DE19616836C2

DE19616836C2 - Einrichtung zum Auslösen eines Rückhaltemittels in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19616836C2
Application number: DE19616836A
Authority: DE
Inventors: Oskar Leirich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: DE19616836A1; WO1997041008A1; EP0835195A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auslösen eines Rückhal temittels in einem Fahrzeug gemäß Oberbegriff von Patentan spruch 1.

Aus der EP 0 419 455 B1 ist eine derartige Einrichtung zum Auslösen eines Rückhaltemittels in einem Fahrzeug bekannt, die einen Sensor für Beschleunigungen in Richtung der Fahrzeuglängsachse und einen Sensor für Beschleunigungen quer zur Fahrzeuglängsachse aufweist. In einer Auslöseeinrichtung des Systems werden die beiden Beschleunigungssignale derart ausgewertet, daß Rück haltemittel zum Frontaufprallschutz bei einem Front- oder ei nem Schrägaufprall ausgelöst werden, keinesfalls jedoch bei einem Seitenaufprall. Wird durch den Querbeschleunigungssen sor ein Seitenaufprall erkannt, so wird ein Auslösen der Rückhaltemittel zum Frontaufprallschutz gesperrt.

Ein solches Sperren dient nicht nur dazu, Reparatur-/ bzw. Austauschkosten für einen unnötigerweise gezündeten Airbag einzusparen: Erfolgt auf einen Seitenaufprall, bei dem der Fahrer- oder Beifahrerairbag gezündet wurde, ein Frontauf prall als sogenannter Sekundäraufprall, so ist der Insasse diesem Sekundäraufprall ungeschützt ausgeliefert.

Das bekannte System hat dabei den großen Nachteil, daß ein Querbeschleunigungssensor zusätzlich zum Längsbeschleuni gungssensor erforderlich ist, um einen Seitenaufprall zu er kennen und bei einem Seitenaufprall ein Auslösen der Rückhal temittel zum Frontaufprallschutz zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung zu schaffen, das lediglich einen Längsbeschleunigungssensor aufweist, bei dem aber ein Seitenaufprall von einem Frontaufprall sicher unterschieden werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.

Dabei werden in einer Aufprallerkennungseinrichtung der Aus löseeinrichtung positive und negative Beiträge des vom Längs beschleunigungssensors gelieferten Beschleunigungssignals ge trennt voneinander zu einem Geschwindigkeitsanstiegsignal und einem Geschwindigkeitsverlustsignal integriert. Durch Ver hältnisbildung dieser beiden Signale wird ein Aufprallerken nungssignal gewonnen, das eine Aussage über die Richtung des Aufpralls insofern zuläßt, als daß ein Seitenaufprall sicher von einem Frontaufprall unterschieden werden kann.

Durch einen Seitenaufprall hervorgerufene Beschleunigungs signale für Beschleunigungen in Richtung der Fahrzeuglängs achse - im folgenden kurz Beschleunigungssignale genannt - unterscheiden sich von durch einen Front- oder Schrägaufprall hervorgerufenen Beschleunigungssignalen dadurch, daß sie eine ausgeprägte Schwingneigung um den Nullpunkt aufweisen: Ab wechselnd können positive und negative Beschleunigungen mit Amplituden von mehreren 10 g - mit g als Erdbeschleunigung - gemessen werden. Zumindest ein Teil der bei einem Seitenauf prall auf das Fahrzeug übertragene Energie kann folglich durch eine Pendelbewegung in Richtung der Fahrzeuglängsachse abgebaut werden. Das aus einem Front-, Schräg- oder Offset aufprall resultierende Beschleunigungssignal weist jedoch überwiegend negative, die Verzögerung anzeigende Beschleuni gungswerte auf. Diese Eigenschaften der Beschleunigungssigna le sind zumindest in den ersten Millisekunden ab Aufprallbe ginn vorzufinden, zu Zeitpunkten also, zu denen eine Auslöse entscheidung bezüglich derjenigen Rückhaltemittel zum Front-/Schräg-/Off setaufprallschutz getroffen wird (10 ms-60 ms ab Aufprallbeginn, fahrzeugspezifisch). Beschleunigungs signalverläufe nach diesen Zeitpunkten sind ohne Bedeutung, da ein Auslösen der Rückhaltemittel für den Insassen zu spät erfolgen würde.

Durch die getrennte Integration der positiven und negativen Beiträge des Beschleunigungssignals und der darauf folgenden Verhältnisbildung werden positive und negative Beiträge des Beschleunigungssignals gegeneinander abgewogen. Je größer die aufsummierten positive Beschleunigungsbeiträge im Vergleich zu den aufsummierten negativen Beschleunigungsbeiträgen sind, desto größer ist der Aufprallwinkel bezüglich der Fahrzeu glängsachse. Dieses Verhältnis erfährt bei einem Seitenauf prall sein Maximum.

Ein bloßes Aufintegrieren aller positiven wie negativen Bei träge aus dem Beschleunigungssignal in einem einzigen Inte grationsvorgang würde hinsichtlich der Unterscheidung von Seiten- und Frontaufprall keine Vorteile bringen, da bei spielsweise ein Seitenaufprall, bei dem negative Beitrage ge genüber positiven Beiträgen leicht überwiegen wurden, von ei nem leichten Frontaufprall mit durchweg positiven Beiträgen mit kleiner Amplitude nicht unterscheidbar wäre. Erst durch die getrennte Integration von positiven und negativen Beiträ gen des Beschleunigungssignals wird ein Seiten- von einem Frontaufprall bei alleiniger Sensierung der Längsbeschleuni gung unterscheidbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 2 je ein Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Systems im Blockschaltbild, und

Fig. 3 bis Fig. 6 in Diagrammen a) Beschleunigungssignale in Richtung der Fahr zeuglängsachse,
in Diagrammen b) zu den Beschleunigungssignalen in Diagrammen a) zugehörige Geschwindigkeitsverlustsignale GV und Geschwindigkeitsanstiegsignale GA
für typische Aufprallsituationen, Einheit g = Erdbeschleuni gung, über der Zeit t im Millisekunden.

Gleiche Elemente bzw. Signale in unterschiedlichen Figuren werden figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen ge kennzeichnet.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System mit einer Sen soreinrichtung 1, einer Auslöseeinrichtung 2 und einem Rück haltemittel 3. Die Auslöseeinrichtung 2 enthält eine Auswer teeinrichtung 21 und eine Aufprallerkennungseinrichtung 22, wobei die Auswerteeinrichtung 21 einen algorithmischen Aus werter 211, ein Schwellwertgenerator 212 und einen Schwell wertvergleicher 213 aufweist, die Aufprallerkennungseinrich tung 22 dagegen einen Nullvergleicher 221, einen ersten Inte grator 222, einen zweiten Integrator 223, eine Schaltung zur Verhältnisbildung 224 sowie einen Grenzwertvergleicher 225.

Von der Sensoreinrichtung 1 wird ein Beschleunigungssignal X für Beschleunigungen in Richtung der Fahrzeuglängsachse an die Auslöseeinrichtung 2 geliefert. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung 1 einen Beschleunigungssensor auf, der für positive und negative Beschleunigungen in Richtung der Fahr zeuglängsachse empfindlich ist.

In der Auswerteeinrichtung 21 wird das Beschleunigungssignal X dahingehend ausgewertet, daß anhand des Beschleunigungs signals X beziehungsweise daraus abgeleiteter Größen ent schieden wird, ob ein genügend starker Aufprall vorliegt, um das Rückhaltemittel 3 auszulösen: Dazu wird das Beschleuni gungssignal X in dem algorithmischen Auswerter 211 ausgewer tet. Zur Auswertung des Beschleunigungssignals X bieten sich Integration, doppelte Integration, Differentiation, Berück sichtigung von Vergangenheitswerten usf. an. Das ausgewertete Beschleunigungssignal A wird in einem Schwellwertvergleicher 213 mit einem von einem Schwellwertgenerator 212 gelieferten Schwellwert S verglichen. Von dem Schwellwertvergleicher 213 wird ein Zündsignal Z an das Rückhaltemittel 3 übermittelt, sofern der Schwellwert S durch das ausgewertete Beschleuni gungssignal A überschritten ist. Der im Schwellwertgenerator 212 gebildete Schwellwert S kann dabei konstant, zeitabhän gig, abhängig von dem Beschleunigungssignal X oder sonst zeitlich variabel ausgestaltet sein.

In der Aufprallerkennungseinrichtung 22 wird ermittelt, aus welcher Richtung ein Aufprall erfolgt: Im Nullvergleicher 221 der Aufprallerkennungseinrichtung 22 wird zunächst festge stellt, ob das Beschleunigungssignal X größer oder kleiner Null ist, ob das Fahrzeug also einer positiven oder negativen Beschleunigung ausgesetzt ist. Dabei kann die Sensoreinrich tung 1 fahrzeugindividuell jedoch derart kalibriert sein, daß ihr Nullpunkt verschoben ist, was zur Folge hat, daß bei spielsweise bei einer geringen positiven Fahrzeugbeschleuni gung bereits ein negatives Beschleunigungssignal geliefert wird. Negative Beiträge des Beschleunigungssignals X werden betragsmäßig im ersten Integrator 222 nach der Rechenvor schrift

zu einem Geschwindigkeitsverlustsignal GV aufintegriert, wo hingegen positive Beiträge im Beschleunigungssignal X im zweiten Integrator 223 nach der Rechenvorschrift

zu einem Geschwindigkeitsanstiegsignal GA integriert werden. Der Startzeitpunkt t_Start ist beispielsweise durch das Über schreiten eines Startwertes durch das Beschleunigungssignal X festgelegt. Ggf. kann auch eine festgelegte Anzahl von Be schleunigungswerten, die die Beschleunigung vor dem Start zeitpunkt wiedergeben, bei der Integralbildung berücksichtigt werden, wobei diese Werte aus einem Speicher gelesen werden.

In der Schaltung zur Verhältnisbildung 224 wird das Verhält nis aus Geschwindigkeitsanstiegsignal GA und Geschwindig keitsverlustsignal GV beispielsweise nach der Rechenvor schrift

gebildet. Dabei ist darauf zu achten, daß durch entsprechend eingestellte Parameter eine Division durch Null verhindert wird.

Ein von diesem Verhältnis abhängiges Aufprallerkennungssignal AE wird von der Schaltung zur Verhältnisbildung 224 an den Grenzwertvergleicher 225 geliefert, der ab überschreiten ei nes Grenzwerts G durch das Aufprallerkennungssignal AE ein Steuersignal ST abgibt, durch das die Schwellwertbildung im Schwellwertgenerator 212 beeinflußt wird.

Sämtliche Parameter der Aufprallerkennungseinrichtung 22 sind dabei fahrzeugspezifisch einstellbar. Insbesondere ist durch die Erfindung nicht nur ein Aufprallerkennungssignal AE er faßt, das durch eine Division von Geschwindigkeitsverlustsi gnal GV zum Geschwindigkeitsanstiegssignal GA bestimmt ist und mit dem Grenzwert G verglichen wird. Äquivalent ist na türlich auch eine Division des Geschwindigkeitsanstiegs signals GA durch das Geschwindigkeitsverlustsignal GV, das mit einem entsprechend veränderten Grenzwert G verglichen wird.

Von der Erfindung miterfaßt sind zudem Vorschriften zur Bil dung des Aufprallerkennungssignals AE, bei denen beispiels weise Geschwindigkeitsverlustsignal GV und Geschwindigkeits anstiegssignal GA quadratisch in die Verhältnisbildung einge hen. Ebenso miterfaßt sind Geschwindigkeitsverlustsignale GV bzw. Geschwindigkeitsanstiegssignale GA, die sich durch mehr fache Integration aus den negativen bzw. positiven Beiträgen des Beschleunigungssignals X berechnen.

Wenn das Aufprallerkennungssignal AE den Grenzwert G über schreitet und damit auf einen Seitenaufprall hinweist, wird vorzugsweise der für die Auslösung des Rückhaltemittels 3 maßgebliche Schwellwert S von seinem aktuellen Wert auf einen höheren Wert gesetzt, um ein Auslösen des Rückhaltemittels 3 zu erschweren. Dies ist immer dann der Fall, wenn das Auf prallerkennungssignal AE auf ein großes Geschwindigkeitsan stiegsignal GA zurückschließen läßt. Front-, Schräg- oder Offsetaufprall weisen jedoch kaum positive Beiträge im Be schleunigungssignal auf, dagegen große negative Beträge (Verzögerungen), so daß das Geschwindigkeitsverlustsignal GV das Geschwindigkeitsanstiegssignal GA bei weitem übersteigt. Ein derartiges Größenverhältnis zwischen Geschwindigkeitsver lustsignal GV und Geschwindigkeitsanstiegsignal GA hat ein entsprechendes Aufprallerkennungssignal AE zur Folge, das in jedem Fall unter dem Grenzwert G liegt: bei diesen Auf prallarten wird also die Schwellwertbildung im Schwellwertge nerator 212 nicht beeinflußt.

Alternativ wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 nicht die Schwellwertbildung im Schwellwertgenerator 212 durch das von dem Grenzwertvergleicher 225 gelieferte Steuer signal ST beeinflußt, wenn das Aufprallerkennungssignal AE seinen Grenzwert G überschritten hat. Statt dessen wird von dem Grenzwertvergleicher 225 unter vorgenannter Bedingung ein erstes Steuersignal ST1 an ein UND-Glied 214 geliefert. Fer ner wird ein zweites Steuersignal ST2 von dem Schwellwertver gleicher 213 an das UND-Glied 214 geliefert, wenn das ausge wertete Beschleunigungssignal A seinen Schwellwert S über steigt. Das erste Steuersignal ST1 ist dabei eine logische 1, wenn das Aufprallerkennungssignal AE kleiner als sein Grenz wert G ist, andernfalls eine logische 0. Das zweite Steuersi gnal ST2 ist eine logische 0, wenn das ausgewertete Beschleu nigungssignal A kleiner als sein Schwellwert S ist, andern falls eine logische 1. Damit wird erreicht, daß bei Erkennen eines Seitenaufpralls durch die Aufprallerkennungseinrichtung 22 eine Auslösung des Rückhaltemittels 3 durch Sperren des UND-Gliedes 214 verhindert wird.

Die gesamte Auslöseeinrichtung 2 ist vorzugsweise als Mikro prozessor ausgebildet. Sensoreinrichtung 1 und Auslöseein richtung 2 sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Steuergerät untergebracht, das im Zentrum des Fahrzeugs - vorzugsweise am Fahrzeugtunnel - montiert ist.

In den Fig. 3 bis 6, ist in Diagramm a) je ein für einen bestimmten Aufprall charakteristisches Beschleunigungssignal X gezeigt. Die in den Diagrammen b) gezeigten zugehörigen Ge schwindigkeitsverlustsignale GV und Geschwindigkeitsanstiegs signale GA sind gemäß zuvor genannter Berechnungsvorschrift aus dem Beschleunigungssignal abgeleitet.

Die Signale in Fig. 3 beziehen sich auf einen Frontaufprall mit 31 mph (miles per hour), in Fig. 4 auf einen mit 31 mph überfahrenen Block, in Fig. 5 auf einen Schrägaufprall unter einem Winkel von 30° zur Fahrzeuglängsachse mit 22 mph und in Fig. 6 auf einen Seitenaufprall mit 33,5 mph.

Bei einem Aufprall gemäß der Fig. 3 bis 5 soll das Rück haltemittel ausgelöst werden, bei dem Seitenaufprall in Fig. 6 nicht. Es ist ersichtlich, daß Aufprallarten, die das Fahr zeug von vorne treffen, fast ausschließlich negative Be schleunigungsbeiträge aufweisen (Fig. 3 und 5), bezie hungsweise geringe positive Beschleunigungsbeiträge enthalten (Fig. 4), welche jedoch erst zu einem Zeitpunkt in Erschei nung treten, zu dem bereits eine Auslöseentscheidung bezüg lich des Rückhaltemittels zum Frontaufprallschutz getroffen wurde. Bei einem Seitenaufprall dagegen liefert die Sen soreinrichtung bereits zu Aufprallbeginn hohe positive Be schleunigungswerte, die separat integriert und zueinander in Verhältnis gesetzt ein zuverlässiges Kriterium für die Unter scheidung von Front- und Seitenaufprall liefern und dement sprechend die Auslöseentscheidung beeinflussen.

Claims

1. Einrichtung zum Auslösen eines Rückhaltemittels in einem Fahrzeug, mit einer Sensoreinrichtung (1), die ein Beschleunigungssignal (X) für Beschleunigungen in Richtung der Fahrzeuglängsachse an eine Auslöseeinrichtung (2) liefert, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Auslöseeinrichtung (2) eine Aufprallerkennungseinrichtung (22) enthält, in der positive und negative Beiträge des Beschleunigungssignals (x) getrennt voneinander zu einem Geschwindigkeitsanstiegsignal (GA) und einem Geschwindigkeitsverlustsignal (GV) aufintegriert werden, und
- daß ein Aufprallerkennungssignal (AE) erzeugt wird, das durch das Verhältnis aus Geschwindigkeitsanstiegsignal (GA) und Geschwindigkeitsverlustsignal (GV) bestimmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (2) eine Auswerteeinrichtung (21) zum Auswerten des Beschleunigungssignals (X) enthält, daß das ausgewertete Beschleunigungssignal (A) mit einem Schwellwert (S) verglichen wird, und daß durch die Aufprallerkennungseinrichtung (22) Einfluß auf den Schwellwert (S) genommen wird, wenn das Aufprallerkennungssignal (AE) einen ihm zugeordneten Grenzwert (G) überschritten hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) erhöht wird, wenn das Aufprallerkennungssignal (AE) einen ihm zugeordneten Grenzwert (G) überschritten hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) sprunghaft auf einen vorgegebenen Wert gesetzt wird, wenn das Aufprallerkennungssignal (AE) einen ihm zugeordneten Grenzwert (G) überschritten hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S) durch das Aufprallerkennungssignal (AE) bestimmt ist, wenn das Aufprallerkennungssignal (AE) einen ihm zugeordneten Grenzwert (G) überschritten hat.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung des Rückhaltemittels (3) gesperrt wird, wenn das Aufprallerkennungssignal (AE) einen ihm zugeordneten-Grenzwert (G) überschritten hat.