DE10114277C1 - Vorrichtung zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug mit einem zentralen Beschleunigungssensor und ausgelagerten Beschleunigungssensoren, welche an den Fahrzeugseiten angeordnet sind. Weiterhin umfasst das Fahrzeug ansteuerbare Schutzmittel zum Schützen der Insassen und eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Bewertung des Aufpralls mittels den Signalen der Beschleunigungssensoren und zur Ansteuerung der Schutzmittel. Erfindungsgemäß werden die ausgelagerten Beschleunigungssensoren unsymmetrisch bezüglich der Fahrzeuglängsachse angebracht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine übliche Anordnung zur Erkennung eines Aufpralls bei Kraft­ fahrzeugen umfasst einem zentral angeordneten Sensor, welcher Beschleunigungswerte in zwei unterschiedlichen Richtungen er­ fasst. Die beiden überwachten Richtungen entsprechen meistens der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeugquerachse, so dass die erfassten Beschleunigungswerte direkt die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs im Befestigungspunkt des zentralen Sensors beschreiben. Der zentral angeordnete Sensor wird ergänzt durch weitere Sensoren, welche für spezifi­ sche Aufgaben vorgesehen und entsprechend angeordnet sind. Solche ergänzenden Sensoren sind beispielsweise in der Nähe der Fahrzeugfront angebracht, wie die sogenannten Upfrontsensoren, welche zu einer schnelleren Erkennung eines Frontalaufpralls vorgesehen sind. Andere ergänzende Sensoren, wie die sogenann­ ten ausgelagerten Sensoren, Assistenten- oder Satelliten­ sensoren, sind im äußeren Bereich der Fahrzeugseite, häufig in der Nähe der Außenhaut angebracht und dienen zur Erkennung eines Seitenaufpralls. Bei einem Seitenaufprall ist die zur Verfügung stehende Zeit, gemessen vom Kontakt der Kollisions­ partner bis zur vollständigen Entfaltung der Rückhaltemittel, besonders gering. Dies ist bedingt durch die kleine Knautschzone im Bereich der Fahrzeugseite. Deshalb ist es nötig die Aus­ löseentscheidung für ein Rückhaltesystem möglichst frühzeitig zu treffen, und das Rückhaltesystem möglichst schnell anzusteu­ ern. Eine abschließende Bewertung des Beschleunigungssignals muss zu einem Zeitpunkt erfolgen, bei dem die unfallbedingte Beschleunigung ihren Maximalwert möglicherweise noch nicht erreicht hat. Um eine frühzeitige und dennoch zuverlässige Entscheidung über die Unfallschwere, und soweit möglich über die Unfallart zu treffen, sind die ausgelagerten Sensoren vor­ gesehen. Das Steuergerät wertet die erfassten Beschleunigungs­ werte der ausgelagerten Sensoren und des Zentralsensors aus, trifft eine Auslöseentscheidung und steuert gegebenenfalls ein Rückhaltemittel an.

Die Bewertung der erfassten Beschleunigung kann durch eine Betrachtung einzelner Beschleunigungswerte erfolgen, beispiels­ weise mittels einer Schwellwertfunktion, wobei die Beschleuni­ gungswerte einen bestimmten Zeitpunkt kennzeichnen. Der Bewer­ tung kann jedoch auch eine Betrachtung einer Reihe von Werten zu Grunde liegen, welche einen zeitlichen Verlauf der Beschleu­ nigung kennzeichnen. Die Bewertung mittels einer Reihe von Beschleunigungswerten kann beispielsweise mittels einer inte­ grativen oder differenziellen Bewertung erfolgen.

Seitens der Rückhaltemittel werden zur Verbesserung der Schutz­ wirkung und zur Verminderung einer Insassenbelastung in Kraft­ fahrzeugen in zunehmendem Maße Rückhaltesysteme eingesetzt, welche eine an die Unfallschwere angepasste Auslösung ermögli­ chen. Um diese Rückhaltesysteme und andere Insassenschutzmittel optimal ansteuern zu können, ist eine Unterscheidung eines Aufpralls nach der Unfallschwere und/oder der Unfallart erfor­ derlich. Verschiedene Unfallarten sind beispielsweise Frontal­ aufprall mit hoher Überdeckung, Frontalaufprall mit geringer Überdeckung, Heckaufprall, Seitenaufprall vorne und Seitenauf­ prall hinten. Weiterhin kann unterschieden werden zwischen einem Aufprall mit Erfassung der Bodengruppe oder einer Kolli­ sion ohne Erfassen der Bodengruppe, dem sogenannten Aufprall mit Überfahren der Bodengruppe. Dies tritt insbesondere bei Kollisionen auf, bei denen Fahrzeuge beteiligt sind, welche eine konstruktiv bedingt stark unterschiedlicher Bodenfreiheit haben, also beispielsweise bei einer Kollision eines Sportwa­ gens mit einem Geländefahrzeug. Die gewünschte Erkennung und Unterscheidung der verschiedenen Unfallarten zur Ansteuerung moderner Insassenschutzmittel erfordert daher nicht nur schnel­ le, sondern auch eine steigende Anzahl an Sensoren.

Aus der gattungsbildenden DE 44 25 846 A1 ist bekannt, die Infor­ mationen des zentral im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungs­ sensors mit den Informationen von Satellitensensoren zu ver­ knüpfen und aus der verknüpften Auswertung der Informationen ein Auslösesignal abzuleiten: Jedes der drei Sensorsignale wird dahingehend geprüft, ob es vorgegebene Schwellwerte über­ schreitet und entsprechend den überschrittenen Schwellwerten wird das Signal in eine Beschleunigungsklasse eingeordnet. Die Klassenzuordnung der drei Sensorsignale wird vermittels einer Auslösematrix bewertet und es wird abhängig vom Ergebnis der Bewertung ein Auslösesignal erzeugt. In der Auslösematrix ist festgelegt welche Kombinationen der erfassten Beschleunigungen zu einem Auslösesignal führen und bei welchen Kombinationen keine Auslösung von Rückhaltemitteln erfolgt. Es findet keine Unterscheidung des Aufprallorts (vorne/mitte/hinten) bei einem Seitenaufprall statt.

Weiterhin ist aus der DE 196 51 123 C1 eine Auswerteeinrichtung bekannt, welche aus Beschleunigungsgrößen von Beschleunigungs­ aufnehmern eine Drehbewegungsgröße ableitet, wobei mittels Quer- und Längsbeschleunigungsaufnehmern Stöße auf das Fahr­ zeug, sowie Kippbewegungen und Schleudern des Fahrzeugs erkannt werden. Bei einer beispielhaften Anordnung zweier Sensoreinhei­ ten umfasst jede Sensoreinheit einen Längsbeschleunigungsauf­ nehmer und einen Querbeschleunigungsaufnehmer, wodurch ein zentraler Beschleunigungsaufnehmer entfällt. Um das Erkennen einer Nickbewegung des Fahrzeugs zu ermöglichen sind die Sen­ soreinheiten so angeordnet, dass die erste Sensoreinheit in der linken Fahrzeughälfte und die zweite in der rechten Fahrzeug­ hälfte und eine der beiden in der vorderen Fahrzeughälfte und die andere in der hinteren Fahrzeughälfte angeordnet sind.

In der DE 197 40 021 A1 ist eine Insassenschutzeinrichtung in einem Kraftfahrzeug beschrieben, welche neben einer Steuereinheit eine zentrale Aufprallsensoreinheit und mehrere dezentrale, symmetrisch angeordnete Aufprallsensoreinheiten umfasst. Die Signale der Aufprallsensoreinheiten werden zur Auslösung eines Insassenschutzmittels herangezogen, wobei die Signale der ein­ zelnen Aufprallsensoreinheiten als Auslösesignal und/oder zur Plausibilisierung der Auslöseentscheidung herangezogen werden können.

Aus der DE 198 21 500 A1 ist es bekannt, eine Sensoreinrichtung zur Aufnahme von Querbeschleunigungen beispielsweise an einem Fahrzeugseitenteil oder an einem Fahrzeugquerträger zu befesti­ gen.

Aus der DE 41 10 374 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit bekannt, welche zwei Beschleunigungssen­ soren und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei die Beschleuni­ gungssensoren im wesentlichen die gleiche Erfassungsrichtung besitzen und in einem definierten Abstand auf einem Körper angeordnet sind, dessen Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden soll. Aus den Signalen der beiden Beschleunigungssensoren er­ mittelt die Auswerteeinheit die Winkelgeschwindigkeit des Kör­ pers.

Aufgabe der Erfindung ist die Erkennung der Unfallart bei einem Seitenaufprall zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug mit einem zentralen Beschleunigungssensor werden erfindungsgemäß die ausgelagerten Beschleunigungssensoren unsymmetrisch bezüg­ lich der Fahrzeuglängsachse angeordnet. Da die Querbeschleuni­ gung des Fahrzeugs an zwei verschiedenen Stellen bezüglich der Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs ermittelt wird, kann gegenüber einer symmetrischen Anordnung der Sensoren eine zusätzliche Information über die Querbeschleunigung des Fahrzeugs bereitge­ stellt werden, mittels welcher besser auf die Unfallart ge­ schlossen werden kann. Es wird insbesondere die Erkennung der Unfallart bei einem Seitenaufprall verbessert. Der Aufprallort eines Kollisionspartners kann mit erhöhter Genauigkeit angege­ ben werden und die Unfallschwere und die zu erwartende Insas­ senbelastung können besser ermittelt werden, als dies mit der­ selben Anzahl Sensoren bei einer symmetrischen Sensoranordnung möglich ist.

Die Beschleunigungssensoren werden im äußeren Bereich des Fahr­ zeugs angebracht, beispielsweise unmittelbar unter der Außen­ haut des Fahrzeugs, so dass eine sehr schnelle Erkennung eines Seitenaufpralls mittels desjenigen Sensors möglich ist, welcher auf der Seite des Aufpralls angebracht ist. Eine Ansteuerung eines Seitenaufprallschutzsystems mittels eines Sensors, wel­ cher im äußeren Bereich des Fahrzeugs, insbesondere in der Nähe der Außenhaut angeordnet ist, kann schneller erfolgen als dies bei einer Anordnung in der Nähe der Fahrzeuglängsachse möglich ist. Dies gilt allerdings nur, falls der Sensor oder das ihn tragende Bauteil vom Kollisionsobjekt getroffen wird. Dies ist bei einem weit ausgedehnten Kollisionsobjekt wie einem anderen Fahrzeug in den meisten Fällen gegeben. Bei Kollisionen mit horizontal wenig ausgedehnten Objekten, wie beispielsweise Bäumen oder Pfählen ist es dagegen leicht möglich, dass der Sensor nicht getroffen wird und die Schwere der Kollision erst erfasst wird, nachdem bereits eine beträchtliche Deformation der Fahrzeugaußenhaut erfolgte und das gesamte Fahrzeug eine vorgebbare Querbeschleunigung aufweist. Die Ansteuerung eines Schutzsystems erfolgt in einem solchen Fall erst nachdem das Kollisionsobjekt bereits stark in das Fahrzeug eindrang.

Durch die asymmetrische Anbringung der Sensoren und durch eine Anbringung der Sensoren an Orten, welche nicht in unmittelbare­ re Nähe zueinander liegen, kann aufgrund geometrischer Betrach­ tungen, mittels den erfassten Beschleunigungen auf den Aufpral­ lort und den Impulsübertrag geschlossen werden. Sowohl Betrag, als auch Richtung des Impulsübertrags können ermittelt werden.

Die ausgelagerten Sensoren sind an solchen Stellen oder Bautei­ len im Fahrzeug angebracht, welche eine erhöhte Steifigkeit gegenüber Querdeformationen aufweisen, über die Fahrzeugmitte hinweg verlaufen und vorzugsweise senkrecht zur Fahrzeuglängs­ achse ausgerichtet sind. Aufgrund der Steifigkeit dieser Bau­ teile wird eine Beschleunigung, welche an einem Ende auf das Bauteil wirkt, schnell und nur wenig verändert an das andere Ende des Bauteils übertragen. Nur ein kleiner Teil des Impul­ ses, welcher an einem Ende auf das Bauteil übertragen wird, wird durch eine Deformation des Bauteils abgebaut. Der überwie­ gende Teil kann von einem Beschleunigungssensor am anderen Ende des Bauteils erfasst werden, wobei die Richtung der Beschleuni­ gung und somit die Aufprallseite aus dem Vorzeichen der erfass­ ten Beschleunigung hervorgehen. Eine solche Anbringung hat den Vorteil, dass auch ein Sensor, welcher an der aufprallabgewand­ ten Seite angebracht ist, eine schnelle und genaue Information über den Aufprall eines Kollisionsobjekts, welches auf dieser sensorabgewandten Seite mit dem Fahrzeug kollidiert, bereit stellen kann.

Es ist vorteilhaft, die ausgelagerten Beschleunigungssensoren an Querträgern im Fahrzeug anzubringen. Hierfür geeignet sind beispielsweise die Querträger im Bereich der Fahrgastzelle, insbesondere die Querträger im Bereich der Sitze, da von einer Kollision mit einem Aufprallort in der Nähe der Sitze eine besondere Gefährdung der Insassen ausgeht, so dass es vorteil­ haft ist, eine solche Kollision möglichst schnell zu erkennen. Findet bei einer asymmetrischen Anordnung der Sensoren auf Querträgern eine Kollision mit einem Objekt statt, welches kleine horizontale Abmessungen aufweist, so wird der Sensor, welcher der Kollisionsseite zugewandt ist, möglicherweise nicht vom Kollisionsobjekt erfasst. Eine von diesem Sensor erfasste Beschleunigung tritt also erst auf, wenn das Fahrzeug als gan­ zes eine Beschleunigung erfährt, oder wenn der Sensor aufgrund der Deformation des Fahrzeugs in der Umgebung des Kollisionsbe­ reichs eine Beschleunigung erfährt. Liegt der Kollisionsbereich aber nicht im Bereich des Querträgers auf dem derjenige Sensor angebracht ist, welcher auf Kollisionsseite des Fahrzeugs ist, so wird das Kollisionsobjekt denjenigen Querträger erfassen, welcher den Sensor auf der kollisionsabgewandten Fahrzeugseite trägt. Aufgrund der Steifigkeit des Querträgers erfasst der kollisionsabgewandte Sensor die kollisionsbedingte Beschleuni­ gung sehr schnell und das Signal des Sensors kann zur früheren Ansteuerung eines Seitenaufprallschutzsystems herangezogen werden. Eine Ansteuerung eines Seitenaufprallschutzsystems mittels eines kollisionsabgewandten Sensors, welcher auf einem in Querrichtung struktursteifen Karosseriebauteil angebracht ist, welches vom Kollisionsobjekt getroffen wird, erfolgt nur wenig später als eine Ansteuerung eines Seitenaufprallschutz­ systems mittels eines kollisionszugewandten Sensors, welcher vom Kollisionsobjekt getroffen wird. Die Ansteuerung mittels dem kollisionsabgewandten Sensor kann in diesem Fall aber we­ sentlich früher erfolgen, als dies mittels eines kollisionszu­ gewandten Sensors möglich ist, welcher nicht vom Kollisionsob­ jekt getroffen wird.

In einer alternativen Ausgestaltung können die Sensoren anstel­ le der Anordnung auf Querträgern auch auf mechanischen Kompo­ nenten angeordnet sein, welche einen guten Impulsübertrag von den Querträgern auf die Sensoren gewährleisten. Dasselbe gilt auch für die Anordnung der Sensoren auf anderen struktursteifen Fahrzeugteilen.

Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher be­ schrieben:

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteil­ haften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug mit ausgelagerten Sensoren.

Die Richtungen der. Pfeile in den Sensoren 1, 2 und 3 kennzeich­ nen die Ausrichtungen der Beschleunigungssensoren wobei, die Sensoren eine Beschleunigung in Pfeilrichtung und entgegen der Pfeilrichtung gleichermaßen erfassen können.

Das dargestellte Fahrzeug 4 weist eine asymmetrische Anordnung der ausgelagerten Sensoren 1 und 2 gegenüber der Fahrzeuglängs­ achse 5 auf, wobei der Zentralsensor 3 mit dem Zentralsteuerge­ rät in der Nähe der Fahrzeuglängsachse 5 im vorderen Bereich der Fahrgastzelle angeordnet ist und die Längs- und Querbe­ schleunigung an dieser Stelle erfasst. Der linke ausgelagerte Beschleunigungssensor 1 ist im äußeren Bereich des Fahrzeugs am ersten Querträger 6 (gestrichelt) hinter dem Zentralsensor 3 angeordnet. Der rechte ausgelagerte Beschleunigungssensor 2 ist, ebenfalls im äußeren Bereich des Fahrzeugs, am zweiten Querträger 7 (gestrichelt) hinter dem Zentralsensor 3 angeord­ net.

Von den Seitenkollisionen sind besonders die Kollisionen zu betrachten, welche im Bereich zwischen A- und C-Säule stattfin­ den, da bei Kollisionen an diesen Aufprallorten eine besonders starke Gefährdung der Insassen vorliegt. In der Darstellung der Fig. 1 soll der Querträger 6 zwischen A- und B-Säule, und der Querträger 7 zwischen B- und C-Säule liegen. Findet eine Kolli­ sion vor der A-Säule oder hinter der C-Säule statt, so kann diese Kollision mittels dem Zentralsensor 3 in Verbindung mit einem der beiden ausgelagerten Sensoren 1 und 2 ermittelt wer­ den. Da hierbei die Zeitanforderungen bis zum Ansteuern eines Insassenschutzmittels weniger kritisch sind, ist es nicht not­ wendig, dass mindestens ein Sensor, beziehungsweise ein sensor­ tragendes Bauteil vom Kollisionsobjekt getroffen wird. Seiten­ kollisionen mit ausgedehnten Objekten, welche die Fahrzeugseite auf einer großen Breite erfassen, lassen sich mit der darge­ stellten Anordnung der ausgelagerten Sensoren sehr schnell erkennen, da hierbei immer der kollisionszugewandte Sensor getroffen wird.

Im Folgenden soll eine Kollision auf der linken Fahrzeugseite mit einem horizontal wenig ausgedehnten Objekt betrachtet wer­ den, welches zwischen A- und C-Säule mit dem Fahrzeug kolli­ diert: Findet die Kollision im Bereich der Vordersitze, also zwischen A- und B-Säule statt, so wird der kollisionszugewandte Sensor 3 getroffen, erfasst die Beschleunigung schnell und das Insassenschutzsystem kann frühzeitig angesteuert werden. Findet dagegen die Kollision im Bereich der hinteren Sitze, also zwi­ schen B- und C-Säule statt, wird der Querträger 7 mit dem kol­ lisionsabgewandten Sensor 2 getroffen. Dieser Sensor erfasst die Beschleunigung durch die Impulsübertragung mittels des struktursteifen Querträgers ebenfalls schnell, und das Schutz­ system kann wiederum frühzeitig angesteuert werden. Mit dieser Anordnung der beiden ausgelagerten Sensoren kann bei einer hohen Struktursteifigkeit der Querträger nahezu dieselbe Funk­ tionalität erreicht werden, wie mit vier ausgelagerten Senso­ ren, welche symmetrisch angeordnet sind.

Die Anordnung der ausgelagerten Sensoren in der Fig. 1 ist beispielhaft und könnte auch anders aussehen. Es könnte der rechte Sensor 2 auf dem vorderen Querträger 6 und der linke Sensor 1 auf dem hinteren Querträger 7 oder an einer anderen Stelle im Fahrzeug angeordnet sein. Da eine Auslösung durch die kollisionszugewandten Sensoren geringfügig schneller erfolgt, ist ein Vorteil, der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung der ausgelagerten Sensoren, dass die Schutzsysteme bei Kollisionen, welche die häufig besetzten Sitzplätze treffen, etwas schneller angesteuert werden können. Die häufig besetzten Sitzplätze bei Linkslenkerfahrzeugen sind links vorne und rechts hinten: Der Fahrerplatz ist immer besetzt und ein einzelnes mitfahrendes Kind sitzt häufig auf dem rechten hinteren Platz.

Um die Insassenschutzsysteme anzusteuern, werden außer dem Signal eines unfallerkennenden Sensors die Signale eines zweiten Sensors erfasst, um den Unfall zu plausibilisieren, bevor ein Insassenschutzsystem angesteuert wird. Hierzu können die Sensoren in der erfindungsgemäßen Anordnung wie in den bekann­ ten Verfahren herangezogen werden.

Einen Spezialfall stellt das Problem dar, dass eine lokale Beschleunigung eines Sensors erfolgt, wobei die lokale Be­ schleunigung nicht durch eine Kollision im Straßenverkehr ver­ ursacht wird. Dieser Fall kann mittels der erfindungsgemäßen Anordnung der Sensoren erkannt und somit eine unerwünschte Ansteuerung eines Insassenschutzsystems verhindert werden. Erfolgt beispielsweise während eines Werkstattaufenthalts ein Schlag mit einem Hammer auf einen Querträger, so kann, durch die Übertragung des Impulses auf einen Sensor, der Sensor einen Beschleunigungswert erfassen, welcher zu einem Auslösen des Schutzsystems führt, falls ein zweiter Sensor eine Kollision plausibilisiert. Aufgrund der asymmetrischen Anordnung der Sensoren ist aber auf demjenigen Querträger, welcher mittels des Hammerschlags angeregt wird, kein weiterer Sensor angeord­ net, der eine Plausibilisierung für einen Unfall bewirken könn­ te. Eine irrtümliche Ansteuerung eines Schutzsystems wird hier­ bei verhindert.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Erkennung eines Seitenaufpralls bei einem Kraftfahrzeug mit
einem zentralen Beschleunigungssensor (3),
ausgelagerten Beschleunigungssensoren (1, 2), welche an den Fahrzeugseiten angeordnet sind,
ansteuerbaren Schutzmitteln zum Schützen der Insassen,
einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Bewertung des Auf­ pralls mittels den Signalen der Beschleunigungssensoren und zur Ansteuerung der Schutzmittel
dadurch gekennzeichnet, dass
die ausgelagerten Beschleunigungssensoren (1, 2) unsymmet­ risch bezüglich der Fahrzeuglängsachse (5) angebracht sind, wobei auf jeder Fahrzeugseite einer der beiden Sensoren (1, 2) und der eine Sensor (1) weiter vorne als der andere Sen­ sor (2) angeordnet ist, und
die ausgelagerten Beschleunigungssensoren (1, 2) an Karosse­ rieteilen angebracht sind, welche eine erhöhte Steifigkeit gegenüber Querdeformationen aufweisen und über die Fahrzeug­ mitte hinweg verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor an einem Fahrzeugquerträger (6, 7) an­ geordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (1) an einem Fahrzeugquerträger (6) angeordnet ist und der andere Sensor (2) an einem zweiten Fahrzeugquer­ träger (7) angeordnet ist.