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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Lokalisierung der Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Schutzsystem zum Schutz
von Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern.
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Zum
Schutz von Fahrzeuginsassen im Falle von Unfällen oder Kollisionen sind
aktive und passive Schutzsysteme, wie z.B. Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel und
dergleichen bekannt. Um externe Verkehrsteilnehmer, insbesondere
nicht motorisierte Verkehrsteilnehmer, wie z.B. Fußgänger und
Fahrradfahrer, besser zu schützen,
können
z.B. im Motorraum untergebrachte Airbags verwendet werden, die bei
einer Kollision ausgelöst
werden. Eine weitere Schutzmaßnahme
zum Schutz von externen Verkehrsteilnehmern sind Vorrichtungen zum
Hochklappen der Motorhaube, bei denen im Falle eines Unfalls die
Motorhaube geringfügig
hochgeklappt wird, was einen für
den ungeschützten
Verkehrsteilnehmer günstigeren
Aufprallwinkel auf das Fahrzeug gewährleisten und ein direktes
Aufprallen auf die Windschutzscheibe verhindern soll.
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All
diesen Schutzmaßnahmen
ist gemein, dass sie nur in bestimmten Lastfällen und unter bestimmten Bedingungen
ausgelöst
werden sollen. Beispielsweise ist es unerwünscht, dass die oben genannten
Schutzmassnahmen im Falle einer Kollision mit einem relativ kleinen
Objekt, wie zum Beispiel einem Vogel, ausgelöst werden. Andererseits muss
für bestimmte
Lastfälle,
z.B. Kollision mit einem Fußgänger bei
einer bestimmten Geschwindigkeit, das Auslösen der Schutzmaßnahmen
gewährleistet
sein.
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Die
verschiedenen Lastfälle
können
im Allgemeinen dadurch unterschieden werden, dass Sensorsignale,
die von am Stoßfänger des
Fahrzeugs vorgesehenen Sensoren ausgegeben werden, auf bestimmte
Merkmale (z.B. ihre Amplitude) hin untersucht werden. Eine größere Amplitude
des Sensorsignals weist z.B. auf eine größere Masse des anprallenden
Objektes hin.
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Ein
wesentliches Problem bei dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin,
dass die Amplitude oder der Verlauf des Sensorsignals sehr stark
vom Abstand des anprallenden Objektes zum auf diese Kollision ansprechenden
Sensor abhängen.
Falls ein Objekt direkt an einen solchen Kollisionssensor anprallt,
dann wird der Ausschlag (die Amplitude) des Sensorsignals viel größer sein,
als wenn das Objekt versetzt zum Kollisionssensor anprallt. Dies
liegt daran, dass der Stoßfänger, in
dem der Kollisionssensor in der Regel vorgesehen ist, eine bestimmte
Elastizität
hat und daher als Dämpfungsglied
wirkt.
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Eine
Möglichkeit,
den Ort des Anpralls genauer zu bestimmen, besteht darin, am Stoßfänger des
Fahrzeugs eine Vielzahl von Biegedetektoren vorzusehen, die jeweils
einen bestimmten Bereich abdecken und im Falle einer Kollision ein
Sensorsignal ausgeben. Erfolgt eine Kollision, dann entspricht das
Sensorsignal mit der größten Amplitude
dem Ort des Aufpralls, so dass aus einem Vergleich der verschiedenen
Sensorsignale direkt auf den ungefähren Aufprallort geschlossen
werden kann.
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Ein
Nachteil dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass eine relativ große Anzahl
von Sensoren notwendig ist, was zu einem erhöhten Kostenaufwand führt. Ferner
ist eine Verfeinerung der Ortsauflösung nur mit einer größeren Anzahl
von Sensoren möglich,
was die Kosten weiter steigert.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfachere
und insbesondere verbesserte Ermittlung des Ortes der Kollision
eines Objektes an einem Kraftfahrzeug bereitzustellen. Es ist eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ermittlung des
Ortes der Kollision eines Objektes an einem Kraftfahrzeug bereitzustellen,
die mit wenigen Sensoren auskommt.
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Erfindungsgemäß wird mindestens
eine dieser Aufgaben durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und/oder ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
12 gelöst.
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Dementsprechend
ist eine Vorrichtung zur Lokalisierung einer Kollision eines Objektes
an einem Kraftfahrzeug vorgesehen
- – mit mindestens
einer mit einer Außenseite
des Kraftfahrzeugs gekoppelten Sensoreinrichtung, umfassend einen
ersten Sensor und einen zweiten Sensor, die bei einer Kollision
eines Objekts mit der Außenseite
ansprechen und abhängig
von der Kollision ein erstes Sensorsignal bzw. ein zweites Sensorsignal
ausgeben, und
- – mit
einer Auswerteeinrichtung, welche aus dem ersten Sensorsignal und
dem zweiten Sensorsignal eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens
des ersten Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten
Sensors ermittelt und welche aus dieser Differenz ein Ortssignal
erzeugt, das eine Information über
den Ort der Kollision des Objektes bezogen auf die Außenseite
des Kraftfahrzeugs enthält.
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Ein
entsprechendes Verfahren zur Lokalisierung einer Kollision eines
Objektes an einem Kraftfahrzeug enthält die Schritte:
- – Bereitstellen
eines ersten Sensors und eines zweiten Sensors, die bei einer Kollision
eines Objekts mit einer Außenseite
des Kraftfahrzeugs ansprechen und abhängig von der Kollision ein
erstes Sensorsignal bzw. ein zweites Sensorsignal ausgeben,
- – Ermitteln
einer Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten
Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors aus
dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal, und
- – Erzeugen
eines Ortssignals, das eine Information über den Ort der Kollision des
Objektes bezogen auf die Außenseite
des Kraftfahrzeugs enthält,
aus dieser Differenz.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, die von
mindestens zwei an der Fahrzeugaußenseite vorgesehenen Sensoren
ausgegebenen Sensorsignale miteinander zu vergleichen und aus diesem
Vergleich der Sensorsignale auf die Position des Anpralls eines
Objektes am Fahrzeug zu schließen.
Ein wesentlicher Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren
ergibt, besteht darin, dass für
die Ermittlung der Position des Anpralls am Fahrzeug nur wenige
(z.B. zwei) Sensoren benötigt
werden. Ferner ermöglicht
die Kenntnis der Position des Anpralls eine bessere Unterscheidung der
Lastfälle
(also z.B. die Unterscheidung zwischen leichten und schweren Objekten)
im Unterschied zu bekannten Lösungen.
Auch können
die auszulösenden
Schutzmittel in Abhängigkeit
von der Position des Anpralls ausgewählt werden.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
Erfindung.
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In
einer Ausführungsform
sind der erste Sensor und der zweite Sensor voneinander beabstandet an
der Außenseite
des Kraftfahrzeugs vorgesehen. In diesem Falle tritt ein Laufzeitunterschied
zwischen den von den Sensoren ausgegebenen Sensorsignalen auf, aus
dem auf den Abstand zum Kollisionsort geschlossen werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind der erste Sensor und der zweite Sensor ortsnah zueinander angeordnet.
Ortsnah bedeutet hierbei, dass die Sensoren so nah aneinander angeordnet
sind, dass nahezu kein Laufzeitunterschied auftritt, falls eine Kollision
am Ort der Sensoren stattfindet. Ein Beispiel hierfür ist eine
biaxiale oder duaxiale Sensoreinrichtung, die sowohl die X-Komponente
als auch die Y-Komponente
einer Messgröße misst
und dementsprechende Sensorsignale ausgibt. Es sollte beachtet werden,
dass auch in einem solchen Falle einer Sensoreinrichtung, die zwei
Sensorsignale ausgibt, in der vorliegenden Beschreibung von zwei
Sensoren gesprochen wird. Dabei wird unter dem ersten Sensor der
Teil der Struktur der Sensoreinrichtung verstanden, der das erste
Sensorsignal erzeugt, und unter dem zweiten Sensor wird der Teil
der Struktur der Sensoreinrichtung verstanden, der das zweite Sensorsignal
erzeugt, wobei sich diese strukturellen Teile auch überlappen
können.
Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die beiden Sensoren in
einem (also dem selben) Sensormodul angeordnet sind.
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Im
Falle von ortsnah zueinander angeordneten Sensoren sollten die Sensoren
jedoch nicht die selbe Messgröße messen,
da sie dann ja auch die selben Sensorsignale erzeugen würden. In
einer bevorzugten Ausführungsform
ermittelt der erste Sensor aus einer sich im Falle einer Kollision
entlang der Außenseite
des Kraftfahrzeugs ausbreitenden Schwingung eine erste Messgröße, die
eine erste Richtungsinformation aufweist, und der zweite Sensor
ermittelt aus dieser Schwingung eine zweite Messgröße, die
eine zweite, von der ersten Richtungsinformation verschiedene Richtungsinformation aufweist.
Bei unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten der ersten und
der zweiten Messgröße tritt
somit ein Laufzeitunterschied auf, aus dem das Ortssignal ermittelt
werden kann.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die erste Richtungsinformation und die zweite
Richtungsinformation einen Winkel in der horizontalen Ebene, insbesondere
einen Winkel von 45 bis 90 Grad, definieren. Beispielsweise kann
die Messgröße der ersten
Richtung die X-Komponente und die Messgröße der zweiten Richtung die
Y-Komponente einer physikalischen Größe (z.B. der Beschleunigung)
sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ermitteln der erste Sensor und der zweite Sensor aus einer sich
im Falle einer Kollision entlang der Außenseite des Kraftfahrzeugs
ausbreitenden Schwingung jeweils unterschiedliche Messgrößen, die
sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Außenseite
des Kraftfahrzeugs ausbreiten.
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Die
Auswerteeinrichtung kann zusätzlich
zur Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Ansprechens des ersten
Sensors und dem Zeitpunkt des Ansprechens des zweiten Sensors auch
eine Amplitude des ersten Sensorsignals und eine Amplitude des zweiten
Sensorsignals zur Ermittlung des Ortssignals heranziehen. Dies ermöglicht eine
Bestimmung des Ortes von Kollisionen, die außerhalb des Bereiches zwischen
dem ersten und dem zweiten Sensor liegen. Weiterhin ermöglicht das
Einbeziehen der Amplituden auch eine genauere Bestimmung der Lastfälle.
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Der
erste Sensor und/oder der zweite Sensor kann/können als Beschleunigungssensor,
Drucksensor, Körperschallsensor
und/oder Biegesensoren ausgebildet sein.
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In
einer bevorzugten Ausbildungsform ist der erste Sensor als Beschleunigungssensor
und der zweite Sensor als Körperschallsensor
ausgebildet. Dies ermöglicht
die Ausnutzung der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten
von Schwingungen verschiedener Frequenzen im Kraftfahrzeug.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Entscheidungsvorrichtung
vorgesehen, welche anhand des von der Vorrichtung ermittelten Ortssignals
entscheidet, ob eine vom Ort der Kollision des Objektes am Kraftfahrzeug
abhängige
Auslösebedingung
zutrifft, und welche bei Zutreffen der Auslösebedingung ein Auslösesignal
zum Auslösen von
Schutzmitteln ausgibt. Ferner kann ein Schutzmittel zum Schutz von
Fahrzeuginsassen und/oder externen Verkehrsteilnehmern vorgesehen
sein, welches durch das Auslösesignal
ausgelöst
wird. Somit wird ein Schutzsystem zum Schutz von Fahrzeuginsassen
und/oder externen Verkehrsteilnehmern realisiert, welches den Ort
der Kollision eines Objektes am Fahrzeug in der Entscheidung ob
und welche Schutzmittel ausgelöst
werden berücksichtigt.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
ist es aus den oben genannten Gründen
vorteilhaft, zur Ermittlung des Ortssignals zusätz lich eine Amplitude des ersten
Sensorsignals und eine Amplitude des zweiten Sensorsignals heranzuziehen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, im erfindungsgemäßen Verfahren die folgenden
weiteren Schritte vorzusehen:
- – Entscheiden,
anhand des ermittelten Ortssignals, ob eine vom Ort der Kollision
des Objektes am Kraftfahrzeug abhängige Auslösebedingung zutrifft,
- – Ausgeben
eines Auslösesignals
zum Auslösen von
Schutzmitteln bei Zutreffen der Auslösebedingung, sowie
- – Auslösen eines
Schutzmittels (6a, 6b) zum Schutz von Fahrzeuginsassen
und/oder externen Verkehrsteilnehmern durch das Auslösesignal (xz1,
xz2).
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Somit
wird ein Schutzverfahren zum Schutz von Fahrzeuginsassen und/oder
externen Verkehrsteilnehmern realisiert, welches den Ort der Kollision eines
Objektes am Fahrzeug in der Entscheidung, ob und welche Schutzmittel
ausgelöst
werden, berücksichtigt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den schematischen Figuren der Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen hier:
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1 ein
Schutzsystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Kollisionslokalisierungsvorrichtung nach
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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2A den
Verlauf von Sensorsignalen, für den
Fall, dass sich der Ort der Kollision in der Mitte des Stoßfängers zwischen
den beiden Sensoren befindet;
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2B den
Verlauf von Sensorsignalen, für den
Fall, dass sich der Ort der Kollision näher an einem der beiden Sensoren
befindet;
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2C den
Verlauf von Sensorsignalen, für den
Fall, dass sich der Ort der Kollision außerhalb dem zwischen den beiden
Sensoren liegenden Stoßfängerbereich
befindet;
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3 die
Amplitude des Sensorsignals in Abhängigkeit von der Distanz zum
Kollisionsort;
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4A die
Anordnung der Kollisionssensoren in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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4B die
Anordnung der Kollisionssensoren in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente, Merkmale und Signale.
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1 zeigt
ein Schutzsystem 1 eines Kraftfahrzeugs mit einer Kollisionslokalisierungsvorrichtung
nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die
Kollisionslokalisierungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform
enthält
eine Kollisionssensoreinrichtung mit einem ersten Kollisionssensor 3a und
einem zweiten Kollisionssensor 3b, sowie eine programmgesteuerte
Auswerteeinrichtung 4. Das Schutzsystem 1 enthält neben
der Kollisionslokalisierungsvorrichtung eine programmgesteuerte
Entscheidungseinrichtung sowie Schutzmittel 6a und 6b.
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Die
Kollisionssensoren 3a und 3b sind an der Außenseite 2 eines
Kraftfahrzeugs, z.B. im vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angebracht.
Die Kollisionssensoren 3a und 3b können beispielsweise
als Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Körperschallsensoren oder Biegesensoren
ausgelegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kollisionssensoren 3a und 3b beabstandet
voneinander angeordnet. Die Kollisionssensoren 3a und 3b erfassen
eine Messgröße, die
mit einer Richtung behaftet ist, wie durch die Pfeile in den Kollisionssensoren in 1 zeichnerisch
angedeutet ist. In der in 1 dargestellten
Ausführungsform
erfassen die Kollisionssensoren 3a und 3b eine
Messgröße in x-Richtung,
also längs
zur Fahrzeugrichtung. Falls die Kollisionssensoren 3a und 3b als
Beschleunigungssensoren ausgelegt sind, dann erfassen sie also die x-Komponente
der auf den Stoßfänger an
dieser Stelle wirkenden Beschleunigung.
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Die
Kollisionssensoren 3a und 3b geben Sensorsignale
xs1 bzw. xs2 an die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 4 aus,
welche die Sensorsignale xs1 bzw. xs2 weiterverarbeitet. Die Sensorsignale
xs1 und xs2 können
bereits von den Kollisionssensoren 3a bzw. 3b vorverarbeitet
(z.B. gefiltert und digitalisiert) werden, eine solche Signalverarbeitung kann
aber auch von der Auswerteeinrichtung 4 durchgeführt werden.
Im Falle einer Kollision mit einem Objekt 7, vergleicht
die Auswerteeinrichtung 4 die Sensorsignale xs1 und xs2
miteinander und erzeugt mittels dem unten beschriebenen Verfahren ein
mit dem Kollisionsort korrelierendes Ortssignal xo. Hierbei bedeutet "mit dem Kollisionsort
korrelierend", dass
das Ortssignal xo eine Information über den Kollisionsort enthält. Ein
Beispiel dafür
ist, dass der Stoßfänger in
eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist und das Ortssignal
xo eine gleiche Anzahl von diskreten Werten annehmen kann, wobei
jeder dieser Wert einem der Abschnitte entspricht. Ein weiteres
Beispiel ist, dass das Ortssignal xo stetig veränderlich ist, wobei ein niedriger
Wert einem Kollisionsort zur Linken und ein höherer Wert einem Kollisionsort
zur Rechten am Stoßfänger entspricht.
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Das
Ortssignal xo wird der Entscheidungsvorrichtung 5, welche
entscheidet, ob und welche Schutzmittel 6a und 6b ausgelöst werden
sollen. In diese Entscheidung können
nicht nur die Information zum Kollisionsort (also das Ortssignal
xo) einfließen, sondern
auch weitere Informationen oder Parameter, wie z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die geschätzte
Masse des kollidierenden Objektes 7 oder die Position von
Fahrzeuginsassen, welche von weiteren, nicht näher dargestellten Sensoren
und Vorrichtungen ermittelt werden.
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Das
Schutzmittel 6a ist ein Schutzmittel zum Schutz von Fahrzeuginsassen,
wie z.B. ein Airbag (Seitenairbag, Knieairbag, etc.) oder ein Gurtstraffer. Das
Schutzmittel 6b ist ein Schutzmittel zum Schutz von externen
Verkehrsteilnehmern, wie z.B. ein nach außen gerichteter Airbag oder
eine Vorrichtung zum Hochklappen der Motorhaube des Fahrzeugs.
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Die
Schutzmittel 6a und 6b werden durch Auslösesignale
xz1 bzw. xz2 ausgelöst,
die von der Entscheidungsvorrichtung 5 erzeugt werden,
falls die Entscheidungsvorrichtung 5 entscheidet, dass
ein Lastfall vorliegt, der ein Auslösen der Schutzmittel 6a bzw. 6b erfordert.
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Im
Folgenden wird erläutert,
wie die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung 4 aus dem Verlauf
der Sensorsignale xs1 und xs2 den Ort der Kollision mit dem Objekt 7 ermittelt.
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2A zeigt
den Verlauf der Sensorsignale xs1 und xs2 für den Fall, dass sich der Ort
der Kollision mit dem Objekt 7 in der Mitte des Stoßfängers zwischen
den beiden Sensoren 3a und 3b befindet. Der Zeitpunkt
der Kollision ist bei t = 0, jedoch vergeht eine gewisse Zeit, bis
sich die durch die Kollision erzeugten Schwingungen bis zu den Kollisionssensoren 3a und 3b ausgebreitet
haben. Aufgrund der Dämpfung
der Schwingungen im Stoßfänger stellen die
Sensorsignale eine gedämpften
Oszillation mit einer charakteristischen Periode und Dämpfung dar. Die
Periode der Oszillation hängt
von den Eigenschaften (Masse, Steifigkeit, usw.) des Stoßfängers und
des kollidierenden Objekts 7b ab, und kann somit weitere
Aufschlüsse über den
Lastfall liefern.
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Die
Zeitdauer von der Kollision bis zur Zeit des Ansprechens der jeweiligen
Sensoren 3a und 3b ist etwa gleich; mit anderen
Worten, der Unterschied zwischen den Ansprechzeiten T1 und T2 (also
T2 – T1)
ist sehr klein. Hierbei wird unter der „Zeit des Ansprechens der
Sensoren" diejenige
Zeit verstanden, zu der das Sensorsignal einen bestimmten Schwellwert überschreitet,
der in der 2 durch eine gestrichelte
Linie angedeutet ist. Ferner ist auch die Amplitude der beiden Sensorsignale
xs1 und xs2 etwa gleich.
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2B zeigt
den Verlauf von Sensorsignalen xs1 und xs2 für den Fall, dass sich der Ort
der Kollision näher
am Kollisionssensor 3a als am Kollisionssensor 3b befindet.
In diesem Fall ist die Zeitdauer T1 von der Kollision bis zum Ansprechen
des Kollisionssensors 3a wesentlich kürzer als die Zeitdauer T2 von
der Kollision bis zum Ansprechen des Kollisionssensors 3b.
Ferner ist auch die Amplitude des Sensorsignals xs1 wesentlich größer als
die Amplitude des Sensorsignals xs2.
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Zur
Lokalisierung des Orts der Kollision mit dem Objekt 7 ermittelt
die Auswerteeinrichtung 4 daher zunächst den Laufzeitunterschied
T2 – T1
zwischen den Sensorsignalen xs1 und xs2. Anhand des Laufzeitunterschieds
T2 – T1
ermittelt die Auswerteeinrichtung 4 dann die genaue Position
der Kollision. So weist ein sehr kleiner Laufzeitunterschied T2 – T1 auf
eine Kollision mit der Mitte des Stoßfängers hin; ein großer positiver
Laufzeitunterschied T2 – T1
weist auf eine Kollision nahe dem ersten Kollisionssensor 3a hin;
und ein großer
negativer Laufzeitunterschied T2 – T1 weist auf eine Kollision
nahe dem zweiten Kollisionssensor 3b hin.
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2C zeigt
den Verlauf von Sensorsignalen xs1 und xs2 für den Fall, dass sich der Ort
der Kollision außerhalb
dem zwischen den beiden Sensoren 3a und 3b liegenden
Stoßfängerbereich
befindet. In diesem Fall ist der Laufzeitunterschied T2 – T1 nahezu
unabhängig
von der genauen Lage des Kollisionsortes, also unabhängig vom
Abstand des Kollisionsortes zum Sensor 3a.
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Da
in diesem Falle die Lokalisierung des Kollisionsortes aus dem Laufzeitunterschied
T2 – T1
alleine schwierig ist, wird zusätzlich
noch die Amplitude der Sensorsignale xs1 und xs2 zur Lokalisierung
des Kollisionsortes berücksichtigt.
Die Amplitude der von den Kollisionssensoren ausgegebenen Sensorsignalen
nimmt mit zunehmendem Abstand der Kollisionssensoren vom Kollisionsort
in bekannter Weise ab. Dies ist in 3 veranschaulicht,
welche die Amplitude des Sensorsignals in Abhängigkeit von der Distanz zum
Kollisionsort zeigt. SA markiert die Position des Sensors 3a und
SB markiert die Position des Sensors 3b. Dabei gibt das
Verhältnis
der Amplituden A(SA) und A(SB) Aufschluss über den Kollisionsort IPLOC
(impact location). Es gilt also: IPLOC = f(A(SA)/A(SB))
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Aus
einem Vergleich der Amplituden A(SA) und A(SB) oder aus einer Auswertung
des Quotienten A(SA)/A(SB) kann die Auswerteeinrichtung 4 also den
Kollisionsort IPLOC bestimmen. Die in 3 nur schematisch
dargestellte Abklingkurve der Sensorsignale kann beispielsweise
zumindest stückweise
exponentiell verlaufen. Dabei kann der genau Verlauf der Abklingkurve
ortsabhängig
und insbesondere abhängig
von der lokalen Steifigkeit sein. Es sollte beachtet werden, dass
die in 3 gezeigte Abklingkurve auch von der Masse des
kollidierenden Objektes abhängen
kann und die Sensorsignale xs1 und xs2 somit auch Aufschlüsse über die
Masse des Objektes 7 neben seinem Kollisionsort liefern
können.
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Selbstverständlich können die
Amplituden der Sensorsignale xs1 und xs2 auch für die Lokalisierung des Kollisionsortes
herangezogen werden falls die Kollision im Bereich zwischen den
Kollisionssensoren 3a und 3b stattfindet. In diesem
Fall weist eine etwa gleiche Amplitude der Sensorsignale xs1 und xs2
darauf hin, dass die Abstände
der Kollisionssensoren 3a und 3b vom Kollisionsort
etwa gleicht sind, wie in 3A dargestellt,
während
eine größere Amplitude
des Sensorsignals xs1 darauf hinweist, dass der Kollisionsort näher am Kollisionssensor 3a liegt.
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Wie
in 4A dargestellt, sind die Kollisionssensoren 3a und 3b in
der oben beschriebenen Ausführungsform
beabstandet von einander angeordnet und messen beide die X-Komponente
einer bestimmten Messgröße (z.B.
Beschleunigung).
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4B zeigt
die Anordnung der Kollisionssensoren in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
sind die Sensoren nicht beabstandet voneinander sondern ortsnah
zueinander angeordnet. Der Kollisionssensor 3a misst die
X-Komponente einer bestimmten Messgröße und der Kollisionssensor 3b misst
die Y-Komponente einer bestimmten (gleichen oder verschiedenen)
Messgröße. Hierbei
bezeichnet „X-Komponente" die Komponente längs zum
Fahrzeug und „Y-Komponente" die Komponente quer zum
Fahrzeug.
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In
einer solchen Ausführungsform
können die
beiden Kollisionssensoren 3a und 3b beide Beschleunigungssensoren
sein. Bei einer Kollision mit einem Objekt 7 wird der Stoßfänger in
Schwingung versetzt, und zwar mit einer longitudinalen Komponente
(in Y-Richtung) und einer transversalen Komponente (in X-Richtung),
der so genannten Biegeschwingung. Die longitudinale Komponente dieser Schwingung
breitet sich im Stoßfänger schneller
aus als die transversale Komponente. Bei einer Kollision in einem
bestimmten Abstand zu den (am selben Ort angeordneten) Kollisionssensoren 3a und 3b tritt
somit wiederum ein Laufzeitunterschied T2 – T1 auf (ähnlich dem beispielsweise in 2A dargestellten Fall),
der es ermöglicht
daraus den Kollisionsort mit der Auswerteeinrichtung 4 in
der oben beschriebenen Weise zu bestimmen.
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Es
sollte beachtet werden, das in 4B aus
darstellerischen Gründen
die Kollisionssensoren 3a und 3b an zwei verschiedenen
Position in Y-Richtung dargestellt sind; tatsächlich sind sie jedoch nahezu
an der selben Position in Y-Richtung
(z.B. übereinander
oder miteinander integriert) angeordnet. Insbesondere können sie
im selben Sensormodul angeordnet sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Kollisionssensoren 3a und 3b wie in 4B dargestellt
ebenfalls ortsnah zueinander angeordnet, sprechen jedoch auf unterschiedliche
Messgrößen an. Beispielsweise
kann der Kollisionssensor 3a als Beschleunigungssensor
und der Kollisionssensor 3b als Körper schallsensor (so genannter
CISS-Sensor; CISS = crash impact sound sensing) ausgelegt sein. Beschleunigungssensoren
messen typischerweise Schwingungen im Frequenzbereich von 0 bis
400 Hz, während
Körperschallsensoren
typischerweise auf Schwingungen im Frequenzbereich von 7 kHz bis
30 kHz ansprechen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schwingungen
im Stoßfänger ist
frequenzabhängig:
Hochfrequente Schwingungen (Körperschallsschwingungen)
breiten sich wesentlich schneller aus als niederfrequente Schwingungen
(Biegeschwingungen). Bei einer Kollision in einem bestimmten Abstand
zu den (am selben Ort angeordneten) Kollisionssensoren 3a und 3b spricht
also der Kollisionssensor 3b früher an als der Beschleunigungssensor 3a.
Es tritt also wiederum ein Laufzeitunterschied T2 – T1 auf
(ähnlich
dem beispielsweise in 3A dargestellten
Fall), der es ermöglicht
daraus den Kollisionsort mit der Auswerteeinrichtung 4 in
der oben beschriebenen Weise zu bestimmen.
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Die
in der oben beschriebenen Weise ermittelten Informationen zum Kollisionsort
(also das Ortssignal xo) können
weiterhin herangezogen werden, um eine bessere Unterscheidung der
Lastfälle
zu ermöglichen.
Wie in der 3 dargestellt, fällt die
Amplitude des Sensorsignals mit zunehmendem Abstand zum Kollisionsort
ab. Da die Sensorsignale xs1 und xs2 die Auslenkung der Messgröße am Ort
der (punktuell und nicht flächig
vorgesehenen) Kollisionssensoren anzeigen, machen die Sensorsignale xs1
und xs2 keine direkte Aussage über
die Auslenkung der selben Messgröße am Ort
der Kollision. Die Auslenkung der selben Messgröße am Ort der Kollision kann
jedoch aus der gemessenen Auslenkung unter Berücksichtigung a) des Abstands
der Kollisionssensoren zum Kollisionsort und b) der vom Stoßfänger bedingten
Dämpfung
der Messgröße berechnet
werden. Eine genauere Kenntnis der Auslenkung der Messgröße am Kollisionsort
ermöglicht
wiederum eine genauere Bestimmung des Lastfalles (zum Beispiel mittels
einer Massenschätzung).
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Ferner
ermöglicht
die Kenntnis des Kollisionsortes, unterschiedliche Steifigkeiten
des Stoßfängers oder
des Front-Ends zu berücksichtigen.
Beispielsweise liegt im Bereich eines am Stoßfänger vorgesehenen Nummernschildes
typischerweise eine höhere
Steifigkeit vor als außerhalb
dieses Bereiches, so sich dass auch die von den Kollisionssensoren 3a und 3b aufgenommenen
Signale im Falle einer Kollision mit diesem Bereich von Signalen
im Falle einer Kollision außerhalb
dieses Bereiches unterscheiden. Falls der genaue Kollisionsort bekannt ist,
dann können
solche unterschiedlichen Steifigkeiten berücksichtigt werden und beispielsweise
die Schwellwerte für
die Kollisionserkennung entsprechend angepasst werden.
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Obwohl
die obigen Ausführungsformen
vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben
wurde, sind sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.
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So
wurden die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele für zwei Kollisionssensoren
beschrieben. Selbstverständlich
ist es aber auch möglich
drei oder mehr Kollisionssensoren vorzusehen. Mehr Kollisionssensoren
können
dabei eine präzisere
Bestimmung des Kollisionsortes oder des Lastfalles ermöglichen.
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Ferner
sind in den oben beschriebenen Ausführungsbeispiele die Kollisionssensoren
am vorderen Stoßfänger angeordnet.
Die Kollisionssensoren können
jedoch an beliebigen Orten an der Außenseite des Kraftfahrzeugs
angeordnet sein, so zum Beispiel an der Seite, um Kollisionen mit
der Seite des Kraftfahrzeugs zu lokalisieren. Die einzige Voraussetzung
ist dabei, das die für
die Kollisionslokalisierung herangezogenen Sensorsignale in bekannter Weise
miteinander korrelieren, d.h. also auf den selben Anprall in einer
Weise ansprechen, die Rückschlüsse auf
den Ort des Anpralls zulässt.
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Ferner
wurden die programmgesteuerte Auswerteeinrichtung und die programmgesteuerte Entscheidungsvorrichtung
oben als getrennte Einheiten dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, sie
miteinander integriert als oder in einer einzigen pro grammgesteuerten
Steuervorrichtung (z.B. Mikroprozessor, Mikrocontroller oder dergl.)
ausgeführt
sein.