DE102004006603A1

DE102004006603A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufprallerkennung bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102004006603A1
Application number: DE102004006603A
Authority: DE
Inventors: Werner Langner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: DE102004006603B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufprallerkennung bei Kraftfahrzeugen, wobei über zumindest einen Beschleunigungssensor (2) und die Auswertung der Werte des mindestens einen Beschleunigungssensors (2) die Aufprallsituation erfasst und mindestens eine Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird. Um hierbei zu erreichen, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) an eine möglichst große träge Masse gekoppelt wird, ohne dabei eine solche Masse gesondert im oder am Kraftfahrzeug anzubringen, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) an eine zur starren Fahrzeugstruktur elastisch aufgehängte oder gelagerte große träge Masse gekoppelt wird und das Schwingungs- und/oder Beschleunigungsverhalten der trägen Masse zur Erfassung der Aufprallsituation ausgewertet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufprallerkennung bei Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.

Aus dem Stand der Technik sind Einrichtungen bekannt, bei denen Beschleunigungssensoren an der Rahmenstruktur des Fahrzeuges angeordnet sind.

An dieser Rahmenstruktur liegen jedoch viele Störschwingungen an, die die Beschleunigungssensoren täuschen können. Es bedarf dann komplizierter Auswerteverfahren, um die fehlerbehafteten Sensorsignale zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zumindest einen Beschleunigungssensor an eine möglichst große träge Masse zu koppeln, ohne dabei eine solche gesondert im oder am Kraftfahrzeug anzuordnen.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass zumindest ein Beschleunigungssensor an eine zur starren Fahrzeugstruktur elastisch aufgehängte oder gelagerte große träge Masse gekoppelt wird und das Schwingungs- und/oder Beschleunigungsverhalten dieser trägen Masse zur Erfassung der Aufprallsituation ausgewertet wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als träge Masse der Motor und/oder das Getriebe und/oder die Motor/Getriebeeinheit verwendet wird, an welche der zumindest eine Beschleunigungssensor gekoppelt wird. Dies sind diejenigen Einrichtungen am Fahrzeug mit der größten bzw. den größten zusammenhängenden Massen. Eine Ankopplung des zumindest einen Beschleunigungssensors an diese Fahrzeugteile hat die erfindungsgemäßen physikalischen Vorteile. Aufgrund der erheblich großen Masse dieser Teile ist der Einfluss der Trägheit auf dieselben entsprechend groß. Auf diese Weise wird eine Fehlbewertung des Aufpralls wirksam vermieden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die Beschleunigungswerte bzw. Beschleunigungsvektoren über die Zeit integriert, und daraus die Geschwindigkeitsänderungsvektoren Δv bestimmt werden. In Verbindung mit den schweren trägen Massen ergibt sich so eine zuverlässigere Auswertung der Aufprallsituation.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass aus der vektoriellen Berechnung von Beschleunigung und Geschwindigkeit der kausale Aufprallablauf und die erwartbare Schwere des Aufpralls bestimmt und zumindest eine Sicherheitseinrichtung entsprechend angesteuert wird.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitswerte in einer Unfalldatenschreibeinrichtung erfasst werden.

Hinsichtlich einer Vorrichtung zur Aufprallerkennung besteht der Kern der Erfindung darin, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor an eine zur starren Fahrzeugstruktur elastisch aufgehängte oder gelagerte träge Masse mechanisch gekoppelt wird und das Schwingungsund/oder Beschleunigungsverhalten dieser trägen Masse bestimmbar und mit elektronischen Rechenmitteln zur Erfassung der Aufprallsituation auswertbar ist. Somit ergibt sich eine Vorrichtung, die den kinematischen Ablauf eines Aufpralls zuverlässiger ermittelt.

Vorrichtungsgemäß ergeben sich daher die größten Vorteile, wenn als träge Masse der Motor und/oder das Getriebe und/oder die Motor/Getriebeeinheit verwendet wird, an die der zumindest eine Beschleunigungssensor gekoppelt ist.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die vektorielle Auswertung mit elektronischen Rechenmitteln erfolgt, über welche auch die kausalen Aufprallzusammenhänge ermittelbar und zumindest eine Sicherheitseinrichtung ansteuerbar sind.

Zur Aufzeichnung des kausalen Zusammenhanges eines Aufpralls ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Rechenmittel und/oder der zumindest eine Beschleunigungssensor mit einem Unfalldatenschreiber verbunden sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Die Abbildung zeigt nur symbolisch die Rahmenstruktur eines Fahrzeuges. Dabei sollen die Beschleunigungssensoren 2 nicht am eigentlichen Rahmen 3 des Fahrzeuges angebracht werden, weil dieser die kleinste zusammenhängende Masse eines Fahrzeugaggregates darstellt. Stattdessen werden die Beschleunigungssensoren 2 beispielhaft an der größten zusammenhängenden Masse angebracht, nämlich am Motor bzw. an der Motor/Getriebeeinrichtung 1.
Bei normalen Anregungen oder energiearmen Störungen im Fahrbetrieb enthält das Signal überwiegend niederfrequente Anteile. Kurzzeitige starke Geschwindigkeitsänderungen, d.h. hohe Energieeinträge werden jedoch mit geringer Verzögerung auf die große Masse übertragen. Betrag und Richtung des Vektors der Geschwindigkeitsänderung kann dann ausgewertet werden, um Art, d.h. Stoßrichtung und Schwere des Aufpralls zu bestimmen.
Eine solche Vorrichtung ist um so robuster, d.h. störunempfindlicher gegenüber Störereignissen, je größer die Masse ist. Eine Vorrichtung für die frühzeitige und robuste Sensierung von Frontalaufprallereignissen erfordert folglich einen schweren starren Körper, der elastisch im Vorderwagen gegenüber der Struktur gelagert wird.
Ein solches System ist durch die Motor/Getriebeeinrichtung 1 mit den zugehörigen Lagern gegeben. Anders als bei dem oben beschriebenen System erfolgen hierbei aber nicht nur Anregungen über die Struktur, sondern sowohl vom Motor selbst als auch von der Antriebsachse her. Es liegt jedoch auf der Hand, dass die hierdurch hervorgerufenen translatorischen Geschwindigkeitsänderungen am Aggregat in einer anderen Größenordnung liegen, als die beim Aufprall zu beobachtenden.
Eine aufpralltypische hohe Beschleunigung wird nur durch einen entsprechenden Energieeintrag in die Fahrzeugstruktur oder den Aggregatblock selbst erreicht. Eine darauf basierende Sensierung muss nur gegen wenige denkbare Misuse-Fälle, z.B. Kollision mit einem festen Hindernis beim Überfahren, abgesichert werden. Der durch Integration der Beschleunigung gewonnene Geschwindigkeitsänderungsvektor liefert neben der Möglichkeit der Aufprallerkennung auch zuverlässige Aussagen über Art und Schwere des Aufpralls.
Werden zwei Beschleunigungsaufnehmer 2 an dem als starr anzusehenden Aggregatgehäuse befestigt, nämlich je einer auf der linken und rechten Seite, so kann die Sensierung beschleunigt und die Erkennung der Aufprallart verbessert werden. Außerdem ist durch die Analyse der z- und y- Komponenten beider Aufnehmer 2 eine Rollover-Detektierung realisierbar.
Für die Robustheit und Sicherheit des Verfahrens ist eine rechtzeitige Sensierung das entscheidende Bewertungskriterium. Da keine Messungen der Aggregatverzögerung beim Aufprall vorliegen, kann nur indirekt auf die Eignung zur rechtzeitigen Sensierung geschlossen werden.
Die Analyse einer Vielzahl von Beschleunigungspulsen, die bei unterschiedlichen Szenarien, bspw. feste Barriere, 0 Grad, 30 Grad, Offset deformierbare Barriere, Pfahlaufprall, und Geschwindigkeiten am Rahmentunnel hinten, aufgenommen wurden, zeigte das gleiche, wenn auch stark unterschiedlich ausgeprägte Phänomen. Die Beschleunigung zeigt nach kontinuierlichem Anstieg einen deutlichen Einbruch des Signales. Hierfür gibt es nur eine physikalisch plausible Erklärung. Zu diesem Zeitpunkt schlägt das Aggregat gegen die Anschläge der Lager, die harte Ankopplung der großen Aggregatmasse an die bereits verzögerte Struktur bedeutet eine Energiezufuhr, die einen Verzögerungsabfall in der Zelle bewirkt. Entsprechend deutlich muss aber zu diesem Zeitpunkt das Aggregat verzögert werden. Dieser Zeitpunkt liegt deutlich vor dem Auslösezeitpunkt für die Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Gurtstraffer oder Airbag, so dass die Eignung der Aggregatbeschleunigung zur Aufprallsensierung sicher erscheint, insbesondere da die auf dem Rahmentunnelsignal basierende Überlegung eine konservative Abschätzung des möglichen Zeitpunktes liefert.
Grundsätzlich liefert das beschriebene Verfahren für alle Aufprallarten eine zuverlässige Aufprallerkennung, die zu einer ausreichend frühen Verzögerung der Vorderwagenstruktur führen.

Claims

Verfahren zur Aufprallerkennung bei Kraftfahrzeugen, bei dem über zumindest einen Beschleunigungssensor (2) und die Auswertung der Werte des mindestens einen Beschleunigungssensors (2) die Aufprallsituation erfasst und zumindest eine Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) an eine zur starren Fahrzeugstruktur elastisch aufgehängte oder gelagerte träge Masse gekoppelt wird und das Schwingungs- und/oder Beschleunigungsverhalten der trägen Masse zur Erfassung der Aufprallsituation ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als träge Masse der Motor und/oder das Getriebe und/oder die Motor/Getriebeeinheit (1) verwendet wird, an die der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungswerte bzw. Beschleunigungsvektoren über die Zeit integriert und daraus die Geschwindigkeitsänderungsvektoren Δv bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der vektoriellen Berechnung von Beschleunigung und Geschwindigkeit der kausale Aufprallablauf und die erwartbare Schwere des Aufpralls bestimmt wird und die zumindest eine Sicherheitseinrichtung entsprechend angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitswerte in einer Unfalldatenschreibeinrichtung erfasst werden.
Vorrichtung zur Aufprallerkennung bei Kraftfahrzeugen, bei der über zumindest einen Beschleunigungssensor (2) und die Auswertung der Werte des mindestens einen Beschleunigungssensors (2) die Aufprallsituation erfassbar und zumindest eine Sicherheitseinrichtung auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) an eine zur starren Fahrzeugstruktur elastisch aufgehängte oder gelagerte träge Masse mechanisch gekoppelt wird und das Schwingungs- und/oder Beschleunigungsverhalten der trägen Masse bestimmbar und mit elektronischen Rechenmitteln zur Erfassung der Aufprallsituation auswertbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als träge Masse der Motor und/oder das Getriebe und/oder die Motor/Getriebeeinheit (1) verwendet wird, an die der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vektorielle Auswertung mit elektronischen Rechenmitteln erfolgt, über welche die kausalen Aufprallzusammenhänge ermittelbar sind und/oder zumindest eine Sicherheitseinrichtung ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel und/oder der zumindest eine Beschleunigungssensor (2) mit einem Unfalldatenschreiber verbunden sind.