DE10245780A1

DE10245780A1 - Device to detect an impact on a motor vehicle by means of body noise, has detectors transmitting to a vibration sensor

Info

Publication number: DE10245780A1
Application number: DE10245780A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Jürgen Recknagel; Michael Bunse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: DE10245780B4

Abstract

A device for detecting an impact on a motor vehicle through body noise comprises detectors (D1-D4) generating body sound which is transmitted to a vibration sensor (S). Pref. the detectors are at the sides and front of the motor vehicle and conduct sound to the sensor.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Aufprallerkennung mittels Körperschall in einem Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.The invention is based on one Device for impact detection using structure-borne noise in a vehicle according to the genus of the independent Claim.

Die Verwendung von Körperschall zur Charakterisierung von einem Aufprall ist bereits bekannt. So ist aus der DE 190 58 986 A1 eine Körperschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Diese kann als Aufprallsensor verwendet werden.The use of structure-borne noise to characterize an impact is already known. So is from the DE 190 58 986 A1 a structure-borne noise sensor device for a vehicle is known. This can be used as an impact sensor.

Nachteilig an solchen Körperschallsensoren ist, dass damit kein unmittelbarer Vorteil gegenüber dem ungefilterten Signal eines zentralen Beschleunigungssensors erzielt werden konnte. Die Zusatzinformation durch die Körperschallsignale ist also nicht ausreichend.A disadvantage of such structure-borne noise sensors is that this is not an immediate advantage over the unfiltered signal of a central acceleration sensor could be achieved. The Additional information through the structure-borne noise signals is not enough.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufprallerkennung mittels Körperschall in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die verteilten Detektoren im Fahrzeug und einen Schwingungssensor, mit dem die Detektoren über Schallleiter verbunden sind, eine frühzeitige und ausführliche Crashanalyse möglich ist. Es liegt damit die Auswertung eines sogenannten Crashsounds vor. Diese Körperschallinformationen, die von den Detektoren erzeugt werden, liefern Informationen über ein sehr frühes Stadium des Crashes. Da die Schallleiter, die beispielsweise Festkörper sind eine hohe Schallgeschwindigkeit von ungefähr 5000 m/s aufweisen, ist eine schnelle Übertragung zu einem beispielsweise zentral angeordneten Schwingungssensor möglich. Anhand dieses Signals über den Körperschall, den die Detektoren in Abhängigkeit von dem Aufprall erzeugen, sind interessante Informationen über den Aufprall beinhaltet. Dazu gehört beispielsweise die Abschätzung der effektiven Masse. Über den Impulssatz kann die effektive Masse unter Hinzunahme eines Signals von einem Aufprallsensor, vorzugsweise einem Precrashsensor, ermittelt werden. Beim Aufprall erfolgt ein Impulsübertrag auf das Fahrzeug und damit den Detektor. Es besteht damit ein Zusammenhang zwischen charakteristischen Eigenschaften (Frequnez und Amplitude) des erzeugten Schalls und/oder dem Impulsübertrag. Mit diesem Zusarmenhang könnte in einem frühen Stadium des Unfalls eine Abschätzung des Impulsübertrags vorgenommen werden. Damit ist eine Voraussage der Schwere des Crashes möglich und damit eine verbesserte Ansteuerung der Rückhaltemittel. Mithin führt die erfindungsgemäße Vorrichtung zu einer angepassteren und sichereren Verwendung von Rückhaltemitteln und damit zu einem besseren Schutz für die Insassen. Das von den Detektoren erzeugte charakteristische Körperschallsignal kann auch zur Beurteilung des Crashtyps dienen. Beispielsweise kann damit auf einen Crash mit einer deformierbaren Barriere oder einer nicht deformierbaren Barriere geschlossen werden.The device for impact detection according to the invention by means of structure-borne noise in a vehicle with the features of the independent claim In contrast, the advantage that in the device according to the invention by the distributed Detectors in the vehicle and a vibration sensor with which the Detectors over Sound conductors are connected, an early and detailed crash analysis possible is. It is the evaluation of a so-called crash sound in front. This structure-borne information, generated by the detectors provide information about very early Stage of the crash. Because the sound conductors, which are solid, for example a high speed of sound of approximately 5000 m / s is one fast transfer possible for a centrally located vibration sensor, for example. Based this signal over the structure-borne noise, depending on the detectors generate from the impact is interesting information about the impact includes. That is part of it for example the estimate the effective mass. about The pulse rate can be the effective mass with the addition of a signal determined by an impact sensor, preferably a pre-crash sensor become. In the event of an impact, impulses are transmitted to the vehicle and thus the detector. There is thus a connection between characteristic ones Properties (frequency and amplitude) of the sound generated and / or the momentum transfer. With this connection could in an early Stage of the accident an estimate of momentum transfer be made. This is a prediction of the severity of the crash possible and thus an improved control of the restraint means. Hence the device according to the invention for a more adapted and safer use of restraint devices and thus better protection for the occupants. That of the Characteristic structure-borne noise signal generated by detectors can also serve to assess the crash type. For example, with it for a crash with a deformable barrier or not deformable barrier to be closed.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Aufprallerkennung mittels Körperschall in einem Fahrzeug möglich.Through the measures listed in the dependent claims and further developments are advantageous improvements in the independent claim specified device for impact detection by means of structure-borne noise possible in one vehicle.

Besonders vorteilhaft ist, dass der wenigstens eine Detektor mit dem wenigstens einen Schwingungssensor über wenigstens einen Schallleiter verbunden ist. Diese Schallleiter sind entweder tragende Teile der Fahrzeugkonstruktion oder speziell dafür vorgesehene Schallleiter, die zum Beispiel aus Festkörpern bestehen und, wie oben dargestellt, eine Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen von typischerweise einigen tausend m/s ermöglichen. Hier sind auch Flüssigkeiten als Schallleiter denkbar.It is particularly advantageous that the at least one detector with the at least one vibration sensor via at least a sound conductor is connected. These sound conductors are either load-bearing Parts of the vehicle construction or specially designed sound conductors, which for example consist of solid bodies exist and, as shown above, a speed of sound of Enable longitudinal waves of typically a few thousand m / s. There are liquids here too conceivable as a sound conductor.

Der Schwingungssensor kann zentral im Fahrzeug, beispielsweise im Bereich des Fahrzeugtunnels, angeordnet sein und ist vorzugsweise als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet. Als Beschleunigungsaufnehmer, insbesondere als ein elektronischer Beschleunigungssensor, ist er dabei für eine Bandbreite von bis zu 50 kHz und einer Abtastrate von 5 bis 10 μs ausgebildet.The vibration sensor can be central arranged in the vehicle, for example in the area of the vehicle tunnel be and is preferably designed as an accelerometer. As an accelerometer, especially as an electronic one Accelerometer, he is there for a bandwidth of up to 50 kHz and a sampling rate of 5 to 10 μs.

Die Detektoren der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind derart ausgebildet, dass sie den Schall nach dem Stimmgabelprinzip erzeugen. Solche Detektoren können beispielsweise mikromechanisch hergestellt sein, vorzugsweise aus Metall. Die Detektoren sind dabei im Fahrzeug verteilt angeordnet. Vorzugsweise ist jeweils einer an der Fahrzeugseite angebracht und im Bereich der Fahrzeugfront sollte wenigstens ein Detektor angeordnet sein. Die Verwendung von zwei Detektoren ist für die Lokalisierung des Aufprallpunkts von besonderem Vorteil.The detectors of the device according to the invention are designed so that they sound according to the tuning fork principle produce. Such detectors can be produced, for example, micromechanically, preferably from Metal. The detectors are distributed in the vehicle. Preferably one is attached to each side of the vehicle and in the area at least one detector should be arranged on the front of the vehicle. The use of two detectors is for the location of the impact point of particular advantage.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are shown in the following Description closer explained.

Es zeigen 1 eine Konfiguration der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Show it 1 a configuration of the device according to the invention and 2 a block diagram of the device according to the invention.

Beschreibungdescription

Zur frühen Charakterisierung von Aufprallvorgängen an Kraftfahrzeugen werden zur Zeit beispielsweise sogenannte Upfront-Sensoren verwendet, deren Beschleunigungsdaten insbesondere bei schweren Frontalcrashs deutlich früher eine Erkennung des Unfalls zulassen als ein Beschleunigungssensor im zentralen Steuergerät. Diese liefern nämlich aufgrund der Verformung der Fahrzeugfront erst deutlich später höhere Beschleunigungswerte.So-called upfront sensors, for example, are currently used for the early characterization of impact processes on motor vehicles, the acceleration data of which, in particular in the event of severe frontal crashes, allow the accident to be detected much earlier than an acceleration sensor in the central control unit. Due to the deformation of the front of the vehicle, these deliver higher acceleration values only significantly later.

Es wurde versucht, mit Körperschallsensoren, vor allem bei Seitencrashes, eine frühere Detektion des Aufpralls zu ermöglichen. Dies ist besonders wichtig, da gerade bei einem Seitencrash die Deformationszone besonders klein ist und entsprechend die Auslösezeiten für Rückhaltesysteme, beispielsweise Seitenairbags, extrem kurz sind. Mit speziellen Körperschallsensoren konnte jedoch kein unmittelbarer Vorteil gegenüber dem ungefiltertem Signal des zentralen Beschleunigungssensors erzielt werden.An attempt was made to use structure-borne noise sensors, especially in the event of a side crash, an earlier detection of the impact to enable. This is particularly important, because the Deformation zone is particularly small and the trigger times accordingly for restraint systems, for example side airbags, are extremely short. With special structure-borne noise sensors however, could not have an immediate advantage over the unfiltered signal of the central acceleration sensor can be achieved.

Erfindungsgemäß wird nun eine Vorrichtung vorgeschlagen, die im Fahrzeug verteilte Detektoren aufweist, die in Abhängigkeit von einem Aufprall Schall erzeugen, der über Schallleiter zu wenigstens einem zentralen Schwingungssensor übertragen wird. Die Übertragung dieses sogenannten Crashsounds, der direkt in unmittelbarer Nähe vom Aufprallort erzeugt wird, geht über die Schallleiter, also beispielsweise tragende Teile der Karosserie, sehr schnell vonstatten, wobei bei einer Schallgeschwindigkeit von 5000 m/s innerhalb von Bruchteilen einer ms eine Übertragung zu einem zentral angeordneten Schwingungssensor möglich ist. Aus diesem Crashsound kann durch Signalauswertung eine sehr frühzeitige Analyse des Aufpralls durchgeführt werden. Wie oben dargestellt, kann daraus unter Zuhilfenahme der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Aufprallobjekt eine Schätzung der effektiven Masse des Aufprallobjekts durchgeführt werden und damit eine Vorhersage über die Unfallschwere. Ist eine Vorhersage über die Unfallschwere möglich, dann können die Rückhaltemittel angepasst aktiviert werden und so der Schutz der Insassen verbessert werden. Durch Anordnung von mehreren Detektoren kann beispielsweise durch Verwendung verschiedener Frequenzen des erzeugten Schalls eine Zuordnung zum Aufprallort vorgenommen werden. Damit ist dann eine Richtungsbestimmung möglich. Dies ersetzt beispielsweise Beschleunigungssensoren, die in verschiedenen Richtungen angeordnet sind.According to the invention, a device is now proposed which has detectors distributed in the vehicle which are dependent generate sound from an impact that is transmitted to at least one via sound conductors central vibration sensor is transmitted. The transfer this so-called crash sound, which is in the immediate vicinity of the point of impact is generated passes the sound conductors, for example load-bearing parts of the body, very quickly, with a speed of sound of 5000 m / s a transmission within fractions of a ms to a centrally located vibration sensor is possible. This crash sound can result in a very early signal evaluation Impact analysis performed become. As shown above, this can be done with the help of Relative speed between the vehicle and the impact object an estimate the effective mass of the impact object and thus a prediction about the severity of the accident. If it is possible to predict the severity of the accident, then can the restraint can be activated to improve occupant protection become. By arranging several detectors, for example by using different frequencies of the sound generated an assignment to the impact location can be made. Then that is a direction determination possible. This replaces, for example, acceleration sensors in different Directions are arranged.

1 zeigt in einer Konfiguration die erfindungsgemäße Vorrichtung. In einem Fahrzeug 1 befindet sich ein Schwingungssensor S, der zentral angeordnet ist, beispielsweise im zentralen Airbagsteuergerät auf dem Fahrzeugtunnel. Der Schwingungssensor S ist über Schallleiter 2 mit vier Detektoren D1, D2, D3 und D4 verbunden. Der Detektor D1 ist in der linken Fahrzeugseite angebracht, der Detektor D4 im Bereich der rechten Fahrzeugseite, während die Detektoren D2 und D3 im Bereich der Fahrzeugfront als Up-front-Sensoren angeordnet sind. Kommt es nun zu einem Aufprall, dann erzeugen die einzelnen Detektoren D1, D2, D3 und D4 hier bei unterschiedlichen Frequenzen Schall, der über die Schallleiter 2 zum Schwingungssensor S übertragen wird. Durch Auswertung dieser Schallsignale ist es dann möglich, den Aufprallort und, wie oben dargestellt, unter Zuhilfenahme der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufprallobjekt und dem Fahrzeug 1 auch die effektive Masse zu bestimmen. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass ein Großteil der Vorrichtung, die Detektoren D1, D2, D3 und D4 und die Schallleiter 2, stromlos operieren und rein mechanisch funktionieren. Erst mit der Auswertung des Crashsounds, den der Schwingungssensor S aufnimmt, kommen elektrische Bauelemente zum Tragen. 1 shows the device according to the invention in a configuration. In a vehicle 1 there is a vibration sensor S which is arranged centrally, for example in the central airbag control unit on the vehicle tunnel. The vibration sensor S is via sound conductor 2 connected to four detectors D1, D2, D3 and D4. The detector D1 is attached to the left side of the vehicle, the detector D4 in the area of the right side of the vehicle, while the detectors D2 and D3 are arranged in the area of the front of the vehicle as up-front sensors. If there is an impact, the individual detectors D1, D2, D3 and D4 generate sound at different frequencies, which is transmitted through the sound conductor 2 is transmitted to the vibration sensor S. By evaluating these sound signals, it is then possible to determine the location of the impact and, as shown above, with the aid of the relative speed between the impact object and the vehicle 1 also determine the effective mass. A great advantage of the device according to the invention is that a large part of the device, the detectors D1, D2, D3 and D4 and the sound conductor 2 , operate without current and function purely mechanically. Electrical components only come into play when the crash sound that vibration sensor S records is evaluated.

Die Detektoren D1, D2, D3 und D4 sind hier nach dem Stimmgabelprinzip ausgebildet. Es ist jedoch möglich, dass die Detektoren D1, D2, D3 und D4 auch nach anderen Prinzipien gefertigt werden, die die Erzeugung von Schall ermöglichen. Es ist auch möglich, hier elektronische Aktoren zu verwenden.The detectors D1, D2, D3 and D4 are trained according to the tuning fork principle. However, it is possible, that the detectors D1, D2, D3 and D4 also work according to other principles be manufactured that allow the generation of sound. It is also possible, to use electronic actuators here.

2 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Detektoren D1, D2, D3 und D4 sind über die Schallleiter 2 mit dem Schwingungssensor S verbunden. Signale des Schwingungssensors S werden zu einem Prozessor 201 übertragen, der diese Signale auswertet. Dabei kann der Schwingungssensor S bereits ein digitales Signal ausgeben oder ein analoges Signal, das dann in einen Analog-/Digitalwandler des Prozessors 201, der beispielsweise ein Mikrocontroller ist, eingespeist wird. Der Prozessor 201 führt also die Analyse des Crashsounds, der von Detektoren D1, D2, D3 und D4 erzeugt wurde, durch. Dazu verwendet der Prozessor 201 einen Speicher 202, mit dem er über einen Datenein-/-ausgang verbunden ist. Dabei kommen die üblichen Methoden der Merkmalsanalyse zum Einsatz. Insbesondere wird der Crashsound derart untersucht, dass er mit abgespeicherten Crashsoundmustern verglichen wird, um auf entsprechenden Unfalltyp und entsprechende Unfallschwere schließen zu können. Dazu verwendet der Prozessor 201 auch Signale von einer Precrashsensorik 203, die ihm die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 1 und dem Aufprallobjekt liefert. Über den Impulssatz ist es dann möglich, die effektive Masse des Aufprallobjekts zu bestimmen, da der Crashsound repräsentativ für den Impulsübertrag vom Aufprallobjekt auf das Fahrzeug 1 ist. Zusätzlich ist der Prozessor 201 über einen Dateneingang mit einer Plausibilitätssensorik 205 verbunden, beispielsweise von Beschleunigungssensoren, um das Ergebnis, das aus der Analyse des Crashsounds stammt, zu verifizieren. Über einen Datenausgang ist dann der Prozessor 201 mit Rückhaltemitteln 204 verbunden. Diese werden dann vom Prozessor 201 angesteuert und zwar in Abhängigkeit von dem Crashsound. Zu den Rückhaltemitteln 204 gehören beispielsweise Gurtstraffer, Airbags und gegebenenfalls auch Überrollbügel. 2 shows the device according to the invention in a block diagram. The detectors D1, D2, D3 and D4 are via the sound conductor 2 connected to the vibration sensor S. Signals from the vibration sensor S become a processor 201 transmitted, which evaluates these signals. In this case, the vibration sensor S can already output a digital signal or an analog signal, which is then in an analog / digital converter of the processor 201 , which is a microcontroller, for example. The processor 201 carries out the analysis of the crash sound generated by detectors D1, D2, D3 and D4. The processor uses this 201 a memory 202 to which it is connected via a data input / output. The usual methods of feature analysis are used. In particular, the crash sound is examined in such a way that it is compared with stored crash sound patterns in order to be able to infer the corresponding accident type and corresponding accident severity. The processor uses this 201 also signals from a pre-crash sensor system 203 giving him the relative speed between the vehicle 1 and delivers the impact object. Using the pulse set, it is then possible to determine the effective mass of the impact object, since the crash sound is representative of the impulse transmission from the impact object to the vehicle 1 is. In addition, the processor 201 via a data input with a plausibility sensor system 205 connected, for example from acceleration sensors, to verify the result that comes from the analysis of the crash sound. The processor is then via a data output 201 with restraint devices 204 connected. These are then processed by the processor 201 controlled, depending on the crash sound. To the restraint devices 204 include, for example, belt tensioners, airbags and possibly also roll bars.

Der Schwingungssensor S, der Prozessor 201, der Speicher 202 und die Plausibilitätssensorik 205 können vorzugsweise in einem Gehäuse eines Steuergeräts zentral auf dem Tunnel angeordnet sein. Die Precrashsensorik 203 ist ausgelagert angeordnet, beispielsweise als Radar-, Ultraschall- oder Videosensorik. Die Rückhaltemittel 204 sind im Fahrzeug an den entsprechenden Stellen verteilt. Der Einfachheit halber sind hier nicht die Zündkreisansteuerungen dargestellt, die üblicherweise auch im Steuergerät verbaut sind.The vibration sensor S, the processor 201 , the memory 202 and the plausibility sensors 205 can preferably in a housing Control unit can be arranged centrally on the tunnel. The pre-crash sensor system 203 is outsourced, for example as radar, ultrasound or video sensors. The restraint 204 are distributed in the appropriate places in the vehicle. For the sake of simplicity, the ignition circuit controls that are usually also installed in the control unit are not shown here.

Claims

Impact detection device using structure-borne noise in a vehicle ( 1 ), characterized in that the device is configured in such a way that the device generates structure-borne sound by means of at least one detector (D1, D2, D3, D4), which is transmitted to at least one vibration sensor (S) for impact detection.

Device according to claim 1, characterized in that the at least one detector (D1, D2, D3 and D4) with the at least one vibration sensor (S) via at least one sound conductor ( 2 ) connected is.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the at least one detector (D1, D2, D3 and D4) is configured in this way is that the at least one detector (D1, D2, D3 and D4) one in Frequency and amplitude produces characteristic sound.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one detector (D1, D2, D3, D4) in the area of each side of the vehicle and at least one detector in the area the vehicle front are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one vibration sensor (S) centrally in the vehicle ( 1 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the vibration sensor (S) is an accelerometer is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device with a restraint system ( 204 ) can be connected, which can be controlled as a function of the impact detection.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the device is configured such that the device depending from the structure-borne noise and an impact sensor signal the effective mass of the impact object certainly.

Device according to claim G, characterized in that the accelerometer (S) has a bandwidth of up to 100 kHz and a sampling rate of 5 to 1000 μs.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each detector (D1, D2, D3, D4) has sound a different characteristic.