DE102006047397B4 - Air pressure sensor for a crash detection - Google Patents

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Abstract

Luftdrucksensor (PPS) für eine Aufprallsensierung, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdrucksensor (PPS) so gestaltet ist, dass der Luftdruck durch wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) zu einer Druckmembran (DM) gelangt, wobei die wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) an einer Öffnung (E) eines zu der Druckmembran (DM) führenden Druckeinlasskanals (DK) vorgesehen ist, und wobei die Öffnung (E) des Druckeinlasskanals (DK) durch die schallabsorbierende Schicht (PA) geschlossen ist.Air pressure sensor (PPS) for a crash detection, characterized in that the air pressure sensor (PPS) is designed so that the air pressure passes through at least one sound-absorbing layer (PA) to a pressure membrane (DM), wherein the at least one sound-absorbing layer (PA) an opening (E) of a pressure inlet channel (DK) leading to the pressure membrane (DM) is provided, and wherein the opening (E) of the pressure inlet channel (DK) is closed by the sound-absorbing layer (PA).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Luftdrucksensor für eine Aufprallsensierung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.The invention relates to an air pressure sensor for a crash detection according to the preamble of the independent claim.

Aus DE 10 2004 007 800 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Seitenaufprallerkennung bekannt, bei der mittels Drucksensoren ein Seitenaufprall erkannt wird. Diese Drucksensoren übertragen ihre Messsignale an ein Steuergerät, das Personenschutzmittel ansteuert. Das Steuergerät bestimmt aus den Drucksignalen der Drucksensoren, ob ein Seitenaufprall vorliegt.Out DE 10 2004 007 800 A1 already a device for side impact detection is known in which by means of pressure sensors, a side impact is detected. These pressure sensors transmit their measuring signals to a control unit which controls personal safety equipment. The control unit determines from the pressure signals of the pressure sensors whether a side impact is present.

Aus den Offenlegungsschriften DE 103 33 964 A1 und DE 199 23 985 A1 ist jeweils ein Luftdrucksensor für eine Aufprallsensierung bekannt. Die Patentschrift EP 1 288 642 B1 beschreibt ein Instrument zum Messen von Druck in einer Brennkammer. Das Instrument weist eine Druckleitung auf, die an ihrem einen Ende mit der Brennkammer verbunden ist und an ihrem anderen Ende einen Drucksensor aufweist. Zudem ist ein schallabsorbierendes Material in der Druckleitung zum Absorbieren von Resonanzen vorgesehen, wobei das schallabsorbierende entlang der Mantelinnenfläche der Druckleitung angeordnet ist.From the publications DE 103 33 964 A1 and DE 199 23 985 A1 In each case, an air pressure sensor for a crash detection is known. The patent EP 1 288 642 B1 describes an instrument for measuring pressure in a combustion chamber. The instrument has a pressure line which is connected at its one end to the combustion chamber and at its other end has a pressure sensor. In addition, a sound-absorbing material is provided in the pressure line for absorbing resonances, wherein the sound-absorbing is arranged along the inner surface of the shell of the pressure line.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Luftdrucksensor für eine Aufprallsensierung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass in einem Druckeinlasskanal des Luftdrucksensors wenigstens eine schallabsorbierende Schicht vorgesehen ist. Diese Schicht kann vorteilhafterweise als Filter verwendet werden, sodass die Membran, die zum Messen im Luftdrucksensor verwendet wird, nicht zu Eigenschwingungen angeregt wird. Dies vermeidet einen negativen Einfluss auf das Messsignal, das zum Steuergerät übertragen wird. Durch die schallabsorbierende Schicht wird weiterhin das Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit zum eigentlichen Sensorelement weitestgehend verhindert, sodass eine Vergelung der Membran zur Luftdruckmessung minimiert werden kann, was bedeutet, dass diese Membran gegenüber Beschleunigungen weniger empfindlich wird, da die seismische Masse reduziert wird. Dies gestaltet den Luftdrucksensor damit zuverlässiger und verleiht ihm eine höhere Lebenserwartung.The air pressure sensor according to the invention for a crash detection with the features of the independent claim has the advantage that at least one sound-absorbing layer is provided in a pressure inlet channel of the air pressure sensor. This layer can be advantageously used as a filter, so that the membrane used for measuring in the air pressure sensor is not excited to natural oscillations. This avoids a negative influence on the measurement signal that is transmitted to the control unit. The sound-absorbing layer furthermore largely prevents the penetration of water and moisture into the actual sensor element, so that gelling of the membrane for measuring air pressure can be minimized, which means that this membrane becomes less sensitive to accelerations, since the seismic mass is reduced. This makes the air pressure sensor more reliable and gives it a longer life expectancy.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Luftdrucksensors für eine Aufprallsensierung möglich.The measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the independent claim air pressure sensor for impact detection are possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass die schallabsorbierende Schicht in einem Druckeinlasskanal vorgesehen ist und dabei insbesondere an der Öffnung dieses Drucklufteinlasskanals. Damit wird letztlich dieser Druckeinlasskanal mit der schallabsorbierenden Schicht, also einem passiven Schallabsorber, geschlossen. Damit können insbesondere die Vorteile gegenüber des Eindringens von Feuchtigkeit optimiert werden.It is particularly advantageous that the sound-absorbing layer is provided in a pressure inlet channel and in particular at the opening of this compressed air inlet channel. This ultimately closes this pressure inlet channel with the sound-absorbing layer, ie a passive sound absorber. In particular, the advantages over the penetration of moisture can thus be optimized.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die schallabsorbierende Schicht Ultraschall dämpft. Insbesondere wenn die schallabsorbierende Schicht lediglich oder vorwiegend Ultraschall dämpft, können diese Signale für die Bestimmung eines Messsignals unterdrückt werden. Werden nämlich die Ultraschallsignale unterdrückt, dann kommt es nicht zu den Resonanzen der Membran, die zur Luftdruckmessung dient. Es liegt damit also ein akustischer Tiefpass vor, sodass anstatt des vorgeschlagenen offenporigen durchgängigen Schaums als schallabsorbierende Schicht auch akustische Filter verwendet werden können. Solche Filter können ggf. in Verbindung mit Dämpfungsgliedern eingesetzt werden. Verschiedene Schallabsorbermaterialien, die für den vorliegenden Zweck verwendet werden, sind beispielsweise aus G. Müller, M. Möser: Taschenbuch der Technischen Akustik, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2004 bekannt.Furthermore, it is advantageous that the sound-absorbing layer absorbs ultrasound. In particular, if the sound-absorbing layer only or predominantly attenuates ultrasound, these signals can be suppressed for the determination of a measurement signal. Namely, if the ultrasonic signals are suppressed, then it does not come to the resonances of the membrane, which is used for air pressure measurement. So there is thus an acoustic low pass, so that instead of the proposed open-pore continuous foam as a sound-absorbing layer and acoustic filters can be used. Such filters may optionally be used in conjunction with attenuators. Various sound absorber materials used for the present purpose are known, for example, from G. Müller, M. Möser: Taschenbuch der Technischen Akustik, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2004.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen

  • 1 ein Blockschaltbild eines Luftdrucksensors in Verbindung mit einem Steuergerät und Personenschutzmitteln und
  • 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Luftdrucksensors.
Show it
  • 1 a block diagram of an air pressure sensor in conjunction with a control unit and personal protection means and
  • 2 a schematic representation of the air pressure sensor according to the invention.

Zur schnellen Seitencrasherkennung werden Drucksensoren in Fahrzeugtüren eingebaut, die im Crash-Fall den Druckanstieg im Inneren des Türvolumens zur Crasherkennung nutzen. Diese werden typischerweise mit einer bis zwei Schrauben an das Mittenblech in der Tür angebracht, entweder direkt im Nassraum oder aber im Trockenraum mit einem Druckeinlass, der durch eine Öffnung im Mittenblech in den Nassraum ragt. Zur Sensierung des Überdrucks befindet sich eine oder mehrere kleine Druckmembrane, meist aus Halbleitermaterial, über einem Referenzvakuum.For rapid side-by-side recognition, pressure sensors are installed in vehicle doors, which use the pressure increase inside the door volume for crash detection in the event of a crash. These are typically mounted with one to two screws to the center panel in the door, either directly in the wet room or in the dry room with a pressure inlet that projects through an opening in the center panel in the wet room. To sense the overpressure is one or more small pressure membrane, usually made of semiconductor material, above a reference vacuum.

Dadurch, dass die Sensormembrane der Drucksensoren sehr klein sind, beispielsweise im Bereich von einigen zehn, hundert oder tausend µm, liegen die Eigenresonanzen der Membranen typischerweise im Ultraschallbereich. Durch kurze, laute Schallimpulse kann es deshalb dazu kommen, dass die Druckmembran zu Eigenschwingungen angeregt wird und damit das eigentliche Signal verändert bzw. beeinflusst wird. Andererseits muss die Sensormembran durch eine Vergelung gegen eindringendes Wasser und Feuchtigkeit durch den Druckeinlasskanal geschützt werden, weshalb eine bestimmte Masse an Gel auf die Membran aufgebracht werden muss. Diese zusätzliche seismische Masse bewirkt bei Beschleunigungen eine Auslenkung der Druckmembran, die zusätzlich als Drucksignal gemessen wird.The fact that the sensor membranes of the pressure sensors are very small, for example in the range of a few tens, hundreds or thousands of microns, the natural resonances of the membranes are typically in the ultrasonic range. Due to short, loud sound pulses, it can happen that the pressure membrane is excited to natural vibrations and thus the actual signal is changed or influenced. On the other hand, the sensor membrane must be protected by a seal against penetrating water and moisture through the pressure inlet channel, which is why a certain mass of gel must be applied to the membrane. This additional seismic mass causes during acceleration, a deflection of the pressure membrane, which is also measured as a pressure signal.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen Luftdrucksensor vorzusehen, bei dem durch eine Schallabsorbierende Schicht der Luftdruck zum Drucksensorelement, also der Membran, gelangt. Diese schallabsorbierende Schicht, von der auch mehrere vorgesehen sein können, kann als passiver Schallabsorber vorgesehen sein. Durch das einigermaßen dichte Verschließen des Druckeinlasskanals durch diesen Absorber kann keine Flüssigkeit einfließen oder eintropfen, die im Inneren entstehende Feuchtigkeit ist mengenmäßig sehr gering, weshalb man die Geldicke auf der Membran zum Schutz der Sensormembran minimieren kann. Damit erreicht man eine starke Reduktion der Beschleunigungsempflindlichkeit des Sensors.According to the invention, it is proposed to provide an air pressure sensor in which the air pressure passes through a sound-absorbing layer to the pressure sensor element, that is to say the membrane. This sound-absorbing layer, of which several may be provided, may be provided as a passive sound absorber. Due to the reasonably tight closing of the pressure inlet channel through this absorber, no liquid can flow or drip in, the moisture produced in the interior is quantitatively very small, which is why one can minimize the amount of money on the membrane to protect the sensor membrane. This achieves a strong reduction in the acceleration sensitivity of the sensor.

Die Wahl des Absorbers wird dadurch bedingt, dass die Frequenzen, die der Drucksensor für ein Erkennung einer Auslösung benötigt, nahezu ungehindert durch den Absorber hindurchgehen müssen, während der Teil des Frequenzspektrums im Ultraschallbereich, in dem die Membranresonanzen zu liegen kommen, weitgehend weggedämpft werden sollte. Eine mögliche und kostengünstige Lösung ist die Verwendung eines offenporigen durchgängigen Schaums.The choice of absorber is due to the fact that the frequencies required by the pressure sensor for detection of triggering, must pass through the absorber almost unhindered, while the part of the frequency spectrum in the ultrasonic range, in which the membrane resonances come to lie, should be largely damped away , One possible and inexpensive solution is the use of an open-pore continuous foam.

1 zeigt in einem Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Seitenaufprallerkennung. Ein Luftdrucksensor PPS, der im Bereich eines Seitenteils eines Fahrzeugs angeordnet ist, um bei einem Seitenaufprall das Komprimieren des Volumens des Seitenteils zu erfassen, weist ein Sensorelement SE auf zur Erfassung des Luftdrucksanstiegs und einen integrierten Schaltkreis ASIC, der eine Signalaufbereitung, evtl. Diagnose, und eine Übertragung der Signaldaten zu einem Steuergerät SG bewirkt, das sich beispielsweise im Zentrum des Fahrzeugs, beispielsweise auf dem Tunnel, befinden kann. Der Drucksensor PPS ist dabei an einen Schnittstellenbaustein IF angekoppelt, der das Luftdrucksignal für einen Mikrocontroller µC als der Auswerteschaltung bereitstellt. Der Mikrocontroller µC rechnet nun einen Auslösealgorithmus mit diesem Drucksignal und in Abhängigkeit davon erzeugt der Mikrocontroller µC dann ein Ansteuersignal für eine Ansteuerschaltung FLICK, die die Aktivierung der Personenschutzmittel PS, die sich außerhalb des Steuergeräts SG befinden, bewirkt. Dazu gehört beispielsweise die Bestromung eines Zündelements, das durch die Bestromung zur Sprengung geführt wird und somit eine Gasentwicklung mit sich bringt, die zur Aufblähung des Airbags führt. Üblicherweise werden pro Fahrzeug mindestens zwei Luftdrucksensoren gegenüberliegend eingebaut. Es ist möglich, mehrere Luftdrucksensoren einzubauen. 1 shows a block diagram of a device for side impact detection. An air pressure sensor PPS , which is arranged in the region of a side part of a vehicle to detect the compression of the volume of the side part in a side impact, has a sensor element SE to detect the increase in air pressure and an integrated circuit ASIC, the signal processing, possibly diagnosis, and a transmission of the signal data to a control unit SG causes, for example, in the center of the vehicle, for example, on the tunnel, can be located. The pressure sensor PPC is at an interface block IF coupled, which provides the air pressure signal for a microcontroller μC as the evaluation circuit. The microcontroller .mu.C now calculates a triggering algorithm with this pressure signal, and depending on this, the microcontroller .mu.C then generates a drive signal for a drive circuit FLICK which activates the personal protection means PS , which are located outside of the control unit SG causes. These include, for example, the energization of an ignition element, which is led to the blasting by the energization and thus brings with it a gas evolution, which leads to the inflation of the airbag. Usually, at least two air pressure sensors are installed opposite one another per vehicle. It is possible to install several air pressure sensors.

Zur Plausibilisierung können mehrere Luftdrucksensoren verwendet werden oder auch in Kombination mit Beschleunigungssensoren, die mit dem Luftdrucksensor kombiniert werden können als eine Baueinheit oder sich beispielsweise in der B-Säule befinden. Auch andere Einbauorte wie Türschweller oder unter dem Sitz sind möglich. Auch Beschleunigungssensoren im zentralen Steuergerät können zur Plausibilisierung verwendet werden, ebenso Upfrontsensoren oder andere Aufprallsensoren.For plausibility check several air pressure sensors can be used or in combination with acceleration sensors, which can be combined with the air pressure sensor as a unit or are located for example in the B-pillar. Other installation locations such as door sills or under the seat are possible. Acceleration sensors in the central control unit can also be used for plausibility checks, as well as upfront sensors or other impact sensors.

2 zeigt nun den erfindungsgemäßen Aufbau des Luftdrucksensors. Der Luftdrucksensor PPS weist einen Druckeinlasskanal DK auf mit einer Einlassöffnung E, in die der Luftdruck eindringen kann. In dieser Einlassöffnung E ist ein passiver Absorber PA vorgesehen, der dafür sorgt, dass die Ultraschallanteile des Luftdrucks herausgefiltert werden. Das heißt, gerade diese Frequenzanteile werden so stark gedämpft, dass sie nicht mehr Eigenresonanzen der Druckmembran DM, zu der der Druckeinlasskanal DK führt, bewirken. Zum Schutz gegen Korrosion ist die Drucksensormembran mit einer Gelschicht MG versehen, die erfindungsgemäß jedoch sehr dünn ausgeführt werden kann, da durch den passiven Absorber PA ein Schutz gegenüber Feuchtigkeit und anderen Flüssigkeiten gegeben ist. 2 now shows the construction of the air pressure sensor according to the invention. The air pressure sensor PPS has a pressure inlet channel DK on with an inlet opening e into which the air pressure can penetrate. In this inlet opening e is a passive absorber PA is provided, which ensures that the ultrasonic components of the air pressure are filtered out. That is, precisely these frequency components are attenuated so much that they no longer self-resonances of the pressure membrane DM to which the pressure inlet duct DK leads, effect. To protect against corrosion is the pressure sensor membrane with a gel layer MG provided, however, the invention can be carried out very thin, as by the passive absorber PA protection against moisture and other liquids is given.

Der Einfachheit halber ist die Elektronik in 2 nicht dargestellt. Es können mehr als ein Druckeinlasskanal vorgesehen sein, der Druckeinlasskanal kann auch unterschiedlich gestaltet sein. Wie oben dargestellt, kann der passive Absorber aus Schaum hergestellt werden, der offenporig ist, um so die entsprechende Filterwirkung zu erzielen.For the sake of simplicity, the electronics are in 2 not shown. There may be more than one pressure inlet channel, the pressure inlet channel may also be designed differently. As indicated above, the passive absorber can be made of foam that is open-pored so as to achieve the appropriate filtering effect.

Claims (3)

Luftdrucksensor (PPS) für eine Aufprallsensierung, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdrucksensor (PPS) so gestaltet ist, dass der Luftdruck durch wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) zu einer Druckmembran (DM) gelangt, wobei die wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) an einer Öffnung (E) eines zu der Druckmembran (DM) führenden Druckeinlasskanals (DK) vorgesehen ist, und wobei die Öffnung (E) des Druckeinlasskanals (DK) durch die schallabsorbierende Schicht (PA) geschlossen ist.Air pressure sensor (PPS) for a crash detection, characterized in that the air pressure sensor (PPS) is designed so that the air pressure passes through at least one sound-absorbing layer (PA) to a pressure membrane (DM), wherein the at least one sound-absorbing layer (PA) an opening (E) of a pressure inlet channel (DK) leading to the pressure membrane (DM) is provided, and wherein the opening (E) of the pressure inlet channel (DK) is closed by the sound-absorbing layer (PA). Luftdrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) Ultraschall dämpft. Air pressure sensor after Claim 1 , characterized in that the at least one sound-absorbing layer (PA) attenuates ultrasound. Luftdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schallabsorbierende Schicht (PA) im Wesentlichen aus offenporigem durchgängigem Schaum besteht.Air pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sound-absorbing layer (PA) consists essentially of open-pore continuous foam.
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