DE4212018B4

DE4212018B4 - Insassenabfühlvorrichtung

Info

Publication number: DE4212018B4
Application number: DE4212018A
Authority: DE
Inventors: Brian K. Rochester Blackburn; Joseph F. Washington Mazur; Scott B. Shelby Township Gentry
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1991-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: US5624132A; US5232243A; JP2535120B2; US5494311A; DE4212018A1; JPH05139233A

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...

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 gemäß US 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 Druckschrift EP 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 betrifft einen Sensor, der in einem Telefonsystem verwendet wird zum Detektieren von Schallwellen. Ein Übertragungsglied steht im ständigen Kontakt mit einem Sensorelement. Ein ständiger Kontakt des Übertragungsglieds (Druckstift) mit dem Sensorelement ist erforderlich, um eine ständige Übertragung einer der auftreffenden Schallwelle entsprechende Kraft von dem Übertragungsglied auf das Sensorelement zu bewirken. In der DE-OS 15 73 948 ist ein ständiger Kontakt notwendig, um bestimmte Elemente in Schwingung zu versetzen. Ein Kontakt des Kontaktglieds gemäß der vorliegenden Erfindung dämpft die Schwingung oder Oszillationen des Films. Es ergibt sich aus dieser Entgegenhaltung kein Hinweis, daß ein Zustand der Verbindungstrennung zwischen dem Sensorfilm und der elektrischen Schaltung abgefühlt werden soll.

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 gemäß US 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 Linie 3-3 in 2;
4 eine Explosionsansicht des Film- oder Schichtsensors gemäß 2;
5 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Insassenrückhaltesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
6 eine schematische Schaltungsdarstellung, die die Schicht- oder Filmtreiberschaltung gemäß 5 zeigt;
7 eine schematische Schaltungsdarstellung, die die Bandpaßfilterschaltung gemäß 6 zeigt;
8 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße der Treiberschaltung gemäß 6;
9 eine schematische Darstellung eines Insassenrückhaltesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 eine Draufsicht des Insassenpositions- und Gewichtsfühlers gemäß 9;
11 eine Seitenansicht des Insassenpositions- und Gewichtsfühlers gemäß Linie 11-11 der 10; 12 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Teils des Insassenrückhaltesystems der 9; 13 eine schematische Schaltungsdarstellung eines Teils des Insassenrückhaltesystems der 9;
14 eine graphische Darstellung des Widerstandswerts des in 9 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 gemäß 9 als eine Funktion des Abstandes zwischen dem Insassen und dem Armaturenbrett oder als eine Funktion des Insassengewichts;
17 eine graphische Darstellung der Winkelposition des in 9 gezeigten Luftkissens, und zwar als eine Funktion der linken und rechten Position des Insassen im Fahrzeugsitz;
18 eine graphische Darstellung der Winkelposition des Luftkissens gemäß 9 als Funktionen der vorderen und hinteren Position des Insassen im Fahrzeugsitz;
19 eine graphische Darstellung der Ausgangsgröße des Sensors gemäß 9, der das Vorhandensein eines Menschen abfühlt;
20 bis 22 Flußdiagramme des Steuerungsprozesses der Steuervorrichtung gemäß 9; 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 Insassenrückhaltesystem 20 mit einer Luftkissenanordnung 22, angeordnet in einer Öffnung eines Armaturenbretts 24 eines Fahrzeugs. Die Luftkissenanordnung 22 weist ein im Inneren eines Luftkissengehäuses 28 zusammengefaltetes Luftkissen 26 auf. Eine Abdeckung 30 deckt das Luftkissen ab und ist so ausgelegt, daß es sich leicht beim Aufblasen des Luftkissens 26 öffnet.
Eine Quelle 32 inerten Gases ist an der Rückseite des Gehäuses 28 angeordnet und ist ferner betriebsmäßig mit dem Luftkissen 26 verbunden. Von der Quelle 32 abgegebenes Gas, welches durch die Verbrennung von pyrotechnischem Material erzeugt oder einfach von einem unter Druck stehenden Behälter freigegeben werden kann, füllt das Luftkissen 26 auf seinen aufgeblasenen Zustand 26'. Sobald das Luftkissen 26 aufgeblasen ist, wie dies bei einem Fahrzeugzusammen prall auftritt, wird ein auf einem Fahrzeugsitz 34 befindlicher Insasse abgefedert.
Eine elektronische Steuervorrichtung 36, wie beispielsweise ein Mikrocomputer, ist betriebsmäßig mit einem Fahrzeugzusammenstoßfühler 38 verbunden. Der Zusammenstoßfühler oder -sensor 38 kann irgendeiner aus einer Anzahl von Typen sein. Beispielsweise kann der Zusammenstoßfühler 38 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 Steuervorrichtung 36 feststellt, daß ein Fahrzeugzusammenstoß auftritt, für den der Einsatz des Luftkissens notwendig ist, um die Fahrzeuginsassen zu schützen, zündet die Steuervorrichtung 36 den Zünder 40, der seinerseits die Gasquelle 32 betätigt.
Der Insassensitz 34 mit dem Insassenrückhaltesystem 20 ist vorzugsweise der Mitfahrersitz des Fahrzeugs. Der Sitz 34 weist einen Insassenfühler- oder -Sensor 60 auf, und zwar angeordnet im Boden oder unteren Kissen 42 des Sitzes 34. Der Insassenfühler 60 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 -sensor 60. Der Sensor 60 weist ein Gehäuse 90 auf, welches eine Bodentragplatte 92 und eine obere Abdeckplatte 94 besitzt. Die Bodenplatte 92 ist starr an einem im wesentlichen nicht-flexiblen Bodenteil des Sitzes 42 angebracht.
Die Bodenplatte 92 und die obere Platte 94 weisen jeweils Innenoberflächen 96, 98 auf, die mit Abstand angeordnet sind. Ein ringförmiges Dichtglied oder eine Dichtung 100 ist angeordnet zwischen der Tragplatte 92 und der oberen Platte 94. Das Dichtglied 100 weist eine Mittelöffnung 106 auf. Die Platten 92, 94 sind miteinander mit einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Schrauben 102 befestigt. Speziell die obere Platte 94 weist Löcher 103 auf und die Bodenplatte 92 besitzt mit Gewinde versehene Löcher 104. Die Dichtung 100 hat entsprechende Löcher 105. Die Schrauben 102 erstrecken sich durch die Löcher 103 und 105 und sind in die Löcher 104 eingeschraubt. Die Bodenplatte 92, die obere Platte 94 und das Abdichtglied 100 bilden eine Kammer 107, in der ein piezoelektrischer Film- oder Schichtsensor oder -fühler 110 angeordnet ist.
Die Bodenplatte 92 weist einen mit Ausnehmungen versehenen Teil 112 auf. Der piezoelektrische Filmsensor 110 überspannt die Ausnehmung 112 und ist entlang entgegengesetzt liegender Kanten an Stellen 114, 116 durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Kleber, befestigt. Die Bodenplatte 92 weist ferner einen zweiten Ausnehmungsteil 120 auf. Eine Filmtreiberschaltung 122 ist an einem Substrat 124 befestigt, welches durch geeignete Mittel in der Ausnehmung 120 angebracht ist. Die Treiberschaltung 122 ist betriebsmäßig mit dem piezoelektrischen Filmsensor 110 durch Anschlüsse 126 verbunden. Elektrische Drähte 128 verbinden die Treiberschaltung 122 mit der Steuerschaltung 36.
Der piezoelektrische Filmsensor 110 ist eine mehrschichtige Struktur mit einer ersten piezoelektrischen Schicht 130 und einer zweiten piezoelektrischen Schicht 136, getrennt durch eine Isolationsschicht 138. Die zwei piezoelektrischen Schichten und die Isolationsschicht sind aneinander in einer integralen Anordnung durch geeignete Mittel befestigt. Jede Schicht oder Lage 130, 136 besitzt eine assoziierte Elektrode, die auf jeder Seite der Schicht angebracht sind, und zwar vorzugsweise durch Siebdruck. Die Elektroden jeder piezoelektrischen Schicht 130, 136 sind mit einem zugehörigen Anschluß 126 verbunden. Speziell ist die obere Elektrode für die Schicht 130 mit dem Anschluß 126' verbunden. Die untere oder Bodenelektrode für die Schicht 130 ist mit dem Anschluß 126'' verbunden. Die obere Elektrode für die Schicht 136 ist mit dem Anschluß 126'' verbunden. Die Bodenelektrode für die Schicht 136 ist mit dem Anschluß 126''' verbunden.
Wenn eine Erregung durch die Filmtreiberschaltung 122 vorliegt, biegen sich Teile der piezoelektrischen Schichten unter ihren zugehörigen Elektroden. Die Treiberschaltung 122 ist so vorgesehen, daß der piezoelektrische Filmsensor 110 oszilliert oder schwingt. Die Filmschwingung erfolgt körperlich über dem Ausnehmungsteil 112 der Bodenplatte 92. Dieses Gebiet des Filmfühlers 110 wird als die Brücke bezeichnet.
Die obere Platte 94 weist einen Kontaktarm 140 auf, der sich senkrecht zur Platte 94 und der Oberfläche 98 erstreckt und zwar zum Filmsensor 110 hin. Die obere Platte 94 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 Platte 94 übertragen. Die an die obere Platte 94 eingelegte Kraft steht funktionsmäßig mit dem Insassengewicht in Beziehung. Da die Bodenplatte 92 starr relativ zum Fahrzeugboden befestigt ist, biegt sich die obere Platte 94 infolge des Gewichts des Insassen, welches durch das Sitzmaterial übertragen wird. Wenn sich die obere Platte 94 biegt, so bewegt sich der Kontaktarm 140 zu den Schichten 130, 136 des Filmsensors oder -fühlers 110.
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 Platte 94 um eine Größe oder einen Betrag, der ausreicht, um sicherzustellen, daß der Kontaktarm 140 den Film 110 kontaktiert. Wenn der Arm 140 den Film 110 kontaktiert, so werden die Schwingungen des Films 110 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 Films 110 wird die Steuervorrichtung mit einer Anzeige dahingehend geliefert, ob ein Insasse auf dem Sitzkissen 60 sich befindet.
Die 5, 6 und 7 zeigen eine Verarbeitungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Insassenfühler der Sensor 60. Der Sensor 60 wird dazu verwendet um festzustellen, ob ein Insasse auf dem Sitzkissen 42 sitzt. Die Steuervorrichtung 36 überwacht das Ausgangssignal vom Sensor 60. Die Steuervorrichtung 36 ermöglicht die Betätigung des Luftkissens, wenn entweder das Signal vom Sensor 60 anzeigt, daß ein Insasse auf dem Sitz sitzt, oder das Nichtvorhandensein eines Signals vom Sensor 60 zeigt an, daß ein elektrischer Fehlerzustand vorhanden ist, wie beispielsweise eine offene Schaltung oder ein Kurzschluß zwischen dem Sensor 60 und der Steuervorrichtung 36.
6 zeigt die Treiberschaltung 122 im einzelnen. Die obere Elektrode der piezoelektrischen Schicht 130 ist über Anschluß 126' mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 144, geschaltet als Differenziervorrichtung, über einen Widerstand verbunden. Die Differenziervorrichtung mit dem Operationsverstärker 144 besitzt einen Rückkopplungswiderstand 145. Der Ausgang des Operationsverstärkers 144 ist mit dem invertierenden Eingang eines als Verstärker geschalteten Operationsverstärkers 142 über einen Eingangwiderstand 147 verbunden. Der Verstärker 142 weist einen Rückkopplungswiderstand 143 auf. Der Ausgang des Verstärkers ist mit der unteren oder Bodenelektrode der piezoelektrischen Schicht 136 durch Anschluß 126''' verbunden. Die untere Elektrode der piezoelektrischen Schicht 130 und die obere Elektrode der piezoelektrischen Schicht 136 sind mit einer Quelle elektrischer Energie -Vcc durch Anschluß 126'' verbunden. Die nicht-invertierenden Eingänge der Verstärker 142, 144 sind mit einer gemeinsamen Erde verbunden, die einen Spannungswert zwischen +Vcc und -Vcc besitzt, und zwar vorgesehen durch ein Widerstandsteilernetzwerk 149 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 Schaltung 122 ist daher auf +6 Volt Gleichspannung.
Die Schichten 130 und 136 haben eine vorbestimmte Spannungsgröße über oder an ihren zugehörigen Anschlüssen. Die Schichten 130, 136 haben eine Kapazität von 1,5 Nanofarad. Der Verstärker 142 mit den Widerständen 143, 147 hat eine extrem hohe Verstärkung. Da der Verstärker 142 eine Verstärkung größer als 0 dB bei 180° Phasenverschiebung hat, schwingt die Ausgangsgröße 148 des Verstärkers 142 mit einer Frequenz gleich:
Dabei ist R der Wert des Widerstands 145 und C ist der seriengeschaltete Wert der Kapazitäten der Schichten 130, 136. In dem gegebenen Beispiel ist die Serienkapazität 0,75 Nanofarad. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Ausgangsspannung an einer Klemme 148 mit einer Frequenz von annähernd 2 kHz vorgesehen. Es sei bemerkt, daß die kontinuierlichen Schwingungen an dem Ausgang der Filmtreiberschaltung 122 von der Freiheit des Schichten im Film 110 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 Film 110 angeordnet werden, um die Leitungskapazität zu vermeiden, die bei langen Zuführungsleitern auftreten würde. Die Treiberschaltung 122 ist auf dem Substrat 124 angeordnet, um so nahe dem Film 110 zu sein.
Die Ausgangsgröße 148 ist mit dem Eingang der Steuervorrichtung 36 verbunden. Die Steuervorrichtung 36 weist ein Bandpaßfilter 150 von üblicher bekannter Art auf, und zwar verbunden mit dem Ausgang 148 der Filmtreiberschaltung 122. Das Bandpaßfilter 150 ist derart gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgelegt, daß Frequenzen von 2 kHz hindurchgeleitet werden. Das Bandpaßfilter 150 kann extern zum Sensor 60 angeordnet sein, oder aber es kann auf dem Substrat 124 zusammen mit der Treiberschaltung angeordnet sein. Wie in 8 gezeigt, ist die Ausgangsgröße 152 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 Linie 154 in 8 repräsentiert die Kraft oder Überanspruchung an der oberen Platte 94 des Sensors 60 infolge eines Insassen, der auf dem Sitzkissen 62 sitzt. Zur Zeit t1 verbiegt das Gewicht des Insassen die obere Platte 94 in einem hinreichenden Ausmaß derart, daß der Kontaktarm 140 den Film 110 kontaktiert. Wenn die Kontaktgabe zwischen dem Arm 140 und dem Film 110 auftritt, ändert sich die Ausgangsgröße des Bandpaßfilters in eine Gleichspannung gleich annähernd der Hälfte von V+, wie dies durch die Linie 168 dargestellt ist. Die Spannung geht auf 1/2 V+, weil sich die gemeinsame Erde der Schaltung 122, 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 Treiberschaltung 122 und das Bandpaßfilter 150 liegt auf der Hälfte des Wertes der Batteriespannung, wie dies in 6 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 Steuervorrrichtung 50 ist, ist mit dem Ausgang 152 des Bandpaßfilters 150 verbunden und zählt die Ausgangsimpulse des Bandpaßfilters. Der Ausgang des Zählers 158 ist mit einem ersten Eingang 159 einer Digitalvergleichsvorrichtung 160 verbunden. Der zweite Eingang 161 der Digitalvergleichsvorrichtung 160 ist mit einem fest verdrahteten Zählerstand in Digitalform, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 162 in 5, verbunden.
Der Zähler ist derart verdrahtet, daß er periodisch durch eine Rücksetzschaltung 163 zurückgesetzt wird. Die Rücksetzschaltung 163 weist einen Taktgeber (clock) 164 auf, der mit dem Rücksetz- bzw. Reset-Eingang des Zählers 158 über eine Verzögerungsschaltung verbunden ist. Die Verzögerungsschaltung weist zwei Inverter 165, 166 und einen Verzögerungskondensator 167 auf, die mit dem Ausgang des Inverters 166 verbunden sind. Der Ausgang des Taktgebers 164 ist ferner mit dem "Strobe"- oder Tasteingang des Digitalkomparators 160 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 Zählers 158 ab. Die Verzögerungsschaltung stellt sicher, daß der Zählerstand vom Zähler in den Digitalkomparator getastet oder gestrobed wird vor der Rücksetzung des Zählers 158. Wenn der Zähler 158 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 Ausgangs 170, der Zustände, basierend auf dem Eingang des Zählers 158 ändert. Wenn kein Insasse auf dem Sitzkissen 42 sitzt, wird der Zähler 158 auf einen Zählerstandswert von 2000 sein. Wenn dies auftritt, ist der Ausgang 170 ein digitales "HOCH" (HIGH). Ein digitales HOCH am Ausgang 170 zeigt daher an, daß kein Insasse sich auf dem Sitzkissen befindet. Wenn ein Insasse auf dem Sitzkissen 42 sitzt, so daß der Arm 140 die Schicht 110 kontaktiert, so nimmt der Ausgang des Bandpaßfilters 150 einen Gleichspannungswert am und der Zähler 158 zählt Null Impulse. Der Ausgangs 170 des Digitalkomparators 160 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 Ausgang 148 auf einen Gleichspannungswert der entweder gleich Null Volt Gleichspannung (die Batterieerde) oder V+ (die positive Batterieklemme) ist, weil das Eingangsrauschen eine Sättigung eines der Operationsverstärker 142, 144 zur Folge haben wird. In jedem Fall wird der Zähler Null Impulse zählen, wenn ein elektrischer Fehler auftritt zwischen dem Sensor 60 und der Steuervorrichtung 50. Wenn daher ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor 60 und der Steuervorrichtung 36 auftritt, so geht der Ausgang 170 auf ein digitales NIEDRIG (LOW).
Es sei bemerkt, daß der Ausgang 170 des Digitalkomparators 160 ein digitales HOCH nur dann sein wird, wenn (1) ein Insasse nicht auf dem Kissen 42 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 Komparator 160 verbunden sind.
Andrenfalls befindet sich der Ausgang 170 auf einem digitalen NIEDRIG.
Der Ausgang 170 des Digitalkomparators 160 ist mit dem Eingang eines Inverters 172 verbunden. Der Ausgang des Inverters 172 liegt an einem ersten Eingang einer UND-Schaltung (Gatter) 174. Der zweite Eingang der UND-Schaltung 175 ist mit dem Ausgang eines ROM 180 in der Steuervorrichtung 36 verbunden. Das ROM 180 ist mit dem Ausgang des Zusammenstoßfühler-Beschleunigungsmessers 38 verbunden. Ein Steueralgorithmus ist im ROM 180 programmiert, um die Ausgangsgröße des Beschleunigungsmessers 38 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-Gatter 174 vor. Auf diese Weise liefert die Steuervorrichtung infolge des Algorithmus 180 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 Sitzkissen 42 sitzt oder (2) ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor 60 und der Steuervorrichtung 36 vorhanden ist, so daß in jedem Falle der Ausgang des Inverters 172 ein digitales HOCH ist. In sämtlichen anderen Situationen ist der Ausgang des UND-Gatters 174 ein digitales NIEDRIG.
Der Ausgang der UND-Schaltung 174 ist mit einem Eingang einer ODER-Schaltung (Gatter) 183 verbunden. Das ROM 180 ist mit dem anderen Eingang der ODER-Schaltung 183 auf Leitung 185 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 Leitung 185 vor. Wenn die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes größer ist als ein vorbestimmter Wert oder der Ausgang der UND-Schaltung 174 ein digitales HOCH ist, so wird der Ausgang des ODER-Gatters 183 auf ein digitales HOCH geschaltet. Der Ausgang der ODER-Schaltung 183 ist mit einer Treiberschaltung 184 verbunden. Der Ausgang der Treiberschaltung 184 steht mit einem elektrischen Schalter 186, wie beispielsweise einem Feldeffekttransistor (FET) in Verbindung. Der FET 186 ist in Serie geschaltet mit dem Zünder 40 an einer Quelle elektrischer Energie. Die Treiberschaltung 184 schaltet den FET 186 EIN dann, wenn der Ausgang der ODER-Schaltung 183 auf einem digitalen HOCH liegt. Das EIN-Schalten des FET zündet den Zünder 54 der seinerseits die Gasquelle 32 betätigt und das Luftkissen 26 aufbläst. Es sei bemerkt, daß die Steuervorrichtung 36 den Einsatz des Luftkissens 26 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 Sitzkissen 42 oder dem Auftreten einer elektrischen offenen Schaltung zwischen dem Filmsensor 60 und der Steuervorrichtung. Wenn die Geschwindigkeit des Zusammenstoßes größer ist als der vorbestimmte Wert, wird das Luftkissen auch durch den Steueralgorithmus 180 und die ODER-Schaltung 183 zum Einsatz gebracht unabhängig davon, ob ein Insasse auf dem Sitz vorhanden ist oder nicht.
Eine Fehlerdetektorschaltung 188, die Teil der Steuervorrichtung 36 ist, ist mit dem Ausgang 148 der Filmtreiberschaltung 122 verbunden. Ein Ausgang 190 des Digitalkomparators ist mit einem Enable- oder Freigabe-Eingang der Fehlerdetektorschaltung 188 verbunden. Immer dann, wenn ein Insasse auf dem Sitzkissen 42 sitzt oder ein elektrischer Fehler zwischen dem Sensor 60 und der Steuervorrichtung 36 auftritt, ist der digitale Ausgang 190 des Digitalkomparators 160 ein digitales HOCH. Anders ausgedrückt ist der Ausgang 190 dann HOCH, wenn der Ausgang 170 NIEDRIG ist. Wenn der Ausgang 190 HOCH ist, so wird die Fehlerdetektorschaltung 188 freigegeben (enabled). Wenn die Freigabe vorliegt, überwacht die Fehlerdetektorschaltung die Ausgangsspannung am Ausgang 148 der Filmtreiberschaltung 122. Wenn die am Ausgang 148 vorhandene Spannung außerhalb eines vorbestimmten Fensters liegt, welches auf 1/2 V+ zentriert ist, so wird eine Fehleranzeigevorrichtung 192, angeordnet im Armaturenbrett 24 erregt, um den Fahrzeugführer zu warnen. Wenn die Spannung am Ausgang 148 außerhalb des Fensters bei 1/2 V+ liegt, so zeigt dies an, daß ein elektrischer Fehler aufgetreten ist. Wenn der Ausgang 148 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 Sitzkissen 42 sitzt.
9 zeigt ein Insassenrückhaltesystem 220 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Insassenrückhaltesystem 220 weist eine Luftkissenanordnung 222 auf, die in einer Öffnung im Armaturenbrett 224 eines Fahrzeugs angebracht ist. Die Luftkissenanordnung 222 weist ein Luftkissen 226 auf, welches im Inneren eines Luftkissengehäuses 228 zusammengefaltet ist. Eine Abdeckung 230 deckt das Luftkissen ab und ist geeignet, sich dann leicht zu öffnen, wenn das Luftkissen 226 aufgeblasen wird.
Zwei Quellen 232, 233 inerten Gases sind an der Rückseite des Gehäuses 228 angebracht und sind betriebsmäßig mit dem Luftkissen 226 verbunden. Die Gasquellen 232, 233 können Behälter von verbrennbarem gaserzeugendem Material oder unter Druck gesetztes Gas sein. Die Gasquellen 232, 233 werden durch elektrische Zünder 254, 255 betätigt. Die durch die Betätigung der Gasquellen 232, 233 abgegebenen Gase füllen das Luftkissen 226 auf seinen aufgeblasenen Zustand 226' an. Sobald der aufgeblasene Zustand vorliegt, wie dies während eines Fahrzeugszusammenstoßes erfolgt, dämpft das Luftkissen 226 einen auf dem Fahrzeugsitz 234 befindlichen Insassen ab.
Ein Ablaßventil 238 ist betriebsmäßig mit den Gasquellen 232 verbunden. In ähnlicher Weise ist ein Ablaßventil 239 betriebsmäßig mit der Gasquelle 233 verbunden. Die Ablaßventile 238, 239 werden zur Steuerung des Aufblasens des Luftkissens 226 verwendet. Wenn die Ablaßventile 238, 239 bei Betätigung der Gasquellen 232, 233 vollständig geschlossen sind, bläst sich das Luftkissen 226 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 Ablaßventile 238, 239 geöffnet sind, kann die Aufblasgeschwindigkeit oder -rate und der Druck des Luftkissens auf Werte gesteuert werden, die kleiner sind als die Maximalwerte. Elektromotoren 240, 242 sind betriebsmäßig mit dem Gehäuse 228 der Luftkissenanordnung 222 verbunden. Der Motor 240 ist betriebsmäßig mit dem Gehäuse 228 derart verbunden, daß die Bewegung der Luftkissenanordnung 222 gesteuert wird, und zwar winkelmäßig um eine Vertikalachse 244 nach links oder nach rechts, wie dies durch den Pfeil 245 gezeigt ist und wie dies durch einen auf dem Sitz 234 sitzenden Insassen gesehen wird. Der Motor 242 ist betriebsmäßig mit dem Gehäuse 228 verbunden, um so die Luftkissenanordnung 222 winkelmäßig um eine Horizontalachse 246 (senkrecht zur 9) nach oben oder unten zu bewegen, und zwar wie dies durch den Pfeil 247 gezeigt ist und wie man dies vom Sitz 234 her sieht. Die Motore 240, 242 werden dazu verwendet, um die Orientierung der Luftkissenanordnung 222 relativ zu einem auf dem Sitz 234 sitzenden Insassen zu steuern.
Eine elektronische Steuervorrichtung 250, wie beispielsweise ein Mikrocomputer, ist betriebsmäßig mit einem Fahrzeugzusammenstoßfühler 252 verbunden. Der Fahrzeugzusammenstoßfühler 252 kann zu irgendeiner von mehreren bekannten Bauarten gehören. Beispielsweise kann der Zusammenstoßfühler 252 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 Steuervorrichtung 250 mindestens einen der Zünder 254, 255, die ihrerseits in entsprechender Weise eine oder beide der zugehörigen Gasquellen 232, 233 betätigen. Die Steuervorrichtung 250 ist ebenfalls elektrisch mit den Ablaßventilen 238, 239 verbunden und steuert die Menge des von den Gasquellen 232, 233 während des Aufblasens des Luftkissens 226 abgelassenen Gases. Durch Ablassen einer bestimmten Gasmenge aus den Gasquellen wird die Einsatzgeschwindigkeit, die Größe und der Druck des Luftkissens 226 gesteuert.
Der Insassensitz 234, zusammen mit dem das Insassenrückhaltesystem 220 verwendet wird, ist vorzugsweise ein Passagiersitz in einem Fahrzeug. Der Sitz 234 weist einen Insassenpositions- und Gewichtsfühler 260 auf, und zwar angeordnet am Boden des Kissens 262 des Sitzes 234. Ein "humanistischer" oder menschenerkennender Sensor 264 ist nahe der Oberseite des Kissens 262 angeordnet. Ein Insassensensor 266 ist im Rückkissen oder Rückpolster 268 des Sitzes 234 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" Sensor 264 detektiert, ob ein Objekt auf dem Sitzkissen 262 belebt oder nicht belebt ist. Der Insassensensor 266 detektiert, ob ein Objekt Kontakt mit dem Rückkissen 268 hat.
Zusätzlich zu den Sensoren 260, 264 und 266 ist ein Sitz-Rückwärtsneigungssensor 270 betriebsmäßig verbunden zwischen dem unteren Kissen oder Sitz 262 und dem oberen Kissen oder Sitz 268. Der Sensor 270 sieht ein elektrisches Signal vor, welches eine Anzeige für die Winkelversetzung des hinteren Sitzkissens bzw. der Rückenlehne 268 bezüglich des Fahrzeugbodens liefert. Vorzugsweise ist der Sitz-Rückwärtsneigungssensor 270 ein Drehpotentiometer. Ein Sitzpositionssensor 272 ist betriebsmäßig verbunden mit dem unteren Kissen 262 und einer Gleitschiene 274, auf der der Sitz 234 gleitend in bekannter Weise angeordnet ist. Der Sensor 272 sieht ein elektrisches Signal vor, welches eine Anzeige liefert für die vordere und hintere Position des Sitzes 234 bezüglich eines vorbestimmten Bezugspunktes. Vorzugsweise ist der Sitzpositionssensor 272 ein Linearpotentiometer. Basierend auf dem Signal vom Sensor 272 kann der Abstand von der vorderen Abdeckung 230 zur Sitzlehne bzw. zum Sitzrückteil 268 bestimmt werden.
Die Sensoren 260, 264, 266, 270 und 272 werden insgesamt als die Sitz- und Insassensensoren 280 bezeichnet. Die Sitz- und Insassensensoren 280 sind elektrisch mit der Steuervorrichtung 250 verbunden. Basierend auf (1) dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines Objektes auf dem Sitz, wie dies durch den Sensor 260 angezeigt wird, und (2) ob das Objekt belebt ist, was durch den Sensor 264 angezeigt wird, bestimmt die Steuervorrichtung 250, ob die Luftkissenanordnung 222 freizugeben ist. Basierend auf (1) der abgefühlten Position des Sitzes 234 vom Sensor 272, (2) der Neigung des Sitzes vom Sensor 270, (3) im Gewicht des Insassen vom Sensor 260 und (4) der Position des Insassen im Sitze von den Sensoren 260 und 266, steuert die Steuervorrichtung 250 die Aufblasrate oder -geschwindigkeit, die Größe, den Druck und die Einsatzorientierung und die Einsatzzeitsteuerung des Luftkissens 226. Die Steuervorrichtung 250 steuert die Einsatzorientierung durch eine Motorsteuertreiberschaltung 282, die betriebsmäßig mit den Luftkissenpositionsmotoren 240, 242 verbunden ist.
Es sei nunmehr auf die 10-12 Bezug genommen, wo der Insassenpositions- und Gewichtssensor 260 dargestellt ist, der eine N × M-Anordnung von individuellen Positionssensoren 300 und individuellen Gewichtssensoren 302 aufweist. 10 zeigt eine spezielle Anordnung der Sensoren 300, 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 Sensor 60, wie dieser unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 beschrieben wurde. Jeder Sensor 300 besitzt seinen eigenen mehrschichtigen piezoelektrischen Film 308 und eine Treiberschaltung 304, angeordnet neben dem Film auf einem zugehörigen Substrat 306. Jede Treiberschaltung 304 ist identisch mit der in 6 gezeigten Treiberschaltung bezüglich des Sensors 60. Die Ausgangsgröße jeder Treiberschaltung 304 liegt an der Steuerschaltung 250. Jeder Film oder Schicht 308 ist an oder über einer zugehörigen Ausnehmung 310 in einer Bodentragplatte 312 angeordnet, die Ausnehmungen für alle die Filme vorsieht. Eine obere Platte 314, die sämtliche Filme 308 und die Treiberschaltung 304 abdeckt, ist an der Bodenplatte 312 durch Schrauben, wie dies unter Bezugnahme auf den Sensor 60 beschrieben wurde, befestigt. Eine Ringdichtung 316 sitzt zwischen der oberen Platte 314 und der Bodenplatte 312. Die Dichtung 316, die obere Platte 314 und die Bodenplatte 312 bilden eine Kammer 318.
Die obere Platte weist eine Vielzahl von Kontaktarmen 320 auf, die sich nach unten zu der Bodenplatte 312 hin erstrecken. Jeder Fühler 300 besitzt einen zugehörigen Kontaktarm 320, angeordnet über seinem Film 308. Die obere Platte 314 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 Platte 314 ist eine Funktion des Gewichtes des Insassen an der entsprechenden Stelle auf dem Sitzkissen 262. Wenn ein Kontaktarm 320 seine zugehörige Schicht 308 kontaktiert, so ändert das Ausgangssignal der zugehörigen Treiberschaltung 304 sich in der gleichen Weise, wie dies in 8 bezüglich des Sensors 60 ausgeführt wurde. Durch Überwachung dahingehend, welche Sensoren 300 das Vorhandensein eines Objektes anzeigen, kann die Position des Objektes im Sitz 234 bestimmt werden. Basierend auf dieser bestimmten Position kann die Steuervorrichtung 250 die Orientierung der Luftkissenanordnung 22 steuern und auch die Zeit, zu der das Luftkissen zum Einsatz gebracht wird. Wie dies unter Bezugnahme auf den Sensor 60 beschrieben wurde, sehen die Sensoren 300 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 Kraftabfühlfilm 330 auf, und zwar angeordnet über einer zugehörige Ausnehmung 332 in der Bodenplatte 312. 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 Sensoren 300 besitzt jeder Sensor 302 einen zugehörigen Kontaktarm 234, angeordnet oberhalb des Films und sich nach unten erstreckend von der oberen Platte 314. Jeder Sensor 302 besitzt auch eine zugehörige Treiberschaltung 336.
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 Platte 314 ist eine Funktion des Gewichts des Insassen an der entsprechenden Stelle des Sitzkissens oder Sitzpolsters 262. Wenn ein Kontaktarm 334 seinen zugehörigen Film 330 kontaktiert, so ändert sich das Ausgangssignal von der zugehörigen Treiberschaltung 336 als eine Funktion des Gewichts des Insassen an dieser Stelle. Durch Überwachung der Sensoren 302 kann das Gewicht des Insassen auf dem Sitz 234 bestimmt werden. Basierend auf diesem bestimmten Gewicht kann die Steuervorrichtung 250 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 Arme 320, 334 ihre zugehörigen Filme 308, 330 kontaktieren. Beispielsweise wird ins Auge gefaßt, daß 9 kg (20 engl. Pfund) auf dem Sitzkissen 262 angeordnet werden müßten, bevor die Arme 320, 334 ihre zugehörigen Filme 308, 330 kontaktieren würden. Für jeden Kraft- oder Gewichtsfühler 302 wird jede Widerstandsänderung funktionell in Beziehung gesetzt mit dem Gewicht des Insassen. 14 ist eine graphische Darstellung der Impedanz des Sensorfilms 330. Wenn sich kein Gewicht auf dem Sitzkissen 262 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 Films 330 mit Gewichten von theoretischen Männern in diesen industriellen Standards. Beispielsweise ein Mann von 95 Prozentil (bezeichnet 95 % in 15) 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 Steuervorrichtung 250 steuert den Einsatz des Luftkissens 226, basierend auf der Änderung des Widerstandswerts des Films 330 und des berechneten Gewichts des Insassen. Abhängig von dem Gewicht des Insassen und seinen damit in Beziehung stehenden theoretischen anatomischen Dimensionen wird das Luftkissen 26 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 Steuervorrichtung 250 verwendet, und zwar zusammen mit der Position des Insassen, um die Ablaßventile 238, 239 zu steuern. 16 ist eine Mehrzweckdarstellung der Steuerung der Ablaßventile 238, 239. Zum ersten zeigt die 16 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 Sitz 234 sitzt, umso größer ist der Prozentsatz des von den Gasquellen 232, 233 abgelassenen Gases, welches von dem Luftkissen 226 weg geleitet und abgelassen werden sollte. Zum zweiten veranschaulicht die 16 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 Abdeckung 230 befindet, umso größer ist der Prozentsatz des Gases, der von den Gasquellen 232, 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 Zünder 233 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 Vorderabdeckung 230 der Luftkissenanordnung 222. Dieser Abstand wird bestimmt durch das Bekanntsein der Position des Sitzes 234 vom Sitzpositionsfühler 272, der Neigung des Sitzrückens vom Sensor 270 und der Position des Insassen auf dem Sitz 234, basierend auf Ausgangssignalen von den Sensoren 260 und 266. 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 und 18 stellen graphisch die Orientierung oder Zielsteuerung für die Luftkissenanordnung 222 links/rechts bzw. auf/ab dar. Wenn von den Positionssensoren 300 bestimmt wird, daß der Insasse im linken Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung 222 nach links verdreht. Wenn von den Positionssensoren 300 bestimmt wird, daß der Insasse auf dem rechten Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung 222 nach rechts verdreht. Wenn von den Positionssensoren 300 bestimmt wird, daß der Insasse auf dem vorderen Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung 222 nach oben verdreht. Wenn von den Positionssensoren 300 bestimmt wird, daß der Insasse im hinteren Teil des Sitzes sitzt, so wird die Luftkissenanordnung 222 nach unten verdreht.
Das Orientieren der Luftkissenanordnung 222 wird durch die Motortreibersteuerung 282 gesteuert. Die Motortreibersteuerung 282 ist eine Schrittmotorsteuervorrichtung, wobei die Motoren 240, 242 vorzugsweise Schrittmotoren sind. Die Steuervorrichtung 250 gibt eine Horizontalpositionssteuerausgangsgröße (horizontal position control) ab, und zwar einschließlich einer horizontalen Schritteingangsgröße (horizontal step input) und einer Richtungsfreigabeeingangsgröße (direction enable input). Die Steuervorrichtung 250 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 Steuervorrichtung 250 gibt die Motorsteuervorrichtung 282 geeignete Treibersignale an die Motoren 240, 242 in an sich bekannter Weise ab.
Der Sensor 264 im Sitzkissen 262 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 Sensor 264 abgefühlt wird. Dieser Sensor sieht dann ein Signal vor, welches anzeigt, ob das Objekt auf dem Sitz 234 belebt oder nicht belebt ist. Der Sensor 264 ist mit der Steuervorrichtung 250 verbunden. Wenn während eines Zusammenstoßzustandes ein unbelebtes Objekt auf dem Sitzkissen sich befindet, so wird das Luftkissen 226 nicht zum Einsatz gebracht.
19 zeigt die Ausgangsgröße des Sensors 264. Die Ausgangsgröße des Infrarotsensors ist eine Spannung mit einem Wert, der die Temperaturänderung, dem der Sensor ausgesetzt ist, anzeigt. Wenn die Steuervorrichtung 250 eine große Spannung vom Sensor 264 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 Sensoren 60 und 300 und er kann entweder ein einziger Sensor oder eine Anordnung von Sensoren sein. Der Sensor 266 ist mit der Steuervorrichtung 250 verbunden und liefert eine Anzeige dahingehend, ob der Insasse ganz hinten auf dem Sitz 262 sitzt. Der Kontaktarm für den Sensor 266 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 auf 12 vorzugsweise ein Mikrocomputer, der separat verbunden ist mit dem Ausgang jedes der Sensoren 300, 302, 270, 272, 264 und 266. Die Ausgänge des Mikrocomputers sind mit den individuellen Zündern 254, 255 verbunden. Die Ausgänge des Mikrocomputers sind ebenfalls mit den Ablaßventilen 238, 239 und auch mit der Motortreibersteuerung 282 verbunden.
Die 20-22 sehen ein Flußdiagramm für den Steuerprozeß vor, wie er durch die Steuervorrichtung 250 vorgesehen wird. Im Schritt 400 wird die Steuervorrichtung 250 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 in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel kann irgendeiner der Sensoren 300, 302 oder 264 verwendet werden um festzustellen, ob ein Insasse vorhanden ist. Die Sensoren 300, 302 und 264 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 Sensoren 300 in der Anordnung 260 im Zustand EIN sind. Die Position der Insassen wird sodann im Schritt 420 aus den im Zustand EIN befindlichen Sensoren in der Anordnung 260 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 Sitzes 234 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 Filmsensoren 550 an einem Gummikissen 540 befestigt, um einen elektrischen Impuls dann vorzusehen, wenn eine Auslenkung infolge des Gewichts des Insassen auf dem Sitzkissen auftritt. Durch Überwachung dahingehend, welche Filme 550 einen elektrischen Impuls vorsehen, kann die Position des Insassen bestimmt werden. Gewichtssensoren 560 sind ebenfalls am Gummikissen 540 befestigt und sehen eine Anzeige des Insassengewichtes vor, welches funktionell in Beziehung steht mit der Größe der Filmbiegung oder -versetzung. Die Positionssensoren 550 und die Gewichtssensoren 560 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

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.