DE10017084C2 - Steuervorrichtung für Insassenschutzmittel in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Steuervorrichtung für Insassenschutzmittel in einem KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß Oberbeg
riff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 419 455 B1 ist eine Steueranordnung zum Auslösen
eines Rückhaltemittels in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei
der eine Sensoreinrichtung ein Längsbeschleunigungssignal und
ein Querbeschleunigungssignal liefert. In Abhängigkeit von
dem Längs- und von dem Querbeschleunigungssignal wird von ei
ner nachgeschalteten Auswerteeinrichtung der Steueranordnung
ein Auslösesignal für das Rückhaltemittel zum Frontaufprall
schutz generiert.
Aus der DE 196 45 952 A1 ist eine Steueranordnung zum Auslö
sen eines Rückhaltemittels in einem Kraftfahrzeug bekannt,
die eine Sensoreinrichtung mit drei Längsbeschleunigungssen
soren aufweist. Die Beschleunigungssensoren sind derart
sternförmig angeordnet, dass sie jeweils unterschiedlich aus
gerichtete Empfindlichkeitsachsen aufweisen. In einer nachge
schalteten Auswerteeinrichtung kann bereits aus den Signalen
von nur zwei der drei Beschleunigungssensoren die Richtung
und die Stärke einer auf das Fahrzeug einwirkender Beschleu
nigung ermittelt werden. Das Signal des dritten Beschleuni
gungssensors wird hierbei zur Überprüfung einer der beiden
errechneten Größen, der Richtung oder der Stärke der auf das
Fahrzeug einwirkenden Beschleunigung, herangezogen. Der drit
te Sensor übernimmt somit die Funktion eines Safing-Sensors
und kann auf diese Weise die Auslösung des Rückhaltemittels
verhindern, wenn der von ihm zur Verfügung gestellte Wert
signifikant von einem zuvor aus den Signalen der beiden ande
ren Sensoren berechneten Wert abweicht.
Aus der DE 196 32 836 C1 ist eine Anordnung zum Auslösen von
Rückhaltemitteln in einem Kraftfahrzeug bekannt, die zwei Be
schleunigungssensoren mit unterschiedlich ausgerichteten Emp
findlichkeitsachsen sowie wenigstens einen Drehbewegungssen
sor zur Erkennung von Drehbewegungen um die Fahrzeughochachse
aufweist. Optionale zweite und dritte Drehbewegungssensoren
erkennen Drehbewegungen um die Fahrzeuglängs- bzw. -querach
se. Die von den Sensoren gelieferten Beschleunigungssignale
werden in einer Auswerteschaltung analysiert und sorgen für
eine selektive Auslösung mehrerer Rückhaltemittel, je nach
Aufprall- oder Drehbewegungsrichtung.
Aus der US 5,338,062 A ist eine Steueranordnung für ein Seiten
aufprallschutzmittel bekannt, bei dem vier parallel zur Fahr
zeugquerachse ausgerichtete und damit Fahrzeugquerbeschleuni
gungen aufnehmende Beschleunigungssensoren mit einer zentra
len Steuereinheit verbunden sind. In dieser gattungsbildenden
Schrift ist je ein Beschleunigungsaufnehmer in jeder Fahr
zeughälfte bezogen auf die Fahrzeuglängsachse sowie je ein
Beschleunigungsaufnehmer in jeder Fahrzeughälfte bezogen auf
die Fahrzeugquerachse angeordnet. Diese Steueranordnung dient
ausschließlich dem Erkennen eines Seitenaufpralls.
Aus der DE 42 01 146 A1 ist eine Beschleunigungssensoranord
nung mit sechs Beschleunigungssensoren bekannt. Die Anordnung
dient zum Vorhersagen eines künftigen Fahrzeugverhaltens und
zum Eingreifen in die Fahrzeugdynamik. Die Beschleunigungs
sensoren sind dabei an einem Gestänge angeordnet.
Aus der DE 196 51 123 C1 ist eine Steueranordnung für ein
Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Stoßes und einer Drehbewe
gung bekannt, die einen Längs- und zwei Querbeschleunigungs
aufnehmer aufweist. Aus den Beschleunigungssignalen dieser
drei Sensoren werden in einer Auswerteeinrichtung Steuersig
nale zum Auslösen von Insassenschutzmitteln zum Front- und
zum Seitenaufprallschutz generiert. Zusätzlich werden aus den
Beschleunigungssignalen Drehbewegungsgrößen abgeleitet und in
Abhängigkeit davon Schutzmittel zum Überrollschutz ausgelöst.
Schließlich ist aus der DE 196 51 124 C1 eine Steuervorrich
tung für ein Schutzmittel zum Überrollschutz in einem Kraft
fahrzeug bekannt, bei der zwei Beschleunigungssignale an un
terschiedlichen Stellen im Fahrzeug angeordnet sind und Be
schleunigungssignale an eine Auswerteeinheit liefern. Dort
wird aus den Signalen eine Drehbewegungsgröße sowie ein Dreh
punkt errechnet. Je nachdem, wie die Empfindlichkeitsachsen
der Beschleunigungssensoren angeordnet sind, können Drehbewe
gungen um die Fahrzeuglängs- wie auch um die -querachse er
kannt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten An
ordnungen zu vermeiden, und insbesondere eine Anordnung zum
Auslösen von Rückhaltemitteln in einem Kraftfahrzeug zu
schaffen, die ohne Drehbewegungssensoren auskommt, und die
bei jeder erdenklichen Aufprall-/Unfallart den Fahrzeuginsas
sen bestmöglichen Schutz bietet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa
tentanspruchs 1 gelöst. Der besondere Vorteil der erfindungs
gemäßen Steuervorrichtung liegt im völligen Verzicht auf teu
re Drehbewegungssensoren. Allein aus den Signalen mehrerer
Linearbeschleunigungsaufnehmer können Drehbewegungen des
Fahrzeugs um die Hochachse und damit Schleuderbewegungen er
kannt werden. In Abhängigkeit der Beschleunigungssignale der
linearen Beschleunigungssensoren wird ein Auslösesignal für
zumindest ein Rückhaltemittel erzeugt. Die erfindungsgemäße
Anordnung bietet dem/den Insassen einen optimalen Aufprall
schutz, wobei sowohl lineare Beschleunigungen als auch Dreh
bewegungen von der Sensoreinrichtung erkannt werden und zu
einer Auslöseentscheidung betragen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind neben
Längs- und Querbeschleunigungsaufnehmern zusätzliche Verti
kalbeschleunigungsaufnehmer vorgesehen. Aus den von diesen
Beschleunigungsaufnehmern gelieferten Signale können zusätz
lich Drehbewegungen des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängsachse
(Kippen bzw. seitlicher Überschlag) sowie um die Fahrzeug
querachse (Nicken bzw. Längsüberschlag) erkannt werden. Ein
zusätzlicher Vorteil liegt in der Möglichkeit einer Plausibi
litätsüberprüfung bzw. einer Safing-Funktion aufgrund der An
zahl der gelieferten Beschleunigungssignale, die zu einer Ü
berbestimmtheit eines Gleichungssystems mit weniger Unbekann
ten als zur Verfügung stehenden Gleichungen führt.
Vorzugsweise wird das/die bei einem Aufprall auszulösende/n
Rückhaltemittel aus der Gesamtheit oder zumindest aus einer
Anzahl von Rückhaltemitteln in Abhängigkeit von den Beschleu
nigungssignalen ausgewählt. In einer bevorzugten Weiterbil
dung der Erfindung können die von den Beschleunigungsaufneh
mern gelieferten Längs- und Querbeschleunigungssignale als
Eingangsgrößen einer Fahrdynamikregelung verwendet werden,
die aus den gelieferten Signalen drohende Instabilitäten bzw.
Schleuderbewegungen des Fahrzeugs erkennt und in Abhängigkeit
von diesen sowie weiteren Sensorsignalen, wie beispielsweise
eines Lenkwinkelsensorsignals, den Umdrehungsinformationen
der einzelnen Räder, der Fahrzeuggeschwindigkeit etc., Ein
griffe in die Motorsteuerung sowie in das Bremssystem (mit
gezielter Abbremsung einzelnder Räder) steuern kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen gekennzeichnet.
Vorteile der Erfindung und ihre Weiterbildungen finden sich
in der Figurenbeschreibung.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden anhand von Aus
führungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 ein symbolisch angedeutetes Fahrzeug mit einer Sen
soreinrichtung der erfindungsgemäßen Steueranord
nung,
Fig. 2 ein symbolisch angedeutetes Fahrzeug mit einge
zeichnetem Fahrzeugschwer- und Drehpunkt,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuer
vorrichtung und
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Variante der Steuervor
richtung.
Gleiche Elemente bzw. Signale sind figurenübergreifend durch
gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung in einem
symbolisch angedeuteten Kraftfahrzeug FZ. Erkennbar sind eine
Fahrzeuglängsachse A-A' sowie eine Fahrzeugquerachse B-B'.
Innerhalb des Fahrzeugs FZ befindet sich ein Steuergerät 4
zur Ansteuerung von Insassenschutzmitteln 2, 3. Das Steuerge
rät 4 enthält im wesentlichen Mittel zur Erfassung und Auswertung
der von Beschleunigungsaufnehmern 11, 12, 13, 14 ge
lieferten Beschleunigungssignale und zum Ansteuern der Insas
senschutzmittel 2, 3. In Fig. 1 sind als Insassenschutzmit
tel beispielhaft Fahrer- und Beifahrerairbags 21, 24 sowie
Seitenairbags 31, 32, 33, 34 angedeutet. Als weiterer Insas
senschutzmittel kommen beispielsweise zusätzliche Seiten- und
Kopfairbags, Gurtstraffer, sogenannte aktiver Kopfstützen (d. h.
Abhängig von der Kopf- und Körperverlagerung während und
nach einem Aufprall den Abstand zum Kopf verringernde Kopf
stützen), ausfahrbarer Überrollbügel, etc. in Frage. Wenn in
vorliegendem Zusammenhang von Insassenschutz oder Rückhalte
mitteln die Rede ist, dann sind die genannten Schutzeinrich
tungen damit umfasst.
Die Beschleunigungsaufnehmer 11, 12, 13, 14, sind jeweils
vorzugsweise nahe der A-Säulen bzw. der C-Säulen des Fahr
zeugs FZ angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist
eine Einbauposition des Beschleunigungsaufnehmers 11 nahe der
rechten A-Säule vorgesehen. Der Beschleunigungsaufnehmer 12
ist nahe der rechten C-Säule, d. h. in der rechten Fahrzeug
hälfte RH angeordnet. Der Beschleunigungsaufnehmer 13 ist an
der linken C-Säule, der Beschleunigungsaufnehmer 14 an der
linken A-Säule des Fahrzeuges FZ vorgesehen. Diese vier Be
schleunigungsaufnehmer können beispielsweise als sog. X-Y-
Beschleunigungssensoren ausgeführt sein. Sie weisen jeweils
zwei Empfindlichkeitsachsen x, y auf, die eine gemeinsame E
bene aufspannen, die parallel ist zu der als Fahrzeuglängs
achse A-A' und Fahrzeugquerachse B-B' gebildeten Ebene. Die
Empfindlichkeitsachsen x, y der X-Y-Beschleunigungssensoren
11, 12, 13, 14 können jeweils parallel zur Fahrzeuglängs- A-
A' bzw. -querachse B-B' ausgerichtet sein. Ebenso möglich und
zweckmäßig ist jedoch jede andere Ausrichtung; eine Funkti
onseinschränkung ist mit unterschiedlichen Anordnungen nicht
verbunden.
Alleine aus den von einem X-Y-Beschleunigungssensor 11, 12,
13, 14 gelieferten Signalen läßt sich bereits zuverlässig eine
Stärke F sowie ein Auftreffwinkel α eines Aufpralles ge
winnen. Erst durch die Erfassung und Auswertung der Signale
mehrerer X-Y-Beschleunigungssensoren, die an von einander
entfernten Einbauorten im Fahrzeug angeordnet sind, läßt sich
eine Rotation des Fahrzeuges mit gleichzeitiger Bestimmung
des Drehpunktes errechnen. Um dies zu erreichen, werden die
von dem xy-Beschleunigungssensoren 11, 12, 13, 14 gelieferten
Beschleunigungssignale x1, . . x4, y1, . . y4 in der nachgeschal
teten Auswerteeinheit 4 derart ausgewertet, dass ein überbe
stimmtes Gleichungssystem aufgestellt wird und dass daraus
die Translations- und Drehbewegungen des Fahrzeugs FZ sowie
ein eventueller Aufprallort bestimmt werden. Hierzu würde es
grundsätzlich ausreichen, die Komponenten der Fahrzeugbe
schleunigung in den A- und C-Säulen der Fahrzeugkarosserie zu
messen. Auf diese Weise können die für die Fahrzeugdynamik
relativ langsamen Translations- und Drehbewegungen des Fahr
zeugs in der horizontalen Ebene und die für die Rückhaltesys
teme entscheidenden relativ schnelle Geschwindigkeit in hori
zontaler Ebene, inklusive eines eventuellen Aufprallortes,
ermittelt werden. Erfindungsgemäß werden mehr Signale er
fasst, als unmittelbar für die Berechnung der horizontalen
Dreh- und Translationsbewegung notwendig sind, um deren Nut
zung für mehrere in ihrer Funktion unterschiedliche Steuer
einheiten zu ermöglichen. Durch die Überbestimmung ist bei
spielsweise eine Plausibilitätsüberprüfung der übermittelten
Signale, d. h. eine Safing-Funktion, der Insassenschutzvor
richtung möglich. Ebenso können die errechneten Beschleuni
gungs- und Drehbewegungswerte für eine Fahrdynamikregelung
(mit gezielten Eingriffen in die Motorsteuerung sowie mit der
gezielten Abbremsung einzelner Räder) genutzt werden.
Fig. 2 verdeutlicht in einem Modell eine Rotation des Fahr
zeuges FZ um einen Rotationspunkt M. Im dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel befindet sich der Rotationspunkt M in einem
rechten hinteren Fahrzeugabschnitt. Eingezeichnet sind wei
terhin die A- und C-Säulen des Fahrzeuges, nämlich die linke
A-Säule AL, in deren Nähe sich der Beschleunigungsaufnehmer
14 befindet sowie die rechte A-Säule AR in deren Nähe sich
der Beschleunigungsaufnehmer 11 befindet. Eingezeichnet sind
weiterhin die linke C-Säule CL in deren Nähe sich der Be
schleunigungsaufnehmer 13 befindet sowie die rechte C-Säule
CR, in deren Nähe sich der Beschleunigungsaufnehmer 12 befin
det. Der angenommene Fahrzeugschwerpunkt SP stellt im darge
stellten Ausführungsbeispiel den Schnittpunkt der Fahrzeug
längsachse A-A' und der Fahrzeugquerachse B-B' dar. Die ein
gezeichneten Abstände Mx und My bilden die Koordinate des Ro
tationspunktes M bezüglich des Fahrzeugschwerpunktes SP. Aus
den von den Beschleunigungsaufnehmern gelieferten Beschleuni
gungssignalen in x- und y-Richtung lassen sich folgende acht
Gleichungen aufstellen:
gALx := aMx + awink.(SALx - Mx),
gALy := aMy + awink.(SALy - My),
gARx := aMx + awink.(SARx - Mx),
gARy := aMy + awink.(SARy - My),
gCLx := aMx + awink.(SCLx - Mx),
gCLy := aMy + awink.(SCLy - My),
gCRx := aMx + awink.(SCRx - Mx),
gCRy := aMy + awink.(SCRy - My),
mit:
gCLx: Beschleunigung der linken C-Säule CL in x-Richtung;
gARy: Beschleunigung der rechten A-Säule AR in y-Richtung;
aMx: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in x-Richtung;
aMy: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in y-Richtung;
M: Rotationspunkt;
awink: Winkelbeschleunigung (Rotation) im Punkt M;
SALx: Abstand der linken A-Säule AL zur Fahrzeugmitte in x- Richtung;
SCRy: Abstand der rechten C-Säule CR zur Fahrzeugmitte in y- Richtung.
gCLx: Beschleunigung der linken C-Säule CL in x-Richtung;
gARy: Beschleunigung der rechten A-Säule AR in y-Richtung;
aMx: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in x-Richtung;
aMy: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in y-Richtung;
M: Rotationspunkt;
awink: Winkelbeschleunigung (Rotation) im Punkt M;
SALx: Abstand der linken A-Säule AL zur Fahrzeugmitte in x- Richtung;
SCRy: Abstand der rechten C-Säule CR zur Fahrzeugmitte in y- Richtung.
Dieses aus acht Gleichungen bestehende System besitzt fünf
Unbekannte: die Längsbeschleunigungen in x- und y-Richtung
(aMx, aMy), die Winkelbeschleunigung im Punkt M (awink) sowie
die Beschleunigungen des Punktes M in x- und y-Richtung (Mx,
My). Auch bei einem Ausfall von bis zu drei Empfindlichkeits
achsen der vier Beschleunigungsaufnehmer 11, 12, 13, 14 ist
immer noch eine zuverlässige Bestimmung der Längs- und Rota
tionsbewegung sowie des Rotationspunktes M möglich. Rotatio
nen und Translationen in der vertikalen Ebene können auf die
gleiche Weise ermittelt werden, wenn zusätzliche Vertikalbe
schleunigungsaufnehmer vorhanden sind. Auf diese Weise können
auch Drehungen des Fahrzeuges um die Fahrzeuglängsachse A-A'
(seitlicher Überschlag) sowie um die Fahrzeugquerachse B-B'
(Längsüberschlag) errechnet werden, ohne dass hierfür teuere
und aufwendige Drehratenaufnehmer notwendig wären.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung gemäß Fig.
1 oder 2 in einer Steuervorrichtung eines Insassenschutzsys
tems. Die Auswerteeinrichtung 4 ist elektrisch leitend ver
bunden mit den Beschleunigungsaufnehmern 11, 12, 13, 14 in
den vorderen und hinteren sowie den rechten und linken Fahr
zeughälften, welche die Beschleunigungssignale x1, . . x4,
y1, . . y4 liefern. Die Auswerteeinrichtung 4 ist elektrisch
leitend mit diversen Insassenschutzmitteln 2, 3, 5 des Fahr
zeuges verbunden, nämlich mit Schutzmitteln zum Frontauf
prallschutz 2, mit Schutzmitteln zum Seitenaufprallschutz 3
und mit Schutzmitteln zum Überrollschutz 5. Die Schutzmittel
zum Frontaufprallschutz 2 können vorzugsweise einen Fahrer
airbag 24, einen Beifahrerairbag 21, einen rechtsseitigen
Gurtstraffer sowie einen linksseitigen Gurtstraffer umfassen.
Die Schutzmittel zum Seitenaufprallschutz 3 umfassen vorzugsweise
linksseitige Seitenairbags 33, 34 sowie rechtsseitige
Seitenairbags 31, 32. Weiterhin können sie links- und rechts
seitige Kopfairbags umfassen. Die Rückhaltemittel zum Über
rollschutz 5 können beispielsweise einen Überrollbügel sowie
Seiten- und Kopfairbags der Schutzmittel zum Seitenaufprall
schutz umfassen. Je nach gewünschtem Umfang des Insassen
schutzes sind Schutzmittel auszuwählen. Im dargestellten Aus
führungsbeispiel sind die Beschleunigungsaufnehmer 11, 12,
13, 14 jeweils als X-Y-Beschleunigungssensoren ausgeführt.
Die Anordnung gemäß Fig. 4 verdeutlicht eine nochmals erwei
terte Funktion der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Hier
bei sind als X-Y-Z-Beschleunigungssensoren ausgebildeten Be
schleunigungsaufnehmern 11, 12, 13, 14 vorgesehen, die je
weils drei zueinander im wesentlichen senkrecht zueinander
stehende Empfindlichkeitsachsen aufweisen und dadurch Be
schleunigungen in allen Raumrichtungen erfassen können. Da
durch ist aufgrund der Signalauswertung der von den Beschleu
nigungsaufnehmern 11, 12, 13, 14 gelieferten Beschleunigungs
signale x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4, z1, z2, z3, z4 zu
sätzlich eine Überrollerkennung (durch Errechnung der Winkel
beschleunigungen um die Fahrzeuglängsachse A-A' sowie um die
Fahrzeugquerachse B-B') und eine darauf abgestimmte selektive
Auslösung der Insassenschutzmittel 2, 3, 5 möglich.
Das oben (zur Fig. 2) beschriebene Gleichungssystem erwei
tert sich in diesem Fall um folgende vier Gleichungen:
gALz := aMz + awinkz.(√SALx² + SALy² - √Mx² + My²),
gARz := aMz + awinkz.(√SALx² + SALy² - √Mx² + My²),
gCLz := aMz + awinkz.(√SCLx² + SCLy² - √Mx² + My²),
gCRz := aMz + awinkz.(√SCLx² + SCLy² - √Mx² + My²),
mit:
gCLz: Beschleunigung der linken C-Säule CL in z-Richtung;
gARz: Beschleunigung der rechten A-Säule AR in z-Richtung;
aMz: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in z-Richtung;
awinkz: Winkelbeschleunigung (Rotation) im Punkt M um die vertikale (z-)Achse;
SALx: Abstand der linken A-Säule AL zur Fahrzeugmitte in x- Richtung;
SCLy: Abstand der linken C-Säule CL zur Fahrzeugmitte in y- Richtung.
gCLz: Beschleunigung der linken C-Säule CL in z-Richtung;
gARz: Beschleunigung der rechten A-Säule AR in z-Richtung;
aMz: Beschleunigung (Translation) im Punkt M in z-Richtung;
awinkz: Winkelbeschleunigung (Rotation) im Punkt M um die vertikale (z-)Achse;
SALx: Abstand der linken A-Säule AL zur Fahrzeugmitte in x- Richtung;
SCLy: Abstand der linken C-Säule CL zur Fahrzeugmitte in y- Richtung.
Das Gleichungssystem erweitert sich damit auf zwölf Gleichun
gen und besitzt neben den oben bereits genannten fünf Unbe
kannten (aMx, aMy, awink, Mx, My) weitere zwei Unbekannte,
nämlich die translatorische Beschleunigung im Punkt M in z-
Richtung (aMz) sowie die Winkelbeschleunigung im Punkt M um
die z-Achse (awinkz). Damit können translatorische und rota
torische Beschleunigungen des Fahrzeugs in allen Raumrichtun
gen zuverlässig errechnet werden, wobei aufgrund der Überbe
stimmung (zwölf Gleichungen mit sieben Unbekannten) eine
mehrfache Absicherung der errechneten Werte gewährleistet
werden kann.
Allgemein werden ausgewählte oder ggf. alle Beschleunigungs
signale bzw. von ihnen abgeleitete Signale in der Auswertein
heit 4 ausgewertet, z. B. mit einem Schwellwert verglichen
oder algorithmisch erarbeitet. Bei Überschreiten des Schwell
wertes oder Erfüllen eines Auslösekriteriums bei der algo
rithmischen Verarbeitung wird das betreffende Schutzmittel
ausgelöst. Mehrere Schutzmittel können insbesondere ausge
wählt und zeitlich versetzt ausgelöst werden. Da ein im Dreh
punkt M sitzender Insasse nur geringen oder möglicherweise
sogar keinerlei Längsbeschleunigungsen ausgesetzt ist, woge
gen ein abseits des Drehpunktes M sitzender Insasse starken
Längsbeschleunigungen ausgesetzt ist, ist es möglich, nach
einer Ermittlung des Drehpunktes sowie einer Ermittlung der
auf alle Insassen wirkenden Beschleunigungen eine selektive
Ansteuerung der Insassenschutzmittel vorzusehen.
Aufgrund der Tatsache, dass mit der zuvor beschriebenen An
ordnung stets mehr Signale zur Verfügung stehen als für die
zuverlässige Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigungen (linear
und rotatorisch) notwendig sind, lassen sich mit Hilfe der
überzähligen Signale Safing-Funktionen gestalten. So können
beispielsweise die aus den Signalen zweier Beschleunigungs
sensoren errechnete Stärke F und Richtung α einer auf das
Fahrzeug einwirkenden Beschleunigung mittels der Signale wei
terer Beschleunigungssensoren überprüft werden. Liefert eine
solche Überprüfung ein abweichendes Ergebnis, so wird zweck
mäßigerweise ein Störfallsignal erzeugt, welches gegebenen
falls die Ausgabe eines Auslösesignals s2, s3, s5 zum Auslö
sen einzelner oder mehrerer Rückhaltemittel verhindert. Das
oben beschriebene Gleichungssystem mit mehr Gleichungen als
zu errechnender Unbekannten Beschleunigungsgrößen eignet sich
hervorragend zur Gegenrechnung bzw. Plausibilitätskontrolle
der errechneten Beschleunigungsgrößen und zur Ausgabe eines
Störfallsignals bei signifikanten Abweichungen.
Claims (21)
1. Steuervorrichtung für Insassenschutzmittel in einem Kraft
fahrzeug,
mit insgesamt wenigstens vier Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte (LH, RH), bezogen auf die Fahr zeuglängsachse (A-A'),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte, bezogen auf die Fahrzeugquerach se (B-B'),
mit einer Auswerteeinrichtung (4) zum Auswerten von von den Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14) gelieferten Be schleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4),
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) zwei Beschleunigungssensoren mit zueinander ver schieden orientierten Empfindlichkeitsachsen in einer aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aufweist,
dass in der Auswerteeinrichtung (4) Mittel vorgesehen sind
zur Berechnung einer Drehbewegungsgröße in der aus Fahr zeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4), und
zur Berechnung eines Drehpunktes (M), um den das Fahrzeug rotiert, aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4).
mit insgesamt wenigstens vier Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte (LH, RH), bezogen auf die Fahr zeuglängsachse (A-A'),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte, bezogen auf die Fahrzeugquerach se (B-B'),
mit einer Auswerteeinrichtung (4) zum Auswerten von von den Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14) gelieferten Be schleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4),
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) zwei Beschleunigungssensoren mit zueinander ver schieden orientierten Empfindlichkeitsachsen in einer aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aufweist,
dass in der Auswerteeinrichtung (4) Mittel vorgesehen sind
zur Berechnung einer Drehbewegungsgröße in der aus Fahr zeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4), und
zur Berechnung eines Drehpunktes (M), um den das Fahrzeug rotiert, aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4).
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens zwei der Beschleunigungsaufnehmer (11, 12,
13, 14) zwei Beschleunigungssensoren mit zueinander verschie
den orientierten Empfindlichkeitsachsen in einer aus Fahrzeuglängsachse
(A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge
spannten Ebene aufweisen, und dass wenigstens ein Signal der
von den Beschleunigungssensoren gelieferten wenigstens sechs
Längs- und Querbeschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2,
y3, y4) zur Plausibilitätsüberprüfung der errechneten Drehbe
wegungsgrößen und des errechneten Drehpunktes (M) verwendet
werden kann.
3. Steuervorrichtung für Insassenschutzmittel in einem Kraft
fahrzeug,
mit insgesamt wenigstens vier Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte (LH, RH), bezogen auf die Fahr zeuglängsachse (A-A'),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte, bezogen auf die Fahrzeugquerach se (B-B'),
mit einer Auswerteeinrichtung (4) zum Auswerten von von den Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14) gelieferten Be schleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4, z1, z2, z3, z4),
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) zwei Beschleunigungssensoren mit zueinander ver schieden orientierten Empfindlichkeitsachsen in einer aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aufweist,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) einen zusätzlichen Vertikalbeschleunigungssensor mit einer, zur aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeug querachse (B-B') aufgespannten Ebene, im wesentlichen senk recht orientierten Empfindlichkeitsachse aufweist,
dass in der Auswerteeinrichtung (4) Mittel vorgesehen sind
zur Berechnung einer Drehbewegungsgröße im dreidimensiona len Raum aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4) und zumindest einer Vertikal beschleunigungsgröße (z1, z2, z3, z4), und
zur Berechnung eines Drehpunktes (M), um den das Fahrzeug rotiert, aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4) und der zumindest einen Verti kalbeschleunigungsgröße (z1, z2, z3, z4).
mit insgesamt wenigstens vier Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte (LH, RH), bezogen auf die Fahr zeuglängsachse (A-A'),
mit wenigstens einem Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in jeder Fahrzeughälfte, bezogen auf die Fahrzeugquerach se (B-B'),
mit einer Auswerteeinrichtung (4) zum Auswerten von von den Beschleunigungsaufnehmern (11, 12, 13, 14) gelieferten Be schleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4, z1, z2, z3, z4),
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) zwei Beschleunigungssensoren mit zueinander ver schieden orientierten Empfindlichkeitsachsen in einer aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeugquerachse (B-B') aufge spannten Ebene aufweist,
dass wenigstens einer der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) einen zusätzlichen Vertikalbeschleunigungssensor mit einer, zur aus Fahrzeuglängsachse (A-A') und Fahrzeug querachse (B-B') aufgespannten Ebene, im wesentlichen senk recht orientierten Empfindlichkeitsachse aufweist,
dass in der Auswerteeinrichtung (4) Mittel vorgesehen sind
zur Berechnung einer Drehbewegungsgröße im dreidimensiona len Raum aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4) und zumindest einer Vertikal beschleunigungsgröße (z1, z2, z3, z4), und
zur Berechnung eines Drehpunktes (M), um den das Fahrzeug rotiert, aus den zugeführten Beschleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4) und der zumindest einen Verti kalbeschleunigungsgröße (z1, z2, z3, z4).
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) ins
gesamt wenigstens acht Beschleunigungssensoren aufweisen, und
dass wenigstens ein Signal der von den Beschleunigungssenso
ren gelieferten wenigstens acht Längs-, Quer- und Vertikalbe
schleunigungsgrößen (x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4, z1, z2,
z3, z4) zur Plausibilitätsüberprüfung der errechneten Drehbe
wegungsgrößen und des errechneten Drehpunktes (M) verwendet
werden kann.
5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, dass die Insassenschutzmittel wenigs
tens ein Schutzmittel zum Frontaufprallschutz (2) umfassen.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Insassenschutzmittel wenigstens ein Schutzmittel zum
Seitenaufprallschutz (3) in jeder Fahrzeughälfte (LH, RH) um
fassen.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Insassenschutzmittel wenigstens ein
Schutzmittel zum Überrollschutz (5) umfassen.
8. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Anbringungsort der Beschleuni
gungsaufnehmer (11, 12, 13, 14) in Nähe der A-Säulen (AL, AR)
und der C-Säulen (CL, CR) des Fahrzeuges (FZ).
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
dass zwei der vier Beschleunigungsaufnehmer (11, 12, 13, 14)
je einen Längsbeschleunigungssensor und einen Querbeschleuni
gungssensor enthalten.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, dass wenigstens einer der vier Beschleunigungssensoren
(11, 12, 13, 14) je einen Längsbeschleunigungssensor, einen
Querbeschleunigungssensor sowie einen Vertikalbeschleuni
gungssensor enthält.
11. Steuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass jeder der vier Beschleunigungsaufnehmer (11,
12, 13, 14) je einen Längsbeschleunigungssensor und einen
Querbeschleunigungssensor enthält.
12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da
durch gekennzeichnet, dass jeder der vier Beschleunigungsauf
nehmer (11, 12, 13, 14) je einen Längsbeschleunigungssensor,
je einen Querbeschleunigungssensor und je einen Vertikalbe
schleunigungssensor enthält.
13. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinrichtung (4)
Mittel vorgesehen sind zur Berechnung der auf jeden Fahrzeug
insassen einwirkenden Längsbeschleunigung und Querbeschleuni
gung auf Basis der von den Beschleunigungsaufnehmern (11, 12,
13, 14) gelieferten Längs- und Querbeschleunigungssignale
(x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4).
14. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinrichtung (4)
Mittel vorgesehen sind zur Berechnung der auf jeden Fahrzeug
insassen einwirkenden Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung
und Vertikalbeschleunigung auf Basis der von den Beschleuni
gungsaufnehmern (11, 12, 13, 14) gelieferten Längs-, Quer-
und Vertikalbeschleunigungssignale (x1, x2, x3, x4, y1, y2,
y3, y4, z1, z2, z3, z4).
15. Steuervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeich
net durch eine selektive Auslösung der Insassenschutzmittel
(2, 3, 5) je nach der auf die einzelnen Insassen einwirkenden
Beschleunigungkräfte.
16. Steuervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, dass von der Auswerteeinrichtung (4) nur dann ein Steu
ersignal (s2) für das Schutzmittel zum Frontaufprallschutz
(2) ausgegeben wird, wenn auf den zugeordneten Insassen eine
Längsbeschleunigung einwirkt.
17. Steuervorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge
kennzeichnet, dass von der Auswerteeinrichtung (4) nur dann
ein Steuersignal (s3) für das Schutzmittel zum Seitenauf
prallschutz (3) ausgegeben wird, wenn auf den zugeordneten
Insassen eine Querbeschleunigung einwirkt.
18. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, da
durch gekennzeichnet, dass von der Auswerteeinrichtung (4)
nur dann ein Steuersignal (s5) für das Schutzmittel zum Über
rollschutz (5) ausgegeben wird, wenn für das Fahrzeug (FZ)
eine Drehbewegung um die Fahrzeugquerachse (B-B') und/oder
eine Drehbewegung um die Fahrzeuglängsachse (A-A') erkannt
wird.
19. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Auswerteeinrichtung (4) aus wenigstens zwei Beschleunigungs
signalen (x, y) je eines Längsbeschleunigungssensors und ei
nes Querbeschleunigungssensors die Richtung (α) und die
Stärke (F) einer auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigung
ermittelt wird, dass in der Auswerteeinrichtung (4) die Rich
tung (α) und die Stärke (F) unter Verwendung zumindest eines
dritten Beschleunigungssignals überprüft wird, und dass von
der Auswerteeinrichtung (4) ein Störfallsignal erzeugt wird,
wenn die Richtung (α) oder die Stärke (F) nicht durch zumin
dest das dritte Beschleunigungssignal bestätigt wird.
20. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die Berechnung eines überbestimmten
Gleichungssystems mit mehr Gleichungen als Unbekannten in der
Auswerteeinrichtung (4), und durch die Ausgabe eines Stör
fallsignals, wenn nach Gegenrechnung einzelner Beschleuni
gungssignale (x, y, z) mittels der überzähligen Gleichungen
keine Übereinstimmung der Beschleunigungssignale (x, y, z)
festgestellt werden kann.
21. Steuervorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch ge
kennzeichnet, dass durch das Störfallsignal die Ausgabe eines
Auslösesignals (s2, s3, s5) zum Auslösen eines der Rückhalte
mittel (2, 3, 5) verhindert wird.
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