DE102006018031B4

DE102006018031B4 - Sensoranordnung und Verfahren zum Auslösen einer Rückhaltevorrichtung

Info

Publication number: DE102006018031B4
Application number: DE102006018031.3A
Authority: DE
Inventors: Heiko Freienstein; Matthias Wellhoefer; Koeksal Zorlu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: DE102006018031A1

Abstract

Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls für ein Fahrzeug (1, 31, 41, 51) mit einer Fahrzeugtür (2, 3, 34, 35), aufweisend ein Druckelement (7, 67), ein erstes Beschleunigungselement (8, 68) zum Messen einer ersten Beschleunigung bezüglich einer ersten Achse des Fahrzeugs (1,31, 41, 51) und ein zweites Beschleunigungslement (9, 68) zum Messen einer zweiten Beschleunigung bezüglich einer von der ersten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) unterschiedlich ausgerichteten zweiten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51), wobei das Druckelement (7, 67), das erste Beschleunigungselement (8, 68) und das zweite Beschleunigungselement (9, 68) innerhalb der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) nahe an einem Scharnier der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) eingebaut sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung und ein Verfahren zum Auslösen einer Rückhaltevorrichtung eines Fahrzeugs bei einem Aufprall.
Stand der Technik
Zum Erkennen eines Seitenaufpralls eines Objekts auf ein Fahrzeug werden üblicherweise Drucksensoren in die Fahrzeugtür eingebaut, die beim Seitenaufprall ein entsprechendes Drucksignal abgeben. Die Drucksignale werden einer im Fahrzeug eingebauten Auswertevorrichtung zugeführt, die die Drucksignale auswertet und bei Bedarf eine Rückhaltevorrichtung des Fahrzeugs auslöst. Beispiele von Rückhaltevorrichtungen sind Airbags oder Gurtstraffer. Um ein unbeabsichtigtes Auslösen der Rückhaltevorrichtung zu verhindern, löst nur dann die Auswertevorrichtung die Rückhaltevorrichtung aus, wenn ein zweites Signal ebenfalls auf einen Aufprall schließen lässt. Das zweite Signal ist üblicherweise ein Beschleunigungssignal eines Beschleunigungssensors, der die Beschleunigung des Fahrzeugs misst und zentral im Fahrzeug eingebaut ist.
Die DE 103 09 713 A1 offenbart eine Drucksensoranordnung mit zwei Drucksensorelementen, die eine Trennung zwischen einem Drucksignal und einem Beschleunigungssignal erlaubt. Bei Einbau der Drucksensoranordnung in eine Tür eines Fahrzeugs gibt das bei einem Aufprall auf die Fahrzeugtür entstehende Drucksignal einen Hinweis auf den Aufprall und das Beschleunigungssignal kann für die Überprüfung der Plausibilität dieses Hinweises herangezogen werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugtür weist einen Drucksensor, einen ersten Beschleunigungssensor zum Messen einer ersten Beschleunigung bezüglich einer ersten Achse des Fahrzeugs und einen zweiten Beschleunigungssensor zum Messen einer zweiten Beschleunigung bezüglich einer von der ersten Achse unterschiedlich ausgerichteten zweiten Achse des Fahrzeugs auf, wobei der Drucksensor, der erste Beschleunigungssensor und der zweite Beschleunigungssensor innerhalb der Fahrzeugtür eingebaut sind. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung umfasst den in der Fahrzeugtür eingebauten Drucksensor, der bei einem Seitenaufprall des Fahrzeugs auf die Fahrzeugtür relativ schnell ein entsprechendes Drucksignal abgibt. Dieses wird z.B. zu einer Auswertevorrichtung des Fahrzeugs weiter geleitet, die das Drucksignal analysiert und gegebenenfalls eine Rückhaltevorrichtung, wie z.B. einen Airbag oder einen Gurtstraffer, auslöst. Weil das Drucksignal bei einem Aufprall auf die Fahrzeugtür relativ schnell entsteht, sind Vorraussetzungen für ein schnelles Auslösen der Rückhaltevorrichtung gegeben.
Um jedoch ein unbeabsichtigtes Auslösen der Rückhaltevorrichtung zu verhindern, benötigt die Auswertevorrichtung ein weiteres Signal eines weiteren Sensors, das zur Überprüfung der Plausibilität des Drucksignals herangezogen wird. Zu diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Sensoranordnung die beiden ebenfalls in der Fahrzeugtür eingebauten Beschleunigungssensoren. Diese geben bei einem Seitenaufprall ebenfalls Signale ab, die einzeln oder in Kombination zur Plausibilitätsüberprüfung des von dem Drucksensor abgegebenen Drucksignals herangezogen werden können. Dadurch, dass die beiden Beschleunigungssensoren erfindungsgemäß ebenfalls in der Fahrzeugtür angeordnet sind, sind Vorraussetzungen gegeben, dass diese bei einem Seitenaufprall ebenfalls relativ schnell entsprechende Beschleunigungssignale für die Auswertevorrichtung abgeben, zumindest jedoch bei einem Seitenaufprall schneller Beschleunigungssignale abgeben, als ein in der Mitte des Fahrzeugs eingebauter Beschleunigungssensor, wie dies normalerweise üblich ist. Folglich kann mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung die Rückhaltevorrichtung bei einem Seitenaufprall schneller ausgelöst werden, wie dies bei einer gewöhnlichen Sensoranordnung der Fall ist, ohne die Gefahr einer unbeabsichtigten Auslösung zu erhöhen.
Des Weiteren sind erfindungsgemäß die beiden Beschleunigungssensoren bezüglich zweier unterschiedlicher Achsen des Fahrzeugs ausgerichtet. Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest einer der Beschleunigungssensoren eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs, d.h. in Fahrtrichtung, und der andere Beschleunigungssensor zumindest eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Querachse des Fahrzeugs, also in Richtung eines Seitenaufpralls, misst. Dadurch ist es möglich, dass die Auswertevorrichtung bei einem Seitenaufprall ein Beschleunigungssignal erhält, das einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs zugeordnet ist. Ein solches Beschleunigungssignal erhöht eine zuverlässige Plausibilitätsüberprüfung des Drucksignals im Vergleich zu einer Plausibilitätsüberprüfung, die sich lediglich auf ein Beschleunigungssignal in Fahrtrichtung stützt. Dadurch verbessert sich die Zuverlässigkeit einer Auslösung der Rückhaltevorrichtung. Um die Beschleunigung bei einem Aufprall möglichst gut erkennen zu können und somit die erfindungsgemäße Sensoranordnung möglichst zuverlässig auszuführen, wird die erfindungsgemäße Sensoranordnung bevorzugt in der Nähe einer Scharniers, mit dem die Fahrzeugtür gelenkig an der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs befestigt ist, eingebaut.
Wird bei einem Seitenaufprall nicht die Fahrzeugtür, in der die erfindungsgemäße Sensoranordnung eingebaut ist, getroffen, dann gibt der Drucksensor in der Regel kein entsprechendes Drucksignal ab. Da jedoch die erfindungsgemäße Sensoranordnung auch ein Beschleunigungssignal quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs abgibt, kann dieses Beschleunigungssignal auch für eine zuverlässige Auslösung der Rückhaltevorrichtung bei einem Seitenaufprall ohne entsprechendem Drucksignal verwendet werden.
Wenigstens einer der beiden Beschleunigungssensoren misst eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Längsachse des Fahrzeugs, also in Fahrtrichtung. Das Beschleunigungssignal mit dieser Beschleunigungskomponente kann bevorzugt zum Erkennen eines Front- oder Heckaufpralls verwendet werden. Somit benötigt ein mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ausgerüstetes Fahrzeug keinen zusätzlichen Beschleunigungssensor, der eine Beschleunigung in Fahrtrichtung misst. Ein solcher zusätzlicher Beschleunigungssensor ist üblicherweise zentral am Fahrzeug befestigt und Teil der Auswertvorrichtung. Dadurch ist es auch möglich, die Auswertevorrichtung innerhalb des Fahrzeugs flexibler anzuordnen.
Somit schafft die erfindungsgemäße Sensoranordnung nicht nur Voraussetzungen für ein schnelleres und zuverlässigeres Erkennen eines Seitenaufpralls, sondern kann auch für das Erkennen eines Front- oder Heckaufpralls auf das Fahrzeug verwendet werden. Dadurch kann auf einen zentralen Beschleunigungssensor ohne Einbussen in der Zuverlässigkeit eines Front- oder Heckaufpralls verzichtet werden, wodurch die erfindungsgemäße Sensoranordnung auch relativ preisgünstig ausgeführt werden kann.
Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung sind die erste Achse und die zweite Achse um 90° versetzt zueinander ausgerichtet und/oder verläuft die erste Achse parallel zur Längsachse, der Querachse oder diagonal zur Längsachse und Querachse des Fahrzeugs. Wenn die erste Achse parallel zur Längsachse verläuft, dann misst der erste Beschleunigungssensor im Wesentlichen lediglich eine Beschleunigung in Fahrtrichtung. Dieses Beschleunigungssignal kann dann besonders gut zum Erkennen eines Front- oder Heckaufpralls benützt werden. Wenn die erste Achse parallel zur Querachse verläuft, dann misst der erste Beschleunigungssensor im Wesentlichen lediglich eine Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung. Dieses Beschleunigungssignal kann dann besonders gut zur Plausibilitätsüberprüfung eines Seitenaufpralls benützt werden. Sind ferner beide Beschleunigungssensoren um 90° zueinander versetzt ausgerichtet, dann ist eine Trennung zwischen einem Beschleunigungssignal in Fahrtrichtung und einem Beschleunigungssignal quer zur Fahrtrichtung besonders einfach möglich.
Bevorzugt verlaufen die beiden Achsen diagonal zur Längs- und Querachse und sind um 90° zueinander versetzt ausgerichtet. Dadurch ist sicher gestellt, dass beide Beschleunigungssensoren sowohl eine Beschleunigungskomponente in Fahrtrichtung und eine Beschleunigungskomponente quer zur Fahrtrichtung messen. Außerdem kann bei dieser Ausrichtung der beiden Beschleunigungssensoren relativ einfach aus den beiden Beschleunigungssignalen ein Beschleunigungssignal in Fahrtrichtung und ein Beschleunigungssignal quer zur Fahrtrichtung berechnet werden. Diese Berechnung kann dann besonders einfach durchgeführt werden, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung die beiden Achsen jeweils um 45° versetzt zur Längsachse und um 90° zueinander versetzt ausgerichtet sind. Dann erhält man die Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung durch Addieren der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren und die Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung durch Subtrahieren der Beschleunigungssignale. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist es, dass auch bei Ausfall einer der beiden Beschleunigungssensoren der Auswertevorrichtung sowohl eine Beschleunigungskomponente in Fahrtrichtung als auch eine Beschleunigungskomponente quer zur Fahrtrichtung für das Auslösen der Rückhaltevorrichtung zu Verfügung steht. Durch diese Ausrichtung der beiden Beschleunigungssensoren kann ferner auch ein Aufprall schräg zur Fahrtrichtung besser erkannt werden. Auch können die beiden Beschleunigungssignale zur gegenseitigen Plausibilitätsprüfung herangezogen werden.
Wenn nach einer Variante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung der Drucksensor und die beiden Beschleunigungssensoren auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind, dann kann die Sensoranordnung relativ preisgünstig hergestellt, aber auch relativ klein ausgeführt werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung relativ einfach in die Fahrzeugtür eingebaut werden. Zusätzlich ist es möglich, eine zur Verarbeitung der Beschleunigungssignale und des Drucksensors bestimmte Verarbeitungsvorrichtung ebenfalls auf der gemeinsamen Platine anzuordnen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann insbesondere die Beschleunigungssignale und das Drucksignal aufbereiten und die aufbereiteten Signale an die die Rückhaltevorrichtung auslösende Auswertevorrichtung zuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann aber auch direkt die Rückhaltevorrichtung auslösen.
Wenn die beiden Beschleunigungssensoren nach einer Variante der erfindungsgemäßen Sensoranordnung als separate Beschleunigungselemente ausgeführt sind, können die Beschleunigungssignale für eine gegenseitigen Plausibilitätsüberprüfung beider Beschleunigungssignale verwendet werden. Wenn dagegen die beiden Beschleunigungssensoren nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung als ein einziger Beschleunigungssensor ausgeführt sind, der eine erste Beschleunigungskomponente bezüglich der ersten Achse und eine zweite Beschleunigungskomponente bezüglich der zweiten Achse misst, dann kann die Sensoranordnung besonders kompakt ausgeführt und daher relativ einfach in die Fahrzeugtür eingebaut werden.
Erfindungsgemäß kann es ferner vorgesehen sein, sowohl in die Fahrertür als auch in die Beifahrertür des Fahrzeugs jeweils eine erfindungsgemäße Sensoranordnung einzubauen. Dann können insbesondere von der Fahrertür und der Beifahrertür stammende Beschleunigungssignale zum Erkennen eines Front- oder Heckaufpralls herangezogen werden. Die von der Fahrertür und der Beifahrertür stammenden Beschleunigungssignale können insbesondere für eine gegenseitige Plausibilitätsüberprüfung herangezogen werden. Auch die von den beiden Drucksensoren der beiden Sensoranordnungen stammenden Drucksignale können zu einer Plausibilitätsüberprüfung eines Front- oder Heckaufpralls herangezogen werden. Werden z.B. die Druckmembrane der Drucksensoren beispielsweise mit einem Gel beschichtet, dann erhöhen sich die bewegten Massen der beiden Drucksensoren, weshalb mit den Drucksensoren auch eine Beschleunigung relativ gut gemessen werden kann. Durch einen Unterschied in der Intensität der Beschleunigungssignale der beiden Fahrzeugtüren kann auch Vorteilhafterweise auf einen sogenannten Offset-Aufprall geschlossen werden, also auf einen Frontaufprall, der seitlich zur Längsachse des Fahrzeugs versetzt ist.
Um auch Fahrgäste auf Rücksitzen des Fahrzeugs zuverlässig vor einem Aufprall zu schützen, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, auch eventuell vorhandene Hintertüren des Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung zu versehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Auslösen einer Rückhaltevorrichtung eines Fahrzeugs bei einem Aufprall weist folgende Verfahrensschritte auf:

- Auswerten eines von einem in einer Fahrzeugtür eines Fahrzeugs eingebauten ersten Beschleunigungssensor stammenden ersten Beschleunigungssignals mit einer in dem Fahrzeug angeordneten Auswertevorrichtung, wobei das erste Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich einer ersten Achse des Fahrzeugs ist,
- Auswerten eines von einem in der Fahrzeugtür des Fahrzeugs eingebauten zweiten Beschleunigungssensor stammenden zweiten Beschleunigungssignals mit der Auswertevorrichtung, wobei das zweite Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich einer zur ersten Achse versetzt ausgerichteten zweiten Achse des Fahrzeugs ist,
- Auswerten eines von einem in der Fahrzeugtür des Fahrzeugs eingebauten Drucksensor stammenden Drucksignals mit der Auswerteeinrichtung und
- mit der Auswertevorrichtung Abgeben eines Auslösesignals zum Auslösen der Rückhaltevorrichtung des Fahrzeugs, wenn die Auswertung des Drucksignals einen Aufprall auf die Fahrzeugtür ergibt und die Auswertung des ersten und/oder zweiten Beschleunigungssignals ergibt, dass die Auswertung des Drucksignals plausibel ist.

Wird bei einem Seitenaufprall die Fahrzeugtür getroffen, so ergibt sich aufgrund der erfindungsgemäßen Sensoranordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen eines Aufpralls der Vorteil, dass der Drucksensor relativ frühzeitig sein Drucksignal abgibt, wodurch die Auswertevorrichtung den Seitenaufprall relativ frühzeitig erkennen kann. Da sich die beiden Beschleunigungssensoren ebenfalls in der Fahrzeugtür befinden, liefern diese ebenfalls relativ schnell Beschleunigungssignale, die für eine Plausibilitätsüberprüfung für ein zuverlässiges Auslösen der Rückhaltevorrichtung notwendig sind. Gibt der Drucksensor bei einem Seitenaufprall für dessen Erkennung kein ausreichendes Drucksignal ab, da beispielsweise die Fahrzeugtür nicht getroffen wird oder sich das Fahrzeug in relativ großer Höhe befindet, wie z.B. in den Anden in einer Höhe über 5000m, so kann der Seitenaufprall auch aufgrund der beiden Beschleunigungssignale zuverlässig erkannt werden.
Sind in der Beifahrer- und der Fahrertür jeweils eine erfindungsgemäße Sensoranordnung eingebaut, so kann auch die Plausibilitätsüberprüfung aufgrund der Sensorsignale der jeweils gegenüberliegenden Sensoranordnung erfolgen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Beschleunigungssensoren in der Fahrzeugtür ist es, dass die beiden Beschleunigungssensoren beim Zuschlagen der Fahrzeugtür das Zuschlagen charakterisierende Beschleunigungssignale abgeben, wodurch zuverlässig zwischen dem Zuschlagen der Fahrzeugtür und einem Aufprall auf die Fahrzeugtür geschlossen werden kann, auch wenn der Drucksensor ein relativ starkes Drucksignal abgibt. Auch ist es in einem solchen Fall möglich, dass die Beschleunigungssensoren die Beschleunigungssignale abgeben, bevor der Drucksensor sein Drucksignal abgibt. Diese Tatsache kann auch für eine Plausibilitätsüberprüfung des Drucksignals verwendet werden. Zusätzlich ist es noch möglich, eine Betätigung des Türschlossschalters der Fahrzeugtür bei der Plausibilitätsüberprüfung mit einzubeziehen. Durch die mehrachsige Ausrichtung der beiden Beschleunigungssensoren können weitere Situationen, in denen der Drucksensor ein signifikantes Drucksignal abgibt, ohne dass die Rückhaltevorrichtung auslösen soll, erkannt werden. Solche Situationen sind u.a. ein Fußball, der die Fahrzeugtür trifft, Fußtritte oder Hammerschläge gegen die Fahrzeugtür oder ein gegen die Fahrzeugtür stoßendes Fahrrad.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Sensoranordnung,
2 zeigt einen kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor,
3 bis 5 zeigt weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Sensoranordnungen und
6 zeigt einen weiteren kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor.

Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt exemplarisch ein Fahrzeug in Form eines Personenkraftwagens 1 mit einer Fahrertür 2, in der ein kombinierter Druck- und Beschleunigungssensor 4 eingebaut ist, und mit einer Beifahrertür 3, in der ist ein kombinierter Druck- und Beschleunigungssensor 5 eingebaut ist. Der in der Fahrertür 2 eingebaute Beschleunigungssensor 4 ist in der 2 näher dargestellt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der in der 2 gezeigte kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 4 eine Platine 6, auf der ein Druckelement 7, ein erstes Beschleunigungselement 8, ein zweites Beschleunigungselement 9 und eine Vorverarbeitungsvorrichtung in Form eines Mikrocontrollers 12 angeordnet sind. Die beiden Beschleunigungselemente 8, 9 sind auf der Platine 6 derart angeordnete, dass ihre Empfindlichkeitsachsen um 90° versetzt zueinander ausgerichtet sind. Dies ist mit Pfeilen 13, 15 in den I und 2 angedeutet. Des Weiteren ist der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 4 derart in der Fahrertür 2 eingebaut, dass die Empfindlichkeitsachsen der beiden Beschleunigungselemente 8, 9 jeweils einen Winkel von 45° mit der Längsachse 10 des Personenkraftwagen 1 einschließen. Somit hat das Beschleunigungssignal des ersten Beschleunigungselements 8 eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Längsachse 10, also in Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1, und eine Beschleunigungskomponente in Richtung einer Querachse 11 des Personenkraftwagens 1, also quer zur Fahrtrichtung. Das Beschleunigungssignal des zweiten Beschleunigungselements 9 hat dagegen eine Beschleunigungskomponente entgegen der Fahrtrichtung und eine Beschleunigungskomponente quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die von den beiden Beschleunigungselementen 8,9 abgegebenen Beschleunigungssignale an den Mikrokontroller 12 weiter geleitet, der aus diesen Beschleunigungssignalen eine Beschleunigung des Personenkraftwagens 1 in Fahrtrichtung und eine Beschleunigung des Personenkraftwagens 1 quer zur Fahrtrichtung berechnet. Die Beschleunigung in Fahrtrichtung wird durch Addieren der Beschleunigungssignale beider Beschleunigungselemente 8,9 berechnet und die Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung wird dadurch erhalten, indem das vom Beschleunigungselement 9 stammende Beschleunigungssignal vom vom Beschleunigungselement 8 stammenden Beschleunigungssignal abgezogen wird.
Um die Beschleunigungen bei einem Aufprall eines Objekts auf den Personenkraftwagen 1 möglichst schnell zu messen, ist der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 4 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglichst nahe an einem in der 1 der Übersicht halber nicht näher dargestellten Scharnier der Fahrertür 2 in der Fahrertür 2 befestigt. Mit dem Scharnier ist die Fahrertür 2 schwenkbar an der Karosserie des Personenkraftwagens 1 befestigt.
Das Druckelement 7 ist in allgemein bekannter Weise derart ausgeführt, dass es bei einer durch einen Aufprall auf die Fahrertür 2 bedingte Verformung der Fahrertür 2 ein Drucksignal abgibt, das an den Mikrocontrollers 12 weiter gegeben wird. Außerdem umfasst der Mikrokontroller 12 eine nicht näher dargestellte Schnittstelle, die mit einer elektrischen Leitung 16 verbunden ist, die den Mikrokontroller 12 mit einer im Personenkraftwagen 1 eingebauten Auswertevorrichtung 17 verbindet. Über die elektrische Leitung 16 werden das vom Druckelement 7 stammende Drucksignal und die vom Mikrokontroller 12 berechneten Beschleunigungssignale an die Auswertevorrichtung 17 übermittelt.
Der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 5 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels nahe einem Scharnier der Beifahrertür 3 in der Beifahrertür 3 eingebaut und ist im Wesentlichen aufgebaut wie der in der 2 gezeigte kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 4 der Fahrertür 2. Das Scharnier der Beifahrertür 3 ist der Übersicht halber nicht näher dargestellt.
Der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 5 der Beifahrertür 3 umfasst ebenfalls ein Druckelement, das bei einem Aufprall eines nicht näher dargestellten Objekts auf die Beifahrertür 3 ein entsprechendes Drucksignal abgibt, das an einen Mikrokontroller des kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 weiter geleitet wird. Der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 5 umfasst ebenfalls zwei Beschleunigungselemente, deren Empfindlichkeitsachsen um 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Des Weiteren ist der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 5 derart in der Beifahrertür 3 eingebaut, dass die Empfindlichkeitsachsen seiner beiden Beschleunigungselemente ebenfalls jeweils einen Winkel von 45° mit der Längsachse 10 des Personenkraftwagen 1 einschließen. Somit hat das Beschleunigungssignal eines der Beschleunigungselemente eine Beschleunigungskomponente in Fahrtrichtung und eine Beschleunigungskomponente quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1 (Pfeil 18). Das Beschleunigungssignal des anderen Beschleunigungselements hat dagegen eine Beschleunigungskomponente entgegen der Fahrtrichtung und eine Beschleunigungskomponente quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1 (Pfeil 19). Der Mikrokontroller des kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 ist ebenfalls derart ausgeführt, dass er aus diesen Beschleunigungssignalen ein Beschleunigungssignal in Fahrtrichtung und ein Beschleunigungssignal quer zur Fahrtrichtung berechnet.
Des Weiteren umfasst der Mikrokontroller des kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 ebenfalls eine Schnittstelle, die mit einer elektrischen Leitung 20 verbunden ist, die wiederum an die Auswertevorrichtung 17 angeschlossen ist. Über die elektrische Leitung 20 werden das Drucksignal und die vom Mikrokontroller verarbeiteten Beschleunigungssignale des kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 an die Auswertevorrichtung 17 übermittelt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Auswertevorrichtung 17 einen Mikroprozessor 21 auf, auf dem ein Auswerteprogramm läuft, das aufgrund der von den beiden kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5 stammenden Druck- und Beschleunigungssignale auf einen Aufprall eines Objekts auf den Personenkraftwagen 1 schließt und gegebenenfalls ein Auslösesignal über eine elektrische Leitung 22 an einen im Lenkrad 23 des Personenkraftwagens 1 angeordneten Airbag 24 auslöst.
Das auf dem Mikroprozessor 21 laufende Auswerteprogramm ist derart ausgeführt, dass es die beiden Drucksignale mit vorgegebenen Schwellwerten vergleicht und auf einen Seitenaufprall auf den Personenkraftwagen 1 schließt, wenn eines der beiden Drucksignale ihren zugeordneten Schwellwert überschreitet. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird jedoch das Auslösesignal für den Airbag 24 nur dann abgegeben, wenn auch das Beschleunigungssignal quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1 des entsprechenden kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 4, 5 einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
Um einen Front- oder Heckaufprall eines Objekts auf den Personenkraftwagen 1 zu erkennen, wertet im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels das auf dem Mikroprozessor 21 laufende Auswerteprogramm die von den kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5 stammenden Beschleunigungssignale in Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1 aus, indem es diese mit vorgegebenen Schwellwerten vergleicht. Dabei ist es im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass nur dann auf einen Front- oder Heckaufprall geschlossen wird, wenn beide Beschleunigungssignale ihren Schwellwert überschreiten.
Zusätzlich kann der Personenkraftwagen 1 noch weitere Beschleunigungssensoren 14, 25, 26 umfassen, deren Signale über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit der Auswerteeinrichtung 17 verbunden sind und zum Erkennen eines Aufpralls vom Mikroprozessor 21 verarbeitet werden. Die 1 zeigt exemplarisch zwei Beschleunigungssensoren 25, die in Fahrtrichtung ausgerichtet und im vorderen Teil des Personenkraftwagens 1 eingebaut sind, zwei zentral im Personenkraftwagen 1 eingebaute Beschleunigungssensoren 26, die jeweils eine Beschleunigungskomponente in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung haben, und zwei in den C-Säulen des Personenkraftwagens 1 eingebaute Beschleunigungssensoren 14, die jeweils eine Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 1 aufnehmen. Dann kann z.B. das auf dem Mikroprozessor 21 laufende Auswerteprogramm derart ausgeführt sein, dass es auf einen Seitenaufprall auf den Personenkraftwagen 1 nur dann schließt, wenn zusätzlich zur Auswertung der beiden Drucksignale auch eine Auswertung der von den Beschleunigungssensoren 26 stammenden Signale auf einen Aufprall hindeuten.
Die 3 zeigt einen weiteren Personenkraftwagen 31 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Sensoranordnung, die eine Erweiterung der Sensoranordnung des Personenkraftwagens 1 darstellt. Wenn folgend nicht anders beschrieben, sind Bestandteile des in der 3 dargestellten Personenkraftwagens 31, welche mit Bestandteilen des in der 1 gezeigten Personenkraftwagens 1 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der in der 3 gezeigte Personenkraftwagen 31 unterscheidet sich im Wesentlichen vom in der 1 dargestellten Personenkraftwagen 1 durch in Hintertüren 32, 33 eingebaute kombinierte Druck- und Beschleunigungssensoren 34, 35, die entsprechend den kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5 aufgebaut sind und mit elektrischen Leitungen 36, 37 mit der Auswertevorrichtung 17 verbunden sind. Das auf dem Mikroprozessor 21 laufende Auswerteprogramm ist zudem derart erweitert, dass dieses auch die von den kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 34, 35 stammenden Drucksignale mit entsprechenden Schwellwerten vergleicht, um einen Seitenaufprall auf eine der Hintertüren 32, 33 zu erkennen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Beschleunigungselemente des in der Hintertür 34 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 34 entsprechend den Beschleunigungselementen 8, 9 der in der Fahrertür 2 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 4 ausgelegt, was durch entsprechende Pfeile 38, 39 in der 3 dargestellt ist. Die Hintertür 34 befindet sich hinter der Fahrertür 2. Die Beschleunigungselemente des in der Hintertür 35 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 35 sind entsprechend den Beschleunigungselementen der in der Beifahrertür 3 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 ausgelegt, was durch entsprechende Pfeile 40, 30 in der 3 dargestellt ist. Die Hintertür 35 befindet sich hinter der Beifahrertür 3. Somit erhält die Auswertevorrichtung 17 von den in den beiden Hintertüren 34, 35 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 34, 35 ebenfalls Beschleunigungssignale in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung, die das auf dem Mikroprozessor 21 laufende Auswerteprogramm entsprechend der von den in der Fahrertür 2 bzw. Beifahrertür 3 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 4, 5 stammenden Beschleunigungssignale zum Auslösen des Airbags 24 auswertet.
Die kombinierten Druck-/Beschleunigungssensoren 4, 5, 34, 35 der Personenkraftwagen 1, 31 sind derart in die entsprechenden Fahrzeugtüren eingebaut, dass die entsprechenden Beschleunigungselemente Beschleunigungen in Richtung von Achsen aufnehmen, die mit der Längsachse 10 einen Winkel von 45° einschließen. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Die einzelnen Beschleunigungselemente können auch bezüglich anderer Achsen ausgerichtet sein. Die 4 zeigt ein solches Beispiel anhand eines Personenkraftwagens 41. Wenn folgend nicht anders beschrieben, sind Bestandteile des in der 4 dargestellten Personenkraftwagens 41, welche mit Bestandteilen des in der 1 gezeigten Personenkraftwagens 1 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der in der 4 gezeigte Personenkraftwagen 41 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in der 1 dargestellten Personenkraftwagen 1 in der Ausrichtung der Beschleunigungselemente der in der Fahrertür 2 bzw. Beifahrertür 3 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5. Die Beschleunigungselemente der kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5 sind nämlich derart ausgerichtet, dass jeweils das eine der beiden Beschleunigungselemente des jeweiligen kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 4, 5 nur eine Beschleunigung in Fahrtrichtung und das andere Beschleunigungselement nur eine Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 41 aufnimmt. Dies ist mit Pfeilen 43, 45, 48, 49 in der 4 verdeutlicht.
Es ist auch möglich, kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren in Fahrzeugtüren derart auszuführen, dass sich die Orientierung der Beschleunigungselemente der kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren unterscheiden. Die 5 zeigt ein solches Beispiel in Form eines Personenkraftwagens 51. Wenn folgend nicht anders beschrieben, sind Bestandteile des in der 5 dargestellten Personenkraftwagens 51, welche mit Bestandteilen des in der 3 gezeigten Personenkraftwagens 31 weitgehend bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der in der 5 dargestellte Personenkraftwagen 51 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in der 3 gezeigten Personenkraftwagen 31 dadurch, dass die Beschleunigungselemente des in der Beifahrertür 3 eingebauten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 5 derart in die Beifahrertür 3 ausgerichtet sind, dass das eine Beschleunigungselement nur eine Beschleunigung in Fahrtrichtung und das andere Beschleunigungselement nur eine Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 51 aufnimmt. Der kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor 34, der in der hinter der Fahrertür 2 befindlichen Hintertür 32 eingebaut ist, ist ebenfalls derart ausgerichtet, dass das eine Beschleunigungselement nur eine Beschleunigung in Fahrtrichtung und das andere Beschleunigungselement nur eine Beschleunigung quer zur Fahrtrichtung des Personenkraftwagens 51 aufnimmt. Dies ist mit Pfeilen 53, 55, 58, 59 veranschaulicht.
In den bis jetzt dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Druck- und Beschleunigungselemente der kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5, 34, 35 jeweils auf einer Platine 6 angeordnet. Dies muss nicht notwendigerweise der Fall sein. Insbesondere können die beiden Beschleunigungselemente und das Druckelement auch auf unterschiedlichen Platinen angeordnet und z.B. auch an verschiedenen Stellen innerhalb der entsprechenden Fahrzeugtür befestigt sein. Es ist aber auch möglich, die beiden Beschleunigungselemente eines kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors als ein kombiniertes Beschleunigungselement zusammen zu fassen. Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform ist in der 6 dargestellt.
Die 6 zeigt eine alternative Ausführung eines kombinierten Druck- und Beschleunigungssensors 64, der an Stelle der kombinierten Druck- und Beschleunigungssensoren 4, 5, 34, 35 verwendet werden kann. Der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 64 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Platine 66, auf der ein Druckelement 67, ein Mikrocontroller 69 und ein Beschleunigungselement 68 angeordnet sind, das jeweils eine Beschleunigung misst, die um 90° zueinander versetzt sind. Dies ist durch entsprechende Pfeile 13, 15 in der 6 angedeutet. Alternativ kann der kombinierte Druck- und Beschleunigungssensor 64 auch derart ausgeführt sein, dass das Druckelement 67 und das Beschleunigungselement 68 auf verschiedenen Platinen angeordnet sind.
Ferner braucht ein kombinierter Druck- und Beschleunigungssensor keine Vorverarbeitungsvorrichtung, wie die Mikrokontroller 12, 69 haben. Dann werden die von dem kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor stammenden Signale direkt der Auswertevorrichtung 17 zugeführt, die dann insbesondere Beschleunigungen in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung berechnet. Es ist auch möglich, dass der Mikrocontroller 12, 69 direkt ein Auslösesignal für den Airbag 24 erzeugt. Auch der Airbag 24 ist nur ein Beispiel einer Rückhaltevorrichtung. Weitere Beispiele für Rückhaltevorrichtungen sind außer dem Airbag 24, der in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Fahrerairbag ist, Beifahrerairbags, Seitenairbags oder Gurtstraffer. Die Auswertevorrichtung 17 kann auch andere oder weitere Rückhaltevorrichtungen auslösen.

Claims

Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls für ein Fahrzeug (1, 31, 41, 51) mit einer Fahrzeugtür (2, 3, 34, 35), aufweisend ein Druckelement (7, 67), ein erstes Beschleunigungselement (8, 68) zum Messen einer ersten Beschleunigung bezüglich einer ersten Achse des Fahrzeugs (1,31, 41, 51) und ein zweites Beschleunigungslement (9, 68) zum Messen einer zweiten Beschleunigung bezüglich einer von der ersten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) unterschiedlich ausgerichteten zweiten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51), wobei das Druckelement (7, 67), das erste Beschleunigungselement (8, 68) und das zweite Beschleunigungselement (9, 68) innerhalb der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) nahe an einem Scharnier der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) eingebaut sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) und die zweite Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) um 90° versetzt zueinander ausgerichtet.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das erste Beschleunigungselement (8, 68) und/oder das zweite Beschleunigungselement (9, 68) mit der Längsachse (10) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) einen Winkel von 45° einschließt.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das erste und zweite Beschleunigungselement (8, 9, 68) als ein einziges Beschleunigungselement (68) ausgeführt ist, das eine erste Beschleunigungskomponente bezüglich der ersten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) und eine zweite Beschleunigungskomponente bezüglich der zweiten Achse des Fahrzeugs (1,31,41,51) misst.
Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls für ein Fahrzeug (1, 31, 41, 51) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Fahrertür (2) und einer Beifahrertür (3), aufweisend einen ersten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor (4), der in der Fahrertür (2) eingebaut ist, und einen zweiten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor (5), der in der Beifahrertür (3) eingebaut ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 5, aufweisend einen dritten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor (4), der in einer ersten Hintertür (32) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) eingebaut ist, und einen vierten kombinierten Druck- und Beschleunigungssensor (4), der in einer zweiten Hintertür (33) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) eingebaut ist.
Verfahren zum Auslösen eines Airbags (24) eines Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) bei einem Aufprall, aufweisend folgende Verfahrensschritte: - Auswerten eines von einem in einer Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) eines Fahrzeugs (1,31,41,51) möglichst nahe an einem Scharnier der Fahrzeugtür eingebauten ersten Beschleunigungselement (8, 68) stammenden ersten Beschleunigungssignals mit einer in dem Fahrzeug (1, 31, 41, 51) angeordneten Auswertevorrichtung (17), wobei das erste Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich einer ersten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) ist, - Auswerten eines von einem in der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) nahe an dem Scharnier der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) eingebauten zweiten Beschleunigungselement (9, 68) stammenden zweiten Beschleunigungssignals mit der Auswertevorrichtung (17), wobei das zweite Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich einer zur ersten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) versetzt ausgerichteten zweiten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) ist, - Auswerten eines von einem in der Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) des Fahrzeugs möglichst nahe an dem Scharnier der Fahrzeugtür eingebauten Druckelement (7, 67) stammenden Drucksignals mit der Auswerteeinrichtung (17) und - mit der Auswertevorrichtung (17) Abgeben eines Auslösesignals zum des Airbags (24) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51), wenn die Auswertung des Drucksignals einen Aufprall auf die Fahrzeugtür (2, 3, 32, 33) ergibt und die Auswertung des ersten und/oder zweiten Beschleunigungssignals ergibt, dass die Auswertung des Drucksignals plausibel ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die erste Achse des Fahrzeugs und die zweite Achse des Fahrzeugs um 90° versetzt zueinander ausgerichtet.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das erste Beschleunigungselement (8, 68) und/oder das zweite Beschleunigungselement (9, 68) mit der Längsachse (10) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) einen Winkel von 45° einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Drucksensor (7, 67) und das erste und zweite Beschleunigungselement (8, 9, 68) in einer Fahrertür (2) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) eingebaut ist und folgende zusätzliche Verfahrensschritte aufweist: - Auswerten des ersten Beschleunigungssignals und zweiten Beschleunigungssignals mit der Auswertevorrichtung (17), - Auswerten eines von einem in einer Beifahrertür (3) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) eingebauten dritten Beschleunigungselement stammenden dritten Beschleunigungssignals mit der Auswertevorrichtung (17), wobei das dritte Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich der dritten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) ist, - Auswerten eines von einem in der Beifahrertür (3) eingebauten vierten Beschleunigungselement stammenden vierten Beschleunigungssignals mit der Auswertevorrichtung (17), wobei das vierte Beschleunigungssignal ein Maß für eine Beschleunigung bezüglich einer zur dritten Achse des Fahrzeugs versetzt ausgerichteten vierten Achse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) ist, - mit der Auswertevorrichtung (17) Abgeben des für die Aktivierung des Airbags(24) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) bestimmten Auslösesignals, wenn die Auswertung des ersten, zweiten, dritte und vierten Beschleunigungssignals einen Aufprall auf das Heck oder die Vorderseite des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) ergeben.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die dritte Achse des Fahrzeugs und die vierte Achse des Fahrzeugs um 90° versetzt zueinander ausgerichtet sind und/oder die dritte Achse parallel zur Längsachse, der Querachse und/oder diagonal zur Längs- und Querachse des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das dritte Beschleunigungselement und/oder das vierte Beschleunigungselement mit der Längsachse (10) des Fahrzeugs (1, 31, 41, 51) einen Winkel von 45° einschließt.