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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von Elementen wenigstens zweier Insassenschutzeinheiten zum Schutz eines Fahrzeuginsassen mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In modernen Kraftfahrzeugen spielen Lösungen der aktiven und passiven Sicherheit schon seit langem eine wichtige Rolle. Dabei dienen Systeme der aktiven Sicherheit zur Unfallverhütung (beispielsweise elektronische Fahrzeugstabilisierung, Antiblockiersystem), während die Systeme der passiven Sicherheit dazu dienen sollen, die Folgen eines Unfalls für die Fahrzeuginsassen so gering wie möglich zu halten.
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Als passive Systeme der Fahrzeugsicherheit werden heutzutage zunehmend so genannte adaptive Insassenschutzeinheiten eingesetzt, die im Crashfall entsprechend der sich konkret für den Fahrzeuginsassen ergebenden Belastungssituation angesteuert werden.
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Insassenschutzeinheiten werden im Allgemeinen als Sicherheitsgurt-Einheiten und diese ergänzende Airbag-Einheiten eingesetzt. Es sind aber auch andere Ausbildungen von Insassenschutzeinheiten, bspw. in Form von schockabsorbierenden Elementen denkbar.
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Wenn im Folgenden von Sicherheitsgurt- und Airbag-Einheiten die Rede ist, so müssen die an einer Einheit funktional beteiligten Elemente nicht zwangsläufig örtlich (bspw. in einem gemeinsamen Gehäuse) zusammengefasst sein.
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Eine konkrete Belastungssituation ergibt sich in erster Linie zum einen aus der crashbedingten Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und zum anderen aus dem Gewicht des Fahrzeuginsassen. Als crashbedingte Beschleunigung tritt dabei vornehmlich eine negative Beschleunigung, das heißt Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf.
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Bei einem Crash soll die Rückhaltekraft vom Sicherheitsgurt einer Sicherheitsgurt-Einheit ein bestimmtes, für den Fahrzeuginsassen erträgliches Maß nicht überschreiten.
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Gleiches gilt für die Rückhaltekraft eines Airbags. Beide Kräfte sind vorzugsweise an die Unfallschwere sowie an ein Gewicht oder eine Gewichtsklasse des Fahrzeuginsassen anzupassen, um eine optimale bzw. eine „richtige“ Schutzwirkung für den Fahrzeuginsassen entfalten zu können.
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Die Erkennung der Gewichtskraft stellt also eine wichtige Information über eine Eigenschaft des Fahrzeuginsassen dar, um adaptive Insassenschutzeinheiten realisieren zu können. Es können aber auch andere Informationen über den Fahrzeuginsassen durchaus von Wichtigkeit sein, bspw. dessen Position auf dem Sitz und/oder dessen Größe.
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Ein Verfahren mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 10 2008 057 861 B4 bekannt.
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In der genannten Schrift wird konkret vorgeschlagen, die Gewichtskraft eines Fahrzeuginsassen aus einem zur elektrischen Verstellung eines Sitzes erforderlichen Stromes abzuleiten und abzuspeichern.
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Im Crashfall wird dieser Gewichtswert von einer Steuereinrichtung aus einem Speicher wieder eingelesen und zur automatischen Anpassung der Gurtkraft und einer Rückhaltekraft eines Airbags herangezogen.
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Eine Verstellung des Sitzes sowie eine daraus folgende Ableitung des Gewichtswertes eines Fahrzeuginsassen werden bei jedem Betreten des Kraftfahrzeugs erneut durchgeführt und abgespeicherte Werte gegebenenfalls aktualisiert.
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Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese das Vorhandensein elektrisch verstellbarer Sitze voraussetzt. Obendrein erscheint das offenbarte Verfahren auch fehlerträchtig zu sein, da bspw. durch zusätzlich zum Fahrzeuginsassen auf dem Sitz befindliche Gegenstände das tatsächliche Gewicht des Fahrzeuginsassen verfälscht werden kann.
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In der
DE 2011 087 698 A1 wird ebenfalls ein Verfahren zum Ansteuern von adaptiven Insassenschutzeinheiten beschrieben. Die Insassenschutzeinheiten weisen zwei Schutzstufen auf und sind als Sicherheitsgurt- und Airbag-Einheit ausgebildet.
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Die zu verwendende Schutzstufe wird unter Verwendung eines verfügbaren Bewegungsraums für den Fahrzeuginsassen ausgewählt.
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Der verfügbare Bewegungsraum kann im Crashfall durch Auswertung von Signalen von im Sitz befindlichen Sitzbelegungssensoren und durch Ermittlung einer Drehrichtung über einen Drehratensensor ermittelt werden.
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Es wird auch vorgeschlagen, Information über den Insassen über Gewichtssensoren zu erfassen und abzuspeichern, damit diese Informationen im Crashfall wieder ausgelesen werden können.
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Auf Grund der notwendigen, umfangreichen Sensorik im Sitz des Kraftfahrzeugs erscheint diese Lösung vergleichsweise teuer und aufwändig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Ansteuern von Elementen wenigstens zweier Insassenschutzeinheiten mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, welches sich gut an die tatsächlich im Crashfall auftretende Belastungen anpassen lässt und welches kostengünstig realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ansteuern von Elementen wenigstens zweier Insassenschutzeinheiten zum Schutz eines Fahrzeuginsassen, wobei im Crashfall die Elemente der Insassenschutzeinheiten auch in Abhängigkeit einer durch Eigenschaften des Fahrzeuginsassen bedingten Last angesteuert werden. Zusätzlich zu Eigenschaften des Fahrzeuginsassen werden zur Ansteuerung von Elementen der Insassenschutzeinheiten noch andere Größen, wie z.B. eine crashbedingte Verzögerung des Kraftfahrzeugs herangezogen.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass im Crashfall eine Information über den Fahrzeuginsassen aus crashbedingten Lastdaten durch eine der wenigstens zwei Insassenschutzeinheiten abgeleitet und auch in Abhängigkeit davon ein Element der wenigstens einen anderen Insassenschutzeinheit angesteuert wird.
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Durch ein solches Verfahren können den Insassenschutzeinheiten sehr genaue und absolut aktuelle Daten zur adaptiven Ansteuerung bereitgestellt werden. Obendrein kann die Anzahl an notwendigen Sensoren reduziert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ableitung der Information über den Fahrzeuginsassen aus crashbedingten Lastdaten einer Sicherheitsgurt-Einheit. In Abhängigkeit davon wird dann wenigstens eine Airbag-Einheit angesteuert.
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Dies trägt zur Einfachheit und Zuverlässigkeit des Verfahrens bei, da Lastdaten einer Sicherheitsgurt-Einheit gewöhnlich etwas eher zur Verfügung stehen und damit für die Airbag-Einheit rechtzeitig ausgewertet werden können.
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Es kann auf einfache Weise eine wichtige Information über den Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden, wenn im Crashfall über die Sicherheitsgurt-Einheit eine durch den Fahrzeuginsassen auf den Gurt der Sicherheitsgurt-Einheit wirkende Kraft und eine crashbedingte Fahrzeugbeschleunigung erkannt werden. Aus der wirkenden Kraft und der Fahrzeugbeschleunigung kann die Masse des Fahrzeuginsassen abgeleitet werden, sodass die Airbag-Einheit auch bzw. zusätzlich in Abhängigkeit der Masse des Fahrzeuginsassen angesteuert werden kann.
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Bekanntlich gilt die physikalische Beziehung F = m × a, wobei m die Masse eines Körpers und a die auf diesen Körper wirkende Beschleunigung darstellt. Mit F ist die daraus auf den Körper wirkende Krafteinwirkung bezeichnet.
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Über entsprechend geeignete, elektrische oder elektromechanische Erfassungseinheiten, welche in der Sicherheitsgurt-Einheit funktional integriert sind, können eine auftretende Beschleunigung und eine resultierende Gurtkraft ermittelt werden.
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Über die oben genannte Beziehung ist in einer Auswerte- und Steuereinheit die Masse des Fahrzeuginsassen berechenbar und kann somit als Information über den Fahrzeuginsassen der oder den Airbag-Einheiten zur Verfügung gestellt werden.
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Die Verwendung von zusätzlichen, teuren Gewichtssensoren ist somit nicht notwendig.
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Die Erfindung betrifft aber auch eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Eine solche Vorrichtung weist wenigstens zwei Insassenschutzeinheiten zum Schutz eines Fahrzeuginsassen auf. Dabei ist durch eine Auswerte- und Steuereinrichtung einer ersten Insassenschutzeinheit im Crashfall aus crashbedingten Lastdaten wenigstens eine Information über den Fahrzeuginsassen ableitbar.
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Diese Information ist über wenigstens eine Signalleitung einer der anderen Insassenschutzeinheit zugeordneten Auswerte- und Steuereinrichtung zur Verfügung stellbar. Konkret sind in der ersten Insassenschutzeinheit geeignete Erfassungseinrichtungen zur Erfassung von crashbedingten Lastdaten funktional integriert und die erfassten Lastdaten sind einer ebenfalls funktional integrierten Auswerte- und Steuereinrichtung zuführbar.
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Die Auswerte- und Steuereinrichtung kann dann ihrerseits die angepasste, d. h. "adaptive" Ansteuerung eines ihr direkt zugeordneten Elementes (bspw. einer Gurtauszugseinheit) der Sicherheitsgurt-Einheit übernehmen.
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Die erste Insassenschutzeinheit kann somit als „selbstadaptiv“ bezeichnet werden. Sie ist zur Durchführung ihrer adaptiven Schutzfunktion also nicht mehr von solchen Informationen abhängig, die ihr von anderer Stelle zugeführt werden müssen.
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Andererseits kann die Auswerte- und Steuereinrichtung aus den erfassten Lastdaten eine Information über den Fahrzeuginsassen ableiten bzw. berechnen und diese Information über wenigstens eine Signalleitung einer der wenigstens einen anderen Insassenschutzeinheit zugeordneten Auswerte- und Steuereinrichtung zur Verfügung stellen.
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Vorzugsweise ist die erste Insassenschutzeinheit eine Sicherheitsgurt-Einheit und die wenigstens eine andere Insassenschutzeinheit eine Airbag-Einheit. Diese Einheiten können sich gut ergänzen und aufeinander abgestimmt werden.
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Einer hohen Funktionssicherheit ist es dabei zuträglich, wenn die wenigstens eine Signalleitung eine separate, von einem CAN-Bus getrennte Signalleitung ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung weggelassen ist.
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Die einzige Figur zeigt sehr schematisch ein stark vereinfachtes Signalschaubild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In dieser Figur ist ein Kraftfahrzeug K angedeutet. Das Kraftfahrzeug K ist mit mehreren Insassenschutzeinheiten 1 bis 4 ausgestattet.
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Dabei sind die Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 als Airbag-Einheiten und die Insassenschutzeinheit 4 als Sicherheitsgurt-Einheit ausgebildet.
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Konkret ist die Insassenschutzeinheit 1 als Front-Airbag, die Insassenschutzeinheit 2 als Seiten-Airbag und die Insassenschutzeinheit 3 als Kopfairbag ausgebildet.
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Jede der Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 weist eine pyrotechnische Zündeinheit 10 auf, welche ihrerseits zum Aufblasen eines Prallsacks 11 mit einer bestimmten Luftmenge dient.
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Die Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 sind über einen Datenbus 7 mit einer zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 signaltechnisch verbunden. Der Datenbus 7 ist vorzugsweise als CAN-Bus ausgebildet.
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Die zentrale Auswerte- und Steuereinrichtung 5 dient zur Ansteuerung der Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 in Abhängigkeit von Lastdaten, die durch Auftreten eines Crashs C bedingt sind.
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Einen Teil der Lastdaten zur adaptiven Ansteuerung der pyrotechnischen Zündeinheiten 10 erhält die zentrale Auswerte- und Steuereinrichtung 5 über erfasste Daten von Beschleunigungssensoren 6, welche ebenfalls über den Datenbus 7 signaltechnisch mit der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 verbunden sind.
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Die Beschleunigungssensoren 6 dienen zur Erkennung von crashbedingten Beschleunigungswerten, d. h. im Wesentlichen von Verzögerungswerten. Dazu können die Beschleunigungssensoren 6 im Frontbereich, im Seitenbereich, im Heckbereich und/oder auch in der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 angeordnet sein.
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Durch die Beschleunigungssensoren 6 kann der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 jedoch nur eine fahrzeugseitige Belastungsgröße, nämlich die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs K zur Verfügung gestellt werden.
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Eine andere, für die adaptive Ansteuerung der Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 wichtige Größe, nämlich das Gewicht eines Fahrzeuginsassen P, kann durch die Beschleunigungssensoren 6 nicht ermittelt werden.
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Hierzu ist jedoch die Insassenschutzeinheit 4 ausgebildet. Diese ist eine Sicherheitsgurt-Einheit mit einer Gurtauszugseinheit 41, welche mit einem Gurt 42 in Wirkverbindung steht.
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Die Gurtauszugseinheit 41 ist über eine Auswerte- und Steuereinrichtung 40 ansteuerbar. Über die Gurtauszugseinheit 41 kann ein Aufrollen und ein Gurtkraft begrenzendes Ausrollen/Freigeben des Gurtes 42 erfolgen.
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Mit W sind Wirkverbindungen angedeutet, in die die Insassenschutzeinheiten 1 bis 4 mit dem Fahrzeuginsassen P bringbar sind.
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Konkret wird eine Wirkverbindung W zwischen der Insassenschutzeinheit 4 und dem Fahrzeuginsassen P bereits vor einem Crash C durch Anlegen des Gurtes 42 bewerkstelligt, während eine Wirkverbindung W zwischen den Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 und dem Fahrzeuginsassen P erst bei einem Crash C durch Aufprall des Fahrzeuginsassen P auf die aufgeblasenen Prallsäcke 11 realisiert wird.
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In der Figur ist des Weiteren angedeutet, dass in die Insassenschutzeinheit 4 eine Gurtkraft-Erfassungseinheit 43 und eine Beschleunigungs-Erfassungseinheit 44 zumindest funktional integriert sind.
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Die Erfassungseinheiten 43 und 44 sind vorzugsweise elektromechanisch ausgebildet. So kann die Beschleunigungs-Erfassungseinheit 44 bspw. ein Feder-Massesystem aufweisen (nicht dargestellt), mit dem eine beim Crash C auftretende Beschleunigung a leicht erfasst werden kann und als Lastdatum L1 der Auswerte- und Steuereinrichtung 40 zuführbar ist.
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Mittels der Gurtkraft-Erfassungseinheit 43 wird eine auf die Gurtauszugseinheit 41 beziehungsweise den Gurt 42 wirkende Gurtkraft F erkannt und als Lastdatum L2 ebenso der Auswerte- und Steuereinrichtung 40 zugeführt.
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Auf Grund der in die Insassenschutzeinheit 4 funktional integrierten Auswerte- und Steuereinrichtung 40, der Gurtkraft-Erfassungseinheit 43 und der Beschleunigungs-Erfassungseinheit 44 kann die Insassenschutzeinheit 4 als "selbstadaptiv" bezeichnet werden.
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Das heißt, sie benötigt von keiner anderen Einheit weitere Daten, um sich an den konkreten Lastfall des Crashs C anzupassen.
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Aus den der Auswerte- und Steuereinrichtung 40 zugeführten Lastdaten L1 und L2 wird nun in der Auswerte- und Steuereinrichtung 40 über die Beziehung Masse m = Kraft F/Beschleunigung a die Masse m des Fahrzeuginsassen P berechnet. Die Masse m wird der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 über eine Steuerleitung SL als Information I über den Fahrzeuginsassen P zur Verfügung gestellt.
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Um eine optimale Funktionssicherheit zu gewähren, ist die Steuerleitung SL nicht mit dem Datenbus 7 verbunden, sondern als separate Steuerleitung ausgebildet.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass über die zentrale Auswerte- und Steuereinrichtung 5 auch mehr oder weniger als die drei Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 ansteuerbar sind.
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Es ist auch denkbar, dass als Information I über den Fahrzeuginsassen P eine andere als die Masse m des Fahrzeuginsassen P abgeleitet wird. Beispielsweise kann durch die Insassenschutzeinheit 4 über eine geeignete Erfassungseinheit auch die Länge eines Auszugsweges des Gurtes 42 erfasst und daraus als Information I über den Insassen dessen Größe abgeleitet werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird in Abhängigkeit der erfassten Lastdaten L1 und L2, welche der Auswerte- und Steuereinrichtung 40 zugeführt werden, auch die adaptive Ansteuerung der Gurtauszugseinheit 41 bewerkstelligt. Die adaptive Ansteuerung der Gurtauszugseinheit 41 bewirkt einen kontrollierten Auszug des Gurtes 42, bei dem eine höchst zulässige Beschleunigung des Fahrzeuginsassen P beziehungsweise eine auf diesen wirkende, höchst zulässige Gurtkraft nicht überschritten wird.
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Auf der anderen Seite wird der zentralen Auswerte- und Steuereinrichtung 5 durch die abgeleitete Information I über den Fahrzeuginsassen P eine noch fehlende Größe an die Hand gegeben, um die Insassenschutzeinheiten 1 bis 3 noch besser an den gegebenen Lastfall des Crashs C anpassen zu können.
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Die Erfindung ist nicht auf das bzw. die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese wurden nur zur allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung herangezogen.
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Die Erfindung kann im Rahmen ihres Schutzumfangs vielmehr auch andere als die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausprägungen annehmen. Hierbei kann sie insbesondere auch solche Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus Einzelmerkmalen der jeweiligen Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Insassenschutzeinheit
- 2
- Insassenschutzeinheit
- 3
- Insassenschutzeinheit
- 4
- Insassenschutzeinheit
- 5
- zentrale Auswerte- und Steuereinrichtung
- 6
- Beschleunigungssensoren
- 7
- Datenbus
- 10
- pyrotechnische Zündeinheit
- 11
- Prallsack
- 40
- Auswerte- und Steuereinrichtung
- 41
- Gurtauszugseinheit
- 42
- Gurt
- 43
- Gurtkraft-Erfassungeinheit
- 44
- Beschleunigungs-Erfassungseinheit
- a
- Beschleunigung
- C
- Crash
- F
- Gurtkraft
- I
- Information über den Fahrzeuginsassen
- K
- Kraftfahrzeug
- L1
- Lastdatum
- L2
- Lastdatum
- m
- Masse
- P
- Fahrzeuginsasse
- SL
- Steuerleitung
- W
- Wirkverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057861 B4 [0010]
- DE 2011087698 A1 [0015]
