DE10150046B4

DE10150046B4 - Vorrichtung zum Auslösen einer passiven Insassen-Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE10150046B4
Application number: DE2001150046
Authority: DE
Inventors: Andrea Link; Willibald Watzka; Jan Urbahn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: DE10150046A1

Abstract

Vorrichtung zum Auslösen einer passiven Insassen-Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs, mit einer zentralen Sensoreinheit, und mit einem Upfront-Sensor, wobei die Sensoreinheit und der Upfront-Sensor von der Beschleunigung des Fahrzeugs in X-Richtung abhängige Signale einer Auslöseeinrichtung zuführen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Unterscheidung eines Crashs von einem Misuse der Upfront-Sensor in einer A-Säule des Fahrzeugs angeordnet ist und auf die Beschleunigung der als Sensor-Gehäuse dienenden A-Säule in dieser Richtung anspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich einerseits auf eine Vorrichtung zum Auslösen einer passiven Insassen-Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs, mit einer zentralen Sensoreinheit, und mit einem Upfront-Sensor, wobei die Sensoreinheit und der Upfront-Sensor von der Beschleunigung des Fahrzeugs in X-Richtung abhängige Signale einer Auslöseeinrichtung zuführen. Bei den passiven Sicherheitseinrichtungen handelt es sich um Aktuatoren wie Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel und dergleichen. Andrerseits beschäftigt sich die Erfindung auch mit einem Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung.
Es ist in Serienfahrzeugen häufig eine derartige Ausrüstung zu finden, bei der die zentrale Sensoreinheit mehrere Beschleunigungs-Sensoren in verschiedenen Raum-Richtungen enthalten kann, wie z. B. 2 X-Sensoren und 1 V-Sensor oder 2 Sensoren in 45 DEG-Ausrichtung relativ zur Fahrzeuglängsachse. Der Upfront-Sensor ist häufig ein Beschleunigungssensor in X-Richtung und mittig oder seitlich im vorderen Fahrzeugbereich angeordnet.
Die zentrale Sensoreinheit liefert stabile Aussagen über das Auftreten von Beschleunigungen im Gesamtfahrzeug. Durch den relativ großen Abstand zur Crashzone sind die Beschleunigungen stark gedämpft und treten erst zu einem relativ späten Zeitpunkt auf. Dieser Nachteil soll durch die Anordnung des Upfront-Sensors ausgeglichen werden, der entsprechend weit vorne, nahe der Crashzone positioniert ist. Der Upfront-Sensor liefert bei einem Frontalcrash sehr früh Signale entsprechend den auftretenden hohen Beschleunigungen, was die Unterscheidung eines Crashs von den Betriebsfällen des Fahrzeugs ermöglicht, die sich hinsichtlich des Signalverlaufs von einem tatsächlichen Crash nur unwesentlich unterscheiden. Dies gilt beispielsweise bei einer extremen Beanspruchung des Fahrzeugs, wie sie bei einer schnellen Fahrt über eine Schotter-/ und Schlaglochstrecke auftritt. Diese Fälle werden im Folgenden als Misuse bezeichnet.
Durch die Positionierung des Upfront-Sensors nahe bzw. in der Crashzone sind die Signale aber weniger reproduzierbar als im Fahrzeugzentrum. Häufig treten größere Schwankungen bei Durchführung desselben Tests mit dem gleichen Fahrzeugtyp auf. Außerdem ist die Gefahr einer Verdrehung oder gar Zerstörung des Sensors groß. Für das Erkennen eines Crashs hinsichtlich Crashtyps und Crashschwere werden Crashalgorithmen verwendet, die die von den Sensoren gelieferten Signale auswerten. Diese Algorithmen berücksichtigen zumindest teilweise den Energieeintrag in das Fahrzeug, der durch den Reaktionspartner verursacht wird.
Genaue Aussagen zum Energieeintrag sind, bezogen auf den Zündzeitpunkt der Sicherheitseinrichtungen, erst sehr spät möglich. Die Sicherheitseinrichtungen müssen deutlich vor einer starken Vorverlagerung des Insassen ausgelöst werden. Da sich die Vorverlagerung für eine freibewegliche Masse in Bezug zum Fahrzeug aus dem Integral der abgebauten Geschwindigkeit ergibt, ist bei kleiner Vorverlagerung auch die aufintegrierte Geschwindigkeit klein. Eine Vorhersage der Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs ist daher erst nach dem Zündzeitpunkt der Sicherheitseinrichtung möglich. Darüber hinaus liefert der vorne positionierte Upfront-Sensor auch bei leichten Crashs gegen steife Hindernisse sehr früh sehr hohe Signaturen, die sich nur unwesentlich von Crashs mit hoher Geschwindigkeit gegen deformierbare Barrieren unterscheiden lassen.
Neueste gesetzliche Bestimmungen erfordern hohe Anforderungen an die Sicherheitseinrichtungen bei einem 40 km/h ODB-Crash (Overlap deformable Barriere). Außerdem wird die Unterscheidung eines Crashs von 26 km/h gegenüber einem Crash mit 32 km/h gegen die Starre Wand notwendig.
Aus der DE 199 00 327 A1 ist es bekannt, die an einer ausgewählten Stelle zu erwartende zukünftige Beschleunigung auf der Grundlage der aktuellen Sensorsignale zweier beabstandet voneinander angeordneter Beschleunigungssensoren abzuschätzen. Zusätzlich zu den aktuell gemessenen Beschleunigungswerten steht ein zusätzlicher Parameter, nämlich die zukünftig zu erwartende geschätzte Beschleunigung hinsichtlich Größe und/oder Richtung zur Verfügung, der im Auslösealgorithmus berücksichtigt wird und eine vorausschauende Abschätzung des optimalen Auslösezeitpunkts ermöglicht. Eine andernfalls in der Regel vorhandene Zeitverzögerung zwischen der Erkennung des richtigen Auslösezeitpunkts und dem tatsächlichen Zünden der Zündpille(n) soll dadurch minimiert werden.
Schließlich ist es aus der DE 196 51 123 C1 eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Stoßes bzw. einer aus einem Stoss resultierenden geradlinigen Verzögerung bekannt, bei der ein Querbeschleunigungsaufnehmer in jeder Fahrzeughälfte und ein Längsbeschleunigungsaufnehmer angeordnet sind. In einer Auswerteeinrichtung werden die Längsbeschleunigungs- und die Querbeschleunigungsgrößen ausgewertet. Ferner wird eine Drehbewegungsgröße aus den Querbeschleunigungsgrößen abgeleitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Aussage über den Crash hinsichtlich seiner Art und seiner Schwere ermöglicht und dabei auch einen Misuse sicher ausschließen lässt. Ferner ist es das Ziel der Erfindung, die Vorrichtung so zu betreiben, dass sich eine derartige Aussage gewinnen lässt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe für die Vorrichtung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 oder 3 für den Fall eines Upfront-Sensors. Sind zwei Upfrontsensoren vorgesehen, sind in den Patentansprüchen 2 und 4 vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Patentanspruch 5 angegeben.
Die Erfindung besteht konstruktiv im wesentlichen darin, den bzw. die Upfront-Sensoren in der A- oder der B-Säule und damit im Vergleich zum Stand der Technik weiter hinten anzuordnen und die Beschleunigung des als Gehäuse dienenden Fahrzeugstrukturteils (A- oder B-Säule) zu bestimmen. Verfahrensmäßig liefert der Vergleich der Ausgangssignale der zentralen Sensoreinheit und der erfindungsgemäß angeordneten Upfront-Sensoren eine gute Aussage über die Schwere und den Typ des auftretenden Crashs.
Derartige Sensoren liefern deutlich stabilere Signaturen als die beim Stand der Technik angeordneten Upfront-Sensoren. Die Signale werden in etwa gleichzeitig mit denen der zentralen Sensoreinheit geliefert. Ihr besonderer Vorteil liegt darin, dass sie eine „Antwort der Fahrzeugstruktur" auf den Crash enthalten.
Durch Sensoren an verschiedenen Positionen im Fahrzeug (gilt bereits bei einem Upfront-Sensor in Verbindung mit der zentralen Sensoreinheit) kann das unterschiedliche elastische Verhalten bei unterschiedlichen Wirkpfaden erkannt werden. Dieses elastische Verhalten bzw. das Dämpfungsverhalten ändert sich mit zunehmendem Energieeintrag, wie weiter unten erläutert wird. Daher kann mit Hilfe dieser Sensoren sehr früh eine Aussage über den Energieeintrag getroffen werden.
An Hand der Zeichnung ist die Erfindung weiter erläutert. In der einzigen Figur sind die relevanten Strukturanteile eines von oben betrachteten Fahrzeugs dargestellt. Es handelt sich dabei um Motorträger M, Stirnwand W und Tunnel T.
Die durchgezogene Linie d zeigt die starre Anbindung einer etwa im Fahrzeugzentrum Z angeordneten Sensoreinrichtung S, während durch gestrichelte Linien g ein Wirkpfad zu den beiden A-Säulen dargestellt ist. In den A-Säulen sitzt jeweils ein auf Beschleunigungen ansprechender Upfront-Sensor U (nicht im einzelnen dargestellt). Die Sensoren U befinden sich oberhalb des Bodenblechs und besitzen dadurch ein optimales Ansprechverhalten auf Beschleunigungen, die schräg von vorne auf das Fahrzeug ausgeübt werden.
Anhand eines Crashes gegen eine starre Wand mit 100% Überdeckung wird das unterschiedliche Verhalten der Wirkpfade bzw. der Sensorpositionen erläutert:
Bei niedriger Fahrzeug-Geschwindigkeit ist das Dämpfungsverhalten für Wirkpfade gleich. Die in den A-Säulen und am Ort Z der Sensoreinrichtung S auftretenden Beschleunigungen sind zumindest annähernd gleich.
Bei hoher Fahrzeug-Geschwindigkeit hingegen wirkt die Beschleunigung bei einer angenommen steiferen Anbindung des Zentrums gegenüber den A-Säulen früher auf das Zentrum ein als auf die A-Säulen, da die Pfade g stärker dämpfen. Das Signal der Sensoreinrichtung S ist damit früher bzw. höher als das der Upfront-Sensoren U. Die zeitlichen und amplitudenmäßigen Unterschiede der Signale der gleichzeitig und im Idealfall beim betrachteten Crashtyp gleich ansprechenden Upfront-Sensoren U einerseits und der Sensoreinrichtung S andrerseits ermöglichen eine sichere und zuverlässige Aussage über den Crash hinsichtlich seiner Schwere und seines Typs.
Werden die Upfront-Sensoren statt in den A-Säulen in den B-Säulen angeordnet (nicht dargestellt), ändern sich die beschriebenen Verhältnisse nicht. Dies liegt daran, dass die Signaturen von Beschleunigungssensoren in den A- und den B-Säulen zumindest annähernd identisch sind. Begründet ist dies in der durch die jeweiligen Türschweller bedingten starren mechanischen Kopplung von A- und B-Säule.
Bei entsprechend hoher Abtastrate der Signale der Sensorelemente S und U wird es möglich, auch relativ geringe Geschwindigkeitsunterschiede des Fahrzeugs, wie angegeben zwischen 26 und 32 km/h zu erkennen. Bereits bei diesem Geschwindigkeitsunterschied tritt bei einem Datenvergleich der Signale der Sensorelemente S und U ein geschwindigkeitsabhängiger zeitlicher und amplitudenmässiger Unterschied für die beiden Geschwindigkeitswerte auf.
Da die Sensoren U bei einem Frontal- und auch bei einem Schrägcrash weitgehend unbeschädigt bleiben, wird es möglich, eine Einteilung der Crashschwere in Stufen (=Klassierung) des tatsächlich auftretenden Crashs differenziert und zuverlässig vorzunehmen. Damit können die passiven Sicherheitseinrichtungen abhängig von der Klassierung beispielsweise bei einem Schrägcrash sicher und zuverlässig ausgelöst werden. Da die Sensoren U bei den meisten Crashtypen und während der gesamten Crashzeit auswertbare Signale liefern, kann auch bei einem Ausfall der Sensoreinrichtung S eine zuverlässige Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtungen erreicht werden.

Claims

Vorrichtung zum Auslösen einer passiven Insassen-Sicherheitseinrichtung eines Fahrzeugs, mit einer zentralen Sensoreinheit, und mit einem Upfront-Sensor, wobei die Sensoreinheit und der Upfront-Sensor von der Beschleunigung des Fahrzeugs in X-Richtung abhängige Signale einer Auslöseeinrichtung zuführen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Unterscheidung eines Crashs von einem Misuse der Upfront-Sensor in einer A-Säule des Fahrzeugs angeordnet ist und auf die Beschleunigung der als Sensor-Gehäuse dienenden A-Säule in dieser Richtung anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Upfront-Sensor in der anderen A-Säule angeordnet ist und auf die Beschleunigung der als Gehäuse dienenden anderen A-Säule in dieser X-Richtung anspricht.
Vorrichtung zum Auslösen eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltemittels eines Fahrzeugs, mit einer zentralen Sensoreinheit, und mit einem Upfront-Sensor, wobei die Sensoreinheit und der Upfront-Sensor von der Beschleunigung des Fahrzeugs in X-Richtung abhängige Signale einer Auslöseeinrichtung zuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Upfront-Sensor in einer B-Säule des Fahrzeugs angeordnet ist und auf die Beschleunigung der als Sensor-Gehäuse dienenden B-Säule in dieser X-Richtung anspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Upfront-Sensor in der anderen B-Säule angeordnet ist und auf die Beschleunigung der als Sensorgehäuse dienenden anderen B-Säule in dieser X-Richtung anspricht.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Crash hinsichtlich seiner Schwere und seines Typs aufgrund der zeitlichen und/oder amplitudenmäßigen Unterschiede der Signale des (der) Upfront-Sensors(en) U und der Sensoreinrichtung (S) erkannt wird.