch Ablassen einer bestimmten Gasmenge aus den Gasquellen wird die Einsatzgeschwindigkeit, die Größe und der Druck des Luftkissens226 gesteuert. - Der Insassensitz
234 , zusammen mit dem das Insassenrückhaltesystem220 verwendet wird, ist vorzugsweise ein Passagiersitz in einem Fahrzeug. Der Sitz234 weist einen Insassenpositions- und Gewichtsfühler260 auf, und zwar angeordnet am Boden des Kissens262 des Sitzes234 . Ein "humanistischer" oder menschenerkennender Sensor264 ist nahe der Oberseite des Kissens262 angeordnet. Ein Insassensensor266 ist im Rückkissen oder Rückpolster268 des Sitzes234 angeordnet. - Der Insassenpositions- und Gewichtssensor oder -fühler
260 detektiert (1 ) ob ein Objekt auf dem Sitz vorhanden ist, (2 ) das Gewicht des Objektes und (3 ) die Position des Objektes im Sitz. Der "humanistische" Sensor264 detektiert, ob ein Objekt auf dem Sitzkissen262 belebt oder nicht belebt ist. Der Insassensensor266 detektiert, ob ein Objekt Kontakt mit dem Rückkissen268 hat. - Zusätzlich zu den Sensoren
260 ,264 und266 ist ein Sitz-Rückwärtsneigungssensor270 betriebsmäßig verbunden zwischen dem unteren Kissen oder Sitz262 und dem oberen Kissen oder Sitz268 . Der Sensor270 sieht ein elektrisches Signal vor, welches eine Anzeige für die Winkelversetzung des hinteren Sitzkissens bzw. der Rückenlehne268 bezüglich des Fahrzeugbodens liefert. Vorzugsweise ist der Sitz-Rückwärtsneigungssensor270 ein Drehpotentiometer. Ein Sitzpositionssensor272 ist betriebsmäßig verbunden mit dem unteren Kissen262 und einer Gleitschiene274 , auf der der Sitz234 gleitend in bekannter Weise angeordnet ist. Der Sensor272 sieht ein elektrisches Signal vor, welches eine Anzeige liefert für die vordere und hintere Position des Sitzes234 bezüglich eines vorbestimmten Bezugspunktes. Vorzugsweise ist der Sitzpositionssensor272 ein Linearpotentiometer. Basierend auf dem Signal vom Sensor272 kann der Abstand von der vorderen Abdeckung230 zur Sitzlehne bzw. zum Sitzrückteil268 bestimmt werden. - Die Sensoren
260 ,264 ,266 ,270 und272 werden insgesamt als die Sitz- und Insassensensoren280 bezeichnet. Die Sitz- und Insassensensoren280 sind elektrisch mit der Steuervorrichtung250 verbunden. Basierend auf (1 ) dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines Objektes auf dem Sitz, wie dies durch den Sensor260 angezeigt wird, und (2) ob das Objekt belebt ist, was durch den Sensor264 angezeigt wird, bestimmt die Steuervorrichtung250 , ob die Luftkissenanordnung222 freizugeben ist. Basierend auf (1 ) der abgefühlten Position des Sitzes234 vom Sensor272 , (2 ) der Neigung des Sitzes vom Sensor270 , (3 ) im Gewicht des Insassen vom Sensor260 und (4 ) der Position des Insassen im Sitze von den Sensoren260 und266 , steuert die Steuervorrichtung250 die Aufblasrate oder -geschwindigkeit, die Größe, den Druck und die Einsatzorientierung und die Einsatzzeitsteuerung des Luftkissens226 . Die Steuervorrichtung250 steuert die Einsatzorientierung durch eine Motorsteuertreiberschaltung282 , die betriebsmäßig mit den Luftkissenpositionsmotoren240 ,242 verbunden ist. - Es sei nunmehr auf die
10 -12 Bezug genommen, wo der Insassenpositions- und Gewichtssensor260 dargestellt ist, der eine N × M-Anordnung von individuellen Positionssensoren300 und individuellen Gewichtssensoren302 aufweist.10 zeigt eine spezielle Anordnung der Sensoren300 ,302 . Die gezeigte Anordnung ist eine 8 × 8-Anordnung, und zwar mit den Positions- und Gewichtssensoren abwechselnd positioniert in der Anordnung in einem Schachbrettmuster. Es sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf diese spezielle Anordnung noch auf dieses Muster von Sensoren beschränkt ist. - Die Sensoren
300 sind sämtlich identisch in ihrer Struktur zum Sensor60 , wie dieser unter Bezugnahme auf die2 ,3 und4 beschrieben wurde. Jeder Sensor300 besitzt seinen eigenen mehrschichtigen piezoelektrischen Film308 und eine Treiberschaltung304 , angeordnet neben dem Film auf einem zugehörigen Substrat306 . Jede Treiberschaltung304 ist identisch mit der in6 gezeigten Treiberschaltung bezüglich des Sensors60 . Die Ausgangsgröße jeder Treiberschaltung304 liegt an der Steuerschaltung250 . Jeder Film oder Schicht308 ist an oder über einer zugehörigen Ausnehmung310 in einer Bodentragplatte312 angeordnet, die Ausnehmungen für alle die Filme vorsieht. Eine obere Platte314 , die sämtliche Filme308 und die Treiberschaltung304 abdeckt, ist an der Bodenplatte312 durch Schrauben, wie dies unter Bezugnahme auf den Sensor60 beschrieben wurde, befestigt. Eine Ringdichtung316 sitzt zwischen der oberen Platte314 und der Bodenplatte312 . Die Dichtung316 , die obere Platte314 und die Bodenplatte312 bilden eine Kammer318 . - Die obere Platte weist eine Vielzahl von Kontaktarmen
320 auf, die sich nach unten zu der Bodenplatte312 hin erstrecken. Jeder Fühler300 besitzt einen zugehörigen Kontaktarm320 , angeordnet über seinem Film308 . Die obere Platte314 besteht aus einem Material, das sich infolge einer angelegten Kraft oder Belastung biegt oder versetzt. Die Größe der Biegung an irgendeinem Punkt an der oberen Platte314 ist eine Funktion des Gewichtes des Insassen an der entsprechenden Stelle auf dem Sitzkissen262 . Wenn ein Kontaktarm320 seine zugehörige Schicht308 kontaktiert, so ändert das Ausgangssignal der zugehörigen Treiberschaltung304 sich in der gleichen Weise, wie dies in8 bezüglich des Sensors60 ausgeführt wurde. Durch Überwachung dahingehend, welche Sensoren300 das Vorhandensein eines Objektes anzeigen, kann die Position des Objektes im Sitz234 bestimmt werden. Basierend auf dieser bestimmten Position kann die Steuervorrichtung250 die Orientierung der Luftkissenanordnung22 steuern und auch die Zeit, zu der das Luftkissen zum Einsatz gebracht wird. Wie dies unter Bezugnahme auf den Sensor60 beschrieben wurde, sehen die Sensoren300 auch eine Anzeige eines elektrischen Fehlerzustandes in den Sensoren vor, wie beispielsweise eine offene Schaltung oder ein Kurzschluß mit Erde. - Jeder der Sensoren
302 weist einen Kraftabfühlfilm330 auf, und zwar angeordnet über einer zugehörige Ausnehmung332 in der Bodenplatte312 . Der Kraftabfühlfilm, der auch als ein Gewichtsabfühlfilm bezeichnet werden kann, ist ein Kraftabfühlwiderstandsfilm (FSR = Force Sensing Resistor-Film). Diese Art eines Films hat eine vorbestimmte Widerstandsgröße über seine Verbindungsanschlüsse hinweg. Der Widerstand an den Klemmen ändert sich ungekehrt mit der angelegten Kraft. Wie die Sensoren300 besitzt jeder Sensor302 einen zugehörigen Kontaktarm234 , angeordnet oberhalb des Films und sich nach unten erstreckend von der oberen Platte314 . Jeder Sensor302 besitzt auch eine zugehörige Treiberschaltung336 . - Wie zuvor erwähnt, ist die obere Platte
314 aus einem Material hergestellt, das sich infolge einer angelegten Last oder Kraft biegt. Die Biegungsgröße an irgendeinem Punkt an der oberen Platte314 ist eine Funktion des Gewichts des Insassen an der entsprechenden Stelle des Sitzkissens oder Sitzpolsters262 . Wenn ein Kontaktarm334 seinen zugehörigen Film330 kontaktiert, so ändert sich das Ausgangssignal von der zugehörigen Treiberschaltung336 als eine Funktion des Gewichts des Insassen an dieser Stelle. Durch Überwachung der Sensoren302 kann das Gewicht des Insassen auf dem Sitz234 bestimmt werden. Basierend auf diesem bestimmten Gewicht kann die Steuervorrichtung250 den Einsatz des Luftkissens steuern. - Die Sensoren
300 ,302 sind derart ausgelegt, daß eine vorbestimmte Gewichtsgröße erst an das Sitzkissen angelegt werden muß, bevor die Arme320 ,334 ihre zugehörigen Filme308 ,330 kontaktieren. Beispielsweise wird ins Auge gefaßt, daß 9 kg (20 engl. Pfund) auf dem Sitzkissen262 angeordnet werden müßten, bevor die Arme320 ,334 ihre zugehörigen Filme308 ,330 kontaktieren würden. Für jeden Kraft- oder Gewichtsfühler302 wird jede Widerstandsänderung funktionell in Beziehung gesetzt mit dem Gewicht des Insassen.14 ist eine graphische Darstellung der Impedanz des Sensorfilms330 . Wenn sich kein Gewicht auf dem Sitzkissen262 befindet, so ist die Impedanz des Films recht hoch. Wenn das Gewicht ansteigt, nimmt die Impedanz ab. Die graphische Darstellung zeigt, daß auf dem Sitz zur Zeit ti ein Insasse sitzt. - Für die Zwecke der Konstruktion und der Auswertung von Insassenrückhaltesystemen haben industrielle Normen auf einer theoretischen Basis die Bevölkerung insgesamt berücksichtigend ein Modell vorgesehen. Diese Standards oder Normen definieren theoretische Individuen hinsichtlich Gesamtgewicht, Höhe, Oberkörperlänge und verschiedener anderer anatomischer Eigenschaften. Basierend auf tatsächlichen Messungen einer dieser Eigenschaften, wie beispielsweise des Gewichts, können andere Eigenschaften eines Fahrzeuginsassen angenommen werden, und zwar mit einer vorbestimmten statistischen Genauigkeitswahrscheinlichkeit aus den industriellen Standards. Beispielsweise korreliert die
15 Änderungen im Widerstandswert des Films330 mit Gewichten von theoretischen Männern in diesen industriellen Standards. Beispielsweise ein Mann von 95 Prozentil (bezeichnet 95 % in15 ) wiegt 100 kg (220 engl. Pfund), ein Man von 50 Prozentil wiegt 75 kg (165 engl. Pfund) und ein 3 Jahre altes Kind wiegt 14 kg (30 engl. Pfund). Die Steuervorrichtung250 steuert den Einsatz des Luftkissens226 , basierend auf der Änderung des Widerstandswerts des Films330 und des berechneten Gewichts des Insassen. Abhängig von dem Gewicht des Insassen und seinen damit in Beziehung stehenden theoretischen anatomischen Dimensionen wird das Luftkissen26 in einem Zusammenstoßzustand zum Einsatz gebracht, und zwar zu einer Zeit nach dem Einsetzen des Zusammenstoßes, die vorzugsweise aus einer Nachschlagetabelle abgeleitet wird. Die Daten, die in der Nachschlagetabelle gespeichert sind, werden aus früheren sogenannten historischen Daten und/oder empirischen Tests abgeleitet. Das detektierte Gewicht des Insassen wird auch durch die Steuervorrichtung250 verwendet, und zwar zusammen mit der Position des Insassen, um die Ablaßventile238 ,239 zu steuern.16 ist eine Mehrzweckdarstellung der Steuerung der Ablaßventile238 ,239 . Zum ersten zeigt die16 einen Prozentsatz des Gases, das durch die Ablaßventile abgelassen wurde, und zwar als Funktion des festgestellten Gewichtes des Insassen. Je leichter der Insasse ist, der auf dem Sitz234 sitzt, umso größer ist der Prozentsatz des von den Gasquellen232 ,233 abgelassenen Gases, welches von dem Luftkissen226 weg geleitet und abgelassen werden sollte. Zum zweiten veranschaulicht die16 einen Prozentsatz des durch die Ablaßventile abgelassenen Gases, und zwar als Funktion der Position des Insassen auf dem Sitz. Je näher der Insasse sich zur Abdeckung230 befindet, umso größer ist der Prozentsatz des Gases, der von den Gasquellen232 ,233 abgelassen werden sollte. Die Größe des Gasablasses, erforderlich für Gewicht und Abstand, basieren auf historischen Daten einschließlich empirisch bestimmten Daten. - Die Steuervorrichtung
250 verwendet weiterhin das Gewicht des Insassen zur Steuerung, ob ein Zünder oder beide Zünder während des Fahrzeugzusammenstoßes, der den Einsatz des Luftkissens erforderlich macht, gezündet werden sollen. Wenn beispielsweise das Gewicht des Insassen als kleiner bestimmt wird, als das einer Person von 50 Prozentil, kann nur einer der Zünder233 gezündet werden. Wenn das Insassengewicht mit größer als das einer Person von 50 Prozentil bestimmt wird, so können beide Zünder gezündet werden. - Die Steuervorrichtung
250 überwacht den Abstand zwischen dem Insassen und der Vorderabdeckung230 der Luftkissenanordnung222 . Dieser Abstand wird bestimmt durch das Bekanntsein der Position des Sitzes234 vom Sitzpositionsfühler272 , der Neigung des Sitzrückens vom Sensor270 und der Position des Insassen auf dem Sitz234 , basierend auf Ausgangssignalen von den Sensoren260 und266 . Eine Bestimmung wird dahingehend vorgenommen, ob sich der Insasse an einer Stelle relativ zur Luftkissenanordnung befindet, für die das Luftkissen keinen effektiven Schutz in einem Zusammenstoßzustand vorsehen würde. Wenn bestimmt wird, daß ein Insasse an dieser Stelle mit ineffektiven Schutz sitzt, so wird das Luftkissen bei einem Fahrzeugzusammenstoß nicht zum Einsatz gebracht. Die Steuerung der Zündung von einem oder beiden Zündern kann auch infolge der abgefühlten Position des Insassen gesteuert werden. - Die
17 und18 stellen graphisch die Orientierung oder Zielsteuerung für die Luftkissenanordnung222 links/rechts bzw. auf/ab dar. Wenn von den Positionssensoren300 bestimmt wird, daß der Insasse im linken Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung222 nach links verdreht. Wenn von den Positionssensoren300 bestimmt wird, daß der Insasse auf dem rechten Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung222 nach rechts verdreht. Wenn von den Positionssensoren300 bestimmt wird, daß der Insasse auf dem vorderen Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung222 nach oben verdreht. Wenn von den Positionssensoren300 bestimmt wird, daß der Insasse im hinteren Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung222 nach unten verdreht. - Das Orientieren der Luftkissenanordnung
222 wird durch die Motortreibersteuerung282 gesteuert. Die Motortreibersteuerung282 ist eine Schrittmotorsteuervorrichtung, wobei die Motoren240 ,242 vorzugsweise Schrittmotoren sind. Die Steuervorrichtung250 gibt eine Horizontalpositionssteuerausgangsgröße (horizontal position control) ab, und zwar einschließlich einer horizontalen Schritteingangsgröße (horizontal step input) und einer Richtungsfreigabeeingangsgröße (direction enable input). Die Steuervorrichtung250 gibt eine vertikale Positionssteuerausgangsgröße (vertical position control) ab, und zwar einschließlich einer vertikalen Schritteingangsgröße (vertical step input) und einer Richtungsfreigabeeingangsgröße (direction enable input). Basierend auf diesen Eingangssignalen von der Steuervorrichtung250 gibt die Motorsteuervorrichtung282 geeignete Treibersignale an die Motoren240 ,242 in an sich bekannter Weise ab. - Der Sensor
264 im Sitzkissen262 ist ein piezoelektrischer Film von der Art, die die infrarote Energie detektiert. - Wenn ein Insasse auf dem Sitz
234 sitzt, so gibt er infrarote Energie ab, die durch den Sensor264 abgefühlt wird. Dieser Sensor sieht dann ein Signal vor, welches anzeigt, ob das Objekt auf dem Sitz234 belebt oder nicht belebt ist. Der Sensor264 ist mit der Steuervorrichtung250 verbunden. Wenn während eines Zusammenstoßzustandes ein unbelebtes Objekt auf dem Sitzkissen sich befindet, so wird das Luftkissen226 nicht zum Einsatz gebracht. -
19 zeigt die Ausgangsgröße des Sensors264 . Die Ausgangsgröße des Infrarotsensors ist eine Spannung mit einem Wert, der die Temperaturänderung, dem der Sensor ausgesetzt ist, anzeigt. Wenn die Steuervorrichtung250 eine große Spannung vom Sensor264 überwacht, so zeigt dies an, daß ein belebtes Objekt auf dem Sitz sitzt. Die graphische Darstellung zeigt, daß ein Insasse auf dem Sitz zur Zeit ti sitzt. - Der Sitzrückenlehnensensor oder hintere Sitzsensor
266 ist vorzugsweise ein piezoelektrischer Sensor identisch in Struktur mit den Sensoren60 und300 und er kann entweder ein einziger Sensor oder eine Anordnung von Sensoren sein. Der Sensor266 ist mit der Steuervorrichtung250 verbunden und liefert eine Anzeige dahingehend, ob der Insasse ganz hinten auf dem Sitz262 sitzt. Der Kontaktarm für den Sensor266 ist viel näher seiner zugehörigen Filmschicht angeordnet, so daß am hinteren Teil des Sitzes nur eine kleine Kraftgröße erforderlich ist, um eine Zustandsänderung der elektrischen Charakteristik des Filmes hervorzurufen. - Die Steuervorrichtung
250 ist in diesem Anordnungsausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf12 vorzugsweise ein Mikrocomputer, der separat verbunden ist mit dem Ausgang jedes der Sensoren300 ,302 ,270 ,272 ,264 und266 . Die Ausgänge des Mikrocomputers sind mit den individuellen Zündern254 ,255 verbunden. Die Ausgänge des Mikrocomputers sind ebenfalls mit den Ablaßventilen238 ,239 und auch mit der Motortreibersteuerung282 verbunden. - Die
20 -22 sehen ein Flußdiagramm für den Steuerprozeß vor, wie er durch die Steuervorrichtung250 vorgesehen wird. Im Schritt 400 wird die Steuervorrichtung250 initialisiert, und zwar dadurch, daß man die im Prozeß verwendeten Zahlen auf Null setzt, die Flaggen zurücksetzt, anfangs das Luftkissen freigibt und anfangs das Luftkissen auf eine Mittelposition zielt. Im Schritt 402 werden die Sensorausgänge durch den Mikrocontroller abgetastet. Im Schritt 404 wird festgestellt, ob ein Objekt auf dem Sitz vorhanden ist. Für das in9 gezeigte Ausführungsbeispiel kann irgendeiner der Sensoren300 ,302 oder264 verwendet werden um festzustellen, ob ein Insasse vorhanden ist. Die Sensoren300 ,302 und264 sehen eine Anzeige dahingehend vor, ob ein Objekt auf dem Sitz sich befindet, unabhängig davon, ob das Objekt belebt oder nicht belebt ist. - Wenn die Bestimmung im Schritt 404 negativ ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 406 fort, wo ein Wert N gleich N + 1 gesetzt wird. Das Verfahren schreitet zum Schritt 408 fort, wo eine Bestimmung gemacht wird, ob N gleich 10 ist. Die erste Bestimmung im Schritt 408 ist negativ, da N im Schritt 400 gleich Null gesetzt wurde. Der Prozeß geht dann schleifenartig zurück zum Schritt 402. Nach zehn Malen durch die Schritte 402, 404, 408 ist die Bestimmung im Schritt 408 zutreffend oder affirmativ. Wenn die Bestimmung im Schritt 408 affirmativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 410, wo das Luftkissen gesperrt wird. Sodann geht der Prozeß schleifenartig zurück zum Schritt 402.
- Wenn die Bestimmung im Schritt 404 affirmativ ist, schreitet der Prozeß zum Schritt 412, wo eine Bestimmung dahingehend gemacht wird, ob das Objekt auf dem Sitz ein Mensch ist oder nicht. Dies wird dadurch getan, daß man die Ausgangsgröße des Sensors
264 überwacht. Wenn die Bestimmung im Schritt 412 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 414 fort, wo das Luftkissen gesperrt wird. - Wenn die Bestimmung im Schritt 412 affirmativ oder positiv ist, so schreitet das Verfahren zum "Schritt" 416, wo das Luftkissen in einem freigegebenen oder bereitgestellten Zustand verbleibt. Dieser "Schritt" ist nicht-funktionell und ist in dem Flußdiagramm als eine Erinnerung dargestellt, daß das Luftkissen an diesem Punkt im Prozeß freigegeben oder bereitgestellt bleibt. Der Prozeß schreitet zum Schritt 418 fort, wo die Steuervorrichtung
250 bestimmt, welche der Sensoren300 in der Anordnung260 im Zustand EIN sind. Die Position der Insassen wird sodann im Schritt 420 aus den im Zustand EIN befindlichen Sensoren in der Anordnung260 bestimmt. - Sodann wird eine Bestimmung im Schritt 422 dahingehend gemacht, ob sich der Insasse auf dem Sitz außer Position befindet. Außer Position bedeutet, daß sich der Insasse in einer Position befindet, für die das Luftkissen keinen effektiven Schutz während eines Zusammenstoßzustandes vorsehen kann. Wenn die Bestimmung im Schritt 422 positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 424, wo das Luftkissen in seinen gesperrten Zustand gebracht wird.
- Wenn die Bestimmung im Schritt 422 negativ ist, was bedeutet, daß der Insasse sich auf dem Sitz
234 an einer Stelle befindet, wo das Luftkissen einen effektiven Zusammenstoßschutz vorsehen würde, so schreitet der Prozeß zum Schritt 450 (21 ), wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse in der hinteren Mitte des Sitzes sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 450 positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 452, wo das Gewicht des Insassen bestimmt wird. Wenn sich der Insasse in der hinteren Mitte des Sitzes234 befindet, so benötigt das Luftkissen keine weitere Ausrichtung oder Orientierung, da es im Schritt 400 auf die Mittelposition eingestellt wurde. - Wenn die Bestimmung im Schritt 450 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 454, wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse auf der vorderen Mitte des Sitzes sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 454 positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 456, wo die Luftkissenanordnung
222 nach unten zum Boden hin verdreht wird. Sodann schreitet der Prozeß zum Schritt 452. Wenn die Bestimmung im Schritt 470 negativ ist, so kehrt der Prozeß zum Schritt 450 zurück. - Wenn die Bestimmung im Schritt 454 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 458, wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse vorne links auf dem Sitz sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 458 positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 460, wo die Luftkissenanordnung
222 nach unten und nach links verdreht wird. Sodann schreitet der Prozeß zum Schritt 452. - Wenn die Bestimmung im Schritt 458 negativ ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 462, wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse vorn rechts auf dem Sitz sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 462 positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 462, wo die Luftkissenanordnung
222 nach unten und rechts verdreht wird. Sodann schreitet der Prozeß zum Schritt 452. - Wenn die Bestimmung im Schritt 462 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 466, wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse hinten links auf dem Sitz sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 466 positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 468, wo die Luftkissenanordnung
222 nach oben und links verdreht wird. Sodann schreitet der Prozeß zum Schritt 452. - Wenn die Bestimmung im Schritt 466 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 470, wo eine Bestimmung dahingehend vorgenommen wird, ob der Insasse hinten rechts auf dem Sitz sitzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 470 positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 472, wo die Luftkissenanordnung
222 nach oben und rechts verdreht wird. Sodann schreitet der Prozeß zum Schritt 452. Wenn der Prozeß im Schritt 470 negativ ist, so kehrt der Prozeß zum Schritt 450 zurück. - Nachdem die Position des Insassen aus dem in
21 dargestellten Prozeß bestimmt wurde, schreitet der Prozeß zum Schritt 452, wo das Gewicht des Insassen bestimmt wird. Der Prozeß schreitet zum Schritt 480, wo eine Bestimmung vorgenommen wird, und zwar basierend auf dem Gewicht des Insassen dahingehend, ob der Insasse annähernd die Größe eines theoretisch Dreijährigen besitzt. Diese Bestimmung und auch die anderen auf Gewicht basierenden Bestimmungen, die im folgenden beschrieben werden, basieren darauf, daß das bestimmte Gewicht des Insassen eher innerhalb eines Gewichtsbereiches liegend und nicht gleich einem bestimmten Gewicht ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 482, wo 75 % des gesamten Gases durch eine Gasquelle über ihr zugehöriges Ablaßventil abgelassen wird. Die andere Gasquelle wird nicht betätigt. Von einer negativen Bestimmung im Schritt 480 schreitet der Prozeß zum Schritt 484. - Im Schritt 484 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse die Größe einer Person von 5 Prozentil besitzt. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 486, wo 50 % des gesamten Gases durch eine Gasquelle über ihr zugehöriges Ablaßventil abgegeben wird. Die andere Gasquelle wird nicht betätigt. Aus einer negativen Bestimmung im Schritt 484 schreitet das Verfahren zum Schritt 488.
- Im Schritt 488 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse die Größe einer Person von 25 Prozentil besitzt. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 490, wo 25 % des gesamten Gases durch eine Gasquelle über deren zugehöriges Ablaßventil abgegeben werden. Die andere Gasquelle wird nicht betätigt. Aus einer negativen Bestimmung im Schritt 488 schreitet das Verfahren zum Schritt 492.
- Im Schritt 492 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse in seiner Größe einer Person von 50 Prozentil ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 494, wo das durch eine Gasquelle abgegebene Gas überhaupt nicht (als nicht benötigt) abgelassen wird. Die andere Gasquelle wird nicht betätigt. Jedes detektierte Gewicht, welches größer ist als das einer Person von 50 Prozentil hat, die Betätigung der zweiten Gasquelle zur Folge. Aus einer negativen Bestimmung im Schritt 492 schreitet das Verfahren zum Schritt 496.
- Im Schritt 496 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse die Größe einer Person von 75 Prozentil besitzt. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 498, wo 50 % des durch die zweite Gasquelle abgegebenen Gases über deren zugehöriges Ablaßventil abgelassen wird. Von einer negativen Bestimmung im Schritt 492 schreitet das Verfahren zum Schritt 500.
- Im Schritt 500 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse die Größe einer Person von 90 Prozentil besitzt. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 502, wo 25 % des durch die zweite Gasquelle abgegebenen Gases über deren zugehöriges Ablaßventil abgelassen wird. Aus einer negativen Bestimmung im Schritt 500 schreitet das Verfahren zum Schritt 504.
- Im Schritt 504 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der Insasse die Größe einer Person von 99 Prozentil besitzt. Wenn die Bestimmung negativ ist, so läuft der Prozeß schleifenartig zurück zum Schritt 480. Wenn die Bestimmung positiv ist, so schreitet das Verfahren zum Schritt 506, wo aus keiner der Gasquellen Gas abgelassen wird. Aus irgendeinem der Schritte 482, 486, 490, 494, 498, 502 oder 506 schreitet das Verfahren zurück zum Schritt 510, der eine Bestimmung der Position des Insassen ist, wie dies in
21 gezeigt ist. - Es sei bemerkt, daß die verschiedenen Schritte für die Gewichts- und Positionsbestimmung in irgendeiner Ordnung oder Reihenfolge vorgenommen werden können. Auch die Gewichtsbestimmungen und die Ablaßventileinstellungen können in kleineren Inkrementen vorgenommen werden, wenn dies zweckmäßig oder gewünscht ist. Ferner kann die Position des Insassen bestimmt werden und sodann würde der Prozeß abzweigen zu der geeigneten Aktion, basierend auf der festgestellten Position. In ähnlicher Weise kann das Gewicht des Insassen bestimmt werden und der Prozeß würde abzweigen zu einer geeigneten Aktion, basierend auf diesem bestimmten Gewicht.
-
23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von piezoelektrischen Filmsensoren550 an einem Gummikissen540 befestigt, um einen elektrischen Impuls dann vorzusehen, wenn eine Auslenkung infolge des Gewichts des Insassen auf dem Sitzkissen auftritt. Durch Überwachung dahingehend, welche Filme550 einen elektrischen Impuls vorsehen, kann die Position des Insassen bestimmt werden. Gewichtssensoren560 sind ebenfalls am Gummikissen540 befestigt und sehen eine Anzeige des Insassengewichtes vor, welches funktionell in Beziehung steht mit der Größe der Filmbiegung oder -versetzung. Die Positionssensoren550 und die Gewichtssensoren560 sind auf dem Gummikissen in einem schachbrettartigen Muster, wie oben beschrieben, ange ordnet. Das Gummikissen ist im Sitzkissen (Sitzpolster) an einer Stelle angeordnet, die die Biegung des Kissens infolge des Gewichts und der Position des Insassen gestattet. Die Steuervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel verarbeitet die Signale von den Gewichtsfilmsensoren in der gleichen Weise wie dies oben beschrieben wurde. Die Steuervorrichtung überwacht die Sitzpositionssensoren und bestimmt die Position des Insassen, woraufhin die Positionsfilme einen Ausgangsimpuls vorsehen. Der Luftkisseneinsatz und die Richtung werden wie oben beschrieben gesteuert.
Claims (12)
- Insassenabfühlvorrichtung zur Verwendung in einem Insassenrückhaltesystem (
20 ), wobei folgendes vorgesehen ist: ein Film (110 ) mit einer elektrischen Eigenschaft, die änderbare Zustände besitzt; ein Kontaktglied (140 ); wobei der Film (110 ) und das Kontaktglied (140 ) in einem Fahrzeugsitz (34 ) angeordnet sind; eine mit dem Film (110 ) verbundene elektrische Schaltung (36 ); wobei bei Vorhandensein eines Insassen ein körperlicher Kontakt zwischen dem Kontaktglied (140 ) und dem Film (110 ) bewirkt wird, der eine Änderung des Zustands der elektrischen Eigenschaft des Filmes aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bewirkt; wobei die elektrische Schaltung (36 ) im ersten Zustand ein erstes Signal liefert, im zweiten Zustand ein zweites Signal liefert, und ein drittes Signal liefert, wenn die elektrische Eigenschaft des Films (110 ) weder im ersten noch im zweiten Zustand ist, wodurch angezeigt wird, daß die elektrische Schaltung (36 ) von dem Film (110 ) getrennt ist, und wobei das Insassenrückhaltesystem (20 ) bei Vorliegen des zweiten oder des dritten Signals freigegeben wird. - Insassenabfühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von Abfühlelementen (
300 ,302 ), angeordnet in einer N × M-Anordnung, wobei jedes Abfühlelement (300 ,302 ) aus einem Film (308 ,330 ) hergestellt ist, der eine elektrische Eigenschaft besitzt, die einen änderbaren Zustand bei Verbiegung oder Verformung des Filmes (308 ,330 ) besitzt, und wobei ein gewisser Teil der Elemente (300 ,302 ) abhängig von der Position eines Insassen auf einem Fahrzeugsitz (234 ) verbogen bzw. verformt wird; und Steuermittel (250 ), verbunden mit jedem der Abfühlelemente (300 ,302 ) der Anordnung, zum Analysieren der Zustände der elektrischen Eigenschaft der Abfühlelemente (300 ,302 ) und zur Bestimmung der Position des Insassen aufgrund der Analyse, wobei die Steuermittel (250 ) das Insassenrückhaltesystem (20 ) abhängig von der bestimmten Position des Insassen steuern. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (
110 ) ein piezoelektrischer Film ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (
36 ) einen elektrischen Strom für den Film (110 ) derart vorsieht, daß der Film (110 ) schwingt, wobei der Kontakt zwischen dem Kontaktglied (140 ) und dem Film (110 ) eine Änderung der Schwingung bewirkt und wobei die elektrische Schaltung (36 ) ferner die ersten, zweiten und dritten Signale infolge detektierter Oszillationen oder Schwingungen des Films (110 ) vorsieht. - Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Kontakt zwischen dem Kontaktglied (
140 ) und dem Film (110 ) die Schwingungen dämpft und wobei die elektrische Schaltung (36 ) einen Gleichspannungswert dann vorsieht, wenn die Oszillationen oder Schwingungen gedämpft werden. - Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schwingungen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes liegen und wobei die elektrische Schaltung (
36 ) ein Bandpaßfilter (150 ) aufweist, um auf das vorbestimmte Frequenzband anzusprechen. - Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das vorbestimmte Frequenzband auf ungefähr 2 kHz zentriert ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Film (
110 ) ein kraftabfühlender Widerstandsfilm ist und wobei die elektrische Eigenschaft die Impedanz ist, und wobei der Kontakt zwischen dem Kontaktglied (140 ) und dem Film (110 ) eine Änderung der Impedanz des Films (110 ) bewirkt. - Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Insassenrückhaltesystem (
20 ) ein Luftkissen (26 ) aufweist und wobei die elektrische Schaltung (36 ) den Einsatz des Luftkissens infolge der abgefühlten Impedanz des Films (110 ) steuert. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein Aufprallsensor (
38 ) vorgesehen ist, und wobei die elektrische Schaltung (36 ) ferner die Geschwindigkeit des Aufpralls aus dem Signal von dem Aufprallsensor (38 ) bestimmt und ein Luftkissen (26 ) zum Einsatz bringt, wenn die Geschwindigkeit des Aufpralls größer ist als eine vorbestimmte Größe. - Vorrichtung (
260 ) gemäß einem der Ansprüche 2–10, wobei die Abfühlelemente (300 ,302 ) entweder einen ersten Film (308 ), der als ein Insassenpositionssensor arbeitet, oder einen zweiten Film (330 ), der als ein Gewichtssensor arbeitet, umfassen; wobei die Steuermittel (250 ) ein Sperr-Signal oder Außer-Bereitschaft-Signal liefern, wenn die Zustände der elektrischen Eigenschaften der Filme (308 ,330 ) in den Abfühlelementen (300 ,302 ) anzeigen, daß kein Insasse vorhanden ist, und wobei ein Freigabe- oder Bereitschaftssignal vorgesehen wird, wenn entweder (1 ) die Zustände der elektrischen Eigenschaften anzeigen, daß ein Insasse vorhanden ist, oder (2 ) die Zustände der elektrischen Eigenschaften anzeigen, daß ein elektrischer Fehlerzustand in den Abfühlelementen (300 ,302 ) existiert; und wobei die Steuermittel (250 ) zur Bestimmung der Position und des Gewichtes eines Insassen anhand der den Abfühlelemente (300 ,302 ) dienen und die Betätigung des Insassenrückhaltesystems (20 ) abhängig von der bestimmten Position und des Gewichts des Insassen steuern. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abfühlelemente (
302 ) einen Kraftabfühlfilm (330 ) aufweisen, um ferner eine Anzeige des Gewichtes des Insassen vorzusehen.
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