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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für eine Fahrwerksregelung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Steuergerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4, sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
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Elektronische Steuergeräte bzw. Steuervorrichtungen für Kraftfahrzeugsysteme, wie ABC-Systeme oder Airbagsysteme, sind weitläufig bekannt und werden in deren Funktionsweise ständig verbessert, bzw. unterliegen einem ständigem Verbesserungsprozess.
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Der Optimierungs- bzw. Verbesserungsprozess ist neben den angestrebten Funktionsverbesserungen auch auf die Nutzung von Synergien gerichtet, damit Optimierungen im Herstellungsprozess erlangt werden können.
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Unter dem Begriff Synergien sind beispielsweise eine Vereinheitlichung bzw. Integration von mehreren Funktionen in eine Steuervorrichtung, oder eine gemeinsame Nutzung von Signalen der am/im System kontaktierten/vorhandenen Sensoren zu verstehen.
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Aus der Schrift
DE 37 37 554 A1 ist eine Anordnung zum Insassenschutz bei Fahrzeugen bekannt, bei der die Informationen, die in einem Anti-Blockiersystem vorliegen, in einem Auslöse-Prozessor zur Auslösung der Sicherheitsmaßnahmen für den Insassenschutz ausgewertet werden.
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Aus der Schrift
EP 0 649 777 B1 ist eine Auslösevorrichtung für Kfz-Sicherheitssysteme bekannt, bei dieser ein angestrebtes Standartsystem offenbart wird, in welchem sowohl die Airbagfunktionalität wie auch eine Unfalldatenschreiberfunktionalität in einem Steuergerät vereint sind, wobei Synergien zu weiteren Steuergeräten, wie z. B. ABS-Steuergerät bzw. die Verwendung der ABS-Abregelungs-Signalen, gezeigt sind.
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Aus der Schrift
DE 101 07 949 B4 ist ein weiteres Kraftfahrzeugsteuersystem offenbart, bei diesem die
3 eine schematische Darstellung eines kombinierten Brems- und Airbag-Steuergerätes zeigt, bzw. laut Anspruch zumindest zwei unterschiedliche Steuergeräte die mit einen Datenbus verbunden sind beansprucht werden, wobei mindestens ein Steuergerät eine Sensorkomponente aufweist, die mindestens eine Sensorvorrichtung beinhaltet, und sich dadurch auszeichnet, dass zumindest eine Sensorvorrichtung des einen Steuergerätes an oder in einem anderen Steuergerät angebracht ist.
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Als Nachteil bei den durch die Schriften offenbarten Lösungen kann betrachtet werden, dass für bestimmte Funktionalitäten, wie diese heute in den moderneren Fahrzeugen zur Standardausstattung gehören, jeweils eine Vielzahl von Systemkomponenten, Sensoranordnungen und Steuergeräten erforderlich sind.
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Ferner ist aus der gattungsbildenden Schrift
DE 42 28 893 B4 ein System zur Beeinflussung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem wenigstens zwei Sensoreinheiten zur Erfassung von Fahrzeugbewegungen des Fahrzeugs vorgesehen sind, sowie erste Auswerteeinheiten zu einer ersten Auswertung der Signale der Sensoreinheiten vorgesehen sind, wobei die ersten Auswerteeinheiten mit den Sensoreinheiten räumlich zu einem Sensor-Modul zusammengefasst sind, und zweite Auswerteeinheiten, durch die abhängig von den erfassten Fahrzeugbewegungen Aktuatoren angesteuert werden, die die Fahrzeugbewegungen beeinflussen, wobei die zweiten Auswerteeinheiten räumlich außerhalb des Sensor-Moduls angeordnet sind, und Verbindungsmittel zwischen den ersten und den zweiten Auswerteeinheiten vorgesehen sind.
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Keine der Schriften offenbart einen Synergiegedanken, welcher eine Kombination bzw. gemeinsame Nutzung (zumindest des Gehäuses) der ausgelagerten Assistenzsensoren für ABC-(Active Body Control) und für Airbag-Systeme, sowie eine Kombination dieser beiden Steuergeräte für ABC-Funktionalität und Airbag Funktionalität in einem gemeinsamen Steuergerät vorsieht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, mittels dieser ein Synergieeffekt, hinsichtlich der ausgelagerten Assistenzsensoren und/oder zumindest der Gehäusekonstruktionen der ausgelagerten Assistenzsensoren für die beiden Steuergeräte-Funktionalitäten Active Body Control (ABC) und Insassenschutz (Airbag) erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale untereinander denkbar sind.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Vermeidung oben angeführter Nachteile, für die ABC-Funktionalität und Airbag-Funktionalität zumindest eine gemeinsame Gehäusekonstruktion für die einzelnen ausgelagerten Assistenzsensoren verwendet wird. Ferner können auch die Sensorsignale, der in den ausgelagerten Assistenzsensoren befindlichen Beschleunigungssensoren gemeinsam genutzt werden, wie beispielsweise die Low-g-Beschleunigungsinformation in vertikaler Wirkrichtung für die ABC-Funktionalität, für die Plausibilisierung der Gierrate und für die Airbag-Funktionalität, insbesondere Überrollerkennung, herangezogen werden kann. Zusätzlich können darüber hinaus auch die beiden Steuergeräte-Funktionalitäten für Active Body Control (ABC) und Insassenschutz (Airbag) in einem gemeinsamen System integriert bzw. zusammengefasst werden, oder zumindest die Gierrate aus der ABC-Funktionalität für die Überrollerkennung der Insassenfunktionalität mit verwendet werden, oder die Gierrate aus der Insassen-Funktionalität für die Niveau- und Dämpferregelung der ABC-Funktionalität mit verwendet werden.
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Neben dem Vorteil einer mehrfachen Gehäuseeinsparung bei den einzelnen Assistenzsensoren, indem jeweils die erforderlichen Sensoren für die Dämpfungsregelung und der Crashsensierung in einem Assistenzsensorgehäuse (je Federbein) zusammengefasst werden, werden weitere Vorteile erlangt, wie beispielsweise die der Einsparung von Schnittstellen, da durch die Zusammenfassung der jeweiligen Sensoren in einem gemeinsamen Assistenzsensorgehäuse, hierdurch auch die Anzahl der erforderlichen Schnittstellen auf die (verringerte) Anzahl der Assistenzsensorgehäuse reduziert werden kann.
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Eine Kombination bzw. die Zusammenfassung der jeweiligen Sensoren in einem gemeinsamen Assistenzsensorgehäuse weist neben dem Vorteil der Gehäusereduzierung und der damit verbundenen Reduzierung des erforderlichen Bauraumvolumens im Fahrzeug, ferner funktionstechnisch den Vorteil auf, dass der Montageort am Federbein oder in der Nähe der Federbeinbefestigung am Kfz-Chassis-Bereich, sowohl für die Erfassung der vertikalen Beschleunigungssignale für die Dämpfungsregelung, als auch für die horizontale Beschleunigungserfassung zur Crash-Signal-Sensierung sehr gut geeignet ist, da das Fahrzeug bzw. die Karosserie an diesen Stellen relativ steif ist und die Beschleunigungssignale demzufolge gut übertragen/weitergeleitet werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße ausgelagerte Sensoreinrichtung genau zwei Beschleunigungssensoren auf, wobei der erste Beschleunigungssensor mit vertikaler Wirkrichtung, zum Erfassen von Beschleunigungen in vertikaler Wirkrichtung wirkenden Beschleunigungen, und der zweite Beschleunigungssensor in horizontaler Wirkrichtung, zum Erfassen von Beschleunigungen in horizontaler Wirkrichtung wirkenden Beschleunigungen, ausgerichtet ist.
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Unter dem Begriff ABC-Funktionalität, bzw. Activ-Body-Control-Funktionalität, sind im Lichte der Erfindung jegliche Arten von Fahrwerkregelsystemen zu verstehen, mittels diesen unter Zuhilfenahme einer Beschleunigungssensierung in Z-Richtung und einer Dämpfungsregelung eine Anpassung des Fahrwerks, beispielsweise an die Fahrbahnbeschaffenheit oder dem Beladungszustand, vorgenommen werden kann, um dadurch eine Erhöhung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit zu erlangen. Die exakte Art der Realisierung des Fahrwerkregelsystems, ob bekannte hydraulische Systeme oder Systeme bei welchen Luft als Medium der Federung und Dämpfung verwendet wird, ist hierbei nicht weiter von Bedeutung.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW oder LKW, das mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung oder einem Steuergerät nach der Erfindung ausgestattet ist.
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Weitere Vorteile bzw. Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Im folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
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1: Erfindungsgemäßer Sensor.
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2: Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs (4) (als Seitenansicht) mit einem gemeinsamen Steuergerät (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie den erfindungsgemäßen Sensoren (1).
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3: Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs (4) (als Draufsicht) mit einem gemeinsamen Steuergerät (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie den erfindungsgemäßen Sensoren (1).
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4: Detaildarstellung des gemeinsamen Steuergerätes (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie einer Auswahl an Sensoren (1, 2.2) und Aktuatoren (3.1, 3.2).
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5: Detaildarstellung des gemeinsamen Steuergerätes (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie einer Auswahl an Sensoren (1, 2.2) und Aktuatoren (3.1, 3.2).
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6: Wirkrichtungsdefinition der Beschleunigungssensoren.
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7: System für ABC-Funktionalität und System für Insassenschutz-Funktionalität, gemäß dem Stand der Technik.
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Die 1 zeigt den erfindungsgemäßen Sensor (1) bzw. Assistenzsensor (1), mit dessen Beschleunigungssensor-Wirkrichtungen, bezüglich der zu erfassenden Beschleunigungssignale. Der Sensor (1) weist neben einen in vertikaler Wirkrichtung wirkenden Beschleunigungssensor (1.3) mindestens einen weiteren in horizontaler Wirkrichtung wirkenden Beschleunigungssensor (1.4) auf. Ferner weist der Sensor (1) neben dem Stecker (1.1) bzw. dem Anschlusskontakt (1.1) für die elektrische Kontaktierung des Sensors (1), über entsprechende Bohrungen (1.2) auf, um den Sensor (1) entsprechend am Kfz-Chassis, bzw. in der (unmittelbaren) Nähe der Federbeinbefestigung am Kfz-Chassis-Bereich befestigen zu können. Anstatt den gezeigten zwei Bohrungen am Sensor (1) zur Befestigung des Sensors, kann selbstverständlich ersatzweise auch jede andere Art von geeigneter Montagemethode gewählt werden, bzw. der Sensor (1)/das Assistenzsensorgehäuse entsprechend ausgebildet sein.
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Der Beschleunigungssensor (1.3) in vertikaler Wirkrichtung, zur Erfassung Fahrbahnbeschaffenheit für das Fahrwerkregelsystem, ist gemäß dem erfindungsgemäßem Sensor (1) hierbei vorzugsweise ein Low-g-Sensor (ca. 1–10 g) realisiert/ausgeführt. Der mindestens eine weitere Beschleunigungssensor (1.4) in horizontaler Wirkrichtung, zur Erfassung von Fahrzeugkrafteinwirkungen in der x-y-Fahrzeugebene für das Insassenschutzsystem, ist gemäß dem erfindungsgemäßem Sensor (1) hierbei vorzugsweise ein High-g-Sensor (ca. 50–100 g) realisiert/ausgeführt.
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Die 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs (4) (als Seitenansicht) mit einem gemeinsamen Steuergerät (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie den erfindungsgemäßen Sensoren (1). Wie aus der Figur andeutungsweise ersichtlich ist, befinden sich am Federbein bzw. in der (unmittelbaren) Nähe der Federbeinbefestigung am Kfz-Chassis-Bereich die Beschleunigungssensoren, welche je zu einem gemeinsamen Sensor (1)/Assistenzsensor (1) in einem (nicht näher gezeigten) gemeinsamem Gehäuse zusammengefasst sind.
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Die 3 zeigt ähnlich der 2 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs (4) (als Draufsicht) mit einem gemeinsamen Steuergerät (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie den erfindungsgemäßen Sensoren (1). Die Anordnung der Assistenzsensoren (1) am Fahrzeug (4) ist hierbei vorzugsweise in der Art zu wählen, dass wie im Beispiel gezeigt die Wirkrichtung der in horizontaler Wirkung gerichteter Beschleunigungssensoren ca. je um den Winkel von (±)45 Grad aus der Fahrzeuglängsachse verdreht sind, sodass eine Fahrzeug-Rundum-Crash-Sensierung ermöglicht wird. Die gezeigte Verdrehung der Assistenzsensoren um den gezeigten Winkel ist für die Funktion jedoch nicht zwingend erforderlich, da je nach bevorzugter Erfassungsrichtung im Prinzip auch ein jeder andere Verdreh-Winkel möglich wäre. Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, sind die Assistenzsensoren (1) mit Schnittstellen (1.1.1), bzw. elektrischen Verbindungsleitungen (1.1.1) mit dem Steuergerät (2) verbunden, welches als gemeinsames Steuergerät für ABC-Funktionalität und Insassenschutz-Funktionalität (Airbag) ausgebildet ist. Das Steuergerät (2) kann hierbei wie gezeigt über weitere in der x-y-Fahrzeug-Ebene wirkenden Beschleunigungssensoren (2.2) zur Crash-Erkennung verfügen. Ferner kann das Steuergerät wie nicht näher gezeigt, über weitere Beschleunigungssensoren wie auch Gierratensensoren verfügen. Ergänzend hierzu, können wie aus der Figur weiter ersichtlich sind, weitere Assistenzsensoren (5), welche beispielsweise als Drucksensoren ausgebildet sind, vorgesehen sein, soweit diese für die einzelnen Funktion/Funktionalitäten erforderlich sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde ebenso wie in 2 auf die Darstellung der einzelnen Aktuatoriken (Rückhaltemittel bzw. Dämpfungseinrichtungen) verzichtet.
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Die 4 zeigt eine Detaildarstellung des gemeinsamen Steuergerätes (2) für ABC- und Insassenschutzfunktionalität, sowie einer Auswahl an Sensoren (1, 2.2) und Aktuatoren (3.1, 3.2). Das System (10) bzw. das Elektroniksystem (10) besteht im wesentlichem aus einem Steuergerät (2), Sensoren (1) zur Erfassung der Beschleunigungen in horizontaler wie in vertikaler Wirkrichtung, sowie den Aktuatoren (3.1, 3.2) für die Fahrwerksregelung und das Insassenschutzsystem (z. B. Airbags und Gurtstrammer). Das Steuergerät (2) besteht im wesentlichen aus einer Elektronik/ECU (2.1), welche im wesentlichen die Hauptkomponenten μC, Netzteil sowie funktionsspezifische ASICs (2.1.1, 2.1.2) zur Aktivierung der Aktuatoren (3.1, 3.2) enthält, sowie weiteren Sensoren (2.2) ausgebildet als Beschleunigungssensoren und/oder Gierratensensore/n, welche innerhalb und/oder außerhalb der Elektronikeinheit (2.1) angeordnet sein können.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, sind die Sensoren (1, 2.2) mit dem Steuergerät (2) mittels Schnittstellen (1.1.1, 2.2.1) bzw. elektrischen Verbindungsleitungen (1.1.1, 2.2.1) verbunden, sowie die Aktuatoren (3.1, 3.2) mit dem Steuergerät (2) mittels weiteren Schnittstellen (3.1.1, 3.2.1) bzw. elektrischen Verbindungsleitungen (3.1.1, 3.2.1) verbunden.
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Die 5 zeigt ähnlich der 4 eine Detaildarstellung des gemeinsamen Steuergerätes (2) für die ABC- und Insassenschutzfunktionalitäten, sowie einer Auswahl an Sensoren (1, 2.2) und Aktuatoren (3.1, 3.2). Abweichend zur 4, sind hier die beiden funktionsspezifischen ASICs (2.1.1, 2.1.2) für die ABC-Applikation und die Insassenschutz-Applikation, zu einem funktionsspezifischen ASIC (2.1.3) zusammengefasst, wobei in einer bevorzugten anskizzierten Ausführungsform das funktionsspezifisch ASICs (2.1.3) den μC und/oder das Netzteil auch als integraler Bestandteil beinhalten kann.
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Die 6 zeigt die Wirkrichtungsdefinition der Beschleunigungssensoren (1.3, 1.4). Unter dem Begriff „vertikal wirkend” bzw. „in vertikaler Wirkrichtung”, ist im Licht der Erfindung der Sachverhalt zu verstehen, dass der Beschleunigungssensor zur Erfassung von Beschleunigungen in vertikaler Richtung derart ausgerichtet ist, dass dieser Beschleunigungssignale erfassen kann, welche in vertikaler Richtung auf das Fahrzeug wirken, wobei die exakte Ausrichtung des Beschleunigungsaufnehmers selbst, nicht exakt in der senkrechten Richtung zu erfolgen hat, sondern vorzugsweise auch im Bereich von bis zu ±30 Grad zur Senkrechten, bzw. bis zu ±45 Grad zur Senkrechten betragen kann. Analog hierzu ist unter dem Begriff „horizontal wirkend” bzw. „mit horizontaler Wirkrichtung”, im Licht der Erfindung der Sachverhalt zu verstehen, dass der Beschleunigungssensor zur Erfassung von Beschleunigungen in horizontaler Richtung bzw. x-y-Ebene derart ausgerichtet ist, dass dieser Beschleunigungssignale erfassen kann, welche in horizontaler Richtung auf das Fahrzeug wirken, wobei die exakte Ausrichtung des Beschleunigungsaufnehmers selbst, nicht exakt in der waagerechten Richtung zu erfolgen hat, sondern vorzugsweise auch im Bereich von bis zu ±30 Grad zur Waagerechten, bzw. bis zu ±45 Grad zur Waagerechten betragen kann. Die Abweichungen der Ausrichtungen der Beschleunigungssensoren zu den idealen senkrechten bzw. waagerechten Richtungen, werden dadurch ermöglicht bzw. sind tolerabel, da die Beschleunigungssensoren mit einer bevorzugten Wirkrichtung, hinsichtlich der Empfindlichkeit zu derer bevorzugten Wirkrichtung eine Kosinus-Charakteristik aufweisen, sodass sich die Empfindlichkeit der Sensoren bei einer Abweichungen von der idealen Richtung, mit dem Kosinus des Winkels der entsprechenden Abweichung reduzieren.
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Die 7 zeigt je ein System für eine ABC-Funktionalität sowie ein System für eine Insassenschutz-Funktionalität, gemäß dem Stand der Technik. Wie aus der Figur hervorgeht, handelt es sich hierbei um zwei voneinander unabhängigen Systemen. Die obere der beiden Darstellungen zeigt ein System (10.3) für eine ABC-Funktionalität, bestehend aus einem Steuergerät (2.3) für die ABC-Funktionalität, den ausgelagerten Assistenzsensoren mit in vertikaler Richtung wirkenden Beschleunigungssensoren (1.3), den für die Fahrwerksregelung erforderlichen Aktuatoren (3.1), sowie evtl. weiteren steuergeräteinternen Sensoren (2.2), ausgebildet als Beschleunigungs- und/oder Gierratensensor/en. Die untere der beiden Darstellungen zeigt ein System (10.4) für eine Insassenschutz-Funktionalität, bestehend aus einem Steuergerät (2.4) für die Insassenschutz-Funktionalität, den ausgelagerten Assistenzsensoren mit in horizontaler Richtung wirkenden Beschleunigungssensoren (1.4), (einer Auswahl an) den für den Insassenschutz erforderlichen Aktuatoren (3.2), sowie evtl. weiteren steuergeräteinternen Sensoren (2.2), ausgebildet als Beschleunigungs- und/oder Gierratensensor/en.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensor
- 1.1
- Stecker/Anschlusskontakt für elektrische Kontaktierung
- 1.1.1
- Schnittstelle/Elekt. Verbindungsleitungen zwischen Steuergerät (2) und Sensor (1)
- 1.2
- Gehäuseanschraubbohrung
- 1.3
- Beschleunigungssensor mit vertikaler Wirkrichtung
- 1.4
- Beschleunigungssensor mit horizontaler Wirkrichtung
- 2
- Steuergerät (ABC/Active Body Control & Airbag)
- 2.1
- ECU/Electronic Control Unit
- 2.1.1
- Funktionsspezifisches ASIC für ABC-Applikationen
- 2.1.2
- Funktionsspezifisches ASIC für Airbag-Applikationen
- 2.1.3
- Funktionsspezifisches ASIC für ABC- & Airbag-Applikationen
- 2.2
- Steuergeräteinterne/r Sensor/en (Beschleunigungs- und/oder Gierratensensor/en)
- 2.3
- Steuergerät für ABC-Funktionalität
- 2.4
- Steuergerät für Insassenschutz-Funktionalität
- 2.2.1
- Schnittstellen/Elek. Verbindungsleitungen zwischen Steuergerät (2) und Sensor (2.2)
- 3.1
- Aktuator/en für Fahrwerksregelung
- 3.1.1
- Schnittstelle/Elek. Verbindungsleitungen zwischen Steuergerät (2) und Aktuator (3.1)
- 3.2
- Aktuator/en für Insassenschutzsystem
- 3.2.1
- Schnittstelle/Elek. Verbindungsleitungen zwischen Steuergerät (2) und Aktuator (3.2)
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Drucksensoren
- 10
- System/Elektroniksystem für ABC- und Insassenschutzfunktionalität
- 10.3
- System für ABC-Funktionalität
- 10.4
- System für Insassenschutz-Funktionalität
