DE102004036834A1

DE102004036834A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102004036834A1
Application number: DE102004036834A
Authority: DE
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Volvo Car Corp
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH; Volvo Car Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-03-23
Also published as: DE112005001362A5; WO2006012816A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums (6) für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit (2), die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis (4) aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangssignal (2.3) liefern, umfasst, und einer Verarbeitungseinheit (3) zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3). Die Verarbeitungseinheit (3) ermittelt aus einem ersten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) eine erste Teilkraft, aus mindestens einem zweiten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) mindestens eine zweite Teilkraft und aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer ersten Rechenvorschrift den Ort der einwirkenden Kraft. Davon abhängig erzeugt die Verarbeitungseinheit (3) ein Auslösekriterium (6) für das Aufprallschutzsystem. Beispielsweise können am Fahrzeug vorgesehene Sekundäraufprallschutzsysteme für das nachfolgende Auftreffen des Fußgängers auf der Fahrbahn so gesteuert werden, dass der Fußgänger nicht unmittelbar mit dem Kopf aufschlägt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.

Derartige Aufprallschutzsysteme sollen die Unfallfolgen eines Zusammenstosses eines Kraftfahrzeuges mit einem Kollisionsobjekt, insbesondere mit einem Fußgänger, abmildern. Hierzu werden beispielsweise verstellbare Motorhauben oder Airbags im Frontbereich, sogenannte Fußgänger-Airbags, eingesetzt. Diese Systeme benötigen eine Aufpralldetektionssensorik, die im Fall eines Aufpralls eine Auslöseanforderung an das Aufprallschutzsystem sendet. Problematisch bei derartigen Systemen ist, dass eine Auslösung des Aufprallschutzsystems, beispielsweise eines Sekundäraufprallschutzsystems, welches Fußgänger bei einem Rückprall auf die Fahrbahn schützen soll, nur in dem Aufprallbereich des Kollisionsobjektes, hier eines Fußgängers, erfolgen soll.

Um einen möglichen Zusammenstoss mit einem Kollisionsobjekt möglichst frühzeitig zu erkennen, werden sogenannte Precrashsensoriken eingesetzt, die mehrere Front-, Heck- und Seitensensoren aufweisen, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und die Geschwindigkeit und den Abstand zu anderen Fahrzeugen und Objekten zu ermitteln. Zur Detektion eines Aufpralls werden mittlerweile häufig optische, insbesondere auf Lichtwellenleitern basierende Sensoren, eingesetzt. Außerdem weisen in der Regel die Bereiche, in denen sich die zur Crasherkennung angebrachten Sensoren bzw. Aufprallsensoren befinden, beispielsweise die Stoßstange, einen Verformungsbereich zur Absorption und Erfassung der einwirkenden Kraft auf.

Aus der DE 197 45 309 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, welche die Verformung eines Fahrzeugaußenhautteils eines Fahrzeugs akustisch, optisch oder mechanisch erfasst. Dabei wird der Kollisionspunkt anhand der Laufzeit des akustischen oder optischen Signals vom Ort der Verformung bis zum Signalaufnehmer berechnet. Problematisch bei dieser Vorrichtung ist allerdings, das insbesondere die auf optischen Signalen basierenden Systeme störanfällig gegenüber Umwelteinflüssen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs vorzuschlagen, die eine bessere Anpassung des Auslösekriteriums an das Unfallgeschehen, insbesondere an den Unfallverlauf ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den Kollisionspunkt eines Objektes oder Unfallgegners am Fahrzeug durch die Verarbeitung und Auswertung von Ausgangssignalen einer Aufprallsensoreinheit zu ermitteln, genauer gesagt zu berechnen und zur Bildung eines zusätzlichen Auslösekriteriums heranzuziehen. Insbesondere für Fußgängerschutzsysteme ist der Aufprallort für die Aktivierung von Schutzmitteln wie Fußgängerairbags von besonderer Bedeutung.

Die Erfindung betrifft nun eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit, die ein Fahrzeugaußenhautteil, das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren, die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangsignal liefern, umfasst, und einer Verarbeitungseinheit zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale. Die Verarbeitungseinheit ist hierzu derart ausgebildet, um aus einem ersten der mindestens zwei Sensorausgangssignale eine erste Teilkraft, aus mindestens einem zweiten der mindestens zwei Sensorausgangssignale mindestens eine zweite Teilkraft und aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer ersten Rechenvorschrift den Ort der einwirkenden Kraft zu ermitteln. Abhängig vom ermittelten Ort kann die Verarbeitungseinheit ein Auslösekriterium für das Aufprallschutzsystem erzeugen oder beeinflussen und beispielsweise am Fahrzeug vorgesehene Sekundäraufprallschutzsysteme für das nachfolgende Auftreffen des Fußgängers auf der Fahrbahn so steuern, dass der Fußgänger nicht unmittelbar mit dem Kopf auf der Fahrbahn aufschlägt.

Insbesondere basiert die erste Rechenvorschrift zur Ermittlung des Ortes der einwirkenden Kraft auf dem Hebelgesetz. Eine Rechenvorschrift unter Anwendung des Hebelgesetzes erfordert eine geringe Rechenleistung in der Verarbeitungseinheit und kann kostengünstig mit digitalen Mitteln implementiert werden.

Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Vergleichsmittel in der Verarbeitungseinheit ausgebildet, welches die Sensorausgangssignale mit gespeicherten Referenzwerten, die jeweils einem Sensorausgangssignal einen entsprechenden Kraftwert zuordnen, vergleichen kann. Das Vergleichsmittel ist beispielsweise eine Komparatorschaltung, die das Sensorausgangssignal mit vorgegebenen Referenzwerten vergleicht, oder eine entsprechende Softwareimplementierung in der Verarbeitungseinheit. Die Referenzwerte können z. B. durch Vergleichstests wie Crashtests ermittelt werden. Die Bestimmung der Teilkräfte über einen Vergleich mit gespeicherten Referenzwerten besitzt den Vorteil, dass sie weniger rechenintensiv als die Programmierung einer komplizierten mathematischen Berechnungsvorschrift ist, mit der die Teilkräfte aus den Sensorausgangssignalen berechnet werden.

Die Verarbeitungseinheit kann außerdem ausgebildet sein, um den Betrag der einwirkenden Kraft aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer zweiten Rechenvorschrift zu berechnen. Aus dem Betrag der einwirkenden Kraft kann die Verarbeitungseinheit die Schwere des Objektes einschätzen und beispielsweise ein leichtes Objekt wie einen Fußgänger von einem sehr leichten Objekt wie einem Fußball oder von einem schweren Objekt wie einem anderen Fahrzeug unterscheiden. Sie kann weiterhin eine Anpassung des Auslösekriteriums dahingehend vornehmen, dass ein Fußgängerschutzsystem nur dann ausgelöst wird, wenn durch die Bestimmung der einwirkenden Kraft beziehungsweise der daraus abgeleiteten Masse des Kollisionsobjektes ein Fußgänger als Kollisionsobjekt erkannt worden ist.

Die zweite Rechenvorschrift zur Ermittlung des Betrages der einwirkenden Kraft kann eine Addition der Beträge der Teilkräfte sein, die beispielsweise durch eine Addiererschaltung, welche die als Spannungen vorliegenden Sensorausgangssignale summiert, oder durch eine entsprechende Softwareimplementierung in der Verarbeitungseinheit realisiert sein kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung verarbeitet die Verarbeitungseinheit ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt und passt davon abhängig die Ermittlung der Teilkräfte entsprechend an. Eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt führt bei einem Crash in der Regel zu einer höheren Amplitude des Sensorausgangssignals und damit zu einem anderen Auslöseverhalten des Aufprallschutzsystems. Mit der Verarbeitung eines zusätzlichen Geschwindigkeitssignals können beispielsweise die vorgegebenen Referenzwerte an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder an die Relativgeschwindigkeit vom Fahrzeug zum Kollisionsobjekt und daher das Auslöseverhalten des Schutzsystems dynamisch angepasst werden.

Typischerweise zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass einer oder mehrere der mindestens zwei Sensoren zur Erzeugung der mindestens zwei Sensorsignale Druck- oder Beschleunigungssensoren sind. Alternativ oder auch zusätzlich können einer oder mehrere der mindestens zwei Sensoren Dehnmessstreifen sein.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung oder Beeinflussung eines Auslösekriteriums für einen Aufprallschutz eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit, die ein Fahrzeugaußenhautteil, das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren umfasst, die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft vorgesehen sind, mindestens zwei Sensorausgangsignale liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit die mindestens zwei Sensorausgangssignale zeitlich auswertet. Die Verarbeitungseinheit ermittelt aus einem ersten der mindestens zwei Sensorausgangssignale eine erste Teilkraft, aus mindestens einem zweiten der mindestens zwei Sensorausgangssignale mindestens eine zweite Teilkraft und aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer ersten Rechenvorschrift den Ort der einwirkenden Kraft. Abhängig vom ermittelten Ort erzeugt oder beeinflusst die Verarbeitungseinheit dann ein Auslösekriterium für ein Aufprallschutzsystem.

Insbesondere wendet die erste Rechenvorschrift zur Ermittlung des Ortes der einwirkenden Kraft das Hebelgesetzes an.

Die Verarbeitungseinheit kann die Teilkräfte durch einen Vergleich ermitteln, welcher die Sensorausgangssignale mit gespeicherten Referenzwerten, die jeweils einem Sensorausgangssignal einen entsprechenden Kraftwert zuordnen, vergleichen kann.

Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit den Betrag der einwirkenden Kraft aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer zweiten Rechenvorschrift berechnen.

Die zweite Rechenvorschrift zur Ermittlung des Betrages der einwirkenden Kraft kann eine Addition der Beträge der Teilkräfte sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform verarbeitet die Verarbeitungseinheit ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt und passt davon abhängig die Ermittlung der Teilkräfte an. Eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit beziehungsweise eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt spiegelt sich in einer höheren Amplitude des Sensorausgangssignals wieder.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Zeichnungen zeigen in
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Aufprallsensoreinheit und einer Verarbeitungseinheit, bei der die Sensorausgangssignale von Beschleunigungssensoren zur Verfügung gestellt werden;
2a-2d die in 1 dargestellte Vorrichtung mit auf sie an unterschiedlichen Orten einwirkenden Kräften F1
3a-3c die in 1 dargestellte Vorrichtung, wobei Kollisionen mit unterschiedlichen Objekten stattfinden; und
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Drucksensoren
1 zeigt eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 für eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs. Die Aufprallsensoreinheit 2 umfasst einem Fahrzeugaußenhautteil 2.1, welches vorzugsweise als Stoßstange im Frontbereich oder als Außenleiste des Fahrzeugs ausgebildet ist, und mindestens zwei Sensoren 2.2. Die Sensoren 2.2 detektieren eine auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkende Kraft und liefern jeweils ein Sensorausgangssignal 2.3. Hier sind die Sensoren 2.2 Beschleunigungssensoren. Sie sind mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 physikalisch verbunden. Im einfachsten Fall sind die Beschleunigungssensoren 2.2 in das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 ganz oder teilweise eingearbeitet.
In der in 1 dargestellten Vorrichtung sind die Beschleunigungssensoren 2.2 über eine Kraftabsorptionseinheit 5.2, beispielsweise eine Feder, mit dem Fahrzeugaußenhautteil 2.1 verbunden. Das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 ist so konstruiert, dass es seine Position bei einer auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kraft, beispielsweise bei einer Kollision, relativ zum Fahrzeugchassis 4 ändert oder sich verformt. Die Erfassung der Verformung oder Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 erfolgt durch die Messung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2 beziehungsweise durch die Messung der Änderung der Sensorausgangssignale 2.3 der Beschleunigungssensoren 2.2. Anstelle der Beschleunigungssensoren 2.2 können zur Erfassung einer einwirkenden Kraft beispielsweise auch Drucksensoren oder Dehnmessstreifen verwendet werden.
Neben der Kraftabsorptionseinheit 5.2 umfasst die in 1 dargestellte Vorrichtung eine zweite Kraftabsorptionseinheit 5.1. Die zwei Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 bestimmen das kraftabsorbierende Verhalten des Fahrzeugaußenhautteil 2.1. Die zwei Kraftabsorptionseinheiten 5.1, 5.2 können beispielsweise Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten sein. Bei einer Kollision mit einem leichteren, weichen Objekt wie einem Fußgänger wird die Feder mit der kleinen Federkonstante wirksam. Bei einer Kollision mit einem schweren, harten Objekt wie einem Baum oder anderen Fahrzeug wird zuerst die Feder mit der kleinen Federkonstante wirksam, danach die Feder mit großer Federkonstante. Damit wird sichergestellt, dass auch einem weicheren Objekt wie einem Fußgänger eine nachgebende Aufprallzone zur Verfügung gestellt wird. Das kraftabsorbierende Verhalten des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 beeinflusst den Verlauf der Signalform der Sensorausgangssignale 2.3 und sollte daher bei der Auswertung der Sensorausgangssignale berücksichtigt werden.
Die Verarbeitungseinheit 3 ist vorzugsweise als mikroprozessorgesteuerte Einrichtung 3.1 ausgebildet, in der die zur Auswertung der Sensorausgangssignale 2.3 erforderlichen Algorithmen als Software implementiert sind. Die Sensorausgangssignale 2.3 werden der Verarbeitungseinheit 3 an je einem Eingang eines Mikroprozessors zugeführt, der vorzugsweise als A/D-Wandler-Eingang ausgebildet ist. Der Mikroprozessor sendet über eine Schnittstelle ein Auslösekriterium 6 als Signal an ein Aufprallschutzsystem des Fahrzeugs.
2a bis 2d zeigen eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 mit einer auf die Aufprallsensoreinheit 2 an unterschiedlichen Orten einwirkenden Kraft F1 (in 2a-2d Bezugszeichen 7). Im folgenden wird nur der eingeschwungene Zustand betrachtet, das heißt, dass die Masse des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 beziehungsweise dessen dämpfende Eigenschaften nicht berücksichtigt werden.
In 2a wirkt die Kraft F1 genau in der Mitte zwischen den zwei über die Kraftabsorptionseinheiten 5.2 mit dem Fahrzeugaußenhautteil verbundenen Sensoren 2.2. Die Kraft F1 teilt sich daher in etwa zwei etwa gleich große Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) auf. Dementsprechend werden zwei Sensorausgangssignale 2.3 an die Verarbeitungseinheit 3 gesendet, welche die Verarbeitungseinheit 3 als Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) von jeweils etwa der Hälfte von F1 interpretiert. Außerdem ermittelt die Verarbeitungseinheit 3 einen Abstand s_r der Krafteinwirkung zum ersten Sensor 2.2, der ungefähr gleich ist dem Abstand s_l der Krafteinwirkung zum zweiten Sensor 2.2.
Wirkt die Kraft F1 direkt auf einen der beiden mit der Fahrzeugaußenhaut 2.1 verbundenen Sensoren 2.2 wie in 2b dargestellt ein, ermittelt die Verarbeitungseinheit 3 aus den beiden Sensorausgangssignalen 2.3 eine Teilkraft F(2.2.r), die etwa der Kraft F1 entspricht, für den ersten Sensor 2.2, auf den die Kraft F1 direkt einwirkt, und eine sehr schwache oder geringe, kaum messbare Teilkraft F(2.2.l) von ungefähr 0 für den zweiten Sensor 2.2. Außerdem kann die Verarbeitungseinheit 3 erkennen, dass die Kraft F1 fast ausschließlich am ersten Sensor 2.2 messbar ist und sie daher unmittelbar am ersten Sensor 2.2 einwirkt.
In 2c wirkt die Kraft F1 auf einen Punkt zwischen den beiden Sensoren 2.2, der etwa ¼ der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom ersten Sensor 2.2 und etwa ¾ der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom zweiten Sensor 2.2 entfernt ist. Nach dem Hebelgesetz teilt sich die Kraft F1 in eine erste Teilkraft F(2.2.r) von etwa ¾ der Kraft F1, die von dem ersten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird, und in eine zweite Teilkraft F(2.2.l) von etwa ¼ der Kraft F1 auf, die von dem zweiten Sensorausgangssignal 2.3 erfasst wird. Die Verarbeitungseinheit 3 ermittelt nun anhand der bekannten Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 und den ermittelten Teilkräften F(2.2.r), F(2.2.l) den Abstand s_r des ersten Sensors 2.2 und den Abstand s_l des zweiten Sensors 2.2 zum Kollisionspunkt. Dabei ist das Verhältnis der Abstände s_r, s_l der Sensoren 2.2 zum Kollisionspunkt umgekehrt proportional zu den von den Sensoren 2.2 ermittelten Teilkräften F(2.2.r), F(2.2.l): F(2.2.r)/F(2.2.l) = sl/sr.
Der Kollisionspunkt ist etwa ¼ der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom ersten Sensor 2.2 mit der auf ihn einwirkenden Teilkraft F(2.2.r) von etwa ¾ der Kraft F1 und ungefähr ¾ der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom zweiten Sensor 2.2 mit der auf ihn einwirkenden Teilkraft F(2.2.l) von etwa ¼ der Kraft F1 entfernt.
In 2d wirkt die Kraft in einem Bereich ein, der außerhalb der Strecke zwischen dem ersten und zweiten Sensor 2.2 liegt. Wirkt die Kraft in einem Abstand außerhalb des Bereichs zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2, der etwa ein Fünftel der Strecke zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 beträgt, empfängt die Verarbeitungseinheit 3 Sensorausgangssignale 2.3, die einer Teilkraft F(2.2.r) von etwa 6/5 der Kraft F1 und einer negativen Teilkraft F(2.2.l) von etwa 1/5 der Kraft F1 entsprechen. Die Verarbeitungseinheit 3 ermittelt ebenfalls anhand der bekannten Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 und den ermittelten Teilkräften F(2.2.r), F(2.2.l) den Abstand s_r des ersten Sensors 2.2 zum Kollisionspunkt und den Abstand s_l des zweiten Sensors 2.2 zum Kollisionspunkt. Auch hier ist das Verhältnis der Abstände s_r, s_l der Sensoren 2.2 zum Kollisionspunkt umgekehrt proportional zu den von den Sensoren 2.2 ermittelten Teilkräften F(2.2.r), F(2.2.l); der Kollisionspunkt ist etwa 1/5 der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom ersten Sensor 2.2 mit der auf ihn einwirkenden Teilkraft F(2.2.r) von etwa 6/5 der Kraft F1 entfernt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass am zweiten Sensor 2.2 eine negative Teilkraft F(2.2.l) anliegt, bestimmt die Verarbeitungseinheit 3 den Kollisionspunkt allerdings außerhalb des Bereiches zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2; der Kollisionspunkt ist nicht 1/5 der Strecke zwischen erstem und zweiten Sensor 2.2 vom erstem Sensor 2.2 in Richtung zum zweiten Sensor 2.2 entfernt, sondern in entgegengesetzter Richtung. Der Kollisionspunkt ist weiterhin bestimmt durch die am zweiten Sensor 2.2 ermittelte Teilkraft F(2.2.r) von ungefähr 6/5 der Kraft F1. Auch hier ermittelt die Verarbeitungseinheit 3, dass der Kollisionspunkt ungefähr 6/5 der Strecke zwischen beiden Sensoren 2.2 vom zweiten Sensor 2.2 mit der auf ihn einwirkenden negativen Teilkraft F(2.2.l) von etwa 1/5 der Kraft F1 entfernt ist und außerhalb des Bereiches zwischen erstem und zweitem Sensor 2.2 liegt.
Für alle vier Fälle von auf das Fahrzeugaußenhautteil 2.1 einwirkenden Kräften F1, wie sie in 2a bis 2d dargestellt sind, kann im einfachsten Fall der Betrag der einwirkenden Kraft F1 durch Addition der Teilkräfte F(2.2.r), F(2.2.l) ermittelt werden: F1 = F(2.2.r) + F(2.2.l).
3a bis 3c zeigen jeweils eine Aufprallsensoreinheit 2 und eine Verarbeitungseinheit 3 bei einer Kollision mit unterschiedlichen Objekten 7.1, 7.2, 7.3. 3a bis 3c zeigen den Zustand der Aufprallsensoreinheit 2 zum Zeitpunkt der Kollision. In der Verarbeitungseinheit 3 ist der jeweilige zeitliche Verlauf der Sensorausgangssignale 2.3 grafisch dargestellt beginnend mit dem Zeitpunkt der Kollision.
In 3a fährt das Fahrzeug mittig auf ein starres und hartes Hindernis wie einen Baum oder eine Säule 7.1. Die Sensorausgangssignale besitzen einen etwa gleichen Amplitudenmaximalwert, da der Abstand des Kollisionspunktes zum ersten Sensor sowie zum zweiten Sensor gleich ist. Der Amplitudenmaximalwert ist ein relativ großer Wert, da das Kollisionsobjekt in diesem Fall schwer ist. Die Sensorausgangssignalkurven weisen außerdem einen steilen Anstieg auf, da das Kollisionsobjekt ein hartes Objekt ist. Die Zeitspanne, in der das Sensorausgangssignal wieder zu seinem Anfangswert kurz vor der Kollision zurückkehrt, ist relativ hoch.
Anders verhält es sich bei einer Kollision mit einem Fußgänger 7.2, wie in 3b dargestellt. Wieder haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Fußgänger 7.2 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind aber im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, weitaus niedriger, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein leichteres Kollisionsobjekt darstellt. Der Anstieg der Sensorausgangssignalkurven ist weniger steil ausgeprägt im Vergleich zu der Kollision mit einem Baum, dargestellt in 3a, da der Fußgänger 7.2 im Vergleich zum Baum ein weicheres Kollisionsobjekt darstellt. Außerdem kehren die Sensorausgangssignale schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum in 3a, da der Fußgänger 7.2 als leichteres Kollisionsobjekt gegenüber dem Fahrzeug ein nachgebendes Verhalten aufweist.
In 3c ist die Kollision mit einem Einkaufswagen 7.3 dargestellt. Auch hier haben die Amplitudenmaximalwerte den gleichen Betrag, da das Fahrzeug mittig auf den Einkaufswagen 7.3 aufgefahren ist. Die Amplitudenmaximalwerte sind ähnlich niedrig wie bei der Kollision mit dem Fußgänger in 3b, da auch der Einkaufswagen 7.3 ein leichtes Kollisionsobjekt darstellt. Da der Einkaufswagen 7.3 im Vergleich zu einem Fußgänger jedoch ein hartes Kollisionsobjekt ist, weisen die Sensorausgangssignalkurven einen ähnlich steilen Anstieg auf wie die Sensorausgangssignalkurven im Fig. A mit dem Baum als hartes Hindernis. Da der Einkaufswagen 7.3 weitaus leichter ist als das Fahrzeug, kehren die Sensorausgangssignale schneller zu ihrem Anfangswert kurz vor der Kollision zurück als im Vergleich zum Baum in 3a.
Durch die Bestimmung seiner Masse- und Härteeigenschaften ist eine zuverlässige Steuerung des Aufprallschutzsystems möglich, bei der Fehlauslösungen bei anderen Objekten als einem Fußgänger vermieden werden. So kann z. B. zwischen einem leichten und weichen Fußgänger und einen harten, schweren Fahrzeug unterschieden werden. Ebenso ist es möglich, zwischen einem aufprallenden Fußball und einem Fußgänger zu unterscheiden, da sich beide durch ihre Masse voneinander unterscheiden, um zu verhindern, dass der Fußball das Aufprallschutzsystem auslöst.
4 zeigt schließlich eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums für ein Aufprallschutzsystem eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Sensoren 2.2 zur Erzeugung der Sensorausgangssignale 2.3 als Drucksensoren ausgebildet sind. Die Kraftabsorptionseinheiten 5.1 sind in diesem Fall Druckkammern, deren Volumenänderung infolge einer Positionsänderung des Fahrzeugaußenhautteils 2.1 durch die Drucksensoren 2.2. erfasst werden kann. Die von den Drucksensoren 2.2 erzeugten Sensorausgangssignale 2.3 werden von der Verarbeitungseinheit 3 zur Bestimmung des Kollisionspunktes verarbeitet, um das Auslösekriterium 6 zu erzeugen.

2: Aufprallsensoreinheit
2.1: Fahrzeugaußenhautteil
2.2: Sensor zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil
: einwirkenden Kraft
2.3: Sensorausgangssignal
3: Verarbeitungseinheit
3.1: Mikroprozessor
3.2: A/D-Wandler-Eingang des Mikroprozessors
4: Fahrzeugchassis
5.1: Kraftabsorptionseinheit 1
5.2: Kraftabsorptionseinheit 2
6: Schnittstelle zu einem Aufprallschutzsystem
7: auf das Fahrzeug einwirkende Kraft F1
F(2.2.r): ermittelte Teilkraft des ersten Sensors
F(2.2.l): ermittelte Teilkraft des zweiten Sensors
s_r: Abstand des ersten Sensors zum Kollisionspunkt
s_l: Abstand des zweiten Sensors zum Kollisionspunkt
7.1: Baum/Säule
7.2: Fußgänger/Radfahrer
7.3: Einkaufswagen

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines Auslösekriteriums (6) für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs mit einer Aufprallsensoreinheit (2), die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis (4) aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil einwirkenden Kraft ändern kann, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft vorgesehen sind und jeweils mindestens ein Sensorausgangsignal (2.3) liefern, umfasst, und einer Verarbeitungseinheit (3) zum Auswerten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3), dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um aus einem ersten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) eine erste Teilkraft und aus mindestens einem zweiten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) mindestens eine zweite Teilkraft zu ermitteln, um aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer ersten Rechenvorschrift den Ort der einwirkenden Kraft zu ermitteln und um abhängig vom ermittelten Ort ein Auslösekriterium (6) für das Aufprallschutzsystem zu erzeugen oder zu beeinflussen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rechenvorschrift zur Ermittlung des Ortes der einwirkenden Kraft auf dem Hebelgesetzes basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Teilkräfte Vergleichsmittel vorgesehen sind, welche die Sensorausgangssignale (2.3) mit gespeicherten Referenzwerten vergleichen können, die jeweils einem Sensorausgangssignal (2.3) einen entsprechenden Kraftwert zuordnen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) den Betrag der einwirkenden Kraft aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer zweiten Rechenvorschrift berechnen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rechenvorschrift zur Ermittlung des Betrages der einwirkenden Kraft eine Addition der Beträge der Teilkräfte umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) ausgebildet ist, um ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt zu verarbeiten und davon abhängig die Ermittlung der Teilkräfte anzupassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (2.2) ein Drucksensor, ein Dehnmessstreifen oder ein Beschleunigungssensor ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Auslösekriteriums (6) für ein Aufprallschutzsystem eines Fahrzeugs, bei dem eine Aufprallsensoreinheit (2), die ein Fahrzeugaußenhautteil (2.1), das seine Position relativ zu einem Fahrzeugchassis (4) aufgrund einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft ändert, und mindestens zwei Sensoren (2.2), die zur Detektion einer auf das Fahrzeugaußenhautteil (2.1) einwirkenden Kraft vorgesehen sind, umfasst, mindestens zwei Sensorausgangsignale (2.3) liefert, und bei dem eine Verarbeitungseinheit (3) die mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) aus einem ersten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) eine erste Teilkraft und aus mindestens einem zweiten der mindestens zwei Sensorausgangssignale (2.3) mindestens eine zweite Teilkraft ermittelt, aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer ersten Rechenvorschrift den Ort der einwirkenden Kraft ermittelt, und abhängig vom ermittelten Ort ein Auslösekriterium (6) für ein Aufprallschutzsystem erzeugt oder beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rechenvorschrift zur Ermittlung des Ortes der einwirkenden Kraft das Hebelgesetz anwendet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Teilkräfte durch einen Vergleich der Sensorausgangssignale (2.3) mit gespeicherten Referenzwerten erfolgt, die jeweils einem bestimmten Sensorausgangssignal (2.3) einen entsprechenden Kraftwert zuordnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (3) den Betrag der einwirkenden Kraft aus den ermittelten Teilkräften unter Verwendung einer zweiten Rechenvorschrift berechnet.
Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rechenvorschrift zur Ermittlung des Betrages der einwirkenden Kraft die Teilkräfte addiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit ein zusätzliches Geschwindigkeitssignal des Fahrzeuges oder ein zusätzliches Signal der Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und einem Kollisionsobjekt verarbeitet und davon abhängig die Ermittlung der Teilkräfte anpasst.