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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslösung von Insassenschutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeug auf Basis der Signale zumindest eines rechten und zumindest eines linken Upfrontsensors sowie des Signals zumindest eines zentral im Fahrzeug angeordneten Aufprallsensors gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die Auslösung von Insassenschutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeug auf Basis der Signale zumindest eines rechten und zumindest eines linken Upfrontsensors sowie des Signals zumindest eines zentral im Fahrzeug angeordneten Aufprallsensors sind an sich seit Jahrzehnten bekannt, wobei die Signale mit Schwellen verglichen und daraus ein Aufpralltyp und eine Aufprallschwere abgeleitet werden. Dabei sind eine Mehrzahl von Auslösepfaden mit unterschiedlichen Kriterien vorgesehen, um beispielsweise den unterschiedlichen Aufpralltypen bzw Anforderungen der Entscheidung für eine Auslösung als auch Nichtauslösung bestimmter Insassenschutzeinrichtungen als auch hinsichtlich dem Auslösezeitpunkt gerecht zu werden. Gerade aufgrund der teilweisen Überschneidungen im Signalverhalten zwischen Auslöse- und Nichtauslösefällen als eben auch dem Erfordernis möglichst frühzeitiger Auslöseentscheidung und damit Fallunterscheidung führt zu der Mehrzahl der Auslösepfade und der jeweiligen Optimierung. Als zentrale Aufprallsensoren kommen dabei zentral im Fahrzeug in aller Regel Beschleunigungssensoren integriert im Steuergerät des Insassenschutzsystems zum Einsatz, wobei auch die Verwendung von zentralen Beschleunigungssensoren anderer Steuergeräte oder eines Sensorclusters denkbar sind. Für die sogenannten Upfrontsensoren, also in die Fahrzeugfront, bspw. in den Bereich der Stoßstange verlagerten Sensoren sind neben Beschleunigungssensoren auch diverse andere Formen von Aufprallsensoren, beispielsweise auch Drucksensoren zur Erfassung einer kollisionsbedingten Druckänderungen im Inneren eines Hohlraums, wie bspw. eines elastischen Schlauchs bekannt.
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Die
EP 1028039 A2 beschreibt beispielsweise eine Einrichtung zur Aktivierungssteuerung eines Insassensicherheitssystems zum Steuern einer Aktivierung des an einem Fahrzeug angebrachten Insassensicherheitssystems im Falle, dass das Fahrzeug mit einem Hindernis kollidiert, wobei die Einrichtung zur Aktivierungssteuerung eine Mehrzahl an Upfrontsensoren, also Aufprall-Erfassungsmitteln, welche an mehreren unterschiedlichen Positionen in einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs platziert sind. Zudem sind bereits an sich Kollisionstyp-Identifizierungsmittel zum Identifizieren eines Kollisionstyps des Fahrzeugs basierend auf Werten bekannt, welche durch die Mehrzahl an Aufprall-Erfassungsmitteln erfasst werden. Dabei identifiziert das Kollisionstyp-Identifizierungsmittel den Kollisionstyp als einen schrägen Zusammenstoß, wenn nach der Kollision des Fahrzeugs eine Zeitdifferenz zwischen Anstiegen der Werte vorliegt, welche durch das rechte und linke Aufprall-Erfassungsmittel erfasst werden.
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Aus der
EP 2504201 A1 wird ein Verfahren zur Erkennung einer Breite eines Aufprallbereiches eines Objektes im Frontbereich eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das einen Schritt des Empfangens eines ersten Deformationselementsignals aufweist, welches eine Veränderung eines Abstands von Komponenten eines im linken Frontbereich des Fahrzeugs verbauten ersten Deformationselements zueinander repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Erhaltens eines zweiten Deformationselementsignals, das eine Veränderung eines Abstands von Komponenten eines im rechten Frontbereich des Fahrzeugs verbauten zweiten Deformationselements zueinander repräsentiert. Letztlich stellen auch diese beiden Deformationselemente mit deren entsprechenden Sensoren eine Ausgestaltung von Upfrontsensoren dar.
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Es wird eine Offset-Kollision mit einer geringen Breite eines Aufprallbereiches des Objektes auf das Fahrzeug erkannt, wenn sich das erste Deformationselementsignal um mehr als einen vordefinierten Schwellwertpegel von dem zweiten Deformations-Elementsignal unterscheidet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit im Straßenverkehr weiter zu erhöhen und ein Verfahren vorzustellen, welches eine frühzeitige und zugleich sichere Auslösung bestimmter ausgewählter Insassenschutzeinrichtungen bei bestimmten Schrägaufprallereignissen bei entsprechender Stärke zu ermöglichen, ohne zugleich bei typischen Nichtauslösefällen oder an sich bekannten Gesamtauslösefällen auch schon anzusprechen. Schrägaufprallereignisse mit hoher Kollisionsenergie, also hoher Relativgeschwindigkeit zwischen den Kollisionsobjekten bedürfen einer ganz besonderen Optimierung der Schutzwirkung bestimmter Insassenschutzeinrichtungen, also deren frühzeitiger Auslösung als in den bisher bekannten Crashszenarien bzw. Auslösepfaden definiert.
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Natürlich führen solche Schrägaufprallereignisse hoher Energie im weiteren Crashverlauf in aller Regel auch zur Gesamtauslösung aller Insassenschutzeinrichtungen, eignen sich die bisherigen Auslösepfade und Kriterien aber gerade nicht für die erforderliche, besonders frühzeitige Auslöseentscheidung für die bestimmten Insassenschutzeinrichtungen.
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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 miteinander denkbar sind.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass die Signale der beiden Upfrontsensoren in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors bewertet werden und zugleich dieses Verhältnis außerdem in Bezug auf die beiden Upfrontsensoren. In dem erfindungsgemäßen Auslösepfad erfolgt also eine frühzeitige Auslösung einer vorgegebenen Auswahl von Insassenschutzeinrichtungen schon dann, wenn das Signal eines der beiden Upfrontsensoren in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors bereits einen zweiten Schwellwert übersteigt, während das Signal des anderen Upfrontsensors in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors noch unterhalb eines ersten Schwellwerts liegt und zudem das Signal des Upfrontsensors, der in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors die zweite Schwelle übersteigt, zudem eine vorgegebene Kennlinie übersteigt. Es sei nochmals hingewiesen, dass es natürlich üblicher Weise eine Mehrzahl von weiteren Auslösepfaden gibt und die Schwellwerte dort gerade anders liegen und dann für andere Auslösefälle aktiv werden.
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Vorzugsweise weist die vorgegebene Kennlinie dabei zumindest einen ersten Abschnitt auf, so lange das Signal des zentralen Sensors zumindest kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und erfolgt in diesem Abschnitt eine Auslösung, wenn der eine der beiden Upfrontsensoren die zweite Schwelle übersteigt, während der andere Upfrontsensor noch unterhalb der ersten Schwelle ist und ansonsten in diesem Abschnitt keine Auslösung über diesen Auslösepfad und diesen Abschnitt erfolgt. Zudem ist zumindest ein weiterer Abschnitt vorgesehen, in welchem die Auslösung über diesen Auslösepfad unterdrückt wird, sobald das Signal des zentralen Sensors größer als ein vorgegebener Grenzwert ist.
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Hintergrund dieser Beschränkung ist, dass ab einem gewissen Crashschwereverlauf eben auch keine selektive, frühzeitige Auslösung dieser bestimmten Insassenschutz-einrichtungen mehr erforderlich ist und anderseits die Gefahr besteht, dass die Signale an sich dann auch für die diversen anderen Aufprallfälle sonst in den Auslösebereich kommen würden.
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In einer Weiterbildung ist neben den zwei Abschnitten ein weiterer, mittlerer Abschnitt vorgesehen, in welchem mit ansteigendem Wert für den zentralen Sensor auch der zweite Schwellwert für den Upfrontsensor ansteigt, ab dem eine Auslösung erfolgt, quasi also die beiden Abschnitte über diesen mittleren Abschnitt ineinander überführt werden.
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Vorzugsweise wird dabei das Signal der beiden Upfrontsensoren über ein Kurzzeitintegral aufintegriert, während das Signal des zentralen Sensors einer Doppelintegration zugeführt wird und die so gewonnenen Signale in Bezug zueinander bewertet werden. Mag rein physikalisch betrachtet das nicht zu erwarten sein, ist diese ungleiche Behandlung für die Crasherkennung jedoch in diesem Fall vorteilhaft.
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Das Verfahren wird vorzugsweise verwendet, um eine erste von einer Mehrzahl von Stufen eines Fahrer- und/oder Beifahrerairbags sowie einen Seiten- oder Fensterairbags auf derjenigen Seite auszulösen, bei welcher der Upfrontsensor das entsprechend große Signal zeigt.
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Entsprechend weist eine Steuereinheit für Insassenschutzeinrichtungen entsprechende Anschlüsse für die Insassenschutzeinrichtungen sowie Anschlüsse für die Signale zumindest zweier Upfrontsensoren sowie zumindest einem zentralen Aufprallsensor sowie einen Speicher auf, welcher einen Algorithmus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet. Selbstverständlich sind im Algorithmus auch weitere Auslösepfade implementiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend noch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. 1A zeigt dabei einen an sich bekannten Aufbau eines Insassenschutzsystems für ein Kraftfahrzeug mit einer zentralen Steuereinheit für Insassenschutzeinrichtungen ACU sowie integriert zumindest einem Aufprallsensor G sowie einem rechtsseitig angeordneten Upfrontsensor FCS_R sowie einem linksseitig bzgl. der Fahrtrichtung angeordneten Upfrontsensor FCS_L. Neben diesen können noch weitere Sensoren im Frontbereich, Seitenbereich oder zentral im Fahrzeug verbaut sein, insbesondere auch andere als nur in Fahrtrichtung gerichtete Empfindlichkeitsachsen aufweisen, wird jedoch für das hier maßgebliche Verfahren auf deren Signalanteil in Fahrtrichtung Bezug genommen.
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Die diversen Insassenschutzeinrichtungen im Fahrzeug sind der Einfachheit halber nicht gezeigt, aber ja aus dem Stand der Technik an sich bekannt.
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Zudem wird in 1A skizzenhaft ein Schrägaufprall mit 90km/h (=kph) visualisiert, für welchen die 2 und 3 auch nachfolgend die entsprechenden Signalverläufe darstellen. Die 1B zeigt noch etwas detaillierter den maßgeblichen Crashtestaufbau eines sogenannten Oblique-Test, welcher eben ab einer bestimmten Stärke besonders frühzeitig gerade die Aktivierung der den Körper, insbesondere Kopf seitlich schützenden Airbags, also bspw. Seiten-, Fenster- oder sogenannten Curtainairbags.
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Die 1C zeigt hingegen einen sogenannten SOT Small - Overlap Test, für welchen auch in 4 der Signalverlauf erläutert wird.
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Die 1D zeigt hingegen einen sogenannten ODB Offset Deformable Barrier Test, also eine deformierbare Barriere, die zudem nur teilweise getroffen wird und für welchen in 5 der Signalverlauf erläutert wird.
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Die 1E zeigt hingegen eine andere Form eines Schrägaufpralls und für welchen in 6 der Signalverlauf erläutert wird.
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Die 2A bis 2C skizzieren nun den Verlauf der Signale der beiden Upfrontsensoren FCS_L und FCS_R sowie des vom zentralen Aufprallsensor G im zentralen Airbag-Steuergerät ACU abgeleiteten Doppelintegralwerts X für das an sich sehr frühe und kurze Zeitfenster von 0 bis 35 ms ab Kollisionsbeginn bei einem besonders kritischen Obliquetest. Wie jedoch bereits eingangs beschrieben, werden die Signale gerade nicht bezogen auf die Zeit mit einer Schwelle verglichen, sondern in Bezug zum Signal des zentralen Aufprallsensors bewertet. Es zeigen daher die 2D und 2E auf deren X-Achse aufgetragen den Wert X des Doppelintegral des zentralen Aufprallsensors und auf deren Y-Achse den Wert des Kurzzeitintegral der jeweiligen Upfrontsensoren. Der Signalverlauf verändert sich damit in Bezug auf das Signal des zentralen Aufprallsensors hinsichtlich des Verlaufs. Die 2A bis 2E dienen rein zur Verdeutlichung und Visualisierung der Ableitung dieser Zusammenschau aus den jeweiligen zeitlichen Verläufen der Sensorsignale anhand dieses Aufprallereignissen.
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Die 3A bis 3D verdeutlichen nun im Folgenden skizzenhaft die Bewertung dieser Zusammenschau, wobei die 3A und 3C den Verlauf des Kurzzeitintegral des Signals des linken Upfrontsensors FCS_L zeigen sowie die 3B und 3D den Verlauf des Kurzzeitintegral des Signals des rechten Upfrontsensors FCS_R.
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Die 3A und 3B verdeutlichen dabei die Bewertung hinsichtlich dem Offsetcharakterik mit den 1. und 2. Schwellwerten th1 < th2, wobei für die vom Aufprall betroffene Seite, hier also links, der 2., also höhere Schwellwert th2 (in den Figuren Strich-Punkt-Strich gezeichnet) überschritten werden muss, während auf der entgegengesetzten, hier also rechten Seite das Signal noch unterhalb eines ersten Schwellwerts th1 (in den Figuren gestrichelt gezeichnet) liegt. Der Übersicht halber wurde in den 3A und 3B jeweils nur der passende Schwellwert gezeigt - funktional natürlich aber die Signale immer parallel gegenüber allen Schwellwerten bewertet. Selbst der zweite Schwellwert liegt sehr niedrig, jedoch eben in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors G, also das Signal ACU X sehr früh, was dann wieder für die besondere Crashschwere spricht.
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in dem hier skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispiel findet zusätzlich eine untere Begrenzung Xmin und eine obere Begrenzung Xmax für diesen Auslösepfad Anwendung. Die untere Begrenzung Xmin soll das gerade zu Aufprallbeginn teils physikalisch kaum erklärbaren Signalschwankungen ausgleichen bzw. eliminieren und Fehlauslösungen vermeiden.
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Die obere Begrenzung Xmax begrenzt andererseits die Anwendung dieses Auslösepfads auf die besonderen Schrägaufprallfälle besonderer Stärke. Diese 3A und 3B können dabei quasi als Offset-Mapping verstanden werden, wobei diese allein eben nicht hinreichend für die Fallunterscheidung ist und das weitere Kriterium zwecks Bewertung bezüglich der Abgrenzung hinsichtlich der Schwere des Schrägaufpralls und in Bezug zu anderen Offsetfällen rein der Übersichtlichkeit halber in den separaten 3C und 3D skizziert wird.
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So muss für die Auslösung dieser bestimmten besonders frühzeitig auszulösen Insassenschutzeinrichtungen zudem das Signal des vom Aufprall direkter getroffenen Upfrontsensors (hier FCS_L in dem Fall gemäß der 1-3 nämlich in Bezug auf das Signal des zentralen Sensors (G) die zweite Schwelle (th2) übersteigt, zudem eine vorgegebene Kennlinie (th3) übersteigt.
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Die vorgegebene Kennlinie (th3) grenzt einen Auslösebereich, der auch gepunktet gefüllt ist, von dem restlichen Nichtauslösebereich ausdrücklich ausschließlich für diesen Auslösepfad ab, d.h. würden entsprechend große Signale gerade am zentralen Sensor natürlich im späteren Crashverlauf selbstverständlich auch zur Auslösung bis hin zur Gesamtauslösung des gesamten Insassenschutzsystems führen, ist die hier vorgegebene Kennlinie jedoch gerade auf die besonders frühzeitige Auslösung dieser schweren Schrägaufprall-Kollisionen optimiert ist. Diese Kennlinie th3 weist diese bevorzugten Ausgestaltung ersten Abschnitt (th3.1 ) auf, so lange das Signal des zentralen Sensors (G) zumindest kleiner als ein vorgegebener Grenzwert (2,5) ist und in diesem Abschnitt th3.1.eine Auslösung erfolgt, wenn der eine der beiden Upfrontsensoren (FCS_L) auch die Kennlinie th3 übersteigt. Rein der Vollständigkeit halber sei nochmal klargestellt, dass natürlich alle drei Kriterien erfüllt sein müssen, d.h. neben der Kennlinie th3 auch der betroffene Upfrontsensor (FCS_L) die zweite Schwelle (th2) überschreiten muss, während der andere Upfrontsensor (FCS_R) noch unterhalb der ersten Schwelle (th1) ist und ansonsten in diesem Abschnitt (th3.1) keine Auslösung über diesen Auslösepfad und diesen Abschnitt (th3.1) erfolgt - wie in Bezug auf die 3A und 3B vorab ja schon erläutert und rein der Übersichtlichkeit halber hier in den Figuren auseinandergezogen, um die Übersichtlichkeit zu erleichtern.
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In dieser Ausgestaltung ist zumindest ein weiterer Abschnitt (th3.3) vorgesehen, in welchem die Auslösung über diesen Auslösepfad unterdrückt wird, sobald das Signal des zentralen Sensors (G) größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Darüber hinaus zeigen die 3C und 3D aber neben den zwei Abschnitten noch einen weiteren, mittleren Abschnitt th3.2, in welchem mit ansteigendem Wert für den zentralen Sensor (G) auch der zweite Schwellwert für den Upfrontsensor (FCS_L, FCS_R) ansteigt, ab dem eine Auslösung erfolgt, wie die Figuren ja verdeutlichen.
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Wie zuvor schon erläutert, zeigen die 3A bis 3D damit den typischen Verlauf für eine Schrägkollision der besonderen Stärke, für welche eine besonders frühzeitige Auslösung die vorgegebene Auswahl von Insassenschutzeinrichtungen, zwar insbesondere ausschließlich eine erste von einer Mehrzahl von Stufen eines Fahrer- und/oder Beifahrerairbags sowie einen Seiten- oder Fensterairbags auf derjenigen Seite umfasst und ausgelöst genau auf jener Seite wird, bei der der Upfrontsensor (FCS_L) das entsprechend große Signal zeigt. So zeigt 3A den entsprechenden Funktionsverlauf F links und das Überschreiten des 2., höheren Schwellwerts, während in 3B das Signal des rechten Upfrontsensors innerhalb des maßgeblichen Bereichs zwischen Xmin und Xmax unter dem 1. Schwellwert liegt. Zudem erfüllt entsprechend in 3C der Funktionsverlauf für die linke Seite bei einem Wert von ACU X = 2-4 auch die Kennlinie th3. Die 3D ist rein der Vollständigkeit halber mit abgebildet, jedoch für die Auslöseentscheidung in diesem Ausführungsbeispiel bzw. Aufprallereignissen nicht erheblich. Die konkreten zeitlichen Verläufe und die Amplitudenhöhe sind dabei zwar aus realen Simulationen gewonnen, aber nur beispielhaft und zur Verdeutlichung der Funktion grundsätzlich gedacht.
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Die folgenden 4 ff. skizzieren für das Ausführungsbeispiel nun noch weitere, andere Crashverläufe und sollen die Funktionsweise und Abgrenzung der Auslöseentscheidung für diesen Auslösefall näher skizzieren, jedoch entsprechend auf die bereits ausführlich erläuterten 3A bis 3D Bezug genommen wird. So zeigen die 4A bis 4D einen sogenannten SOT 64kph, small overlap test gemäß 1C, also einen eher frontalen Crash mit ebenfalls nicht unerheblicher Geschwindigkeit bzw. Energie, der jedoch eben gerade nicht die vergleichbare Komponente in Querrichtung zur Fahrtrichtung aufweist und damit gerade nicht dieser besonders empfindliche Auslösepfad Anwendung finden soll. Entsprechend ist hier zwar auf der getroffenen Seite links wieder der Signalverlauf oberhalb des zweiten Schwellwerts th2 in 4A, jedoch auf dieser Fahrzeugseite links eben gerade nicht die dritte Kennlinie th3 innerhalb des Auslösefensters (gepunktet) erfüllt, auch wenn natürlich im späteren Crashverlauf die Schwere gerade auch am zentralen Sensor sehr deutlich ist - dann aber eben andere Auslösepfade eingreifen.
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Zudem zeigen die 4B und 4D wieder die atypische, nur durch indirekte Verformungen der Fahrzeugfront erklärbaren durchaus nicht vernachlässigbaren Signale auf der eigentlich nicht getroffenen Seite hier rechts, wobei diese durch die Begrenzung Xmin auch teils nicht in die Auslöseentscheidung überhaupt fallen. Wichtig aber eben nochmals die Klarstellung, dass eben auch nicht die Überschreitung der Kennlinie th3 (hier in 4D) ausreicht, sondern eben gerade für diese Seite auch die th2 ausgelöst werden müsste, was aber gemäß 4B nicht der Fall ist.
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Die 5A bis 5D zeigen einen sogenannten 64kph ODB = Offset Deformable Barrier Test (vgl. 1D), der doch sehr deutlich alle drei Kriterien nicht erfüllt und besonders klar als Nichtauslösefall in allen vier Figuren erkennbar ist, weil nämlich die Deformierbarkeit gerade das besonders frühe Ansteigen der Signale unterbleibt. In der Fallselektion deutlich schwieriger wiederum der in den 6A bis 6D gezeigte Fall eines Schrägaufpralls gemäß 1E, welcher trotz deutlich geringerer Geschwindigkeit von „nur“ 40km/h doch deutlich erkennbare Ausschläge der Upfrontsensoren zeigt. Hier wird die rechte Fahrzeugseite zuerst getroffenen, weist jedoch wieder atypisch die entgegengesetzte, also linke Upfrontsensorik zunächst einen Ausschlag aus. Diese erreicht jedoch nicht den zweiten Schwellwert th2, wohl aber auf der getroffenen rechten Seite (6B). Jedoch ist sowohl das Offsetkriterium bzgl. der Unterschreitung des Schwellwerts th1 als auch insbesondere das Auslösekriterium th3 nicht erfüllt, weil zwar in 6C die eigentlich nicht (zuerst) getroffene Seite dort sogar in den Auslösebereich (gepunktet) kommt, aber eben nicht mit jener Seite, die auch den zweiten Schwellwert (hier also rechts) übersteigt, d.h. in 6D bleibt der Verlauf unterhalb der Kennlinie th3. Insgesamt veranschaulicht dieser Test nochmal das Zusammenspiel der 3 Bewertungskriterien gut.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1028039 A2 [0003]
- EP 2504201 A1 [0004]
