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Verwandte
Anmeldung
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Diese
Anmeldung ist begründet
auf die US Provisional Application Nr. 60/679 586, eingereicht am
10. Mai 2005.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung einer vom Fahrzeug betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltvorrichtung.
Insbesondere gestattet die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine verbesserte Detektion von Aufprallereignissen mit versetzter
verformbarer Barriere, schräge
Aufprallereignisse bzw. Aufprallereignisse im Winkel und Aufprallereignisse
auf Pfosten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Airbag-Rückhaltesysteme
in Fahrzeugen für Fahrzeuginsassen
sind in der Technik bekannt. Eine Airbag-Rückhaltvorrichtung kann eine
mehrstufige Aufblasvorrichtung aufweisen, wo die Stufen zu unterschiedlichen
Zeitpunkten ansprechend auf Fahrzeugaufprallbedingungen betätigt werden.
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Das
US-Patent 5 935 182 von Foo u.a., der TRW Inc. zu eigen, offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Fahrzeugaufprallbedingungen
unter Verwendung von virtueller Abfühlung. Das US-Patent 6 036
225 von Foo u.a., der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Steuerung eines mehrstufigen betätigbaren
Rückhaltsystems
in einem Fahrzeug unter Verwendung von Aufprallstärkenindexwerten. Das
US-Patent 6 186 539 von Foo u.a., ebenfalls der TRW Inc. zu eigen,
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer
mehr stufigen betätigbaren
Rückhaltvorrichtung
unter Verwendung von Aufprallstärkenindexierungssensoren
und Knautschzonensensoren. Das US-Patent 6 529 810 von Foo u.a.,
ebenfalls der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren mehrstufigen Rückhaltvorrichtung
unter Verwendung von geschalteten Schwellen basierend auf Querbeschleunigung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung eines mehrstufigen betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltsystems
gerichtet, welches XY-Knautschzonensatellitenbeschleunigungsmesser
verwendet.
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Eine
Vorrichtung ist vorgesehen, um ein betätigbares Fahrzeuginsassenrückhaltsystem
zu steuern, welches einen mit dem Aufprallbeschleunigungsmesser
aufweist, der eine Aufprallbeschleunigung an einer mittigen Fahrzeugstelle
abfühlt,
und der ein erstes Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches
diese anzeigt. Die Vorrichtung weist weiter einen Knautschzonenaufprallbeschleunigungsmesser
auf, der eine Querbeschleunigung an einer vorderen Stelle des Fahrzeugs
abfühlt,
und eine Steuervorrichtung zur Betätigung des betätigbaren
Insassenrückhaltsystems
ansprechend auf das Mittenaufprallbeschleunigungssignal und das
Queraufprallbeschleunigungssignal vom Knautschzonensensor. Ein Verfahren
ist vorgesehen, um ein betätigbares
Fahrzeuginsassenrückhaltsystem
zu steuern, welches die Schritte aufweist, die Aufprallbeschleunigung
an einer mittigen Fahrzeugstelle abzufühlen, die Querbeschleunigung
an einer vorderen Stelle des Fahrzeugs abzufühlen und das betätigbare
Insassenrückhaltsystem
ansprechend auf die abgefühlte
Mittenaufprallbeschleunigung und die abgefühlte Queraufprallbeschleunigung
zu betätigen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
dem Fachmann bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der
Erfindung und der beigefügten
Zeichnungen offensichtlich, in denen die Figuren folgendes darstellen:
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1 eine
schematische Abbildung eines Fahrzeugs mit einem betätigbaren
Insassenrückhaltsystem
mit einer Steueranordnung gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
schematisches Blockdiagramm des in 1 gezeigten
betätigbaren
Insassenrückhaltsystems,
welches die den Aufprall abfühlenden Beschleunigungsmesser
genauer zeigt;
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3 ist
ein schematisches elektrisches Blockdiagramm des betätigbaren
Insassenrückhaltsystems,
das in 1 gezeigt ist;
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4 zeigt
graphische Darstellungen von bestimmten mit dem Aufprall in Beziehung
stehenden Werten und Schwellen, die in der Steueranordnung der vorliegenden
Erfindung verwendet werden;
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5 ist
ein Logikdiagramm, welches die Einsatzsteuerlogik unter Verwendung
der XY-Knautschzonensatellitenbeschleunigungsmesser
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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6 ist
eine Darstellung, die die Aufblasvorrichtungsanweisungen (Kennfelder,
eng. mapping) gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Mit
Bezug auf die 1–3 weist
ein betätigbares
Insassenrückhaltsystem 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Fahrzeug 12 eine mehrstufige vordere
betätigbare
Fahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 14 und
eine mehr stufige vordere betätigbare
Beifahrer-Rückhaltvorrichtung 18 auf.
Andere betätigbare
Rückhaltvorrichtungen
könnten
vorgesehen sein, wie beispielsweise eine betätigbare Fahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 16 und
eine betätigbare
Beifahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 20.
Das betätigbare
Insassenrückhaltsystem 10 könnte weiter
einen Fahrerseiten-Vorspanner 22 und einen Beifahrerseiten-Vorspanner 24 aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei einem
Airbag-Rückhaltsystem
eingeschränkt.
Die vorliegende Erfindung ist auf irgendeine betätigbare Rückhaltvorrichtung mit mehreren
betätigbaren
Stufen oder mit einer Vielzahl von betätigbaren Rückhaltvorrichtungen anwendbar,
die gleichzeitig oder sequentiell betätigt werden können. Ein
vorderer Airbag mit mehreren betätigbaren
Stufen wird zu Erklärungszwecken
beschrieben. Die Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug mit mehreren
Airbags anwendbar, wobei mindestens einer der Airbags ein mehrstufiger Airbag
ist, der gemäß der vorliegenden
Erfindung gesteuert wird.
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Das
System 10 weist mindestens eine Aufprall- oder Kollisionssensoranordnung 30 auf,
die an einer im wesentlichen mittigen Stelle des Fahrzeugs gelegen
ist. Vorzugsweise weist die Sensoranordnung 30 einen ersten
Aufprallbeschleunigungssensor 32 auf, dessen Empfindlichkeitsachse
im wesentlichen derart orientiert ist, dass sie eine Aufprallbeschleunigung
in der X-Richtung
des Fahrzeugs abfühlt
(d.h. parallel zur Vorwärts-Rückwärts-Achse
des Fahrzeugs), die ein Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches
als CCU_1X bezeichnet wird. Die Sensoranordnung 30 weist
weiter einen zweiten Aufprallbeschleunigungssensor 34 auf,
dessen Empfindlichkeitsachse im wesentlichen orientiert ist, um
eine Aufprallbeschleunigung in der Y-Richtung des Fahrzeugs abzufühlen (d.h.
senkrecht zur Vorwärts-Rückwärts-Achse
des Fahrzeugs), der ein Queraufprallbeschleunigungssignal liefert,
welches als CCU_1Y bezeichnet wird. Die Sensoranordnung 30 weist
weiter einen dritten Aufprallbeschleunigungssensor 36 auf, dessen
Empfindlichkeitsachse im wesentlichen orientiert ist, um eine Aufprallbeschleunigung
in der X-Richtung des Fahrzeugs abzufühlen (d.h. parallel zur Vorwärts-Rückwärts-Achse des
Fahrzeugs), der ein Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches als
CCU_2X bezeichnet wird.
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Die
Aufprallbeschleunigungssignale von den Aufprallsensoren 32, 34, 36 können irgendeine
von verschiedenen Formen annehmen. Jedes der Aufprallbeschleunigungssignale
kann eine Amplitude, eine Frequenz, eine Impulsdauer usw. oder irgendwelche
anderen elektrischen Charakteristiken haben, die als eine Funktion
der abgefühlten
Aufprallbeschleunigung variieren können. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
haben die Aufprallbeschleunigungssignale Frequenz- und Amplitudencharakteristiken,
die die abgefühlte
Aufprallbeschleunigung anzeigen.
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Zusätzlich zu
den Aufprallbeschleunigungssensoren 32, 34, 36 weist
das System vorne gelegene Knautschzonensatellitenbeschleunigungssensoren 40, 41, 42 und 43 auf,
die an einer Knautschzonenstelle des Fahrzeugs 12 gelegen
sind. Die Sensoren 40 und 41 sind in einem einzigen
Gehäuse,
welches auf der Fahrerseite des Fahrzeugs gelegen ist und haben
eine XY-Empfindlichkeitsachse,
die im wesentlichen orientiert ist, um die Aufprallbeschleunigung
parallel zur X-Achse bzw. zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Die
Sensoren 42 und 43 sind in einem einzigen Gehäuse, welches
auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs gelegen ist, und haben eine Empfindlichkeitsachse,
die im wesentlichen orientiert ist, um eine Aufprallbeschleunigung
parallel zur X-Achse bzw. zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Die
Signale von den Knautschzonensensoren 40, 41 der
Fahrerseite werden als CZS_3X bzw. als CZS_3Y bezeichnet. Die Signale
von den Knautschzonensensoren 42, 43 der Beifahrerseite
werden als CZS_4X bzw. CZS_4Y bezeichnet.
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Die
Signale von den Knautschzonensensoren 40, 41, 42 und 43 haben
auch Frequenz- und Amplitudencharakteristiken, die die Aufprallbeschleunigung
anzeigen, die bei jenen Sensorstellen des Fahrzeugs erfahren werden.
Die Knautschzonensensoren sind vorzugsweise an oder nahe der Stelle
des Kühlers
des Fahrzeugs montiert und dienen dazu, besser gewisse Arten von Aufprallbedingungen
zu unterscheiden, und zwar durch Unterstützung der Anzeigen, die von
den Aufprallsensoren 32, 34, 36 geliefert
werden. Insbesondere gestattet die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine verbesserte Detektion von Aufprallereignissen auf versetzte
verformbare Barrieren, schräge/abgewinkelte Aufprallereignisse
und Aufprallereignisse auf Säulen.
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Ein
Satellitenaufprallbeschleunigungssensor 46 der Fahrerseite
ist auf der Fahrerseite des Fahrzeugs montiert, wie beispielsweise
in der B-Säule, und
hat eine Empfindlichkeitsachse, die im wesentlichen orientiert ist,
um die Aufprallbeschleunigung parallel zur Y-Achse des Fahrzeugs
abzufühlen.
Der Aufprallbeschleunigungssensor 46 liefert ein Aufprallbeschleunigungssignal,
welches als RAS_1Y bezeichnet wird, und zwar mit Frequenz- und Amplitudencharakteristiken,
die eine Aufprallbeschleunigung in der Y-Achsenrichtung anzeigen, und zwar mit einer
Beschleunigung auf der Fahrerseite des Fahrzeugs mit einem positiven
Wert. Ein Satellitenaufprallbeschleunigungssensor 48 der
Beifahrerseite ist auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs montiert,
wie beispielsweise in der B-Säule,
und ist orientiert, um die Aufprallbeschleunigung parallel zur Y-Achse
des Fahrzeugs abzufühlen.
Der Aufprallbeschleunigungssensor 48 liefert ein Aufprallbeschleunigungssignal,
welches als RAS_2Y bezeichnet ist, und zwar mit Frequenz- und Amplitudencharakteristiken,
die die Aufprallbeschleunigung in der Y-Achsenrichtung anzeigen, wobei eine
Beschleunigung in die Beifahrerseite des Fahrzeugs einen positiven
Wert hat. Andere Y-Achsen-Satellitenbeschleunigungssensoren können in
den C-Säulen
auf jeder Seite des Fahrzeugs und in den D-Säulen auf jeder Seite des Fahrzeugs
montiert sein. Wenn die C-Säulen-
und D-Säulen-Beschleunigungssensoren
verwendet werden, liefern sie Beschleunigungssignale, die als RAS_3Y (C-Säule der
Fahrerseite), als RAS_4Y (C-Säule
der Beifahrerseite), als RAS_5Y (D-Säule
der Fahrerseite) und als RAS_6Y (D-Säule der Beifahrerseite) bezeichnet
werden. Für
die Zwecke der Erklärung
der vorliegenden Erfindung sei angenommen, dass nur die B-Säulenseitensatellitensensoren
vorhanden sind.
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Die
Aufprallbeschleunigungssignale CCU_1X, CCU_1Y, CCU_2X, CZS_3X, CZS_3Y, CZS_4X,
CZS_4Y, RAS_1Y und RAS_2Y werden an eine Steuervorrichtung 50 durch
assoziierte Hochpass/Tiefpass-Komponentenfilter 52 bzw. 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 59 bzw. 60 bzw. 61 bzw. 62 bzw. 64 geliefert.
Die Steuervorrichtung 50 ist vorzugsweise ein Mikrocomputer.
Obwohl das beispielhafte Ausführungsbeispiel
der Erfindung einen Mikrocomputer verwendet, ist die Erfindung nicht
auf die Anwendung eines Mikrocomputers eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung
zieht in Betracht, dass die von dem Mikrocomputer ausgeführten Funktionen
von anderen digitalen und/oder analogen Schaltungen ausgeführt werden
könnten,
die auf einer oder mehreren Schaltungsplatinen oder als eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung ("ASIC" = application specific integrated
circuit) montiert sein könnten.
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Die
Filter 52, 54, 56, 58, 59, 60, 61, 62 und 64 filtern
die Aufprallbeschleunigungssignale, um Frequenzkomponenten zu entfernen,
die nicht nützlich
bei der Unterscheidung eines Fahrzeugaufprallereignisses sind, beispielsweise
Frequenzkomponenten, die aus Straßengeräuschen resultieren. Frequenzen,
die zur Aufprallunterscheidung nützlich sind,
können
durch empirische Tests auf einer Fahrzeugplattform von Interesse
bestimmt werden.
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Die
Steuervorrichtung 50 überwacht
die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale und führt einen
oder mehrere Aufprallalgorithmen aus, um zu unterscheiden, ob ein
Einsatz- oder Nicht-Einsatzaufprallereignis für das Fahrzeug auftritt. Jeder
Aufprallalgorithmus misst und/oder bestimmt Werte eines Aufprallereignisses
aus den Aufprallbeschleunigungssignalen. Diese Werte werden in Einsatz-
und Betätigungsentscheidungen
verwendet. Solche gemessenen und/oder bestimmten Aufprallwerte werden
auch als "Aufprallmesswerte" bezeichnet und weisen
eine Aufprallbeschleunigung, eine Aufprallenergie, eine Aufprallgeschwindigkeit,
eine Aufprallversetzung, einen Aufprallstoß usw. auf. Basierend auf den
Aufprallbeschleunigungssignalen steuert die Steuervorrichtung 50 die
mehrstufig betätigbaren Rückhaltvorrichtungen 14, 18.
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Andere
mit dem Fahrer assoziierte Sensoren werden verwendet, um Charakteristiken
des Fahrers zu detektieren, die von der Steuervorrichtung 50 in
ihrem Steueralgorithmus verwendet werden oder verwendet werden könnten, um
die betätigbaren
Rückhaltvorrichtungen 14 und 16 zu
steuern. Diese Sensoren weisen einen Fahrergurtschlossschaltersensor 70 auf,
der ein Signal an die Steuervorrichtung 50 liefert, welches
anzeigt, ob der Fahrer seinen Sitzgurt eingesteckt hat. Fahrergewichtssensoren 72,
sie im Sitz 74 des Fahrers gelegen sind, liefern ein Signal, welches
das abgefühlte
Gewicht des Fahrers anzeigt. Andere mit dem Fahrer assoziierte Sensoren 76 liefern
andere Informationen an die Steuervorrichtung 50, die mit
dem Fahrer in Beziehung stehen, wie beispielsweise Position, Höhe, Haltung,
Bewegung usw.
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Andere
mit dem Beifahrer assoziierte Sensoren werden verwendet, um Charakteristiken
des Beifahrers zu detektieren, die von der Steuervorrichtung 50 in
ihrem Steueralgorithmus verwendet werden oder verwendet werden könnten, um
die betätigbaren
Rückhaltvorrichtungen 18 und 20 zu
steuern. Diese Sensoren weisen einen Beifahrergurtschlossschaltersensor 80 auf,
der ein Signal an die Steuervorrichtung 50 liefert, welches
anzeigt, ob der Beifahrer seinen Sitzgurt eingesteckt hat. Beifahrergewichtssensoren 82,
die im Sitz 84 des Beifahrers gelegen sind, liefern ein
Signal, welches das abgefühlte Gewicht
des Beifahrers anzeigt. Andere mit dem Beifahrer assoziierte Sensoren 86 liefern
andere Insasseninformationen an die Steuervorrichtung 50,
die mit dem Beifahrer in Beziehung stehen, wie beispielsweise Position,
Höhe, Haltung,
Bewegung usw. Andere Sensoren 88 liefern Signale an die
Steuervorrichtung 50, die anzeigen, ob ein Beifahrer auf
dem Sitz 84 vorhanden ist, ob ein Kindersitz auf dem Sitz 84 vorhanden
ist usw..
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In
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist
die Airbag-Rückhaltvorrichtung 14 eine
erste betätigbare
Stufe 90 und eine zweite betätigbare Stufe 92 auf,
beispielsweise zwei getrennte Quellen für Aufblasströmungsmittel
in Strömungsmittelverbindung
mit einer einzigen Airbag-Rückhaltvorrichtung 14.
Jede Stufe 90, 92 hat einen (nicht gezeigten)
assoziierten Zündkopf,
der, wenn er mit ausreichend Strom für eine ausreichende Zeitperiode
erregt wird, einen Strömungsmittelfluss
von einer assoziierten Strömungsmittelquelle
einleitet. Wenn eine Stufe betätigt
wird, tritt ein Prozentsatz von weniger als 100% des maximal möglichen
Aufblasvorgangs auf. Um einen Aufblasvorgang bzw. Luftdruck von
100% zu erreichen, muss die zweite Stufe innerhalb einer vorbestimmten
Zeit nach der Betätigung
der ersten Stufe betätigt
werden. Insbesondere führt
die Steuervorrichtung 50 einen Aufprallalgorithmus unter
Verwendung von bestimmten Aufprallmesswerten aus und gibt ein oder
mehr Signale an die betätigbare
Rückhaltvorrichtung 14 aus,
um eine Betätigung
von einer oder beiden betätigbaren
Aufblasstufen 90 und 92 zu Zeiten zu bewirken,
um ein erwünschtes
Aufblasprofil und einen erwünschten
Aufblasdruck zu erreichen. Wie bemerkt würden andere betätigbare
Rückhaltvorrichtungen,
wie beispielsweise ein Vorspanner 22 oder andere Vorrichtungen,
wie beispielsweise Seitenrückhaltvorrichtungen 16,
gemäß der vorliegenden
Erfindung gesteuert werden.
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Wie
erwähnt,
weist jede der betätigbaren Stufen 90, 92 einen
(nicht gezeigten) assoziierten Zündkopf
der Bauart auf, die in der Technik wohl bekannt ist. Jeder Zündkopf ist
betriebsmäßig mit
einer assoziierten Quelle von gaserzeugendem Material und/oder mit
einer Flasche mit unter Druck gesetztem Gas assoziiert. Die Zündköpfe werden
gezündet durch
Durchleiten einer vorbestimmten Menge von elektrischem Strom durch
diese hindurch für
eine vorbestimmte Zeitperiode. Jeder Zündkopf zündet sein assoziiertes gaserzeugendes
Material und/oder durchsticht seine assoziierte Flasche mit unter
Druck gesetztem Gas. Die Menge des Gases, die in den Airbag abgegeben
wird, ist eine direkte Funktion der Anzahl der betätigten Stufen
und der Zeitsteuerung ihrer Betätigung.
Je mehr Stufen während
vorbestimmter Zeitperioden betätigt
werden, desto mehr Gas ist in dem Airbag vorhanden. Gemäß einem
beispielhaften Ausführungsbeispiel
weist die Airbag-Rückhaltvorrichtung 14 zwei
betätigbare
Stufen auf. Wenn nur eine Stufe betätigt wird, treten 40% des maximal
möglichen
Aufblasdruckes auf. Wenn die zwei Stufen innerhalb von 5 ms nacheinander
betätigt
werden, treten 100% des maximal möglichen Aufblasdruckes auf.
Wenn die Stufen ungefähr
um 20 ms getrennt betätigt
werden, tritt ein anderer, geringerer Prozentsatz des maximal möglichen
Aufblasvorgangs auf. Durch Steuerung der Betätigungszeitsteuerung der Vielzahl
von Stufen wird das dynamische Profil des Airbags gesteuert, beispielsweise
die Aufblasrate, der Aufblasdruck usw..
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Die
Rückhaltvorrichtung 18 der
Beifahrerseite weist eine erste betätigbare Stufe 94 und
eine zweite betätigbare
Stufe 96 auf, die so gesteuert werden, wie oben mit Bezug
auf die Rückhaltvorrichtung 14 der
Fahrerseite beschrieben, um den Prozentsatz des maximal möglichen
Aufblasdruckes des Airbags zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung steuert eine Einsatzsteuervorrichtung 100 in
der Steuervorrichtung 50 die Betätigung der ersten betätigbaren Stufen 90, 94 und
der zweiten betätigbaren
Stufen 92, 96 unter Verwendung von bestimmten
Aufprallmessgrößen und
anderen überwachten
Sensoreingangsgrößen.
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Mit
Bezug auf die 4 und 5 wird der Steuerprozess,
der durch die Steuervorrichtung 50 ausgeführt wird,
um die ersten und zweiten Stufen zu steuern, besser für die mehrstufige
Rückhaltvorrichtung 14 der
Fahrerseite verständlich
werden. Es sei bemerkt, dass die mehrstufige Rückhaltvorrichtung 18 der
Beifahrerseite in ähnlicher
Weise gesteuert wird, wobei die Unterschiede unten erwähnt sind. Wie
erwähnt
ist die Steuervorrichtung 50 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ein Mikrocomputer, der programmiert ist, um diese Funktionen auszuführen.
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Der
Beschleunigungssensor 32, ein Beschleunigungsmesser in
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel,
gibt ein Beschleunigungssignal CCU_1X mit einer Charakteristik (beispielsweise Frequenz
und Amplitude) aus, die die Aufprallbeschleunigung des Fahrzeugs
beim Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigt. Das Beschleunigungssignal
CCU_1X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter
("HPF/LPF", HPF = high-pass-filter,
LPF = low-pass-filter) in Komponenten bzw. Hardware (d.h. getrennt
von der Steuervorrichtung 50) gefiltert, um Frequenzen
zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen und/oder
Eingangssignalen resultieren, die aus Straßengeräuschen resultieren. Die Frequenzkomponenten,
die durch Filterung entfernt werden, zeigen nicht das Auftreten
eines Aufprallereignisses an, für
welches ein Einsatz der Rückhaltvorrichtung 14 erwünscht ist.
Empirische Tests werden verwendet, um die Frequenzwerte von relevanten
Aufprallsignalen für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse zu bestimmen. Äußere Signalkomponenten,
die in dem Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sein können, werden
in geeigneter Weise gefiltert, und Signalcharakteristiken, die ein
Einsatzaufprallereignis anzeigen, werden zur weiteren Verarbeitung
weitergeleitet.
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Der
Beschleunigungsmesser 32 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
hat eine nominelle Empfindlichkeit von ± 100g (wobei g der Wert der
Beschleunigung aufgrund der Erdschwerkraft ist, d.h. 32 Fuß pro Sekunde
im Quadrat oder 9,8 m/s2). In einem mehrstufigen
betätigbaren
Rückhaltsystem ist
es wünschenswert,
die Aufprallbeschleunigung während
des Aufprallereignisses weiter abzufühlen, auch nachdem eine erste
oder anfängliche
Auslöseschwelle
erreicht wurde. Da eine Betätigung
der ersten Stufe beim Auftreten einer Aufprallbeschleunigung gut
innerhalb ± 100g
erwünscht
ist, wird die weitere Notwendigkeit einer Abfühlung erleichtert, wenn der
Beschleunigungsmesser 32 eine nominelle Empfindlichkeit
von ± 100g
hat.
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Das
gefilterte Ausgangssignal wird zu einem Analog/Digital-Wandler geliefert,
der vorzugsweise in der Steuervorrichtung 50 ist (beispielsweise
ein A/D-Eingang eines Mikrocomputers) oder an einen externen A/D-Wandler.
Der A/D-Wandler wandelt das gefilterte Aufprallbeschleunigungssignal
in ein Digitalsignal um. Die Ausgabe des A/D-Wandlers wird vorzugsweise
mit einem weiteren Hochpass/Tiefpass-Filter mit Filterwerten gefiltert,
die empirisch zum Zwecke des Eliminierens von kleineren Drifts und
Versetzungen bestimmt wurden, die mit der A/D-Umwandlung assoziiert
sind. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung würde
der Filter digital in dem Mikrocomputer eingerichtet werden. Eine
Bestimmungsfunkti on der Steuervorrichtung 50 bestimmt zwei
Aufprallmesswerte Vel_Rel_1X ("Aufprallgeschwindigkeit") und Displ_Rel_1X
("Aufprallversetzung") aus dem gefilterten
Aufprallbeschleunigungssignal CCU_1X. Dies wird durch erste und
zweite Integrationen des Beschleunigungssignals aus CCU_1X ausgeführt.
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Der
Aufprallversetzungswert und der Aufprallgeschwindigkeitswert werden
vorzugsweise unter Verwendung eines virtuellen Aufprallabfühlprozesses
bestimmt, der vollständig
im US-Patent 6 186 539 von Foo u.a. und im US-Patent 6 036 225 von Foo u.a. beschrieben
wird, und zwar unter Verwendung eines Federmassenmodells des Insassen,
um Federkräfte
und Dämpfungskräfte zu berücksichtigen.
Eine detaillierte Erklärung
eines Federmassenmodells ist zu finden im US-Patent 5 935 182 von
Foo u.a..
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Die
Werte, die bei der Geschwindigkeits- und Versetzungsbestimmungsfunktion
bestimmt werden, werden verwendet, um den Wert Vel_Rel_1X als eine Funktion
von Displ_Rel_1X mit einer Aufprallversetzung zu vergleichen, wobei
Schwellen in einer Vergleichsfunktion der Steuervorrichtung 50 variiert
werden. Die Vergleichsfunktion 124 vergleicht den Wert Vel_Rel_1X
gegen eine LOW-Schwelle 130 oder eine SWITCHED-LOW-Schwelle 132 und
vergleicht auch den Wert Vel_Rel_1X mit einer HIGH-Schwelle 134.
Welche der zwei LOW-Schwellen 130 und 132 zur
Steuerung des Einsatzes der Betätigung
der ersten Stufe 90 der Rückhaltvorrichtung 14 ausgewählt werden,
wird ansprechend auf einen bestimmten CZS-Wert entweder in der X-
oder Y-Richtung gesteuert, der mit assoziierten Schwellenwerten
verglichen wird die hier als asymmetrische CZS-Segmentwerte bezeichnet
werden, die als eine Funktion des Wertes Displ_Rel_1X variieren,
wie unten besprochen. Es ist gemäß der vorliegenden
Erfindung wünschenswert,
eine erste Stufe 90 einzusetzen, wenn Vel_Rel_1X die LOW-Schwelle 130 oder
die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 überschreitet (abhängig davon,
welche von der Steuervorrichtung 50 verwendet wird, wie
unten beschrieben). Die zweite Stufe 92 wird als eine Funktion
der Zeit zwischen einem LOW-Schwellendurchgang
(oder einem SWITCHED-LOW-Schwellendurchgang) und einem HIGH-Schwellendurchgang
und gemäß einer
vorbestimmten Kennfeld- bzw. Mapping-Funktion betätigt. Alle
drei Schwellen 130, 132 und 134 variieren
als eine Funktion des Aufprallversetzungswertes Displ_Rel_1X und
werden empirisch für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt.
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Die
Steuervorrichtung 50 bestimmt die Zeitperiode von dem Zeitpunkt,
wenn der bestimmte Aufprallgeschwindigkeitswert Vel_Rel_1X die LOW-Schwelle 130 oder
die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 überschreitet, bis zu dem Zeitpunkt,
wo er die HIGH-Schwelle 134 überschreitet. Diese Zeitperiode
wird hier als die "Δt-Messung" bezeichnet. Dieser
Wert ist ein Maß für die Aufprallintensität. Je kürzer die
Zeitperiode ist, desto intensiver ist der Fahrzeugaufprall. Es ist
dieses Maß von Δt, welches
in der Steuerungsbetätigung
der zweiten Stufe 92 verwendet wird. Die zweite Stufe wird
nicht notwendigerweise zu dem Zeitpunkt des HIGH-Schwellendurchgangs
eingesetzt, sondern als eine Funktion der Δt-Messung gemäß einer
Aufzeichnungsfunktion, wie unten beschrieben.
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Wenn
die Knautschzonensensoren 40, 41, 42 und 43 gewisse
Aufprallereignisse detektiert haben, wird die LOW-Schwelle 130 vom
LOW-Schwellenwert 130 auf
die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 umgeschaltet, um den Einsatz
der ersten Stufe 90 zu steuern, und zur Bestimmung der Δt-Messung, die wiederum
verwendet wird, um die Betätigung
der zweiten Stufe 92 zu steuern.
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Die
Knautschzonensensoren 40, 41 können eine einzige XY-Beschleunigungsmesseranordnung sein,
die Signale CZS_3X und CZS_3Y mit Charakteristiken (beispielsweise
Frequenz- und Amplitudencharakteristiken) liefert, die die Aufprallbeschleunigung
des Fahrzeugs beim Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen,
wie an der vorderen linken Vorwärts-Stelle des Fahrzeugs
in den Richtungen entlang der X- und Y-Achse des Fahrzeugs abgefühlt. Das
Beschleunigungssignal CZS_3X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter 58 ("HPF/LPF") aus Hardware bzw.
Komponenten gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen
resultieren und/oder Eingangsgrößen, die
vom Straßengeräusch herkommen.
Die durch Filterung entfernten Frequenzkomponenten sind jene Frequenzen,
die nicht das Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen. In ähnlicher
Weise wird CZS_3Y durch den Hochpassfilter 59 gefiltert.
Ein empirischer Test wird verwendet, um einen Frequenzbereich oder
Frequenzbereiche der relevanten Aufprallsignale einzurichten, so
dass äußere Signalkomponenten,
die im Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sind, gefiltert werden
können,
und dass Frequenzen, die ein Aufprallereignis anzeigen, zur weiteren
Verarbeitung durchgelassen werden.
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Die
gefilterten Ausgangssignale werden zu assoziierten Analog/Digital-Wandlern ("A/D-Wandlern") geliefert, die
in der Steuervorrichtung 50 (beispielsweise ein A/D-Eingang
eines Mikrocomputers) oder ein externen A/D-Wandler sein können. Die A/D-Wandler wandeln
die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale in Digitalsignale
um. Die Ausgabe der A/D-Wandler wird vorzugsweise unter Verwendung
von Hochpass/Tiefpass-Filtern mit Werten gefiltert, die empirisch
zum Zwecke der Eliminierung von kleinen Abweichungen und Versetzungen
bzw. Offsets bestimmt wurden, die aus der Umwandlung resultieren.
In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung würden
die Filter digital in dem Mikrocomputer eingerichtet werden. Die Filterfunktionen
liefern gefilterte Beschleunigungssignale RAS_1X und RAS_1Y.
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Die
Steuervorrichtung 50 bestimmt Beschleunigungswerte, die
als A_MA_CZS_3X und A_MA_CZS_3Y bezeichnet werden. Diese Werte werden
bestimmt durch Berechnung von fließenden Mittelwerten der assoziierten
gefilterten Beschleunigungssignale vom den Knautschzonensensoren 40 bzw. 41.
Ein fließender
Mittelwert ist die Summe der letzten vorbestimmten Anzahl von Samples
bzw. Aufnahmen des gefilterten Beschleunigungssignals. Der Mittelwert
wird aktualisiert durch Wegnehmen des ältesten Wertes, durch dessen
Ersatz mit der neuesten Aufnahme und dann durch Bestimmung des neuen Mittelwertes.
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Der
bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_3X als
eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird
mit einer asymmetrischen CZS_3X-Schwelle 220 und einer
Spezialkennfeldsegmentschwelle 222 in einer Schwellenvergleichsfunktion 226 verglichen. Die
Schwelle 222 und die Schwelle 220 variieren als eine
Funktion von Displ_Rel_1X in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung
zu erreichen. Die Schwellen können
empirisch für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das
Ergebnis der Vergleichsfunktion 226 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Der
bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA-CZS_3Y als
eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird
mit einer asymmetrischen CZS_3Y-Schwelle 232 und einer
Spezialkennfeldsegmentschwelle 234 in einer Schwellenvergleichsfunktion 236 verglichen. Die
Schwelle 232 und die Schwelle 236 variieren als eine
Funktion von Displ_Rel_1X in einer vorbestimmten Weise, um die erwünschte Steuerung
zu erreichen. Die Schwellen können
empirisch für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden.
Das Ergebnis der Vergleichsfunktion 236 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Die
Knautschzonensensoren 42 und 43 sind vorzugsweise
Beschleunigungsmesser, die ein Signal CZS_4X bzw. CZS_4Y liefern,
und zwar mit Charakteristiken (beispielsweise Frequenz und Amplitude),
die die Aufprallbeschleunigung des Fahrzeugs in der X- bzw. Y-Richtung
anzeigen, und zwar beim Auftreten eines Aufprallereignisses, wie
es an der vorderen rechten Vorwärts-Stelle
des Fahrzeugs abgefühlt wird.
Das Beschleunigungssignal CZS_4X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter 60 ("HPF/LPF") aus Hardware bzw.
Komponenten gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen
resultieren und/oder Eingangsgrößen, die
vom Fahrgeräusch herkommen.
In ähnlicher
Weise wird das Beschleunigungssignal CZS_4Y vorzugsweise durch einen Hardware-Hochpassfilter/Tiefpassfilter
("HPF/LPF") 61 gefiltert,
um Frequen zen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen
resultieren und/oder Eingangsgrößen, die
vom Straßengeräusch herkommen.
Die durch Filterung entfernten Frequenzkomponenten sind jene Frequenzen,
die nicht das Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen. Empirische
Tests werden verwendet, um einen Frequenzbereich oder Frequenzbereiche
von relevanten Aufprallsignalen einzurichten, so dass äußere Signalkomponenten,
die in dem Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sind, gefiltert
werden können,
und dass Frequenzen, die ein Aufprallereignis anzeigen, zur weiteren
Verarbeitung durchgelassen werden.
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Die
gefilterten Ausgangssignale werden zu assoziierten Analog/Digital-Wandlern ("A/D-Wandlern") geliefert, die
in der Steuervorrichtung 50 sein können (beispielsweise ein A/D-Eingang
eines Mikrocomputers) oder zu einem externen A/D-Wandler. Die A/D-Wandler
wandeln die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale in digitale
Signale um. Die Ausgangsgrößen der
A/D-Wandler werden vorzugsweise mit Hochpass/Tiefpass-Filtern mit
Filterwerten gefiltert, die empirisch zum Zwecke des Eliminierens von
kleinen Drifts und Abweichungen bestimmt wurden, die aus den Umwandlungen
resultieren. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung würden
die Filter digital in den Mikrocomputer eingerichtet sein. Die Filterfunktionen geben
gefilterte Beschleunigungssignale CZS_4X und CZS_4Y aus.
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Die
Steuervorrichtung 50 bestimmt Beschleunigungswerte, die
als A_MA_CZS_4X und als A_MA_CZS_4Y bezeichnet werden, aus CZS_4X bzw.
CZS_4Y. Diese Werte werden bestimmt durch Berechnung von fließenden Mittelwerten
der gefilterten Beschleunigungssignale der Knautschzonensensoren 42 bzw. 43.
Ein fließender
Mittelwert ist eine Summe der letzten vorbestimmten Anzahl von Samples
bzw. Aufnahmen des gefilterten Beschleunigungssignals. Der Mittelwert
wird aktualisiert durch Entfernung des ältesten Wertes, durch Ersetzen
dieses Wertes mit der letzten Aufnahme und dann durch Bestimmung
des neuen Mittelwertes.
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Dieser
bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_4X als
eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird
mit einer asymmetrischen CZS_4X-Schwelle 250 und einem
Spezialkennfeld 252 in einer Schwellenvergleichsfunktion 256 der
Steuervorrichtung 50 verglichen. Die Schwelle 252 und
die Schwelle 250 variieren als eine Funktion von Displ_Rel_1X
in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung zu erreichen.
Die Werte können
empirisch für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden.
Das Ergebnis des Vergleiches von der Vergleichsfunktion 256 ist
eine Eingabe für
die ODER-Funktion 230.
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Der
bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_4Y als
eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird
mit einer asymmetrischen CZS_4Y-Schwelle 262 und einer
Spezialkennfeldsegmentschwelle 264 in einer Schwellenvergleichsfunktion 266 verglichen. Die
Schwelle 262 und die Schwelle 266 variieren als eine
Funktion von Displ_Rel_1X in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung
zu erreichen. Die Schwellen können
empirisch für
eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das
Ergebnis der Vergleichsfunktion 266 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Mit
der ODER-Funktion 230 steuert die Steuervorrichtung 50,
welche Schwelle 130 oder 132 verwendet wird, um
den Einsatz der ersten Stufe zu betätigen. Wenn keiner der bestimmten
Werte A_MA_CZS_3X, A_MA_CZS_3Y, A_MA_CZS_4X oder A_MA_CZS_4Y die
assoziierte Schwelle 220 (asymmetrisches CZS_3X-Segment), 232 (asymmetrisches
CZS_3Y-Segment), 250 (asymmetrisches CZS_4X-Segment) oder 262 (asymmetrischens CZS_4Y-Segment) überkreuzt,
dann wird die Schwelle 130 verwendet. Wenn irgendeiner
davon die assoziierte Schwelle überkreuzt,
dann wird die Schwelle 132 verwendet. Die Schwelle 130 wird
hier auch als symmetrische CCU-Schwelle der ersten Stufe bezeichnet.
Die Schwelle 132 wird hier auch als asymmetrische CCU-Schwelle
der ersten Stufe bezeichnet.
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Mit
Bezug auf 5 wird die Logiksteuerung, die
von der Steuervorrichtung 50 verwendet wird, abgebildet,
um einen Einsatz der ersten Stufe einzuleiten. Wie zu sehen ist,
wird ein HIGH-Logikwert aus der ODER-Funktion 230 resultieren,
wenn irgendeiner der CZS_3X- oder CZS_4X- oder CZS_3Y- oder CZS_4Y-Segmentwerte
der ersten Stufe überschritten
wird. Der CCU_1X-Wert wird auch bestimmt, wenn Vel_Rel_1X gegenüber Displ_Rel_1X
außerhalb
des Fehlanwendungsbereiches ist, der in der Funktion 124 gezeigt
ist, der Werte definiert, unter denen ein Nicht-Einsatzzustand existiert. Unter der
Annahme, dass die CCU_1X-Werte Vel- und Displ-Werte außerhalb des Fehlanwendungsbereiches
zur Folge haben, d.h., die Fehlanwendungsbereichswerte werden überschritten,
und der asymmetrische CCU-Wert der ersten Stufe überschritten worden ist oder
der symmetrische CCU-Wert der ersten Stufe um CCU_1X überschritten
worden ist, wird die erste Stufe 94 des mehrstufigen Airbags
eingesetzt. Ein Einsatz der zweiten Stufe basiert auf der Zeit zur Überschreitung
der zweiten Schwelle 134 und dem in 6 gezeigten
Aufblasvorrichtungskennfeld.
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Mit
Bezug auf 6 ist ein Kennfeld zur Steuerung
des Einsatzes der zweiten Stufe für ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zwei Aufblasvorrichtungskennfelder
existieren. Ein normales Aufblasvorrichtungskennfeld und ein spezielles
Aufblasvorrichtungskennfeld. Welches Kennfeld verwendet wird, wird
von den CZS-Werte und den Vergleichen in den Funktionen 226, 236, 256 und 266 gesteuert.
Wenn alle der A_MA_CZS_3X-, A_MA-CZS_3Y-, A_MA_CZS_4X- oder A_MA_CZS_4Y-Werte als eine Funktion
von Displ_Rel_1X unter den Schwellen 222 bzw. 234 bzw. 252 bzw. 264 der
Spezialkennfelder sind, dann wird das normale Kennfeld verwendet.
Wenn irgendeiner der A_MA_CZS_3X-, A_MA-CZS_3Y-, A_MA_CZS_4X- oder A_MA_CZS_4Y-Werte
als eine Funktion von Displ_Rel_1X größer als die jeweiligen Schwellen 222, 234, 252 und 264 des
speziellen Kennfeldes sind, dann wird das spezielle Kennfeld verwendet.
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In
dem Spezialkennfeld tritt eine Eins-zu-Eins-Zeitsteuerung zwischen
dem Durchder zweiten Schwelle und dem Einsatzsignal für die zweite
Betätigung
von 1–30
ms auf. In dem normalen Kennfeld würde eine Betätigung der
zweiten Stufe 10 ms nach der ersten Stufe auftreten, wenn
der Durchgang der zweiten Schwelle zwischen 1–10 ms nach dem Durchgang der
ersten Stufe wäre,
eine Eins-zu-Eins-Zeitsteuerung würde zwischen 10–20 ms auftreten,
und ein Einsatz bei 30 ms nach dem ersten Einsatz würde auftreten,
wenn der zweite Durchgang zwischen 21–30 ms nach dem Einsatz der
ersten Stufe aufgetreten wäre.
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Andere
Sensoren 88 könnten
verwendet werden, um weitere Steuereinstellungen vorzunehmen. Wenn
beispielsweise ein nach hinten weisender Kindersitz auf dem Beifahrersitz 84 detektiert wird,
könnte
die Betätigung
der ersten und zweiten Stufen 94, 96 verhindert
werden.
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Aus
der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen,
Veränderungen und
Modifikationen erkennen. Solche Verbesserungen, Veränderungen
und/oder Modifikationen innerhalb der Fähigkeiten des Fachmanns sollen
von den beigefügten
Ansprüchen
abgedeckt werden.