DE10145698A1 - Sensorsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein Fahrzeugsensorsystem (20) gemäß vorliegender Erfindung umfasst eine Vielzahl von Stoßfängersensoren (21A bis 21C), die voneinander beabstandet in Breitenrichtung eines Fahrzeugs an seinem vorderen Stoßfänger (12) montiert sind, ein Steuergerät (30) zum Steuern des Betriebs von zwei Betätigungsorganen (40) zum Hochklappen des hinteren Endes einer Motorhaube (13) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Stoßfängersensoren. Das Steuergerät wandelt von den jeweiligen Stoßfängersensoren erfasste Beschleunigungswerte in Deformationsgeschwindigkeiten um, wobei die den einander benachbarten Sensoren zugeordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden. Übersteigt eine aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert, werden die Betätigungsorgane von dem Steuergerät aktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem, mit dessen Hilfe die Motor­ haube um einen vorgegebenen Betrag hochgeklappt werden kann oder ein in der Nähe der Motorhaube vorgesehener Motorhauben-Airbag entfaltet werden kann, um den Aufprall oder die Erschütterung eines Objekts zu dämpfen, das in der Folge eines Frontalzusammenstoßes mit einem Fahrzeug auf die Motorhaube aufschlägt, d. h. ein zweites Mal mit dem Fahrzeug kollidiert.

Zu diesem Zweck wurde zum Beispiel in der japanischen Patentveröf­ fentlichung HEI-8-216826 von Kokai ein Sensorsystem für den Airbag einer Motorhaube vorgeschlagen, um die Wucht des Aufpralls eines Objekts auf die Motorhaube zu verringern, wenn das Objekt nach einer Kollision mit dem Fahrzeug hochgeschleudert wird und auf die Motor­ haube aufschlägt.

Bei einem solchen Sensorsystem wird die bei der Kollision eines Fahr­ zeugs mit einem Objekt in horizontaler und frontaler Richtung auftre­ tende Stoßkraft mit Hilfe eines einzigen Stoßfängersensors erfasst, der in Richtung der Breitseite des Fahrzeugs im wesentlichen in einem zentralen Bereich des vorderen Stoßfängers montiert ist. Nach dem Empfang von Ausgangssignalen, die von dem einen solchen Stoßfänger­ sensor aufweisenden Sensorsystem für einen Motorhauben-Airbag er­ zeugt werden, kommt ein Steuergerät zum Einsatz, das den Motorhau­ ben-Airbag aktiviert.

Eine Schwierigkeit bei diesem Motorhauben-Airbagsystem ist allerdings, dass die Stoßbelastung des Objekts insbesondere dann nicht genau er­ fasst wird, wenn die Kollision zwischen dem Objekt und dem Stoßfänger an einer Stelle stattfindet, die hinsichtlich der Position des Stoßfänger­ sensors verschoben ist. Würde man diesem Problem mit einer größeren Anzahl vorgesehener Lastsensoren oder Verschiebungssensoren an vor­ deren Stoßfängern begegnen, ließen sich zwar die Last- oder Verschie­ bungswerte genau ermitteln, doch wäre dies mit hohen Herstellungsko­ sten und geringerer Produktivität verbunden.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugsensorsystem zu schaffen, welches mit einer geringeren Anzahl an Sensoren eine höhere Unterscheidungsgenauigkeit hinsichtlich eines Objekts ermög­ licht.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsen­ sorsystem zur Verfügung gestellt, das auf die Kollision eines Objekts mit dem vorderen Stoßfänger eines Fahrzeugs derart reagiert, dass ent­ weder das hintere Ende der Motorhaube des Fahrzeugs hochgeklappt wird oder ein in der Nähe der Motorhaube vorgesehener Motorhauben-Airbag entfaltet wird, wobei dieses Fahrzeugsensorsystem eine Vielzahl von Stoßfängersensoren aufweist, die in Richtung der Fahrzeugbreite in voneinander beabstandeten Positionen an dem vorderen Stoßfänger montiert sind, und ein Steuergerät, das die von den jeweiligen Stoßfän­ gersensoren erfassten Signale in Deformationsgeschwindigkeiten um­ wandelt, wobei die den einander benachbarten Stoßfängersensoren zu­ geordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden, um eine Steuerung dahingehend zu bewirken, dass entweder das hintere Ende der Motorhaube hochgeklappt wird oder die Entfaltung des Airbag aus­ gelöst wird, wenn das Ergebnis der Addition einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

Selbst wenn das Objekt zwischen zwei benachbarten Stoßfängersenso­ ren mit dem Fahrzeug kollidiert, erhält man bei dieser Anordnung durch die Addition von zwei Deformationsgeschwindigkeiten ein Ergeb­ nis, das die höhere Deformationsgeschwindigkeit widerspiegelt, so dass diese höhere Deformationsgeschwindigkeit sogar in dem Fall er­ reicht wird, in dem die Aufprallposition des Objekts hinsichtlich der je­ weiligen Stoßfängersensoren verlagert ist. Dadurch wird eine Ver­ schlechterung der Unterscheidungsleistung hinsichtlich eines Objekts verhindert.

Es ist wünschenswert, dass das Steuergerät einen ersten Deformations­ geschwindigkeits-Detektor zur Umwandlung eines von einem in Rich­ tung der Breite des Stoßfängers auf dessen einer Seite vorgesehenen ersten Stoßfängersensors erfassten Signals in eine erste Deformations­ geschwindigkeit aufweist, einen zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor zur Umwandlung eines von einem zweiten Stoßfängersensor, der im wesentlichen in einem zentralen Bereich des Stoßfängers mon­ tiert ist, erfassten Signals in eine zweite Deformationsgeschwindigkeit, einen dritten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor zur Umwandlung eines von einem dritten Stoßfängersensor, der in Breitenrichtung auf der anderen Seite des vorderen Stoßfängers montiert ist, erfassten Si­ gnals in eine dritte Deformationsgeschwindigkeit, eine erste Additions­ einrichtung zum Addieren der von dem ersten und dem zweiten Defor­ mationsgeschwindigkeits-Detektor jeweils erfassten ersten und zweiten Deformationsgeschwindigkeit, eine zweite Additionseinrichtung zum Addieren der von dem zweiten und dem dritten Deformationsgeschwin­ digkeits-Detektor jeweils erfassten zweiten und dritten Deformationsge­ schwindigkeit, einen ersten Vergleicher für den Vergleich der von der ersten Additionseinrichtung ersten aufsummierten Deformationsge­ schwindigkeit mit einem vorgegebenen Schwellenwert, einen zweiten Vergleicher für den Vergleich einer von der zweiten Additionseinrich­ tung zweiten aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit mit dem vor­ gegebenen Schwellenwert und einen Betätigungsdiskriminator, der ent­ weder das Hochklappen des hinteren Endes der Motorhaube oder die Entfaltung des Motorhauben-Airbag einleitet, wenn eine der beiden mit Hilfe des ersten und des zweiten Vergleichers verglichenen aufsum­ mierten Deformationsgeschwindigkeiten den vorgegebenen Schwellen­ wert übersteigt.

Da die erfassten Deformationsgeschwindigkeiten von der ersten und von der zweiten Additionseinrichtung aufsummiert und mit Hilfe des ersten und des zweiten Vergleichers jeweils verglichen werden und da der Betätigungsdiskriminator zur Unterscheidung auf der Basis der verglichenen Deformationsgeschwindigkeiten dient, ist mit dieser An­ ordnung eine genaue Unterscheidung hinsichtlich des Aufpralls des Objekts auch dann möglich, wenn die Kollision mit dem Objekt zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor erfolgt, so dass eine Verbesserung der Unterscheidungsgenauigkeit hinsichtlich des Aufpralls des Objekts sogar mit einer geringeren Anzahl an Stoßfänger­ sensoren erreicht wird.

Vorzugsweise erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung dahinge­ hend, dass entweder das Hochklappen des hinteren Endes der Motor­ haube oder aber die Entfaltung des Motorhauben-Airbag eingeleitet wird, wenn die von den jeweiligen Stoßfängersensoren erfassten Signale in Deformationsgeschwindigkeiten umgewandelt und die den einander benachbarten Stoßfängersensoren zugeordneten Deformationsge­ schwindigkeiten addiert werden und wenn das Ergebnis dieser Addition den ersten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt und wenn die jewei­ ligen Deformationsgeschwindigkeiten in jeweilige Deformationsbeträge bzw. Deformationsgrößen umgewandelt werden und die beiden Defor­ mationsgrößen addiert werden und das Ergebnis dieser Addition den zweiten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

In einer bevorzugten Form enthält das Steuergerät einen ersten Defor­ mationsgeschwindigkeits-Detektor für die Umwandlung des von einem ersten Stoßfängersensor, der in Breitenrichtung auf einer Seite des Stoßfängers montiert ist, erfassten Signals in eine erste Deformations­ geschwindigkeit, einen zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor für die Umwandlung des von einem zweiten Stoßfängersensor, der auf der anderen Seite des Stoßfängers montiert ist, erfassten Signals in eine zweite Deformationsgeschwindigkeit, eine erste Additionseinrichtung zum Addieren der von dem ersten und von dem zweiten Deformations­ geschwindigkeits-Detektor jeweils erfassten ersten und zweiten Defor­ mationsgeschwindigkeit, einen ersten Vergleicher für den Vergleich der von der ersten Additionseinrichtung ersten aufsummierten Deformati­ onsgeschwindigkeit mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert, ei­ nen ersten Deformationsgrößen-Detektor zur Umwandlung einer von dem ersten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor umgewandelten er­ sten Deformationsgeschwindigkeit in eine erste Deformationsgröße, ei­ nen zweiten Deformationsgrößen-Detektor für die Umwandlung einer von dem zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor umgewandel­ ten zweiten Deformationsgeschwindigkeit in eine zweite Deformations­ größe, eine zweite Additionseinrichtung zum Addieren der von dem er­ sten und von dem zweiten Deformationsgrößen-Detektor jeweils umge­ wandelten ersten und zweiten Deformationsgröße, einen zweiten Ver­ gleicher für den Vergleich einer von der zweiten Additionseinrichtung aufsummierten Deformationsgröße mit einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert und einen Betätigungsdiskriminator, der entweder das Hochklappen des hinteren Endes der Motorhaube oder die Entfaltung des Motorhauben-Airbag einleitet, wenn die mit Hilfe des ersten Verglei­ chers verglichene aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit den er­ sten Schwellenwert übersteigt und wenn die mit Hilfe des zweiten Ver­ gleichers verglichene aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit den zweiten Schwellenwert übersteigt.

Wenn das Objekt zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersen­ sor mit dem Stoßfänger kollidiert, führt der Betätigungsdiskriminator bei dieser Anordnung die notwendige Unterscheidung auf der Grund­ lage der mit Hilfe des ersten Vergleichers verglichenen Deformationsge­ schwindigkeit und der mit Hilfe des zweiten Vergleichers verglichenen Deformationsgröße durch. Dadurch wird mit einer reduzierten Anzahl an Sensoren eine genaue Unterscheidung hinsichtlich einer Kollision mit einem Objekt ermöglicht.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Beschreibung anhand einer bevorzugten Ausführungs­ form im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs, das mit einem Motorhauben-Sensorsystem gemäß einer bevorzug­ ten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs von Fig. 1, wobei die Relation zwischen den Stoßfängersensoren, dem Steuerge­ rät und den Betätigungsorganen dargestellt ist;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltung des in Fig. 2 gezeigten Steuergeräts;

Fig. 4 ein Flussdiagramm, das die Grundoperationsfolge des in Fig. 3 gezeigten Steuergeräts zeigt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Deformationsgeschwindig­ keit oder Deformationsgröße im Verhältnis zur Entfernung zwischen der Aufprallposition und einem Stoßfängersensor, wenn die Kollision zwischen Objekt und Stoßfänger in ei­ nem Bereich zwischen zwei getrennten Stoßfängersensoren erfolgt;

Fig. 6A eine schematische Darstellung der Kollision eines Objekts mit einem vorderen Stoßfänger dicht an einem der Sensoren eines benachbarten Sensorpaares;

Fig. 6B eine graphische Darstellung der Deformationsgeschwindig­ keit im Verhältnis zu dem Zeitintervall während eines sol­ chen Zustands;

Fig. 7A eine schematische Darstellung der Kollision eines Objekts mit einem vorderen Stoßfänger annähernd in der Mitte zwi­ schen zwei benachbarten Stoßfängersensoren;

Fig. 7B eine graphische Darstellung der Deformationsgeschwindig­ keit im Verhältnis zu dem Zeitintervall während eines sol­ chen Zustands;

Fig. 8 ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltung eines Steuergeräts eines Fahrzeugsensorsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Flussdiagramm der Grundoperationsfolge des Steuerge­ räts von Fig. 8;

Fig. 10A eine graphische Darstellung der Deformationsgröße im Ver­ hältnis zu einem Zeitintervall in einem Fall, in dem das Objekt in der Nähe eines der Stoßfängersensoren mit dem Stoßfänger kollidiert;

Fig. 10B das in Fig. 10A dargestellte Verhältnis in einem Fall, in dem die Kollision zwischen dem Objekt und dem vorderen Stoßfänger im wesentlichen in einem zentralen Bereich des Stoßfängers stattfindet;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs zur Darstel­ lung eines Falles, in dem zur Dämpfung des Aufpralls bei einer Folgekollision des Objekts mit der Motorhaube in de­ ren Nähe ein Airbag vorgesehen ist.

Nachstehend ist lediglich eine Ausführungsbeispiel der Erfindung be­ schrieben, wodurch weder die Erfindung selbst noch ihre Anwendung oder Benutzung eingeschränkt werden.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 10 gezeigt, das einen vorderen Stoßfänger 12, eine Motorhaube 13, eine vordere Windschutzscheibe 16, ein Vor­ derradpaar 19, ein Fahrzeugsensorsystem 20, einen in Breitenrichtung des vorderen Stoßfängers 12 auf dessen einer Seite montierten ersten Stoßfängersensor 21A, einen in Breitenrichtung des vorderen Stoßfän­ gers 12 im wesentlichen in dessen mittlerem Bereich montierten zwei­ ten Stoßfängersensor 21B, einen in Breitenrichtung des vorderen Stoß­ fängers 12 auf dessen anderer Seite montierten Stoßfängersensor 21C, ein Steuergerät 30 und Betätigungsorgane 40, 40 aufweist.

In Fig. 2 ist das Fahrzeugsensorsystem 20 aus den drei Stoßfänger­ sensoren 21A bis 21C, die an dem vorderen Stoßfänger 12 montiert sind, dem Steuergerät 30, das Informationen von den Sensoren 21A bis 21C erhält, und den Betätigungsorganen 40, 40 gebildet, die in Reak­ tion auf die Signale aus dem Steuergerät 30 tätig werden und das hin­ tere Ende der Motorhaube 13 um einen vorgegebenen Betrag hochklap­ pen. Eine Kollision zwischen einem Objekt O und dem vorderen Stoß­ fänger 12 wird von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Sensor 21A, 21B und 21C erfasst, woraufhin die Motorhaube 13 hochgeklappt wird, um den zweiten Aufprall, d. h. die Kollision des Objekts O mit der Motorhaube 13 zu dämpfen. Die drei Sensoren 21A bis 21C enthalten jeweils Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Beschleunigungs­ grade in Form von Signalen.

Das in Fig. 3 gezeigte Steuergerät 30 wandelt Beschleunigungssignale, die von der Vielzahl von Stoßfängersensoren 21A bis 21C geliefert wer­ den, in jeweilige Deformationsgeschwindigkeiten um, wobei auf die ein­ ander benachbarten Sensoren der vorgenannten Stoßfängersensoren 21A bis 21C bezogenen Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden, um die Betätigungsorgane dahingehend zu steuern, dass diese das Hochklappen des hinteren Endes der Motorhaube 13 bewirken, wenn das Ergebnis der Addition einen vorgegebenen Schwellenwert über­ steigt.

Das Steuergerät 30 enthält drei Deformationsgeschwindigkeits-Detekto­ ren 31A bis 31C zur Umwandlung der von den drei Stoßfängersensoren 21A bis 21C erfassten Beschleunigungsgrade in jeweilige Deformations­ geschwindigkeiten, eine erste Additionseinrichtung 32A zum Addieren der von dem ersten und von dem zweiten Deformationsgeschwindig­ keits-Detektor 31A und 31B umgewandelten Deformationsgeschwindig­ keiten, eine zweite Additionseinrichtung 32B zum Addieren der von dem zweiten und von dem dritten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 31B und 31C umgewandelten Deformationsgeschwindigkeiten, einen ersten Vergleicher 33A zum Vergleichen einer von der ersten Additions­ einrichtung 32A ersten aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Schwellenwert Vth, einen zweiten Vergleicher 33B zum Vergleichen einer von der zweiten Additionseinrichtung 32B zweiten aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit mit dem vorgege­ benen Schwellenwert Vth und einen Betätigungsdiskriminator 34 für die Aktivierung der Betätigungsorgane 40, 40, wenn eine der aufsum­ mierten Deformationsgeschwindigkeiten, die mit Hilfe des ersten und des zweiten Vergleichers 33A und 33B verglichen wurden, den Schwel­ lenwert Vth übersteigt.

Da die vorgenannten Deformationsgeschwindigkeiten von der ersten und von der zweiten Additionseinrichtung 32A und 32B addiert werden und da die erste und die zweite aufsummierte Deformationsgeschwin­ digkeit mit Hilfe des ersten und des zweiten Vergleichers 33A und 33B verglichen und nach diesem Vergleich einer Unterscheidung durch den Betätigungsdiskriminator 34 unterzogen werden, lässt sich präzise un­ terscheiden, ob ein Objekt O anwesend ist oder nicht, und zwar auch in dem Fall, in dem das Objekt O (siehe Fig. 2) an einer zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 21A und 21B liegenden Stelle oder aber auch an einer anderen Stelle, die zwischen dem zweiten und dem dritten Stoßfängersensor 21B und 21C liegt, mit dem vorderen Stoßfänger kollidiert. Das heißt, dass die Unterscheidungsgenauigkeit hinsichtlich eines anwesenden Objekts O wie gezeigt sogar mit einer geringeren Anzahl vorhandener Sensoren 21A bis 21C verbessert wer­ den kann (siehe Fig. 2).

Im Folgenden wird Grundoperationsfolge des Steuergeräts 30 der bevor­ zugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von Fig. 4 im Detail erläutert.
ST 100: (ST = Schritt) Der erste Stoßfängersensor 21A liest den Be­ schleunigungsgrad des vorderen Stoßfängers 12 aus.
ST 101: Der erste Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 31A be­ rechnet die erste Deformationsgeschwindigkeit V1 aus dem Beschleunigungsgrad.
ST 102: Der zweite Stoßfängersensor 21B liest den Beschleunigungsgrad des vorderen Stoßfängers 12 aus.
ST 103: Der zweite Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 31B be­ rechnet die zweite Deformationsgeschwindigkeit V2 aus dem Beschleunigungsgrad.
ST 104: Der dritte Stoßfängersensor 21C liest den Beschleunigungs­ grad des vorderen Stoßfängers 12 aus.
ST 105: Der dritte Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 31C be­ rechnet die dritte Deformationsgeschwindigkeit V3 aus dem Beschleunigungsgrad.
ST 106: Die erste Additionseinrichtung 32A addiert die erste und die zweite Deformationsgeschwindigkeit V1 und V2 zu einer er­ sten aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit Vz1.
ST 107: Die zweite Additionseinrichtung 32B addiert die zweite und die dritte Deformationsgeschwindigkeit V2 und V3 zu einer zweiten aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit Vz2.
ST 108: Der Betätigungsdiskriminator 34 unterscheidet, ob die erste aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit Vz1 einen vor­ gegebenen Schwellenwert Vth übersteigt oder ob die zweite aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit Vz2 diesen Schwellenwert Vth übersteigt (Vz1 ≧ Vth oder Vz2 ≦ Vth). Bei "JA" folgt Schritt ST 109 und bei "NEIN" kehrt das Pro­ gramm zum Anfangsschritt zurück.
ST 109: Der Betätigungsdiskriminator 34 erzeugt ein Betätigungs­ signal, wodurch die Betätigungsorgane 40, 40 aktiviert wer­ den.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung des Limits für die Entfernung, bis zu welcher die Deformationsgeschwindigkeiten oder die Deformati­ onsgrößen noch erfasst werden können, falls die Aufprallpositionen des Objekts hinsichtlich der Positionen der Stoßfängersensoren versetzt sind. An der Abszisse ist die Entfernung zwischen Aufprallposition und Stoßfängersensor angegeben, während an der Ordinate die Deformati­ onsgeschwindigkeit oder die Deformationsgröße angegeben sind.

Die Abnahme der Deformationsgeschwindigkeit erfolgt im wesentlichen linear mit der zunehmenden Entfernung der Aufprallposition von den Stoßfängersensoren. Ähnlich verläuft auch die Abnahme der Deformati­ onsgröße im wesentlichen linear mit der zunehmenden Entfernung der Aufprallposition von den Stoßfängersensoren. Angenommen, die kriti­ sche Entfernung, bis zu welcher die Deformationsgeschwindigkeiten oder die Deformationsgrößen noch erfassbar sind, ist mit Ds angegeben, so variiert der Wert der kritischen Distanz Ds in einem Bereich von etwa 500 bis 700 mm.

Fig. 6A ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung ei­ ner Aufprallsituation des Objekts O, das man an einer zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 21A und 21B in der Nähe des ersten Stoßfängersensors 21A liegenden Stelle mit dem vorderen Stoß­ fänger 12 kollidieren lässt, während Fig. 6B das Verhältnis zwischen Deformationsgeschwindigkeit und Zeit während der vorgenannten Kolli­ sion darstellt.

In Fig. 6B ist die erste Deformationsgeschwindigkeit V1 eine Deforma­ tionsgeschwindigkeit, die sich aus dem von dem ersten Stoßfängersen­ sor 21A erfassten Beschleunigungsgrad berechnet, und die ermittelte Deformationsgeschwindigkeit bleibt auf einem niedrigen Wert, weil die Kollisionsposition des Objekts O von dem zweiten Stoßfängersensor 21B versetzt ist.

Fig. 7A ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung ei­ ner Aufprallsituation eines Objekts O, das man an einer zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 21A und 21B liegenden Stelle mit dem vorderen Stoßfänger 12 kollidieren lässt, während Fig. 7B in einer graphischen Darstellung das Verhältnis zwischen Deformations­ geschwindigkeit und Zeit während der vorgenannten Kollision zeigt.

In Fig. 7B ist die erste Deformationsgeschwindigkeit V1 eine Deforma­ tionsgeschwindigkeit, die aus dem von dem ersten Stoßfängersensor 21A erfassten Beschleunigungsgrad berechnet wird, und die zweite De­ formationsgeschwindigkeit V2 ist eine Deformationsgeschwindigkeit, die aus dem von dem zweiten Stoßfängersensor 21B erfassten Beschleuni­ gungsgrad berechnet wird. Läßt man das Objekt O an einer zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 21A und 21B liegenden Stelle mit dem vorderen Stoßfänger kollidieren, bleibt die berechenbare Deformationsgeschwindigkeit etwa auf einem mittleren Wert, wobei die erste und die zweite Deformationsgeschwindigkeit V1 und V2 im we­ sentlichen den gleichen Wert beibehalten.

Indem man aber die erste und die zweite Deformationsgeschwindigkeit V1 und V2 addiert, ergibt sich für die Deformationsgeschwindigkeit zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 21A und 21B ein hoher Wert.

Hier lässt ein Vergleich zwischen den Graphen der Fig. 6B und 7B erkennen, dass die erste und die zweite Beschleunigungs-Deformati­ onsgeschwindigkeit Vz1 und Vz2 im wesentlichen den gleichen Wert aufweisen und dass durch das Addieren der ersten Deformationsge­ schwindigkeit V 1 und der zweiten Deformationsgeschwindigkeit V2 die Deformationsgeschwindigkeit so behandelt werden kann, als bliebe sie ungeachtet der Aufprallposition des Objekts O im wesentlichen auf ei­ nem konstanten Wert, vorausgesetzt dass die Aufprallposition eine Po­ sition zwischen dem ersten Stoßfängersensor 21A und dem zweiten Stoßfängersensor 21B ist. Da die erste aufsummierte Deformationsge­ schwindigkeit Vz1, die durch die Addition der ersten Deformationsge­ schwindigkeit V1 und der zweiten Deformationsgeschwindigkeit V2 ge­ bildet wird, einen Wert besitzt, der höher ist als der jeweilige Wert der ersten Deformationsgeschwindigkeit V1 und der zweiten Deformations­ geschwindigkeit V2, heißt das, dass sogar im Falle einer hinsichtlich der jeweiligen Sensoren. 21A und 21B versetzen Aufprallposition des Objekts O eine höhere Deformationsgeschwindigkeit erreichbar ist, wo­ durch eine Verschlechterung der Unterscheidungsleistung verhindert wird.

Das Blockdiagramm von Fig. 8 zeigt die elektrische Schaltung einer Motorhauben-Betätigungsvorrichtung 60, die als Fahrzeugsensorsystem einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient.

Die Motorhauben-Betätigungsvorrichtung 60 der zweiten bevorzugten Ausführungsform enthält zwei Stoßfängersensoren 61A, 61B, die in Richtung der Breite des Fahrzeugs an beiden Seitenbereichen eines vorderen Stoßfängers montiert sind, und eine Steuergerät 70, welches die Betätigungsorgane 40, 40 dahingehend steuert, dass aufgrund des Betriebs der beiden Stoßfängersensoren 61A, 61B das hintere Ende der Motorhaube 13 hochgeklappt wird.

Das Steuergerät 70 wandelt von dem ersten und von dem zweiten Stoßfängersensor 61A und 61B erzeugte Signale in jeweilige Deformati­ onsgeschwindigkeiten um, wobei die beiden Deformationsgeschwindig­ keiten addiert werden und, falls die Ergebnisse dieser Addition einen ersten vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, in jeweilige Defor­ mationsgrößen umgewandelt werden, die wiederum addiert werden, so dass, wenn die Ergebnisse dieser Addition einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert übersteigen, eine Steuerung der Betätigungsorgane da­ hingehend erfolgt, dass diese das hintere Ende der Motorhaube hoch­ klappen.

Das Steuergerät 70 ist aus einem ersten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 71A gebildet, der den von dem ersten Stoßfängersensor 61A erfassten Beschleunigungsgrad in eine Beschleunigungsgeschwindigkeit umwandelt, einem zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 71B, der den von dem zweiten Stoßfängersensor 61B erfassten Be­ schleunigungsgrad in eine zweite Deformationsgeschwindigkeit um­ wandelt, einer ersten Additionseinrichtung 72A, die die mit Hilfe des ersten und des zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektors 71A und 71B umgewandelten Deformationsgeschwindigkeiten zu einer auf­ summierten Deformationsgeschwindigkeit addiert, einem ersten Ver­ gleicher 73A, der die aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit mit dem ersten vorgegebenen Schwellenwert Vth2 vergleicht, einem Halte­ zeitschalter 74, der die aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit über ein gegebenes Zeitintervall hält, wenn die mit Hilfe des ersten Ver­ gleichers 73A verglichene aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit den Schwellenwert Vth2 überschreitet, einem ersten Deformationsgrö­ ßen-Detektor 75A, der die mit Hilfe des ersten Deformationsgeschwin­ digkeits-Detektors 71A umgewandelte Deformationsgeschwindigkeit umwandelt, einem zweiten Deformationsgrößen-Detektor 75B, der die mit Hilfe des zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektors 71B um­ gewandelte Deformationsgeschwindigkeit umwandelt, einer zweiten Ad­ ditionseinrichtung 72B, die die mit Hilfe des ersten und des zweiten Deformationsgrößen-Detektors 75A und 75B umgewandelten inkre­ mentalen Deformationsgrößen zu Ergebnissen der aufsummierten De­ formationsgrößen addiert, einem zweiten Vergleicher 73B, der die Er­ gebnisse der aufsummierten Deformationsgrößen mit dem zweiten vor­ gegebenen Schwellenwert Sth vergleicht, und einem Betätigungsdiskri­ minator 76, der die Betätigungsorgane 40, 40 aktiviert, wenn die vor­ genannte aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit den ersten Schwellenwert Vth übersteigt und wenn die vorgenannten Ergebnisse der aufsummierten Deformationsgrößen den zweiten Schwellenwert Sth überschreiten.

Wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform können der erste und der zweite Stoßfängersensor 61A, 61B vorzugsweise einen Beschleuni­ gungssensor zur Erfassung des Beschleunigungsgrads aufweisen. Der Haltezeitschalter 74 dient dazu, die Deformationsgeschwindigkeit für das gegebene Zeitintervall zu halten, weil der Moment, in dem das Deformationsgrößenergebnis den Maximalwert erreicht, gegenüber dem Moment, in dem die Deformationsgeschwindigkeit den Maximalwert er­ reicht, verzögert ist.

Daher ist in dieser zweiten Ausführungsform eine genaue Unterschei­ dung hinsichtlich des Objekts O möglich, wenn das Objekt O (siehe Fig. 2) in einem zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersen­ sor 61A und 61B liegenden Bereich mit dem vorderen Stoßfänger kolli­ diert, da der Betätigungsdiskriminator 76 zur Unterscheidung auf der Basis der aufsummierten Deformationsgeschwindigkeit dient, die mit Hilfe des ersten Vergleichers 73A verglichen wird, und auf der Basis des Ergebnisses der aufsummierten Deformationsgröße, die mit Hilfe des zweiten Vergleichers 73B verglichen wird. Das heißt, dass mit lediglich zwei vorhandenen Stoßfängersensoren die Unterscheidungsgenauigkeit hinsichtlich des Objekts O verbessert werden kann.

Nunmehr wird die Grundoperationsfolge des Steuergeräts 70 der in Fig. 8 gezeigten zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in Fig. 9 im Detail beschrieben.
ST 200: Der erste Stoßfängersensor 61A liest den Beschleunigungs­ grad des vorderen Stoßfängers 12 aus.
ST 201: Der erste Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 71A be­ rechnet die erste Deformationsgeschwindigkeit V21 aus dem Beschleunigungsgrad.
ST 202: Der erste Deformationsgrößen-Detektor 75A berechnet das erste Deformationsgrößenergebnis S1 aus der ersten De­ formationsgeschwindigkeit V21.
ST 203: Der zweite Stoßfängersensor 61B liest den Beschleunigungsgrad des vorderen Stoßfängers 12 aus.
ST 204: Der zweite Deformationsgeschwindigkeits-Detektor 71B be­ rechnet die zweite Deformationsgeschwindigkeit V22 aus dem Beschleunigungsgrad.
ST 205: Der zweite Deformationsgrößen-Detektor 75B berechnet das zweite Deformationsgrößenergebnis S2 aus der zweiten De­ formationsgeschwindigkeit.
ST 206: Die erste Additionseinrichtung 72A addiert die erste und die zweite Deformationsgeschwindigkeit V21 und V22 und be­ rechnet dadurch die aufsummierte Deformationsgeschwin­ digkeit V2. Die zweite Additionseinrichtung 72B addiert das erste Deformationsgrößenergebnis S1 und das zweite De­ formationsgrößenergebnis S2 und berechnet dadurch das Ergebnis Sz der aufsummierten Deformationsgrößen.
ST 207: Der erste Vergleicher 73A unterscheidet, ob die aufsum­ mierte Deformationsgeschwindigkeit V2 über oder unter dem ersten Schwellenwert Vth liegt. Wenn "JA", folgt Schritt ST 208, wenn "NEIN", kehrt das Programm zum Anfangs­ schritt zurück.
ST 208: Wenn die aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit V2 den ersten Schwellenwert Vth überschreitet, betätigt das Steuergerät den Haltezeitschalter 74, so dass dieser die auf­ summierte Deformationsgeschwindigkeit V2 für das gege­ bene Zeitintervall hält.
ST 209: Der zweite Vergleicher 73B unterscheidet, ob das Ergebnis der aufsummierten Deformationsgröße über oder unter dem Schwellenwert Sth liegt. Wenn "JA", folgt Schritt ST 210, wenn "NEIN" kehrt das Programm zurück zu dem Anfangs­ schritt.
ST 210: Der Betätigungsdiskriminator 76 gibt ein Betätigungssignal aus, durch welches die Betätigungsorgane 40, 40 aktiviert werden.

Die Fig. 10A und 10B sind Kennlinien zur Darstellung des Defor­ mationsgrößenergebnisses für den vorderen Stoßfänger im Verhältnis zu dem Zeitintervall während der Kollision des Objekts O (siehe Fig. 2). Wie bereits an früherer Stelle unter Bezugnahme auf Fig. 5 er­ wähnt, verringert sich die Deformationsgröße linear mit der zunehmen­ den Entfernung zwischen der Aufprallposition des Objekts O (siehe Fig. 2) und den Stoßfängersensoren 61A, 61B.

Die Kennlinie von Fig. 10A verdeutlicht die Variation der Deformati­ onsgröße im Verhältnis zu dem Zeitintervall in einem Fall, in dem man das Objekt O in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 61A, 61B nahe dem ersten Stoßfängersensor 61A mit dem vorderen Stoßfänger kollidieren lässt. Gemäß dieser Kennlinie be­ hält das Ergebnis der Erfassung durch den ersten Stoßfängersensor 61A einen hohen Wert, und das Ergebnis der Erfassung durch den zweiten Stoßfängersensor 61B behält einen niedrigen Wert.

Die Kennlinie von Fig. 10B verdeutlicht die Deformationsgröße im Ver­ hältnis zu dem Zeitintervall in einem Fall, in dem man das Objekt O in einem im wesentlichen zentralen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 61A und 61B mit dem vorderen Stoßfänger kollidieren lässt. Gemäß dieser Kennlinie bleiben die von dem ersten und von dem zweiten Stoßfängersensor 61A und 61B erfassten Ergeb­ nisse im wesentlichen auf einem mittleren Niveau.

Der Vergleich zwischen den Fig. 10A und 10B lässt erkennen, dass die Ergebnisse Sz der aufsummierten Deformationsgröße im wesentli­ chen den gleichen inkrementierten Wert besitzen, und die Addition der ersten Deformationsgröße S1 und der zweiten Deformationsgröße S2 ermöglicht, dass das Ergebnis der aufsummierten Deformationsgröße ungeachtet der Aufprallposition des Objekts eine im wesentlichen kon­ stante Höhe aufweist, vorausgesetzt die Aufprallposition bleibt zwischen dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 61A und 61B, wodurch eine Verbesserung der Unterscheidungsleistung hinsichtlich des Ob­ jekts O ermöglicht wird.

Zwar wurde die Erfindung in der ersten bevorzugten Ausführungsform mit drei vorhandenen Sensoren, nämlich dem ersten bis dritten Stoß­ fängersensor 21A bis 21C beschrieben, wie in Fig. 3 gezeigt, doch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann dahingehend modifiziert werden, dass gewünschtenfalls zwei Sen­ soren oder mehr als vier Sensoren vorgesehen sind, wobei sich die An­ zahl der Additionseinrichtungen und der Vergleicher entsprechend ver­ ringert oder erhöht.

Die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wurde mit zwei vorhandenen Sensoren beschrieben, nämlich dem ersten und dem zweiten Stoßfängersensor 61A und 61B, wie in Fig. 8 gezeigt. Auch für diesen Fall gilt keine Einschränkung, d. h. die Anzahl an Sensoren kann ebenso erhöht werden.

In der in den Fig. 3 bis 8 dargestellten ersten und zweiten bevorzug­ ten Ausführungsform mit den drei vorgesehenen Stoßfängersensoren 21A bis 21C sind der erste und der zweite Stoßfängersensor 61A und 61B Beschleunigungssensoren, die den Beschleunigungsgrad erfassen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführung beschränkt, son­ dern erlaubt in einer Abwandlung die geeignete Kombination eines Sen­ sors für die direkte Erfassung der Deformationsgeschwindigkeit mit ei­ nem Sensor für die Erfassung der Deformationsgröße.

Wie die Fig. 3 bis 8 zeigen, sind die erste und die zweite Ausfüh­ rungsform als ein Fahrzeugsensorsystem beschrieben, das für die Mo­ torhaube eines Fahrzeugs Anwendung findet. Auch darauf ist die Erfin­ dung nicht beschränkt. Das Fahrzeugsensorsystem kann ebenso in Form einer Aufpralldämpfungsvorrichtung vorgesehen sein, die zum Schutz eines Objekts zum Beispiel die Entfaltung eines Airbag, wie z. B. der Motorhauben-Airbag 80 in Fig. 11, ermöglicht.

Ein Fahrzeugsensorsystem (20) gemäß vorliegender Erfindung umfasst eine Vielzahl von Stoßfängersensoren (21A bis 21C), die voneinander beabstandet in Breitenrichtung eines Fahrzeugs an seinem vorderen Stoßfänger (12) montiert sind, ein Steuergerät (30) zum Steuern des Betriebs von zwei Betätigungsorganen (40) zum Hochklappen des hinte­ ren Endes einer Motorhaube (13) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Stoßfängersensoren. Das Steuergerät wandelt von den jeweiligen Stoßfängersensoren erfasste Beschleunigungswerte in Deformationsge­ schwindigkeiten um, wobei die den einander benachbarten Sensoren zugeordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden. Über­ steigt eine aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit ein vorgegebe­ nen Schwellenwert, werden die Betätigungsorgane von dem Steuergerät aktiviert.

Claims (4)

1. Ein Fahrzeugsensorsystem, das auf die Kollision eines Objekts (O)
mit dem vorderen Stoßfänger (12) eines Fahrzeugs (10) derart reagiert, dass entweder das Hochklappen des hinteren Endes der Motorhaube (13) des Fahrzeugs oder die Entfaltung eines in der Nähe der Motorhaube vorgesehenen Motorhauben-Airbag (80) in­ itiiert wird, wobei dieses Sensorsystem
eine Vielzahl von Stoßfängersensoren (21A bis 21C, 61A, 61B) umfasst, die in voneinander beabstandeten Positionen in Rich­ tung der Breite des Fahrzeugs an dem vorderen Stoßfänger mon­ tiert sind; und
ein Steuergerät (30, 70), das die von den jeweiligen Stoßfänger­ sensoren erfassten Signale in Deformationsgeschwindigkeiten umwandelt, wobei die einander benachbarten Stoßfängersensoren zugeordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden, um eine Steuerung dahingehend zu bewirken, dass entweder das hintere Ende der Motorhaube hochgeklappt wird oder ein Motor­ hauben-Airbag ausgelöst wird, wenn das Additionsergebnis einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1, bei welchem das Steuergerät (30)
einen ersten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor (31A) zur Umwandlung eines von einem in Richtung der Breite des Fahr­ zeugs auf einer Seite des vorderen Stoßfängers (12) montierten er­ sten Stoßfängersensor (21A) erfassten Signals in eine erste De­ formationsgeschwindigkeit aufweist;
einen zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor (31B) zur Umwandlung eines Signals, das von einem im wesentlichen in ei­ nem zentralen Bereich des vorderen Stoßfängers montierten zweiten Stoßfängersensor (21B) erfasst wird, in eine zweite De­ formationsgeschwindigkeit;
einen dritten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor (31C) zur Umwandlung des Signals, das von einem in Richtung der Breite des Fahrzeugs auf der anderen Seite des vorderen Stoßfängers (12) montierten dritten Stoßfängersensor (21C) erfasst wird, in eine dritte Deformationsgeschwindigkeit;
eine erste Additionseinrichtung (32A) zum Addieren der von dem ersten und von dem zweiten Deformationsgeschwindigkeits-De­ tektor jeweils ermittelten ersten und zweiten Deformationsge­ schwindigkeit;
eine zweite Additionseinrichtung (32B) zum Addieren der von dem zweiten und von dem dritten Deformationsgeschwindigkeits-De­ tektor jeweils ermittelten zweiten und dritten Deformationsge­ schwindigkeit;
einen ersten Vergleicher (33A) für den Vergleich der von der er­ sten Additionseinrichtung ersten aufsummierten Deformationsge­ schwindigkeit mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Vth);
einen zweiten Vergleicher (33B) für den Vergleich der von der zweiten Additionseinrichtung zweiten aufsummierten Deformati­ onsgeschwindigkeit mit dem vorgegebenen Schwellenwert (Vth); und
einen Betätigungsdiskriminator (34), der entweder das Hochklappen des hinteren Endes der Motorhaube oder die Entfaltung des Motor­ hauben-Airbag initiiert, wenn eine der beiden Deformationsge­ schwindigkeiten, die mittels des ersten und des zweiten Verglei­ chers verglichen werden, den vorgegebenen Schwellenwert über­ steigt.

3. Sensorsystem nach Anspruch 1, bei welchem das Steuergerät (70) eine Steuerung dahingehend bewirkt, dass entweder das Hoch­ klappen des hinteren Endes der Motorhaube oder die Entfaltung des Motorhauben-Airbag initiiert wird, wenn die von den jeweili­ gen Stoßfängersensoren (61A, 61B) erfassten Signale in Deforma­ tionsgeschwindigkeiten umgewandelt werden und die den einan­ der benachbarten Stoßfängersensoren zugeordneten Deformati­ onsgeschwindigkeiten addiert werden und das Ergebnis dieser Addition den vorgegebenen ersten Schwellenwert (Vth) übersteigt und wenn die jeweiligen Deformationsgeschwindigkeiten in jewei­ lige Deformationsgrößen umgewandelt werden und die beiden Deformationsgrößen addiert werden und das Ergebnis dieser Ad­ dition den vorgegebenen zweiten Schwellenwert (Sth) übersteigt.

4. Sensorsystem nach Anspruch 3, bei welchem das Steuergerät (70)
einen ersten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor (71A) auf­ weist zur Umwandlung des Signals, das von einem in Richtung der Breite des vorderen Stoßfängers (12) auf dessen einer Seite montierten ersten Stoßfängersensor (61A) erfasst wird, in eine er­ ste Deformationsgeschwindigkeit;
einen zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektor (71B) zur Umwandlung des Signals, das von einem auf der anderen Seite des vorderen Stoßfängers montierten zweiten Stoßfängersensor (61B) erfasst wird, in eine zweite Deformationsgeschwindigkeit;
eine erste Additionseinrichtung (72A) zum Addieren der von dem ersten und von dem zweiten Deformationsgeschwindigkeits-De­ tektor jeweils erfassten ersten und zweiten Deformationsge­ schwindigkeit;
einen ersten Vergleicher (73A) für den Vergleich der von der er­ sten Additionseinrichtung ersten aufsummierten Deformationsge­ schwindigkeit mit einem vorgegebenen ersten Schwellenwert (Vth);
einen ersten Deformationsgrößen-Detektor (75A) zur Umwand­ lung einer mit Hilfe des ersten Deformationsgeschwindigkeits-Detektors umgewandelten ersten Deformationsgeschwindigkeit in eine erste Deformationsgröße;
einen zweiten Deformationsgrößen-Detektor (75B) zur Umwand­ lung einer mit Hilfe des zweiten Deformationsgeschwindigkeits-Detektors umgewandelten zweiten Deformationsgeschwindigkeit in eine zweite Deformationsgröße;
eine zweite Additionseinrichtung (72B) zum Addieren der mit Hilfe des ersten und des zweiten Deformationsgrößen-Detektors jeweils umgewandelten ersten und zweiten Deformationsgröße;
einen zweiten Vergleicher (73B) für den Vergleich einer mit Hilfe der zweiten Additionseinrichtung aufsummierten Deformations­ größe mit einem vorgegebenen zweiten Schwellenwert (Sth); und
einen Betätigungsdiskriminator (76), der entweder das Hochklap­ pen des hinteren Endes der Motorhaube oder die Entfaltung des Motorhauben-Airbag initiiert, wenn die mit Hilfe des ersten Ver­ gleichers verglichene aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit den ersten Schwellenwert überschreitet und wenn die mit Hilfe des zweiten Vergleichers verglichene aufsummierte Deformations­ größe den zweiten Schwellenwert übersteigt.