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Dokumentenidentifikation DE102006013495A1 27.09.2007
Titel Verfahren und System zur Bestimmung einer Insassenmasse und Insassenbeschleunigung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Lüdicke, Daniel, 81369 München, DE
DE-Anmeldedatum 23.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006013495
Offenlegungstag 27.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.2007
IPC-Hauptklasse G01G 19/08(2006.01)A, F, I, 20060323, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60R 21/01(2006.01)A, L, I, 20060323, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bestimmung der Insassenmasse (mInsasse) eines durch ein Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherten Insassen (102) in einem Fahrzeug, wobei mittels eines Sensors (2) im Fahrzeuginnenraum (108) eine Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) bestimmt wird, mit Hilfe eines Sensors (3) eine Beschleunigung (aCKS) des den Insassen (102) sichernden Gurtbandes (16) bestimmt wird und mittels eines Gurtkraftsensors (4) die Gurtkraft (FGurt) bestimmt wird, die auf den Insassen (102) wirkt, wobei aus der Division der Gurtkraft (FGurt) durch die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) und Gurtbandbeschleunigung (aCKS) ein Wert für die Insassenmasse (mInsasse) abgeleitet wird. Alternativ kann die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung und Gurtbandbeschleunigung ersetzt werden durch einen mittels eines Sensors (6) bestimmten Wert für die Insassenbeschleunigung (aInsasse) in bezug auf die ortsfeste Fahrzeugumgebung. Mit dem bestimmten Wert für die Insassenmasse (mInsasse) und der bestimmten Gurtkraft (FGurt) kann auf einen Wert für die Insassenbeschleunigung (aInsasse) zurückgerechnet werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Bestimmung einer Insassenmasse eines durch ein Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen in einem Fahrzeug, insbesondere im Crashfall. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann mittels dieses Verfahrens und dieses Systems auch eine Insassenbeschleunigung bestimmt werden.

Eine Kenntnis der Insassenmasse und/oder der Insassenbeschleunigung eines durch ein Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, ist insbesondere im Crashfall zu verschiedenen Zwecken sinnvoll. Diese Daten können beispielsweise dazu verwendet werden, um ein geregeltes Rückhaltesystem (geregeltes oder adaptives Sicherheitsgurtsystem, Airbag) optimal auf den Insassen abzustimmen. Hierdurch kann das Schutzpotential des Rückhaltesystems verbessert werden, indem entsprechend der unterschiedlichen personenbezogenen Eigenschaften (Insassenmasse, Insassenbeschleunigung) das Rückhaltesystem geregelt wird. Auf diese Weise kann eine leichte kleine Frau mit geringeren Kräften durch das Rückhaltesystem aufgefangen werden, als ein großer schwerer Mann, der durch den Sicherheitsgurt mit höheren Kräften zurückgehalten werden muss. Im Gegensatz zu nicht-adaptiven Rückhaltesystemen, bei denen die Rückhaltekräfte nicht gesteuert werden können, lässt sich mit derartigen Regelstrategien das Verletzungsrisiko zum Schutz des Insassen deutlich verringern.

Eine mögliche Regelstrategie zur Herabsetzung des Verletzungsrisikos wäre beispielsweise, den Insassen möglichst geringen und konstanten Kräften während eines Crashs auszusetzen. Hierzu könnte eine Freigabe des Gurtbandes des Sicherheitsgurtsystems oder eine Abbremsung des Gurtbandes des Sicherheitsgurtsystems derart vorgenommen werden, dass sich als Sollwert eine möglichst konstante Insassenbeschleunigung ergibt. Hierzu ist es notwendig, den Istwert der Insassenbeschleunigung zu kennen. Bei bekannter Insassenmasse ließe sich zusätzlich oder alternativ die Gurtkraft während eines Crashs regeln. Die Kenntnis der Insassenmasse ist jedoch auch für andere Anwendungen sinnvoll.

Im Stand der Technik ist die Messung der Insassenmasse und der Insassenbeschleunigung schwierig, aufwendig und zudem ungenau und meist nur mit hohem Aufwand in einem Fahrzeug realisierbar. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll in vorliegender Anmeldung als Beispiel für ein Fahrzeug ein Kraftfahrzeug dienen.

Folgende bekannte Messmethoden können zur Messung der Beschleunigung eines Insassen (insbesondere während eines Crahs) herangezogen werden. Diese Methoden arbeiten über die Messung der Insassenposition, woraus sich die Insassenbeschleunigung als zweite Ableitung nach der Zeit ergibt:

Als optische Messmethoden sind Innenraumkameras, die über eine Bildverarbeitung Objekte erkennen können, oder Stereokameras, die räumliche Strukturen erkennen können, bekannt. Hierbei können zur Vereinfachung auf das Gurtband Marken angebracht werden, die von den Kameras erkannt werden. Es kann sich hierbei um für den Insassen sichtbare oder unsichtbare Marken handeln. Die Kameras können auch menschliche Strukturen (Gesicht oder Außenfläche des Insassen) erkennen. Weiterhin kann durch Triangulation von per Funk übertragenen Sensorsignalen die Position des Gurtbandes und damit des Insassen bestimmt werden. Schließlich können beispielsweise RFID-Chips durch ein Feld zum Senden angeregt werden. Befindet sich mindestens ein solcher Chip auf dem Gurtband, können durch Triangulation die abgegebenen Signale ausgewertet und die räumliche Position des Insassen bestimmt werden.

In einer älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin ist vorgeschlagen, die Insassenbeschleunigung über einen am Gurtband vorhandenen Beschleunigungssensor zu ermitteln.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Messmethoden basieren auf der Erfassung der Insassenposition, wobei aus einer Änderung der Insassenposition eine Insassenbeschleunigung errechnet werden kann. Hierbei erscheint es sinnvoll, mehrere Sensoren oder Marken auf einem Gurtband zu verteilen. Abgesehen von der genannten Voranmeldung der Anmelderin ist eine unmittelbare Messung der Insassenbeschleunigung – soweit ersichtlich – nicht vorgeschlagen worden.

Zur Bestimmung des Insassengewichts sind sehr aufwendige Mechaniken bekannt, die beispielsweise über Sitzmatten, Kraftsensoren am Sitz oder Ähnlichem arbeiten. Beispielsweise wird eine Sitzmatte produziert, um die Schwere eines Insassen über den Sitzabdruck zu schätzen und eine Kindersitzerkennung zu implementieren. Eine Ermittlung der Insassenmasse ohne eigens am Sitz angebrachte Sensoren ist – soweit ersichtlich – nicht bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere im Crashfall die Insassenmasse und/oder die Insassenbeschleunigung eines durch ein Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen in einem Fahrzeug mit ausreichender Genauigkeit und möglichst ohne zeitliche Verzögerungen zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 und durch ein System gemäß Anspruch 8 oder 9 gelöst. Ein Sicherheitsgurtsystem mit einem solchen System ist Gegenstand des Anspruchs 15. Ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Implementierung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 16 bzw. 17 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß wird zunächst mittels eines Sensors im Fahrzeuginnenraum eine Fahrzeugbeschleunigung aWKS (WKS = World Koordinate System) bestimmt, wobei sich diese Fahrzeugbeschleunigung auf das ortsfeste Umgebungskoordinatensystem bezieht. Mit Hilfe eines Sensors, der vorzugsweise am Sicherheitsgurtsystem angeordnet ist, wird eine Beschleunigung aCKS (CKS = Car Korrdinate System) des den Insassen sichernden Gurtbandes bestimmt. In einem weiteren Schritt wird mittels eines Gurtkraftsensors eine Gurtkraft FGurt bestimmt, die auf den Insassen wirkt. Zur Bestimmung der Insassenmasse wird anschließend die Gurtkraft durch die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung und Gurtbandbeschleunigung dividiert, woraus ein Wert für die Insassenmasse abgeleitet wird.

Gemäß Erfindung kann mittels der genannten Sensoren und einer entsprechenden Recheneinheit zur Vornahme der notwendigen Berechnungen in einfacher Weise insbesondere während eines Crashs die Insassenmasse in Echtzeit mit guter Genauigkeit bestimmt bzw. geschätzt werden.

Als Sensor für die Messung einer Fahrzeugbeschleunigung aWKS wird vorzugsweise ein in Kraftfahrzeugen häufig bereits vorhandener ESP-Sensor verwendet. Mit Hilfe solcher Sensoren wird im Rahmen des sogenannten elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) ein Ausbrechen des Fahrzeugs in schneller Kurvenfahrt verhindert. Es ist sinnvoll, den (ESP-) Sensor zur Messung der Fahrzeugbeschleunigung möglichst in der Fahrgastzelle anzuordnen, da insbesondere im Crashfall die Fahrgastzelle, in der sich der Insasse befindet, anderen Beschleunigungen ausgesetzt sein kann als die übrigen Fahrzeugteile. Der (ESP-) Sensor ist so auszulegen, dass er nicht nur in der Lage ist, die regulären fahrdynamischen Beschleunigungen (bis ca. 2g) zu detektieren, sondern auch die bei einem Crash auftretenden, viel höheren Beschleunigungen von bis zu 80g.

Als weitere Komponente benötigt die Erfindung einen Sensor zur Messung und Bestimmung einer Gurtbandbeschleunigung. Hier ist es sinnvoll, einen Sensor vorzusehen, der die Abwickelbewegung des Gurtbandes sensiert. Ein solcher Gurtbandauszugs-Sensor ist mit Vorteil im Sicherheitsgurtsystem integriert. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Gurtrollenwinkelgeber, der eine Winkelbewegung der Gurtrolle detektiert. Die Beschleunigung des Gurtbandes wird aus der zeitlichen Änderung des Gurtbandauszugs berechnet, indem beispielsweise mittels eines Mikrocontrollers die zweite Ableitung des Gurtbandauszugs nach der Zeit gebildet wird. Im Falle eines Gurtrollenwinkelgebers, der eine Winkelgeschwindigkeit der Gurtrolle detektieren kann, ergibt sich mit Hilfe des Gurtrollenradius die Gurtauszugsgeschwindigkeit, aus der durch einfache zeitliche Differentiation eine Gurtbandbeschleunigung bestimmt werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Bestimmung der Gurtbandbeschleunigung die die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Bestimmung der Insassenmasse am stärksten beeinflussende Größe ist, da das Insassenbeschleunigungs-Signal in der Praxis stark verrauscht ist. Wie im weiteren erläutert, lassen sich dennoch gute Werte für die Insassenmasse ableiten.

Anstelle eines Sensors zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung und eines weiteren Sensors zur Bestimmung der Gurtbandbeschleunigung kann im Rahmen vorliegender Erfindung alternativ auch ein einziger Sensor verwendet werden, der bereits die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung und Gurtbandbeschleunigung detektiert. Dies kann der in der Beschreibungseinleitung bereits genannte Beschleunigungssensor sein, der vorzugsweise am Gurtband vorhanden ist und die Insassenbeschleunigung als absolute Größe gegenüber dem ortsfesten das Fahrzeug umgebenden Inertialsystem misst. Diese Insassenbeschleunigung setzt sich nämlich zusammen aus der Fahrzeugbeschleunigung (Beschleunigung des Fahrzeugs gegenüber dem ortsfesten Inertialsystem) und der Gurtbandbeschleunigung (gleich der Insassenbeschleunigung gegenüber dem nicht ortsfesten Inertialsystem der Fahrgastzelle des Fahrzeugs). Da für die anschließende Bestimmung der Insassenmasse ohnehin die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung und Gurtbandbeschleunigung benötigt wird, kann ein solcher Sensor zur Bestimmung der Insassenbeschleunigung die Sensoren zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung bzw. der Gurtbandbeschleunigung ersetzen.

Als weitere Komponente benötigt die Erfindung einen Gurtkraftsensor, der die im Gurtband auftretenden Kräfte misst. Diese Kräfte wirken auf den durch das Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen. Es ist zweckmäßig, den Gurtkraftsensor beispielsweise am Gurtschloss anzubringen.

Beiden Konzepten liegt die gemeinsame Idee zugrunde, aus einer Beschleunigung eines Fahrzeuginsassen relativ zu dem „Inertialsystem", in dem sich das Fahrzeug bei nahezu gleich bleibender Geschwindigkeit befindet, dessen Masse zu ermitteln.

In vorliegender Anmeldung sollen die Begriffe "Messen", "Ermitteln", "Bestimmen", "Ableiten" sowie "Schätzen" in äquivalenter Weise verwendet werden. Dem Fachmann ist klar, dass Sensoren in erster Linie Messsignale abgeben, die einer späteren Auswertung bedürfen. Je nach Realisierung der Auswerteeinheit (Recheneinheit) werden die Messwerte direkt verarbeitet und daraus ein Wert für die Insassenmasse, wie unten erläutert, abgeleitet oder aus den Messwerten werden zunächst die entsprechenden Größen (Fahrzeugbeschleunigung, Gurtbandbeschleunigung, Gurtkraft) bestimmt, aus denen anschließend ein Wert für die Insassenmasse abgeleitet wird. Weiterhin ist dem Fachmann klar, dass die gewonnenen Größen keine exakten Werte darstellen, sondern Messwerte bzw. aus Messungen erhaltene Größen, die natürlicherweise mit (Mess-)Fehlern behaftet sind.

Aus der Gurtkraft, der (errechneten) Gurtbandbeschleunigung sowie der Fahrzeugbeschleunigung wird nun die Masse des Insassen wie folgt abgeleitet: FGurt = mInsasse·(aESP + aCKS)

In obigen Gleichungen ist aWKS = aESP, wenn zur Messung der Fahrzeugbeschleunigung ein ESP-Sensor verwendet wird.

Die Bestimmung der Insassenmasse erfolgt vorzugsweise im niedrigen Frequenzbereich. Hierzu ist vorteilhafterweise ein Filter in der entsprechenden Recheneinheit vorgesehen, der mittlere und hohe Frequenzbereiche aus dem erhaltenen Signal für die Insassenmasse herausfiltert. Diese Filterung führt jedoch zu guten Ergebnissen, da die Masse des Insassen als eine sehr konstante und nicht veränderbare Größe angenommen werden kann.

Folglich ist nach Filterung des Signals die Insassenmasse mInsasse mit ausreichender Genauigkeit bestimmt. Dieser Wert kann nun zur Bestimmung der Insassenbeschleunigung weiterverarbeitet werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird daher aus der Insassenmasse mInsasse und der Gurtkraft FGurt, welche vom Gurtkraftsensor gemessen wird, auf die Insassenbeschleunigung zurückgerechnet. Sie ergibt sich zu:

Bezüglich der Bestimmung der Insassenbeschleunigung sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Rahmen vorliegender Anmeldung das Verfahren und das System zur Bestimmung der Insassenbeschleunigung auch unabhängig vom Verfahren und System zur Bestimmung der Insassenmasse unter Schutz gestellt werden können, wenn nämlich die Insassenmasse anderweitig bestimmt wird. In diesem Fall wird aus der mittels eines Gurtkraftsensors gemessenen Gurtkraft und einem (beispielsweise aus dem Insassengewicht berechneten) Wert für die Insassenmasse eine Insassenbeschleunigung gemäß oben genanntem Zusammenhang berechnet.

Damit kann gemäß Erfindung die Insassenmasse und die Insassenbeschleunigung bei einem Fahrzeugcrash oder allgemeiner immer dann, wenn die für die Erfindung notwendigen Komponenten Signale liefern, wie z. B. im Falle einer Vollbremsung, unter Umgehung der im Stand der Technik auftretenden Probleme berechnet werden. Insbesondere ist keine unmittelbare Messung der Insassenmasse notwendig. Die Insassenbeschleunigung kann sicher, hochdynamisch und sehr genau, bei den meisten Kraftfahrzeugen ohne weiteren Hardwareaufwand, bestimmt werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Sicherheitsgurtsystem mit einem erfinderungsgemäßen System zur Bestimmung der Insassenmasse. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass das genannte System auch zur Bestimmung der Insassenbeschleunigung (wie oben ausgeführt) eingesetzt werden kann. Sicherheitsgurtsysteme an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine mögliche Ausführungsform eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems ist in der Voranmeldung DE 10 2005 041 101.0 der Anmelderin beschrieben.

Dieses Sicherheitsgurtsystem umfasst eine durch einen Aktuator (Elektromotor) betätigbare Bremsanordnung (Keilbremse) zur Abbremsung einer Bewegung des Gurtbandes. Diese Bremsanordnung ist als selbstverstärkende Anordnung der vom Aktuator erzeugten Betätigungskraft ausgestaltet. Weiterhin ist der Aktuator mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden, die dazu eingerichtet ist, den Aktuator in Abhängigkeit mindestens eines insassenspezifischen und/oder situationsspezifischen Parameters zu steuern. Solche Parameter stellen beispielsweise die Insassenmasse (mInsasse) die Sitzposition des Insassen, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Crashpuls bei einem Crash oder die Umgebungssituation charakterisierende Parameter (z.B. Temperatur, Straßenbeschaffenheit, Beschaffenheit eines Hindernisses) dar. In Abhängigkeit von einem oder mehreren dieser Parameter ermittelt die elektronische Steuereinheit beispielsweise eine zeitabhängige Sollkennlinie, gemäß derer der Vorgang der Abbremsung der Abwickelbewegung des Gurtbandes von der Gurtrolle (oder allgemeiner die Ausgabe des Gurtbandes) gesteuert wird. Ein solches adaptives Sicherheitsgurtsystem kann insbesondere die den Fahrzeuginsassen zurückhaltende Gurtkraft in Abhängigkeit von leicht- oder schwergewichtigen Fahrzeuginsassen optimal regeln, so dass zum einen überhöhte Krafteinwirkungen des Gurtes mit der Folge einer gesteigerten Verletzungsgefahr des Kopf- und Brustbereichs vermindert werden und zum anderen das Risiko, dass eine Person bei einem Crash auf das Lenkrad prallt, minimiert wird.

Ist ein derartiges adaptives Sicherheitsgurtsystem mit einem erfindungsgemäßen System zur Bestimmung der Insassenmasse und/oder der Insassenbeschleunigung ausgestattet, so wird es beispielsweise möglich, die Abbremsung der Gurtbandbewegung bzw. die Ausgabe des Gurtbandes in Abhängigkeit von der bestimmten Insassenmasse und/oder Insassenbeschleunigung vorzunehmen. Ein Beispiel eines solchen adaptiven Sicherheitsgurtsystems wird im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen näher besprochen werden.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Insassenmasse und/oder der Insassenbeschleunigung möglichst effizient zu automatisieren, ist es sinnvoll, dieses Verfahren mittels eines Computerprogramms zu implementieren, das insbesondere auf einer Recheneinheit des erfindungsgemäßen Systems gestartet und ausgeführt wird. Hierbei kann für die Bestimmung der Gurtbandbeschleunigung aus den entsprechenden Sensordaten, beispielsweise den Daten eines Gurtrollenwinkelgebers, sowie zur Bestimmung eines Wertes für die Insassenmasse aus der Gurtkraft, der Fahrzeugbeschleunigung und der Gurtbandbeschleunigung sowie schließlich zur Bestimmung der Insassenbeschleunigung aus der Gurtkraft und dem ermittelten Wert für die Insassenmasse jeweils eine eigene Recheneinheit vorhanden sein oder aber vorzugsweise ein und die selbe Recheneinheit diese Berechnungen ausführen.

Das Computerprogramm kann als Computerprogrammprodukt auf Datenträgern, wie CD-ROMs, EEPROMs oder auch in Form von Flash-Memories gespeichert sein, oder aber als reines Computerprogramm über diverse Rechnernetze (wie Intranet oder Internet) in den Arbeitsspeicher herunterladbar sein. Als Computerprogramm und Computerprogrammprodukt werden auch Mikrocontrollerprogramme bzw. Mikrocontrollerprogrammprodukte verstanden.

Im folgenden sollen die Erfindung sowie ihre Vorteile in Ausführungsbeispielen, die durch die beigefügten Figuren illustriert sind, näher erläutert werden.

1 zeigt schematisch einen in einer Fahrgastzelle befindlichen, durch ein adaptives Sicherheitsgurtsystem gesicherten Insassen,

2 zeigt schematisch ein Flussdiagramm zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

3 zeigt einen relevanten Ausschnitt eines adaptiven Sicherheitsgurtsystems, wie es zusammen mit vorliegender Erfindung Verwendung finden kann, im Längsschnitt,

4 zeigt eine Draufsicht einer Keilanordnung, die in dem in 3 dargestellten Sicherheitsgurtsystem zum Einsatz kommt, und

5 zeigt eine Darstellung wie in 1 als alternative Ausführungsform.

1 zeigt schematisch einen Insassen 102 in einer Fahrgastzelle 108 von vorne betrachtet. Der Insasse 102 ist durch ein adaptives Sicherheitsgurtsystem, von dem nur schematisch die Steuereinheit 35 und das Gurtband 16 dargestellt ist, gesichert. Eine ausführlichere Behandlung eines solchen adaptiven Sicherheitsystems befindet sich weiter unten im Zusammenhang mit den 3 und 4.

Der Insasse 102 befindet sich in Sitzposition auf einem Sitz 106 und ist durch das Gurtband 16 des adaptiven Sicherheitsgurtsystems gesichert. Letzteres weist als Bestandteil des erfindungsgemäßen Systems zur Messung eines Gurtbandauszugs einen Gurtrollenwinkelgeber 3 auf. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Messung einer Gurtkraft ein Gurtkraftsensor 4 am Gurtschloss des Gurtes 16 angebracht bzw. dort integriert. Schließlich ist als Sensor zur Messung der Fahrzeugbeschleunigung ein ESP-Sensor 2 in der Fahrgastzelle angeordnet. Die Recheneinheit 5 zur Ableitung eines Wertes für die Insassenmasse ist in diesem Ausführungsbeispiel Bestandteil der Steuereinheit 35 des adaptiven Sicherheitsgurtsystems. Dies ermöglicht, dass auf einfache Weise die ermittelten Werte für Insassenmasse und/oder Insassenbeschleunigung der Steuereinheit 35 zugeführt werden können, die ihrerseits eine Ausgabe des Gurtbandes oder eine Abbremsung der Gurtbandbewegung im Crashfall steuert oder regelt.

Obgleich in 1 das erfindungsgemäße System mit seinem Gurtrollenwinkelgeber 3, seinem Gurtkraftsensor 4 und der Recheneinheit 5 eng verknüpft mit dem adaptiven Sicherheitsgurtsystem dargestellt ist, ist es im Rahmen vorliegender Erfindung auch denkbar, dieses System vom adaptiven Sicherheitsgurtsystem zu lösen. Um jedoch einen einfachen, robusten und sicheren Aufbau eines solchen Systems sicherzustellen und vorhandene Komponenten optimal nutzen zu können, ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße System soweit als möglich in ein vorhandenes adaptives Sicherheitsgurtsystem zu integrieren.

Im folgenden soll anhand von 2 der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Insassenmasse und der Insassenbeschleunigung unter Verwendung des in 1 gezeigten Systems näher erläutert werden. Der geschilderte Ablauf entspricht dem Algorithmus, den das beanspruchte Computerprogramm ausführen muss, um das erfindungsgemäße Verfahren zu implementieren.

Im vorliegend betrachteten Fall eines Fahrzeugcrashs sollen zunächst die Insassenmasse und dann die Insassenbeschleunigung bestimmt werden. Im Schritt 201 wird die Fahrgastzellenbeschleunigung mittels des ESP-Sensors 2 gemessen (aESP = aWKS). Parallel hierzu wird im Schritt 202 der Gurtbandauszug gemessen, beispielsweise über den bereits erwähnten Gurtrollenwinkelgeber 3. Wiederum parallel hierzu wird im Schritt 203 die Gurtkraft mittels des Gurtkraftsensors 4 gemessen. Da in der Regel die Gurtbandbeschleunigung nicht unmittelbar detektiert werden kann, ist die Beschleunigung des Gurtbandauszugs zu berechnen. Hierzu wird im Schritt 204 eine zeitliche Differentiation vorgenommen. Ausgehend von der gemessenen Strecke des Gurtbandauszugs ist eine zweifache zeitliche Ableitung notwendig. Ausgehend von der Geschwindigkeit des Gurtbandauszugs ist eine einfache zeitliche Ableitung notwendig, um auf die Beschleunigung des Gurtbandauszugs zu kommen. Bei dieser Gelegenheit sei angemerkt, dass die Beschleunigung des Gurtbandauszugs der Beschleunigung des Insassen in Bezug auf den Fahrzeuginnenraum entspricht.

Nach dem Schritt 204 liegen die für die Bestimmung der Insassenmasse notwendigen Größen vor. Zunächst wird im Schritt 205 die (absolute) Insassenbeschleunigung mInsasse = aESP + aCKS als Summe der berechneten Fahrgastzellenbeschleunigung und der Gurtbandbeschleunigung durch einfache Summenbildung berechnet. Im Schritt 206 erfolgt hierauf eine Bestimmung oder besser Schätzung der Insassenmasse mInsasse gemäß der Gleichung

In der Praxis zeigt sich aufgrund des verrauschten Gurtbandbeschleunigungs- bzw. Insassenbeschleunigungs-Signals ein mehr oder weniger verrauschtes Ergebnis für die Insassenmasse im Schritt 206. Da es sich bei der Insassenmasse jedoch um eine sehr konstante und nicht veränderbare Größe handelt, kann durch eine anschließende starke Filterung des Signals der Insassenmasse im Schritt 207 eine Bestimmung der Insassenmasse mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden (Schritt 208).

In diesem Beispiel soll weiterhin die Insassenbeschleunigung bestimmt werden. Hierzu schließt sich an den Schritt 208 ein weiterer Schritt 209 an. Die Insassenbeschleunigung aInsasse berechnet sich aus der im Schritt 203 gemessenen Gurtkraft FGurt die durch die im Schritt 208 bestimmte Insassenmasse mInsasse dividiert wird. Im Schritt 210 ist somit die Insassenbeschleunigung mit ausreichender Genauigkeit bestimmt. Das Verfahren bzw. das Computerprogramm endet daraufhin im Schritt 211. Es sei darauf hingewiesen, dass die im Schritt 210 bestimmten Werte der Insassenbeschleunigung weitaus genauer sind als das verrauschte Signal aus dem Schritt 205. Durch die vorangehende Bestimmung der Insassenmasse (Schritte 207 und 208) kann jedoch das Rauschen soweit eliminiert werden, dass die im Schritt 210 zurückgerechnete Insassenbeschleunigung brauchbare Werte darstellt.

Sämtliche Berechnungen zur Bestimmung der Insassenmasse und/oder Insassenbeschleunigung werden vorzugsweise in einer Recheneinheit 5 des erfindungsgemäßen Systems ausgeführt. Hierzu werden die Signale der Sensoren 2, 3 und 4 über Leitungen oder per Funk an die Recheneinheit 5 übertragen. In 1 ist die Recheneinheit als Bestandteil einer Steuereinheit 35 eines Sicherheitsgurtsystems integriert. Die erfindungsgemäß bestimmten Werte für die Insassenmasse und Insassenbeschleunigung können einem solchen adaptiven Sicherheitsgurtsystem zugeführt werden. Ein solches sei nun anhand der 3 und 4 näher beschrieben.

3 zeigt einen Längsschnitt eines auf einer Seite einer Drehachse A liegenden Abschnitts eines Gurtaufrollers 10 für ein mögliches adaptives Sicherheitsgurtsystem 1. Der Gurtaufroller 10 umfasst eine drehfest auf einer schwimmend gelagerten Welle 12 angeordnete Gurtrolle 14, auf die ein Gurtband 16 gewickelt ist. Zum Auf- bzw. Abwickeln des Gurtbands 16 auf bzw. von der Gurtrolle 14 ist die Welle 12 mit der Gurtrolle 14 um die Drehachse A drehbar.

Eine Bremsanordnung 17 zur Abbremsung einer Abwickelbewegung des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 umfasst eine Bremsscheibe 18, die koaxial zu der Gurtrolle 14 drehfest auf der Welle 12 angeordnet und somit gemeinsam mit der Gurtrolle 14 um die Drehachse A drehbar ist. Ein erstes Trägerteil 20 weist einen ersten Abschnitt 20' auf, der sich im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 18 erstreckt und auf seiner der Bremsscheibe 18 zugewandten Seite ein erstes Reibelement 22 trägt. Ein zweiter Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 20' um den Außenumfang der Bremsscheibe 18. Das erste Trägerteil 20 ist mittels eines in 3 nicht gezeigten Lagers entlang der Drehachse A verschiebbar und um die Drehachse A drehbar gelagert.

An seinem Außenumfang ist der zweite Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 mit einer Außenverzahnung 24 versehen, die mit einer Außenverzahnung 26 eines Zahnrads 28 zusammenwirkt. Das Zahnrad 28 ist drehfest mit einer Motorwelle 30 eines Elektromotors 32 verbunden, wobei der Elektromotor 32 bezüglich der Gurtrolle 14 radial außenliegend positioniert und an einem die Gurtrolle 14 übergreifenden ortsfesten Gehäuseteil 34 befestigt ist.

Der Elektromotor 32 ist mit einer elektronischen Steuereinheit 35 verbunden, die ihrerseits über ein CAN-Bussystem mit Sensoren 36 oder Signalleitungen 36 zur Erfassung bzw. Übertragung insassenspezifischer und situationsspezifischer Parameter, d.h. Sensoren zur Erfassung oder Signalleitungen zur Übertragung beispielsweise des Insassengewichts, der Insassenmasse, der Insassenbeschleunigung und der Insassenposition sowie beispielsweise Geschwindigkeitssensoren, Temperatursensoren, Crashsensoren, Beschleunigungssensoren, Fliehkraftsensoren, etc. in Verbindung steht. Die Sensoren 36 können ohnehin in einem mit dem Gurtaufroller 10 ausgestatteten Kraftfahrzeug vorhandene, beispielsweise zur Steuerung des Bremssystems dienende Sensoren sein. Alternativ dazu können die Sensoren 36 jedoch auch separate, lediglich mit der elektronischen Steuereinheit 35 des Gurtaufrollers 10 verbundene Sensoren sein. Signalleitungen 36 sind insbesondere solche der Recheneinheit 5 des erfindungsgemäßen Systems, über die Werte der Insassenmasse und -beschleunigung an die Steuereinheit 35 übertragen werden.

Eine Mehrzahl von ersten Keilen 38 ist um einen Innenumfang des zweiten Abschnitts 20'' des ersten Trägerteils 20 verteilt an dem zweiten Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 befestigt. Eine der Anzahl erster Keile 38 entsprechende Anzahl zweiter Keile 40 ist an einer von der Bremsscheibe 18 abgewandten Außenfläche eines ortsfesten und mit dem Gehäuseteil 34 verbundenen zweiten Trägerteils 42 befestigt. Die ersten und zweiten Keile 38, 40 sind dabei so orientiert, dass sich ihre schrägen Keilflächen 46, 48 gegenüberliegen und im Wesentlichen senkrecht zu der Drehachse A erstrecken.

Auf seiner der Bremsscheibe 18 zugewandten Seite trägt ein erster Abschnitt 42' des zweiten Trägerteils 42, der sich im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 18 erstreckt, ein zweites Reibelement 22'. Zur Einstellung eines Abstands zwischen dem ersten Abschnitt 20' des ersten Trägerteils 20 und dem ersten Abschnitt 42' des zweiten Trägerteils 42 ist eine Rückstellfeder 44 vorgesehen, deren Enden sich an dem ersten Abschnitt 20' des ersten Trägerteils 20 bzw. einem sich im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Abschnitt 42' erstreckenden zweiten Abschnitt 42'' des zweiten Trägerteils 42 abstützen.

Im Folgenden wird die Funktion des Gurtaufrollers 10 erläutert. Im Normalbetrieb des Gurtaufrollers 10 wird das Gurtband 16 durch Drehen der Welle 12 und der drehfest damit verbundenen Gurtrolle 14 um die Drehachse A auf die Gurtrolle 14 auf- bzw. von der Gurtrolle 14 abgewickelt. Die Bremsscheibe 18, die ebenfalls drehfest auf der Welle 12 angeordnet ist, wird bei einer Drehung der Welle 12 ebenfalls um die Drehachse A gedreht.

Wenn das Fahrassistenzsystem oder ein entsprechender Sensor 36, wie z.B. ein Crashsensor, eine Gefahrensituation oder einen unmittelbar bevorstehenden Crash erkennt, steuert die elektronische Steuereinheit 35 zunächst – soweit vorhanden – einen Gurtstraffer an, woraufhin der Betätigungsmechanismus des Gurtstraffers eine Drehung der Welle 12 und somit der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 um die Drehachse A bewirkt. Dadurch wird das Gurtband 16 auf die Gurtrolle 14 gewickelt und das Gurtband 16 am Körper des Fahrzeuginsassen strammgezogen.

Beim Crash selbst wird zunächst die durch den Gurtstraffer bewirkte Drehbewegung der Welle 12, der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 infolge der auf das Gurtband 16 wirkenden Kraft gestoppt. Um eine Drehung der Welle 12, der Gurtrolle 14 und der Bremsscheibe 18 in entgegengesetzter Richtung und somit ein Abwickeln des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 zu verhindern, muss anschließend der Elektromotor 32 von der elektronischen Steuereinheit 35 betätigt werden.

Die elektronische Steuereinheit 35 kann in einer vorteilhaften Ausführung hierzu eine Kennlinie vorgeben, die derart gewählt wird, dass der Insasse in Bezug auf das ortsfeste Bezugssystem der Fahrzeugumgebung vorzugsweise konstant abgebremst wird. Hierzu ist die Kenntnis der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Crash notwendig. Weiterhin muss der zur Verfügung stehende Flugweg ermittelt werden. Diese beiden Größen werden mittels der dargestellten Sensoren 36, zu denen auch im Fahrzeug installierte Kameras gezählt werden können, ermittelt. Weiterhin kann die elektronische Steuereinheit 35 von den Sensoren 36 Umgebungsparameter und/oder systeminterne Parameter empfangen oder aus den Sensorwerten berechnen. Ein Vorteil ist, dass die Sollwerte der Kennlinie unmittelbar vor und auch noch während des Crashs vorgegeben werden können. In Übereinstimmung mit dieser Kennlinie steuert die Steuereinheit 35 den Elektromotor 32 an, der entsprechend die Abbremsung der Abwickelbewegung des Gurtbands 16 von der Gurtrolle 14 veranlasst. Die aktuellen Beschleunigungswerte des Insassen 102 erhält die Steuereinheit 35 vorzugsweise von einer Recheneinheit 5 des erfindungsgemäßen Systems. Somit ist eine Regelung auf die gewünschten Beschleunigungswerte möglich.

Das in 3 dargestellte adaptive Sicherheitsgurtsystem 1 stellt ein für die vorliegende Erfindung bevorzugtes Sicherheitsgurtsystem dar. Wie bereits erwähnt, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf ein derartiges Sicherheitsgurtsystem beschränkt.

Bei der Betätigung des Elektromotors 32 wird eine Drehung der Motorwelle 30 im Uhrzeigersinn über das Zahnrad 28 auf das erste Trägerteil 20 übertragen wird. Das erste Trägerteil 20 wird somit im Uhrzeigersinn um die Drehachse A relativ zu dem zweiten Trägerteil 42 verdreht. Dies führt dazu, dass die schrägen Keilflächen 46 der an dem zweiten Abschnitt 20'' des ersten Trägerteils 20 befestigten ersten Keile 38 auf die schrägen Keilflächen 48 der an dem zweiten Trägerteil 42 festgelegten zweiten Keile 40 auflaufen, wodurch das erste Trägerteil 20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 44 axial zur Bremsscheibe 18 hin, das heißt in 3 nach links verschoben wird, so dass sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 anlegt.

Zur besseren Veranschaulichung der Wirkung der ersten und zweiten Keile 38, 40 ist in 4 eine Draufsicht einer Keilanordnung mit einem ersten und einem zweiten Keil 38, 40 dargestellt. Die ersten und die zweiten Keile 38, 40 sind so angeordnet, dass die schräge Keilfläche 46 des ersten Keils 38 der schrägen Keilfläche 48 des zweiten Keils 40 gegenüber liegt. Eine Steigung P der Keilflächen 46, 48 wird jeweils durch einen Keilsteigungswinkel &agr; festgelegt. Eine durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Keile 38, 40 bewirkte Axialverschiebung d des ersten Trägerteils 20 bestimmt sich somit nach der Formel d = &phgr;·P/(2·&pgr;) wobei &phgr; der Drehwinkel des ersten Trägerteils 20 um die Drehachse A ist.

Obwohl die in 4 gezeigte Keilanordnung einen ersten und einen zweiten Keil 38, 40 umfasst, kann der zweite Keil 40 auch durch eine andere geeignete Vorrichtung, wie z.B. einen Bolzen ersetzt werden, die eine gleitende oder rollende Abstützung des ersten Keils 38 ermöglicht. Darüber hinaus kann anstelle der in 4 dargestellten Keilanordnung auch eine Kugel/Rampen-Anordnung zum Einsatz kommen.

Wenn sich das erste Reibelement 22 an die Bremsscheibe 18 anlegt, wird die Bremsscheibe 18 aufgrund der schwimmenden Lagerung der Welle 12 gemeinsam mit dem ersten Trägerteil 20 in Richtung des zweiten Trägerteils 42, das heißt in 3 nach links verschoben. Infolge dessen legt sich die Bremsscheibe 18 nahezu ohne Verzögerung auch an das zweite Reibelement 22' an.

Bei dem in 3 gezeigten Gurtaufroller 10 bilden das erste Trägerteil 20, das zweite Trägerteil 42 sowie die ersten und zweiten Keile 38, 40 eine Selbstverstärkungsanordnung, das heißt die von dem Elektromotor 32 über das Zahnrad 28 eingeleitete Betätigungskraft wird selbsttätig, ohne weitere von außen einzubringende Kräfte verstärkt.

5 zeigt schematisch einen Insassen 102 in einer Fahrgastzelle 108 von vorne betrachtet. Der Insasse 102 ist durch ein adaptives Sicherheitsgurtsystem 1, von dem nur schematisch die Steuereinheit 35, die Bremsanordnung 17 und das Gurtband 16 dargestellt ist (vergleiche 3), gesichert. Eine ausführliche Behandlung eines Beispiels eines solchen adaptiven Sicherheitsgurtsystems wurde in Zusammenhang mit den 3 und 4 gegeben.

Der Insasse 102 befindet sich in Sitzposition auf einem Sitz 106 und ist durch das Gurtband 16 des adaptiven Sicherheitsgurtsystems gesichert. Zwischen oberen Brustbereich und dem Bauchbereich des Insassen 102, vorzugsweise an einer Stelle des Gurtbandes 16, die typischerweise während der Fahrt am Insassen 102 anliegt, befindet sich ein Beschleunigungssensor 6. Der Beschleunigungssensor 6 ist im Gurtband integriert. Der Beschleunigungssensor 6 macht somit Bewegungen des Insassen 102 in gleicher Weise mit, so dass der Beschleunigungssensor 6 die Beschleunigung des Insassen 102 absolut, d.h. in bezug zum ortsfesten, das Fahrzeug umgebenden Inertialsystem (Fahrzeugumgebung), misst.

Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Messung einer Gurtkraft ein Gurtkraftsensor 4 am Gurtschloss des Gurtes 16 angebracht bzw. dort integriert. Die Recheneinheit 5 zur Ableitung eines Wertes für die Insassenmasse ist in diesem Ausführungsbeispiel wieder Bestandteil der Steuereinheit 35 des adaptiven Sicherheitsgurtsystems (vergleiche hierzu das Ausführungsbeispiel gemäß 1).

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Daten des Beschleunigungssensors 6 über eine Funktstrecke 37 an die Recheneinheit 5 übermittelt. In gleicher Weise können auch die Messdaten des Gurtkraftsensors 4 per Funk an die Recheneinheit 5 übertragen werden. Selbstverständlich sind alternativ oder zusätzlich auch Messdatenübertragungen per Leitung möglich.

Es ist auch möglich, mehrere Sensoren 6 vorzusehen, beispielsweise dort, wo das Gurtband sich über den Oberkörper des Insassen und über die Beine des Insassen 102 erstreckt. Auf diese Weise können sich mehrere Beschleunigungssensoren 6 an markanten Stellen des Insassen 102 befinden, so dass Bewegungen verschiedener Körperteile erfasst werden können. Dies erlaubt eine präzisere Erfassung der Beschleunigungssituation des Insassen. Insbesondere können hierdurch auch verschiedene Crashverläufe (Schleudern, Überschlagen, Frontalcrash, etc.) erfasst werden. Weiterhin erlauben mehrere Sensoren 6 auch eine Auswertung der Daten hinsichtlich Fehlerdetektion aufgrund der vorhandenen Redundanz.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, insbesondere bei Verwendung einer Funkverbindung 37, wenn eine Aktivierung der Recheneinheit 5 erst dann erfolgt, wenn eine bestimmte Beschleunigungsschwelle überschritten wird. Hierdurch kann Energie gespart werden, so dass der Beschleunigungssensor 6 mit möglichst geringem Energieverbrauch betrieben werden kann. Gleiches gilt selbstverständlich für die übrigen, erwähnten Sensoren 2, 3 und 4 (vgl. 1). So kann beispielsweise nur im Crashfall, typischerweise bei Beschleunigungen über 2 bis 3g die Funkverbindung 37 aktiviert und Daten an die Recheneinheit 5 übertragen werden.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorliegend in Zusammenhang mit 5 besprochenen Ausgestaltungen in analoger Weise auf das Ausführungsbeispiel gemäß 1 übertragen werden können. Gleiches gilt für den umgekehrten Fall.

Zur Bestimmung der Insassenmasse gemäß Erfindung wird in diesem Ausführungsbeispiel die Insassenbeschleunigung in bezug auf die ortsfeste Fahrzeugumgebung mittels des Insassenbeschleunigungssensors 6 gemessen. Solche Beschleunigungssensoren sind an sich bekannt. Es sind kapazitive oder piezoresistive Beschleunigungssensoren bekannt und auf dem Markt erhältlich. Bei piezoresistiven Beschleunigungssensoren wandelt ein piezokeramisches Sensorplättchen dynamische Druckschwankungen in elektrische Signale um, die entsprechend weiterverarbeitet werden können. Die Druckschwankung wird durch eine mit der Piezokeramik verkoppelte seismische Masse (in der Regel Silizium) erzeugt, die bei einer Beschleunigung des Gesamtsystems dann auf die Piezokeramikscheibe wirkt. Es existieren 1D-, 2D- und 3D-Beschleunigungssensoren. Die Größe dieser Sensoren bewegt sich im Millimeter-Bereich. Eine andere Möglichkeit ist die kapazitive Messung der Beschleunigung, bei der ein erweiterter Plattenkondensator zum Einsatz kommt, der durch eine zusätzliche Elektrodenplatte in zwei Teilkondensatoren geteilt ist. Hierzu wird ein Masseplättchen an zwei kleinen Silizium-Federn (Silizium-Beinchen) mittels Bulk-Technologie geätzt. Durch die jeweilige Auslenkung bei positiver oder negativer Beschleunigung kann eine Kapazitätsänderung gemessen und diese ausgewertet werden.

Zur Energieversorgung des Beschleunigungssensors 6 sowie der übrigen Sensoren 2, 3 und 4 (vergleiche Ausführungsbeispiel gemäß 1) können vorteilhafterweise aufladbare Batterien vorgesehen sein. Weiterhin ist es möglich und vorteilhaft, wenn zu den Sensoren elektrische Leitungen zur Spannungsversorgung gelegt sind. Im Falle des Beschleunigungssensors 6 können im Gurtband 16 elektrische Leitungen zur Spannungsversorgung eingewebt sein. Alternativ hierzu ist eine induktive Kopplung möglich und vorteilhaft. Bei einer solchen induktiven Kopplung kann der Sensor die notwendige elektrische Energie aus dem elektrischen Feld beziehen. Somit sind keine Leitungen erforderlich, die insbesondere im Kraftfahrzeugbereich hohen Belastungen ausgesetzt sein können.

Zur erfindungsgemäßen Bestimmung der Insassenmasse wird parallel zum ersten Schritt der Messung der Insassenbeschleunigung in einem zweiten Schritt die Gurtkraft mittels des Gurtkraftsensors gemessen. Hierzu wird auf das Ausführungsbeispiel gemäß 1 verwiesen.

Nach diesen Schritten liegen die für die Bestimmung der Insassenmasse notwendigen Größen aInsasse sowie FGurt vor. In einem nächsten Schritt erfolgt hierauf eine Bestimmung (oder besser Schätzung) der Insassenmasse aInsasse gemäß der Gleichung

Da es sich bei der Insassenmasse um eine sehr konstante und nicht veränderbare Größe handelt, kann durch eine anschließende Filterung des Signals der Insassenmasse in einem nächsten Schritt eine Bestimmung der Insassenmasse aus den in der Praxis verrauschten Signalen der Gurtbandbeschleunigung und der Insassenbeschleunigung mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden.

Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bereits ausführlich beschrieben, kann auch in diesem Ausführungsbeispiel im Anschluss an die Bestimmung der Insassenmasse wiederum auf die Insassenbeschleunigung zurückgerechnet werden, die sich aus der Gurtkraft FGurt bestimmt, die durch die bestimmte Insassenmasse mInsasse dividiert wird. Hierdurch kann in der Regel die Insassenbeschleunigung aInsasse mit ausreichender und höherer Genauigkeit bestimmt werden, als sie sich durch die unmittelbare Messung mit dem Beschleunigungssensor 6 ergibt.

1
Sicherheitsgurtsystem
2
Sensor, ESP-Sensor
3
Sensor, Gurtrollenwinkelgeber
4
Gurtkraftsensor
5
Recheneinheit
6
Sensor, Insassenbeschleunigungssensor
10
Gurtaufroller
12
Welle
14
Gurtrolle
16
Gurtband
17
Bremsanordnung
18
Bremsscheibe
20
Trägerteil
20', 20''
erster Abschnitt, zweiter Abschnitt
22
erstes Reibelement
22'
zweites Reibelement
24
Außenverzahnung
26
Außenverzahnung
28
Zahnrad
30
Motorwelle
32
Elektromotor
34
ortsfestes Gehäuseteil
35
Steuereinheit
36
Sensor, Signalleitung
37
Funkverbindung
38
erster Keil
40
zweiter Keil
42, 42', 42''
zweites Trägerteil, erster Abschnitt, zweiter
Abschnitt
44
Rückstellfeder
46
Keilfläche
48
Keilfläche
102
Insasse
106
Fahrzeugsitz
108
Fahrgastzelle, Fahrzeuginnenraum


Anspruch[de]
Verfahren zur Bestimmung der Insassenmasse (mInsasse) eines durch ein Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherten Insassen (102) in einem Fahrzeug,

dadurch gekennzeichnet, dass

mittels eines Sensors (2) eine Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) bestimmt wird,

mit Hilfe eines Sensors (3) eine Beschleunigung (aCKS) des den Insassen (102) sichernden Gurtbandes (16) bestimmt wird und mittels eines Gurtkraftsensors (4) die Gurtkraft (FGurt) bestimmt wird, die auf den Insassen (102) wirkt,

wobei aus der Division der Gurtkraft (FGurt) durch die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) und Gurtbandbeschleunigung (aCKS) ein Wert für die Insassenmasse (mInsasse) abgeleitet wird.
Verfahren zur Bestimmung der Insassenmasse (mInsasse) eines durch ein Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherten Insassen (102) in einem Fahrzeug,

dadurch gekennzeichnet, dass

mittels eines Sensors (6) eine Insassenbeschleunigung (aInsasse) in bezug auf die ortsfeste Fahrzeugumgebung bestimmt wird und mittels eines Gurtkraftsensors (4) die Gurtkraft (FGurt) bestimmt wird, die auf den Insassen (102) wirkt,

wobei aus der Division der Gurtkraft (FGurt) durch die Insassenbeschleunigung (aInsasse) ein Wert für die Insassenmasse (mInsasse) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (2) zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) ein ESP-Sensor verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) in der Fahrgastzelle (108) angeordnet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gurtbandauszug mittels eines Gurtrollenwinkelgebers (3) als Sensor (3) gemessen und aus dieser Messung die Beschleunigung (aCKS) des Gurtbandes (16) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Insassenmasse (mInsasse) abgeleitete Wert stark gefiltert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bestimmten Gurtkraft (FGurt) und dem ermittelten Wert für die Insassenmasse (mInsasse) eine Insassenbeschleunigung (aInsasse) gemäß dem Zusammenhang mInsasse = FGurt/mInsasse zurückgerechnet wird. System zur Bestimmung der Insassenmasse (mInsasse) eines durch ein Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherten Insassen (102) in einem Fahrzeug,

gekennzeichnet durch

einen im Fahrzeuginnenraum (108) angeordneten Sensor (2) zur Bestimmung einer Fahrzeugbeschleunigung (aWKS),

einen im Fahrzeuginnenraum (108) angeordneten Sensor (3), mit dessen Hilfe eine Beschleunigung (aCKS) des den Insassen (102) sichernden Gurtbandes (16) bestimmt wird,

einen Gurtkraftsensor (4) zur Bestimmung einer auf den Insassen wirkenden Gurtkraft (FGurt) und durch

eine Recheneinheit (5) zur Ableitung eines Wertes für die Insassenmasse (mInsasse) aus der Division der Gurtkraft (FGurt) durch die Summe aus Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) und Gurtbandbeschleunigung (aCKS)
System zur Bestimmung der Insassenmasse (aInsasse) eines durch ein Sicherheitsgurtsystem (1) gesicherten Insassen (102) in einem Fahrzeug,

gekennzeichnet durch

einen im Fahrzeuginnenraum (108), insbesondere am Gurtband (16) angeordneten Sensor (6) zur Bestimmung einer Insassenbeschleunigung (aInsasse) in bezug auf die ortsfeste Fahrzeugumgebung,

einen Gurtkraftsensor (4) zur Bestimmung einer auf den Insassen wirkenden Gurtkraft (FGurt) und durch

eine Recheneinheit (5) zur Ableitung eines Wertes für die Insassenmasse (mInsasse) aus der Division der Gurtkraft (FGurt) durch die Insassenbeschleunigung (aInsasse)
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) als ein ESP-Sensor ausgebildet ist. System nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung (aWKS) in der Fahrgastzelle (108) angeordnet ist. System nach einem der Ansprüche 8, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung eines Gurtbandauszugs ein Gurtrollenwinkelgeber (3) als Sensor (3) am Sicherheitsgurtsystem (1) vorgesehen ist und mittels einer Recheneinheit (5) aus der zeitlichen Messung des Gurtbandauszugs eine Beschleunigung des Gurtbandes (16) bestimmt wird. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (5) ein Filter zur Ableitung eines Wertes für die Insassenmasse (mInsasse) vorgesehen ist. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit (5) vorgesehen ist, um aus der bestimmten Gurtkraft (FGurt) und dem ermittelten Wert für die Insassenmasse (mInsasse) eine Insassenbeschleunigung (aInsasse) gemäß aInsasse = FGurt/mInsasse zurückzurechnen. Adaptives Sicherheitsgurtsystem für ein Fahrzeug zur kontrollierten Ausgabe eines einen Insassen (102) sichernden Gurtbandes (16) dieses Sicherheitsgurtsystems (1) mit einem System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14. Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Implementierung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere auf einer Recheneinheit (5) des Systems gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 ausgeführt wird. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf dem Computerprogrammprodukt gespeichert sind und die ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 implementieren, wenn das entsprechende Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere auf einer Recheneinheit (5) des Systems gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 ausgeführt wird.






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