DE112006000159T5

DE112006000159T5 - Airbagsystem

Info

Publication number: DE112006000159T5
Application number: DE112006000159T
Authority: DE
Inventors: Indu B. Mishra
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20110048835A1; US8172027B2; WO2006074210A2; US20060169517A1; WO2006074210A3; JP2008526593A; US7806221B2

Abstract

Fahrzeugschutzsystem, enthaltend:
ein äußeres Airbagsystem für die Außenseite eines Fahrzeugs und untergebracht an der Außenseite des Fahrzeugs, wobei das Airbagsystem wenigstens einen ersten Airbag und wenigstens einen zweiten Airbag umfasst;
ein Gasgeneratorsystem zum Aufblasen des wenigstens einen ersten Airbags und wenigstens einen zweiten Airbags, wobei das Gasgeneratorsystem wenigstens einen Gasgenerator umfasst, der operativ mit dem wenigstens einen ersten Airbag und wenigstens einen zweiten Airbag kommuniziert; und
einem Sensorsystem zur Abtastung bevorstehender oder gegenwärtiger Kollisionsdaten, wobei das Sensorsystem wenigstens einen Sensor und wenigstens eine Zentralcomputereinheit zum Empfang und zur Verarbeitung der Daten umfasst, und dann zur selektiven Aktivierung des Gasgeneratorsystems,
wobei nach Aktivierung des Gasgeneratorsystems der wenigstens erste Airbag aufgeblasen wird, und dann der wenigstens zweite Airbag sequenziell nach dem wenigstens ersten Airbag nach Messung von Systembetriebsbedingungen und Empfang derselben durch die Zentralcomputereinheit aufgeblasen wird, und dann die selektive Aktivierung des wenigstens zweiten Airbags.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Rechte der US-Provisional-Anmeldung mit der Anmeldenummer 60/641,566 in Anspruch, welche als Anmeldetag den 5. Januar 2005 hat.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugaußenbereichairbagsysteme und insbesondere ein Airbagsystem, welches Airbags enthält, welche nacheinander auslösen, um den Schaden an einem Fahrzeug nach einem Unfallereignis zu verringern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es wurden verschiedene Vorschläge gemacht, um das Gewicht von Kraftfahrzeugstoßfängern zu reduzieren, indem deren Energieabsorptionscharakteristika erhöht werden, um dadurch den Schaden während Kollisionen zu verringern. Übereinstimmende Vorschläge schließen oft die Verwendung von Außenairbagsystemen ein, welche zusätzlichen Schutz bieten, während das relativ niedrige Gesamtfahrzeuggewicht erhalten bleibt.
Eine Herangehensweise ist es gewesen, komprimierbare, Energie absorbierende Plastikmaterialien an einem steifen Stoßfängerträger zu montieren. Um eine sekundäre Energieabsorption in solchen Systemen zur Verfügung zu stellen, wurde vorgeschlagen, dass ein zusammenklappbares, plattenähnliches Bauteil in dem komprimierbaren, Energie absorbierenden Plastikmaterial eingebettet ist, wie im US-Patent Nr. 3,856,613 gezeigt. Obwohl geeignet für deren beabsichtige Anwendung, fügen solche Systeme dem Fahrzeug Gewicht hinzu und erfordern spezielle Fertigungsmittel, um das komprimierbare, Energie absorbierende Plastikmaterial um die Komponenten herum zu bilden, welche das zusammenklappbare, plattenähnliche Bauteil bilden.
Eine andere Herangehensweise wie beispielsweise im US-Patent Nr. 3,656,791 gezeigt, stellt einen Fahrzeugstoßfänger mit einer Blende zur Verfügung, die einen aufblasbaren Airbag abdeckt. Der Airbag ist während der normalen Verwendung hinter der Blende angeordnet. Nach dem Aufprall bricht der Airbag durch die Blende hindurch und zerstört diese und legt den Airbag in Richtung auf den Schaden frei, indem er sich hinter der Blende herauserstreckt, um direkt zum auftreffenden Objekt ausgerichtet zu sein. Während des Betriebs besteht beim Zusammenprall die Möglichkeit eines Risses des Airbags. Ein derartiger Riss entlässt das Aufblasmedium in unkontrollierter Weise, so dass die Vorrichtung nicht länger in der Lage ist, eine Aufprallabsorption unter kontrollierten Bedingungen zur Verfügung zu stellen. Weiterhin gibt es während des normalen Betriebs keine Vorkehrung, um das Fluid oder das Gas aus dem Airbag zu entlassen, um eine kontrollierte Rate der Energieabsorption zur Verfügung zu stellen, welche eine Beschädigung des Stoßfängersystems vermeidet.
Daher wäre es eine Verbesserung des Standes der Technik, ein Airbagsystem oder einen Aufpralldämpfer zu entwickeln, welcher nicht nur das Gewicht des Fahrzeugs verringert, sondern auch den mechanischen Schaden des Fahrzeuges im Falle einer Kollision reduziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Airbagsystem zur Verfügung gestellt, welches sich um die oben erwähnten Belange kümmert. Eine Vielzahl von Airbags wird sequenziell eingesetzt, um die Kräfte einer Kollision zu mildern oder zu dämpfen, wodurch der Schaden am Fahrzeug und ebenso der Schaden an den Fahrzeuginsassen verringert wird. Die Airbags sind operativ auf Kontrollsystemkonfigurationen basiert, welche die sequenzielle Betätigung der Airbags nach Erhalt von gemessenen Parameterdifferenzen in den ausgelösten Kissen signalisieren. Die wie im Stand der Technik bekannt, gemessenen inkrementellen Parameter können ein Druckdifferenzial, ein Zeitdifferenzial oder ein Temperaturdifferenzial über die Zeit der ausgelösten Airbags einschließen.
Im Betrieb zeigt ein Sensorsystem, welches bekannte Sensoren wie vorwegnehmende oder voraussagende Sensoren wie aus dem Stand der Technik bekannt, und/oder beispielsweise Aufprallsensoren verwendet, entweder die bevorstehende oder die gegenwärtige Kollision an, wobei die beginnende sequenzielle Auslösung der Airbags an jedem erforderlichen Ort des Fahrzeuges angewendet wird. Nachdem der erste Airbag ausgelöst ist, überwacht eine Zentraleinheit (CPU) die Systembedingungen wie beispielsweise Druck, Zeit der Auslösung oder Temperatur des Airbags. Nachdem ein vorherbestimmter Schwellwert des Betriebsparameters erreicht wurde wie beispielsweise eine Minimummessung, signalisiert die CPU in bekannter Weise die Auslösung eines anderen aus der Vielzahl von Airbags. Das Fluten jeden Airbags in der Vielzahl von Airbags ist vorherbestimmt, entweder durch das Design oder den Riss, wodurch eine Dämpfung der Kollisionskräfte bewirkt wird, da die Airbags in Antwort auf den Druckabfall ausgelöst werden. Wie oben beschrieben, kann der Druckabfall durch eine aktuelle Messung ermittelt werden oder er kann mit den Temperatur- und/oder den Zeitdifferenzialen während des Betriebs des Systems korreliert sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsaufsicht auf ein Airbagsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einem nicht ausgelösten Zustand;
2 ist die Ansicht von 1, welche das initiale Auslösen des Airbagsystems zeigt;
3 ist eine Ansicht der 2, welche die Airbagauslösung zu einem späteren Zeitpunkt zeigt;
4 ist eine Ansicht eines Airbagsystems entlang der Seite und der Front eines Fahrzeuges, vor und nach der Aktivierung;
5 ist die Ansicht eines Airbagsystems, das an der Vorder- und Hinterseite des Fahrzeuges mit einem Airbagsystem ausgestattet ist, vor und nach der Aktivierung;
6 verdeutlicht ein multiples Airbagsystem entlang eines Frontstoßfängers eines Fahrzeuges, wobei das System eine Vielzahl von ineinander angeordneten Airbags enthält;
7 veranschaulicht den Betrieb eines Airbagsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
8 verdeutlicht ein multiples Airbagsystem, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und welches Gasgeneratoren und Airbags an der Peripherie des Fahrzeuges aufweist;
9 ist eine Explosionsansicht eines Fahrzeuges, welches Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält;
10 zeigt einen Status vor dem Auslösen einer Vielzahl von Sätzen von Airbags; und
11 zeigt eine Vorderansicht einer Vielzahl von Sätzen von Airbags der 10.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Querschnittsaufsicht auf eine Ausführungsform eines Fahrzeugschutzsystems 7, welches ein Airbagsystem 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einschließt. 1 zeigt das Frontteil eines herkömmlichen Motorfahrzeuges 9, in welchem ein Motor 10 in einem Motorraum 12 montiert ist, welcher teilweise durch eine vordere, querliegende Montagestruktur oder eine Trennwand 18 definiert ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die Trennwand 18 und alles was dahinter liegt konventionell und eine detaillierte Darstellung und detaillierte Beschreibung davon wird nicht vorgenommen.
Ein Leichttragrahmen 20 erstreckt sich nach vorn und ist an der Trennwand 18 befestigt, und ein Stoßfänger 22 ist montiert und wird durch den Tragrahmen 20 gehalten. Eine Vielzahl von Airbageinheiten 24, 25, 26 und 27 ist gleichfalls an dem Tragrahmen 20 montiert. Tragrahmen 20 kann aus einem geeigneten Leichtbaumaterial wie einem Polymer oder einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung, gebildet sein. Rahmen 20 kann gegossen, umgeformt, formgepresst oder vorgefertigt sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Rahmen 20 aus Blechmetallkomponenten gefertigt und in geeigneter Weise verbunden, beispielsweise durch Bolzen, Nieten oder Schweißen. Zur Vereinfachung des Austausches ist es wünschenswert, dass der Tragrahmen 20 an der Trennwand 18 demontierbar befestigt ist, beispielsweise unter Verwendung herkömmlicher Verbindungselemente mit Gewinden. Jedoch ist es möglich, dass andere Verfahren zum entfernbaren oder permanenten Befestigen (beispielsweise durch Klebung oder Schweißen) verwendet werden können, um den Tragrahmen 20 an der Trennwand 18 zu sichern.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Stoßfänger 22 als Traverse ausgebildet, welche sich über die Breite des Fahrzeuges erstreckt. Stoßfänger 22 kann unter Verwendung jeder geeigneten Methode wie den konventionellen Schraubverbindungen oder mittels Klebstoffen, an dem Tragrahmen 20 befestigt sein. Stoßfänger 22 kann aus Blech, Kunststoff oder einem elastischen Gummimaterial gebildet sein.
Es sollte zu verstehen sein, dass ein oder mehrere Elemente der vorliegenden Erfindung auch alternativ an etwas anderem als an dem Tragrahmen des in 1 gezeigten Typs montiert sein kann. Beispielsweise können anstelle der Montage an dem Tragrahmen 20 die Airbags 24, 25, 26 und 27 direkt an der Trennwand 18 oder an einem Teil des Fahrzeugrahmens montiert sein, unter Verwendung bekannter Anbringungsmethoden wie beispielsweise Gewindebefestigungen, Kleben oder Schweißen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird ein Airbag 24 unter Verwendung bekannter Verfahren aus herkömmlichen, verstärkten Geweben hergestellt, welche vorzugsweise fest genug sind, um ohne zu Zerreißen eine Kollision zu überstehen. Materialien dieser Art schließen faserverstärkte Kunststoffe, gummierte Materialien und biegsame Kohlefaserverbundwerkstoffe ein. Airbag 24 ist, wie in 1 gezeigt, in dem Frontteil des Fahrzeuges hinter dem Stoßfänger 22 positioniert. Airbag 24 ist derart gestaltet, um im Falle einer frontalen Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder Objekt auszulösen und die Kollisionsaufprallkräfte durch Entleeren zu absorbieren. Airbag 24 ist in Form und Größe derart ausgebildet, dass, wenn ausgelöst, dieser wenigstens einen Teil der Front des Fahrzeuges bedeckt und vorzugsweise groß genug ist, um einen substantiellen Teil der Front des Fahrzeuges zu schützen. Es wird verstanden werden, dass der ausgelöste Airbag wesentlich größer sein kann, als der Stoßfänger 22.
Während des Auslösens des Airbags 24 wird Hitze aus den Gasgeneratorverbrennungsprodukten an das Gewebematerial übertragen, aus welchem der Airbag 24 gebildet ist. Eine thermisch leitende, metallische Schicht ist vorzugsweise an der Außenseite des Gewebematerials des Airbags durch ein Verfahren, wie Sputtern, Vakuumabscheidung oder Aufdampfen, chemisches Beschichten oder elektrolytisches Beschichten gebildet. Alternativ kann die thermisch leitfähige Schicht durch Laminieren einer gefalteten Blech- oder Folienschicht auf die äußere Oberfläche des Airbaggewebematerials gebildet werden. Jedes thermisch leitfähige Metall kann verwendet werden wie beispielsweise Aluminium, Nickel, Kupfer, Silber, Zinn oder Kombinationen oder Legierungen davon. Die metallische Schicht hilft dabei, Wärme aus den Gasgeneratorverbrennungsprodukten abzuführen. Um daher eine rasche Wärmeabführung zu bewirkten, ist es bevorzugt, dass die metallische Schicht so thermisch leitfähig als möglich ist.
Airbag 24 ist mit einem Abblasventil (nicht abgebildet) ausgestattet, welches derart gestaltet ist, dass es bei einem vorbestimmten inneren Druck, der nach einem Zusammenstoß innerhalb des Airbags 24 erzeugt wird, öffnet. Das Abblasventil ist auch so konstruiert, um den internen Druck im Airbag 24, bei welchem die Entleerung startet, zu kontrollieren und um auch die Rate der Airbagentleerung zu kontrollieren. Jede geeignete bekannte Abblasventilkonstruktion kann verwendet werden, welche normalerweise mittels Schwerkraft und/oder einer Feder oder einem Äquivalent geschlossen ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist Airbag 25 im Inneren von Airbag 24 angeordnet. Airbag 25 ist unter Verwendung bekannter Verfahren aus herkömmlichen verstärkten Geweben hergestellt, welche vorzugsweise stark genug sind, um ohne zu Reißen einer Kollision zu widerstehen. Materialien dieser Art schließen faserverstärkte Kunststoffe, gummierte Materialien und biegsame Kohlefaserverbundwerkstoffe ein.
Da Airbag 25 im Inneren von Airbag 24 montiert ist, unterliegt Airbag 25 dem thermischen Schock, der aus der Ausbreitung der heißen Aufblasgase in den Airbag 24 während des Aufblasens des Airbags 24 entsteht. Um Widerstandsfähigkeit gegen den thermischen Schock zur Verfügung zu stellen und dabei zu helfen, den inneren Airbag 25 zu schützen, ist eine Schicht aus Siliziumdioxid an der äußeren Oberfläche von Airbag 25 angebracht, und zwar unter Verwendung von bekannten Methoden wie beispielsweise ein Elektroablagerungsprozess oder ein Aufdampfungsverfahren. Siliziumdioxid ist bekannt für dessen hohe Widerstandsfähigkeit gegen thermischen Schock. Bei der Einwirkung der heißen Aufblasgase hilft die Siliziumdioxidbeschichtung die Integrität des Airbags zu erhalten, indem der thermische Schaden am Airbag 25 verzögert wird. Andere geeignete Beschichtungsmaterialien als Siliziumdioxid können ebenfalls verwendet werden.
Airbags 26 und 27 werden nach bekannten Verfahren aus herkömmlichen verstärkten Geweben hergestellt, welche vorzugsweise stark genug sind, um eine Kollision ohne Zerreißen zu überstehen. Materialien dieses Typs schließen faserverstärkte Kunststoffe, gummierte Materialien und biegsame Kohlefaserverbundwerkstoffe ein. Airbag 26 und 27 sind an gegenüberliegenden Eckteilen der Stoßfänger 22 montiert, um die Drehung und die Richtung des Fahrzeuges nach einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder Objekt zu beeinflussen.
Die Airbags 24, 25, 26 und 27 werden jeweils unter Verwendung eines herkömmlichen Airbagauslösemechanismus derart ausgelöst, dass ein Gasgenerator (nicht dargestellt) an einen oder mehrere der jeweiligen Airbags gekoppelt ist, um eine Fluidkommunikation mit dem Inneren des verbundenen Airbags zu ermöglichen. In der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform ist für jeden der Airbags 24, 25, 26 und 27 vorgesehen ein separater Gasgenerator. In einer alternativen Ausführungsform ist ein getrennter Gasgenerator für jeden der Airbags 26 und 27 vorgesehen, während die Airbags 24 und 25 unter Verwendung eines einzelnen Gasgenerators (wie eines 2-Stufen-Gasgenerators) ausgelöst werden, ausgestaltet, um ein phasenweises Auslösen der Airbags 24 und 25 zu initiieren. Das phasenweise Auslösen der Airbags 24 und 25 unter Verwendung eines einzelnen Gasgenerators kann durch jedes der bekannten Verfahren erreicht werden. Beispielsweise kann ein separater Zünder operativ an jede Verbrennungskammer eines 2-Stufen-Gasgenerators gekoppelt sein und ein zeitgesteuertes Zündsignal für jeden dieser Zünder bereitgestellt werden. Alternativ kann der Gasgenerator mit einem einzelnen Zünder ausgestattet sein und ein bekanntes Verfahren kann verwendet werden, um eine zeitgekoppelte Zündung des Gaserzeugungsmittels in einer zweiten Verbrennungskammer des Gasgenerators in Antwort auf die Zündung des Gaserzeugungsmittels, welches in einer ersten Verbrennungskammer enthalten ist. Es wird anzuerkennen sein, dass viele geeignete Anordnungen von Gasgeneratoren und Zündern in Abhängigkeit von den vorgegebenen Anwendungen möglich sind.
Ein anderes Verfahren des sequenziellen Betriebs schließt das Messen eines Systemparameters wie einer Druckdifferenz ein, die während einer Zeit innerhalb des Auslösen des Airbags auftritt. Der gemessene Wert wird durch eine Zentraleinheit (CPU) aufgenommen und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, der für diese relativen Messwerte programmiert ist. Wird der Schwellwert erreicht, regelt die CPU die nachfolgende Auslösung des Airbags innerhalb eines Airbags, wobei ein stufenweises oder sequenzielles Auslösen des oder der Airbags 25, der oder die innerhalb des äußeren Airbags 24 enthalten ist oder sind, bewirkt wird. Die Systemparameter wie Druck, Zeit und/oder Temperatur, werden über die Zeit in einer bekannten Weise gemessen und der CPU mitgeteilt oder übermittelt. Das stufenweise Auslösen eines Airbags oder von Airbags innerhalb eines äußeren Airbags bewirkt ein Dämpfen und Abschwächen der Kollisionskraftabsorption der Airbags, wobei die damit verbundenen Schäden an den verbundenen Stoßfängern oder an der Fahrzeugstruktur verringert werden. Zusätzlich schwächt der Dämpfungseffekt die Kraft ab, welcher die Fahrzeuginsassen infolge der Kollision unterworfen sind.
In einer Ausführungsform können die Airbags derart gestaltet sein, dass diese sich in etwa dreißig Sekunden vollständig mit den hierin beschriebenen Belüftungscharakteristika entleeren. Nach einem Aufprall nähern sich zwei Fahrzeuge mit einer Rate von etwa 0,5 Zoll pro Millisekunde bei 30 Meilen pro Stunde aneinander an. Nach dem Auslösen eines Airbagsystems der vorliegenden Erfindung, wird die Annäherungsrate um etwa 20 Prozent auf etwas 0,4 Zoll pro Millisekunde reduziert. Die Verzögerung wird dabei fortgesetzt, während die Airbags sequenziell infolge der algorithmischen Kontrolle der CPU, ausgelöst werden. Um die Funktionsweise eines Airbagsystems der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, kann ein erster Airbag eine 50-prozentige Entleerung durch Druckunterschiedsmessungen widerspiegeln, wobei der nächste Airbag in der Sequenz ausgelöst würde, um die abgemilderte oder gedämpfte Kollision fortzusetzen. Ein dritter Airbag innerhalb des ersten Airbag würde sich aufblasen, wenn die zweite Serie von Airbags oder der zweite Airbag zu etwa 70 Prozent entleert ist. Auf diese Art und Weise wird ein kaskadenförmiges Aufblasen und eine schrittweise Entleerungssequenz schließlich die sich einander annähernden Fahrzeuge oder Objekte verlangsamen, was in einem weichen Aufprall und zu einer minimalen Zerstörung an den Fahrzeugen sowie auch deren Insassen führt. Allgemein gesagt, werden Schwellwerte im Hinblick auf das Überwachen der jeweiligen Betriebsparameter ausgewählt, welche 20–80% des normalen Wertes betragen. In Abhängigkeit von den Gestaltungsüberlegungen, werden daher Werte, die einen Druckverlust eines gegebenen Airbags anzeigen, beispielsweise im Bereich von etwa 20 bis 80% des anfänglichen Totaldrucks des Airbags nach dessen Aktivierung betragen.
Jeder Gasgenerator enthält eine entzündbare Gaserzeugungsmittelzusammensetzung, um ein Aufblasgas zum Aufblasen eines oder mehrerer verbundener Airbags, und wenigstens einen Zünder zum Zünden der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung in dem Gasgenerator. Beispiele für Gasgeneratoren, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind in den US-Patenten Nr. 6,752,421, 5,806,888 und 6,341,799 beschrieben, welche alle hierin durch Referenz einbezogen sind. Jeder Gasgenerator kann ebenso in operativer Kommunikation mit einem Unfallereignissensor (nicht dargestellt) stehen, mit jedem Sensor der in Kommunikation mit einem bekannten Unfallsensoralgorithmus steht, welcher die Betätigung des einen oder mehrerer assoziierter Airbags über beispielsweise die Aktivierung des Gasgenerators im Falle einer Kollision signalisiert. Die Gasgeneratoren können am Tragrahmen 20, an der Trennwand 18 oder am Rahmen der Fahrzeuges montiert sein, unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren wie beispielsweise Crimpen, Schweißen, Kleben oder mittels Befestigern. Gaserzeugungsmittel, die in den Gasgeneratoren inkorporiert sind, können eine oder mehrere Nichtazidformulierungen in Tablettenform enthalten. Jedoch sind viele andere geeignete Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen im Stand der Technik bekannt. Repräsentative Beispiele von geeigneten Zusammensetzungen sind in den US-Patenten mit den Nummern 5,035,759, 5,872,329, 6,074,502 und 6,210,505 beschrieben, welche hierin durch Referenz einbezogen sind. Es sollte anerkannt werden, dass Hybrid- und Druckgasgasgeneratoren ebenso in bekannter Art und Weise und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Die Funktionsweise des Airbagsystems wird nun unter Bezugnahme auf die 2–3 diskutiert.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nach einem Unfallereignis ein Signal von einem Unfallsensor (nicht dargestellt) an die Gasgeneratoren weitergeleitet, die an die Airbag 24, 26 und 27 gekoppelt sind, wobei der oder die verbundenen Zünder aktiviert werden und die Gaserzeugungsmittel, die in dem oder den Gasgeneratoren inkorporiert sind, gezündet werden. Aufblasgas verlässt dann den oder die Gasgeneratoren und strömt in die Airbags 24, 26 und 27, wodurch die Airbags aufgeblasen werden. Etwa eine Sekunde nach Aktivierung der Airbags 24, 26 und 27 wird Airbag 25 in ähnlicher Weise aktiviert, entweder durch eine Zeitantwort auf ein Signal, welches die anderen Airbags aktiviert hat, oder durch ein separates Signal, das zu einem mit dem Airbag 25 verbundenen Gasgenerator übermittelt wurde, wie ein Signal, das von der CPU in Antwort auf eine Schwellspannung, die aus einem Druckunterschied im Airbag 24 resultiert, übermittelt wird.
Das aufgeblasene Volumen von Airbag 24 wird für nur eine kurze Zeit nach dem Aufprall gehalten. Dann richtet die Deformation des Stoßfängers 22 die Aufprallkraft (in die Richtung, welche mit dem Pfeil „A" gekennzeichnet ist) gegen die ausgedehnte Oberfläche des Airbags 24, um einwärts gegen den Airbag (2) zu drücken. Während Airbag 24 einwärts gedrückt wird, wirkt der Druckanstieg in Airbag 24 auf das Ablassventil, so dass dieses öffnet und das Aufblasgas durch das Ablassventil im Airbag ausgeblasen wird. Das kontrollierte Ausblasen von Airbag 24 be wirkt eine Absorption der Kollisionsenergie. Der Druck, bei welchem das Ablassventil aktiviert wird, kann derart gewählt werden, dass eine Verzögerungsperiode von Millisekunden nach dem Aufblasen auftritt, bevor der innere Airbag druckentlastet wird. Wenn Airbag 24 weiter einwärts gedrückt wird, kontaktiert Airbag 24 den aufgeblasenen Airbag 25 (3). Weiterer Druck auf Airbag 25 durch Airbag 24 bewirkt, dass der Airbag 24 nach innen gedrückt wird, wodurch eine weitere Abnahme der Kollisionsenergieabsorption erfolgt. Die Energie, die während des Ausblasens von Airbag 24 absorbiert wird, und der Widerstand der Deformation, welche durch Airbag 25 bewirkt wird, reduzieren in Kombination die Fahrzeugschäden während des Aufpralls. Der Kontakt zwischen den Airbags 26, 27 und dem anderen Fahrzeug oder Objekt hilft bei der Verhinderung des Drehens oder Verschiebung von Fahrzeug 9 relativ zu dem anderen Fahrzeug oder Objekt.
Das relativ große Ausmaß an Energieabsorption, die durch die oben beschriebene Struktur bereitgestellt wird, verbessert den Schutz der Karosserie des Fahrzeuges und erhöht die Sicherheit der Fahrzeuginsassen. Zusätzlich kann der zerstörbare Frontteil des Fahrzeuges einfach und kostengünstig und ohne die Notwendigkeit der Entfernung angrenzender Teile der Fahrzeugkarosserie ersetzt werden. Es wird anerkannt werden, dass der Tragrahmen und das Airbagsystem wie oben beschrieben alternativ (oder zusätzlich) am rückwärtigen Teil des Fahrzeuges gesichert sein können, ebenso wie an der Front des Fahrzeuges, wodurch ein erhöhter Schutz vor Schäden, die aus rückwärtigen Kollisionen sowie aus frontalen Kollisionen resultieren.
Sensoren
Obwohl eine typische Anwendung für vorwegnehmende Sensoren der Seitwärtsaufprall ist, können Frontal- oder Heck aufprall vorwegnehmende Sensoren verwendet werden, um das aufprallende Objekt zu identifizieren, bevor der Aufprall auftritt. Bevor man einen vorwegnehmenden Sensor für Vollfrontalzusammenstöße verwendet, können Neuronetze verwendet werden, um viele Frontalzusammenstöße zu detektieren, unter Verwendung von zusätzlichen Daten zu den Output-Daten eines normalen Kollisionen erkennenden Beschleunigungsmessers. Einfaches Radar oder Lautbilder können beispielsweise zu den geläufigen, auf Beschleunigungsmessern basierenden Systemen hinzugefügt werden, um wesentlich mehr Informationen über den Aufprall und das auftreffende Objekt zu erhalten, als es aus dem Verzögerungssignal allein möglich wäre.
Vorwegnehmende Sensoren für Front-, Heck- oder Seitenaufprall, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können jeweils eine Vielzahl von Technologien verwenden, einschließlich optischer, Radar (einschließlich Schallradar, Mikroenergieimpulsradar und Ultraweitbandradar), akustischer, Infrarot oder deren Kombinationen. Das Sensorsystem enthält typischerweise einen Neuronetzprozessor, um die Diskriminierung durchzuführen, jedoch können ein nachbildendes Neuronetz, eine FuzzY-Logik oder andere Algorithmen verwendet werden, die mit einem Mikroprozessor arbeiten.
Beispielhafte vorwegnehmende Sensoren sind im Stand der Technik bekannt und können in das Fahrzeugschutzsystem der vorliegenden Erfindung inkorporiert werden. Als solches und unter Bezugnahme auf den Stand der Technik des vorliegenden Gegenstandes der Anmeldung, wird auf das europäische Patent mit der Publikationsnummer 0 210 079 (Davis) Bezug genommen. Davis beschreibt unter anderem ein Radarsystem, das diese exemplifiziert, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, für die Verwendung in Verbindung mit einer Airbagauslösevorrichtung, um die Verletzung von Passagieren zu verhindern, wenn der Aufprall mit einem sich annähernden Objekt bevorsteht. Spannungspegeleingangswerte, die den Abstand zwischen einem Objekt und dem Fahrzeug repräsentieren, der Annäherungsrate des Objekts in Bezug auf das Fahrzeug, die Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrtüberwachungseingangswerte, beispielsweise Lenkwinkel, Umdrehungsraten und Beschleunigung/Verzögerung, werden alle durch geeignete Detektoren generiert, gemäß ihrer Wichtigkeit für eine normale Fahrzeugführer als sicher oder Gefahrlevels gewichtet und dann werden die gewichteten Eingangsspannungen summiert, um einen „momentanen Spannungspegel" zu liefern. Dieser momentane Spannungspegel wird mit vorherbestimmten Spannungspegeln verglichen und, wenn der momentane Spannungspegel innerhalb einer vorherbestimmten Sicherheitszone liegt, werden keine Ausgangssignale erzeugt. Auf der anderen Seite, wenn der momentane Spannungspegel außerhalb der Sicherheitszone liegt, das heißt innerhalb der Gefahrenzone, dann kann das Kontrollsystem so gestaltet sein, um das Entfalten des Airbagsystems zu initiieren, unter der zusätzlichen Bedingung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb des vorherbestimmten Pegels liegt. Beispielsweise kann das System derart programmiert sein, um den Airbag auszulösen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 35 und 204 Meilen pro Stunde bei einer Zeit von etwa 0,2 Sekunden vor dem Aufprall liegt und dadurch dem Airbag genügend Zeit lässt, sich voll zu entfalten.
Was die Struktur anbetrifft, bezieht Davis ein Radarsystem ein, das eine Antennenanordnung, eine Signalverarbeitungseinheit und einen Output-Monitor enthält. Davis stützt sich auf ein Radarsignal, das durch eine Antenne in der Antennenanordnung erzeugt wird und welches ein Rücksignal erzeugt, welches nach Reflektion des Radarsignals von dem herannahende Objekt erzeugt wird. Das Rückkehrsignal wird von einem Transceiver empfangen und wei terverarbeitet, um den Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug und die Rate, mit der sich das Objekt dem Fahrzeug nährt, zu bestimmen. Das Rückkehrsignal des Radarsignals, das durch die Antenne erzeugt wird, ist ein Einzelpuls, das heißt ein Einzelpixel. Die Zeit, die zwischen der Emission des Radarsignals durch die Antenne und dem Empfang des Rückkehrsignals durch den Transceiver vergeht, bestimmt den Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug und, basierend auf der vergangenen Zeit, für eine Serie von erzeugten Radarsignalen zu gesetzten Intervallen ist es möglich, die Annäherungsrate eines Objekts, relativ zu dem Fahrzeug, zu bestimmen.
Im Betrieb werden die Annäherungsrate des Objekts im Verhältnis zum Fahrzeug, der Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug, die Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl als auch die Fahrparameter in Spannungspegel umgewandelt. Davis verwendet dann einen Algorithmus, um die Spannungspegel zu Wichten und mit den Spannungspegeln unter vorherbestimmten Bedingungen zu vergleichen, für welche die Airbagentfaltung gewünscht ist. Werden die Bedingungen durch die Ergebnisse der Algorithmenberechnung an den gewichteten Spannungspegeln erfüllt, löst der Airbag aus. In einer Ausführungsform kann durch geeignete Manipulation der Spannungspegel, das Falschauslösen des Airbags durch Aufprall mit Objekten, die kleiner als beispielsweise ein Motorrad sind, verhindert werden, wenn die Spannung, die mit einem Motorrad in einem bestimmten Abstand vom Fahrzeug korrespondiert, kleiner ist als die Spannung, welche mit einem LKW, beispielsweise bei der gleichen Entfernung korrespondiert.
US-Patent Nr. 6,366,236, welches hiermit einbezogen ist, erläutert beispielhaft ein Neuronetzsystem, welches ein System und ein Verfahren zur Verarbeitung eines Radarsignals unter Verwendung eines Neuronetzes einschließt, welche die Zwischenfrequenz-Gleich- und Gegenphasensignale verarbeitet, die von einem FMCW-Radar zeitabhängig aufgenommen wurden, um den Bereich von durch das assoziierte Radarübertragungssignal beleuchteten Zielen zu ermitteln, worin das Ergebnis der Verarbeitung des Neuronetzes ähnlich in seinen Ergebnissen ist, wie das von konventionellen FMCW-Signalverarbeitungsschritten der DC-Ruhestromkompensation, Kriechstromkompensation, Fast-Fourier-Transformation und CFAR-Detektion. Der verbundene Neuronetz-Radarprozessor kann auf einem Neuronetz-Prozessorchip implementiert werden, um die Kosten zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Trainieren des Neuronetzes zur Verfügung, mit Signalen, die für ein FMCW-Radar relevant sind, einschließend einem großen Bereich von Target-Szenarien sowie Kriechstromsignalen, DC-Verlustsignalen und Hintergrundstörsignalen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst ein Neuronetz-Radarprozessor ein Multilayer-Perzeptron-Neuronetz, umfassend ein Input-Layer, ein zweites Layer und wenigstens ein drittes Layer, worin jedes Layer eine Vielzahl von Knoten hat. Jeder Knoten des Input-Layers ist operativ mit jedem Knoten des zweiten Layer verbunden. Das zweite und dritte Layer umfasst eine Vielzahl von Teilmengen von Knoten, worin Knoten aus einer Teilmenge des dritten Layer operativ nur mit Knoten einer Teilmenge des zweiten Layers verbunden sind, wodurch eine 1:1-Korrespondenz zwischen Teilmengen im zweiten und dritten Layer entstehen. Die jeweils miteinander verbundenen Teilmengen bilden ein entsprechendes gegenseitiges exklusives Unternetz. Die Ausgänge an den Knoten in dem dritten Layer sind operativ mit den Ausgängen des Neuronetes verbunden und das Neuronetz wird derart trainiert, dass jeder Ausgangsknoten auf ein Ziel in einer bestimmten Entfernungszelle und jedes Unternetzes auf Ziele innerhalb einer Menge von Zielbereichen reagiert, worin unterschiedliche Unternetze auf jeweils unterschiedliche, nicht überlappende Mengen von Zielbereichen reagieren.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Verarbeitung eines Radarsignals das Bilden einer Zeitserie durch Sammeln von Gleichphasen- und Gegenphasen-Komponenten des heruntergewandelten Radarrücksignals, unter Bildung einer ersten Vielzahl von ersten gewichteten Summen, und Bildung einer zweiten Vielzahl von zweiten gewichteten Summen. Jede Komponente des heruntergewandelten Radarantwortsignals umfasst eine assoziierte Wellenform und die Zeitserie umfasst eine Vielzahl von Elementen. Jede erste gewichtete Summe umfasst eine Summe von ersten Werten, gewichtet durch einen entsprechenden Satz erster Gewichte, und jeder erste Wert ist eine erste Funktion eines unterschiedlichen Elements der Zeitserie. Jede zweite gewichtete Summe umfasst eine Summe von zweiten Werten, welche durch einen entsprechenden Satz von zweiten Gewichten gewichtet sind. Die erste Vielzahl von ersten gewichteten Summen umfasst eine dritte Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen der ersten gewichteten Summen und die zweite Vielzahl von zweiten gewichteten Summen umfasst eine vierte Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen der zweiten gewichteten Summen. Jeder zweite Wert einer zweiten gewichteten Summe einer aus der vierten Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen ist eine zweite Funktion einer unterschiedlichen ersten gewichteten Summe von nur einem aus der dritten Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen der ersten gewichteten Summen. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der ersten und zweiten Sätze von Gewichten derart, dass der dritte Satz von gewichteten Summen einer aus der vierten Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen im Wesentlichen nur von Zielen in einem ersten Satz von Zielbereichen gegenüber ansprechbar ist und der dritte Satz von gewichteten Summen einer anderen der vierten Vielzahl von gegenseitig exklusiven Teilmengen im Wesentlichen nur für Ziele in einem zweiten Satz von Zielbereichen ansprechbar ist, wodurch der erste und der zweite Satz von Zielbereichen sich nicht überlappen.
In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Training von Neuronetzen in einem Neuronetz-Radarprozessor das Bilden von wenigstens einer ersten Zeitserie von Gleichphasen- oder Gegenphasen-Komponenten, welche ein heruntergewandeltes Radarrücksignal von einem Zielbereich repräsentiert und die Anwendung von wenigstens einer ersten Zeitserie auf ein Input-Layer eines Neuronetes. Jede Komponente umfasst eine assoziierte Wellenform und die wenigstens eine erste Zeitserie umfasst eine Vielzahl von Elementen. Das Input-Layer umfasst eine erste Vielzahl von ersten Knoten. Eines der Elemente aus der wenigstens einen ersten Zeitserie ist mit jedem der ersten Vielzahl der ersten Knoten verbunden und verschiedene Elemente sind mit verschiedenen ersten Knoten verbunden. Das Neuronetz umfasst weiterhin eine zweite Vielzahl von Knoten, eine dritte Vielzahl von korrespondierenden Gewichtswerten, die operativ mit der zweiten Vielzahl von Knoten verbunden sind, und eine vierte Vielzahl von Ausgangsknoten. Das Verfahren umfasst weiterhin das Einstellen der dritten Vielzahl von korrespondierenden Gewichtswerten derart, dass ein Ausgangssignal an jedem der vierten Vielzahl von Ausgangsknoten einer Zielbereich entspricht. Die wenigstens einer erste Zeitserie ist ausgewählt aus einer Zeitserie, die einem Zielbereich entspricht, sowie einer Zeitserie mit einem Verlustsignal und einer Zeitserie mit einer DC-Vorspannung; der Zielbereich ist ausgewählt aus einem Zielbereich mit einer Variation der Zielreflektionsgröße einem Zielbereich mit einer Zielfluktuation und einem Zielbereich mit einer Variation der Zielposition in Bezug auf das Radar, einem Zielbereich mit einer Variation der Zielgeschwindigkeit in Bezug auf das Radar, einem Zielbereich mit einer Variation des Zeilansichtswinkels, einem Zielbereich mit einer Variation in der Zielform, einem Zielbereich mit einer Variation in der Zielgröße, einem Zielbereich mit einer Variation in dem Antennenstrahlrichtwinkel, einem Zielbereich mit einem Hintergrundstörsignal und einem Zielbereich mit Reflektion. Für die wenigstens eine erste Zeitserie, ausgewählt aus den Zeitserien mit einem Verlustsignal aber ohne Ziel, einer Zeitserie mit einer DC-Vorspannung aber ohne Ziel und einer Zeitserie, welche eine Zielfläche mit einem Hintergrundstören repräsentiert, die dritte Vielzahl von entsprechenden Gewichtswerten ist derart eingestellt, dass das Ausgangssignal an jedem der vierten Vielzahl von Ausgangsknoten in Richtung auf 0 tendiert.
US-Patent Nr. 6,085,151, welches hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, beschreibt ein weiteres exemplarisches System, welches Objekte vor dem tatsächlichen Aufprall erkennen kann, welche mit dem Zielfahrzeug kollidieren können. Die vorliegende Erfindung schätzt die Zeit bis zum Aufprall des kollidierenden Objekts, identifiziert den Typ und schätzt die Schwere des Unfalls ab, um eine oder mehrere der folgenden Fahrzeugvorrichtungen zu kontrollieren und so die Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu erhöhen: a) Warnvorrichtungen, um den Fahrer vor nahender Gefahr aus einem potenziellen Unfall zu alarmieren, b) das Brems- und/oder Lenksystem des Fahrzeugs zum automatischen Vermeiden eines potenziellen Unfalls, soweit möglich, und c) Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtungen, wie einen Energie absorbierenden Sitzgurtstraffer und Airbaggasgeneratoren mit variabler Rate. Dementsprechend kann ein vorhersehendes Kollisionserkennungs- und Auslösekontrollsystem mit den folgenden Merkmalen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein:

1. Scannt über einen großen Winkelbereich (beispielsweise >±100 Grad) um einen Geschwindigkeitsvektor des Gastfahrzeuges.
2. Überwacht multiple (beispielsweise >25) Objekte gleichzeitig, um alle potenziell gefährdenden Objekte zu erfassen.
3. Sagt den zukünftigen Kurses in Abhängigkeit von der Zeit voraus, um die Möglichkeit eines Aufpralls, die Zeit bis zum Aufprall, die Schwere des Aufpralls und den Punkt/Winkel des Aufpralls vorherzuberechnen, um das aktive Sicherheitssystem auszulösen.
4. Behandelt jeden Sensorreport als einen möglichen Kollisionsreport und führt eine Bedrohungsanalyse durch, um zu ermitteln, ob ein gegebener Sensorreport ein falscher Alarm ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Ausbleibens einer Kollision erheblich vermindert wird.
5. Erfordert keine Daten über Geschwindigkeit, Kurs und Ort etc. des Gastfahrzeuges und benötigt ebenso keine Daten über den Zustand der Straße (beispielsweise kurvig oder geradeaus) und keine Kenntnis über den Ort des Gastfahrzeuges auf der Straße, um mögliche Kollisionsobjekte zu vermeiden, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems erhöht wird, wenn das Fahrzeug während des Rutschens und Schleuderns außer Kontrolle ist.
6. Ist wegen einer einzigartigen Signalcodierung immun gegen Interferenzen aus anderen, ähnlichen Systemen in dem Bereich.
7. Wird zum Auslösen und zur Kontrolle des Verfahrens und des Mischens von Auslösungen von Fahrzeugkontroll- und Insassenrückhaltesystemen wie einer Kombination von Sitzgurtspannern, Airbags, Bremsen sowie externen Schadensverminderungssystemen wie ex ternen Airbags, verwendet. Es wird ebenso verwendet, um den Fahrer vor dem bevorstehenden Unfall zu warnen, um fahrerbasierte Vermeidungen zu bewirken (zum Beispiel Lenken oder zusätzliches Bremsen).
8. Scannt adaptiv oder richtet die Antenne aus, um die Rate der Updates aus informationsreichen Lokalitäten im Falle einer möglichen hohen Gefahrenzone zu erhöhen und verbessert das Abschätzen der Kollisionszeit und -schwere.
9. Weist nach, wenn das Gastfahrzeug mit einem anderen beweglichen oder stationären Objekt oder einem anderen Fahrzeug zu kollidieren droht oder wenn ein anderes Fahrzeug mit dem Gastfahrzeug zu kollidieren droht, auch wenn das Gastfahrzeug stationär ist, und zwar über einen weiten Bereich von Annäherungswinkeln.

Ein Bereichs-Dopplerabbild wird nicht nur verwendet, um die Geschwindigkeit aller Ziele unverzögert zu generieren, sondern bewirkt auch die Auflösbarkeit multipler Ziele im Radarstrahl im Subantennenstrahl. Dies gestattet es dem System der vorliegenden Erfindung, einen breiteren Strahl zu verwenden und das gesamte Suchvolumen um das Fahrzeug herum schneller abzudecken. Es reduziert ebenso die Komplexität des Radarsystems in Bezug auf die Anzahl von Strahlen, die in einem Multi-Strahl-Array (MBA) oder in der Größe der Phasen-Array-Antenne verwendet werden müssten.
Das Sensorsystem inkorporiert ebenso eine Bereichs-Dopplerabbildung für verbesserte Leistung gegen räumliches Rauschen. Beispielsweise werden die meisten Radarsysteme zur Vorhersage einer bevorstehenden Kollision in die Irre geführt, wenn eine Sammlung von kleinen Objekten, wie Limonadendosen von einer Überführung herab geworfen werden. Im Gegensatz hierzu verwendet die vorlie gende Erfindung eine Kombination einer verbesserten Bereichsauflösung und Bereichs-Dopplerabbildung, um das Störsignal als nicht bedrohend zu erkennen.
Obwohl vorhersehende Sensoren hierin beschrieben sind, wird der Fachmann anerkennen, dass andere Sensoren, die im Stand der Technik bekannt und nützlich sind, ebenso verwendet werden können, und zwar allein oder in Verbindung mit vorausschauenden oder vorhersagenden Sensortechnologien, wie oben diskutiert. Beispielsweise kann ein Aufprallsensor, wie beispielhaft im US-Patent Nr. 5,725,265 beschrieben und hierin durch Bezugnahme einbezogen, mit den sequenziell arbeitenden Airbags der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Zentralcomputereinheit (CPU)
In einem exemplarischen Airbagsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Zentralcomputereinheit (CPU) verwendet werden, wie im US-Patent Nr. 5,646,613 (welches hierin durch Bezugnahme einbezogen ist) beschrieben. Andere bekannte Technologien, die äquivalente Resultate im Hinblick auf die CPU erzielen, werden ebenso in Betracht gezogen. Die exemplarische CPU ist mit einem computerbasierten System zur Vorhersage einer Kollision und Auslösen von Airbags zu einem geeigneten Zeitpunkt ausgerüstet, um das Ausmaß der Schäden, welche das Fahrzeug bei einem Unfall erhält, zu reduzieren. Das Airbagsystem umfasst im Wesentlichen einen Strahlungsenergiedetektor, einen Geschwindigkeitsdetektor, eine Energie absorbierende Aufblaseinheit und eine Zentralcomputereinheit (CPU).
Der Strahlungsenergiedetektor kann von jeder bekannten Art sein wie Ultraschall-, Infrarot-, Radar-(Laser, Mikrowellen etc.) und akustische Detektorvorrichtungen. Exemplarische Sensoren werden hierin beschrieben, deren Diskussion ist gleichfalls hier zu finden. In einer be vorzugten Ausführungsform wird wegen der engeren Keulenbreite und Winkelauflösung ein Laserradar verwendet. Noch wichtiger, Laserradar gibt spezifischere und präzisere Informationen über Richtung, Abstand, Größe und relative Geschwindigkeit der nachgewiesenen Fahrzeuge oder Hindernisse. Ein derartiges System kann eine Radarnachweisvorrichtung enthalten, welche Signale mit einer Rate im Bereich von einer 1 bis 1.000.000.000 Abtastungen pro Sekunde übermittelt und empfängt. Die Daten, die durch das Laserradar (im Weiteren Radar genannt) erhalten werden, werden von einem Computer weiterverarbeitet, um die Zeit einer bevorstehenden Kollision zu bestimmen.
Der Geschwindigkeitsdetektor der bevorzugten Ausführungsform liefert Geschwindigkeitsinformationen an die CPU betreffend die Geschwindigkeit, die Richtung und andere wichtige Informationen im Bezug auf das Straßenfahrzeug. Diese Informationen liefern der CPU die gegenwärtigen Parameter des Betriebs des Fahrzeuges, welche es der CPU gestatten, den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Aufprall auftreten wird. Die Energieabsorptionsaufblaseinheit, typischerweise eine Airbageinheit, reagiert auf ein Kontrollsignal, das durch die CPU erzeugt wird. Die Einheit hat ein Volumen von Aufblasgas in einem Gasgenerator enthalten. Der Gasgenerator hat ein elektronisch kontrolliertes Ventil, das durch die CPU aktiviert wird und welches das Aufblasgas in einen durchstoßfesten Airbag entlässt. Der Airbag bildet einen Energie absorbierenden und ableitenden Puffer zwischen dem Fahrzeug, welches damit ausgerüstet ist, und dem Objekt der Kollision. Wie hierin erläutert, können die Airbags Hochdruckabblasventile verwenden, um die absorbierte Energie in die Atmosphäre umzuleiten und zu verteilen.
Eine CPU wird verwendet, die in der Lage ist, Inputinformationen zu empfangen und weiterzuverarbeiten und schließlich ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches die Aktivität initiiert. Derartige CPUs sind im Stand der Technik gebräuchlich. Die CPU kann mittels einfacher, bekannter Algorithmen bei der gegebenen notwendigen Geschwindigkeit, dem Abstand und den Richtungsdaten einen Unfall oder eine Kollision als bevorstehend voraussagen. Nachdem die Voraussage gemacht wurde, bemisst die CPU die Zeit, die notwendig ist, um den schützenden Effekt des Aufblasens zu maximieren und erzeugt ein Kontrollsignal für die Aufblaseinheit. Die Zeit, die als notwendig erachtet wird, ist normalerweise auf ein minimal zulässiges Zeitfenster bezogen. Wenn eine bevorstehende Kollision außerhalb der Kontrolle des Fahrers gerät, wird das Zeitfenster etabliert, so dass der Airbag sich zu einer geeigneten Größe und Druck vor dem Aufprall aufblasen kann. Die Airbags, welche im Stand der Technik bekannt sind, sind in der Lage, sich innerhalb von Zehntelsekunden aufzublasen. Sobald eine Kollision drohende, unvermeidbar und unausweichlich wird, bestimmt die CPU den Zeitpunkt des Aufpralls, setzt das minimal zulässige Zeitfenster, warnt optional den Fahrzeugführer und sendet ein Kontrollsignal an die Luftaufblaseinheit. Das Kontrollsignal veranlasst den Airbag, sich während des minimal zulässigen Zeitfensters zu entfalten und der aufgeblasene Airbag absorbiert die mit den kollidierenden Körpern verbundene Energien. Diese Energien schließen unter anderem kinetische, Impuls- und Trägheitsenergien ein.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ist ein Straßenfahrzeug 100 mit einem hierin beschriebenen System der vorliegenden Erfindung ausgerüstet. Das System stört nicht das gegenwärtige Niveau der ästhetischen Qualitäten, die mit modernen Fahrzeugen heutzutage assoziiert sind. Das Äußere des Fahrzeuges 100 hat Stoßfänger 102, Hilfsradaröffnungen 104 und Airbagöffnungen 106. Nach Aktivierung wird der Airbag 108 unter Bildung eines Auf prallpuffers zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Objekt der Kollision durch die Airbagöffnung 106 hindurch aufgeblasen. Wie in 9 gezeigt, können in den Türpaneelen 110 des Fahrzeuges 100 Airbagöffnungen 112 und zusätzliche Radare 114 und Radaröffnungen 116 montiert sein. Nach der Entscheidung der CPU 180 werden die Airbags 118 unter Verhinderung eines Schadens an der Seite des Fahrzeuges 100 durch die Öffnungen 112 in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben betätigt.
In 5 befindet sich Fahrzeug 100 im typischen Verkehrsfluss. Dem Fahrzeug 100 fährt das Führungsfahrzeug 200 voraus und es wird gefolgt von dem nachfolgenden Fahrzeug 300. Der dargestellte Konvoi ist ganz allgemein auf jeder Straße zu sehen und die Geschwindigkeit jedes Fahrzeuges sollte bei der entsprechenden Höchstgeschwindigkeit liegen. Unglücklicherweise tauchen Bedingungen auf, die eine Unterbrechung des gleichmäßigen Flusses des Verkehrs verursachen. Während der Fahrt auf einer Hochgeschwindigkeitsstraße, nährt sich beispielsweise das Führungsfahrzeug 200 einer unerwarteten Straßengefährdung wie einem großen Schlagloch. Führungsfahrzeug 200 versucht zu verlangsamen oder zu stoppen. Unglücklicherweise misslingt es den Fahrzeugen 100 und 300, die Gefahr vor dem Führungsfahrzeug 200 vorherzusehen.
Wenn das Führungsfahrzeug 200 plötzlich seine Geschwindigkeit durch Bremsen ändert, detektieren Radare 114 an Bord von Fahrzeug 100 diese Änderungen und übermitteln die Information an die CPU 180. In gleicher Weise, wenn Fahrzeug 100 in Antwort auf das Bremsen von Fahrzeug 200 zu bremsen beginnt, detektieren die Radare 114 ein relatives Ansteigen der Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeugs 300. CPU 180 alarmiert den Führer des Fahrzeuges 100, dass eine Kollision, welche entweder ein oder beide, nämlich das vorausfahrende Fahrzeug 200 und das nachfolgende Fahrzeug 300 betreffen, bevorsteht. CPU 180 berechnet auch die Zeit, in welcher eine derartige Kollision auftreten würde, basierend auf den gegenwärtigen Messungen aus den Messungen des Armaturenbretts 120 und der Radare 114. Aus der Zeitberechnung setzt CPU 180 ein minimal zulässiges Zeitfenster und erzeugt ein Kontrollsignal, basierend auf dem minimal zulässigen Zeitfenster. Wenn die Kollision bevorstehend, unvermeidlich und unausweichlich wird, wird ein Kontrollsignal von der CPU 180 an die Aufblaseinheit 128 über die Kontrollverbindungen 130 gesendet. Ein elektronisch überwachtes Ventil der Aufblaseinheit 128 antwortet auf das Kontrollsignal von CPU 180 und lässt ein Volumen von Aufblasgas frei, welches in der Aufblaseinheit 128 enthalten ist. Das Aufblasgas füllt Airbag 118 innerhalb von Zehntelsekunden nachdem die unausweichliche Kollision auftritt.
Die Airbags 118 stellen einen Energie absorbierenden Puffer zwischen den kollidierenden Fahrzeugen 200, 100 und 300 zur Verfügung. Wie in den Figuren dargestellt, wandeln die Airbags 118 die absorbierten Energien in Luft- und Gasbewegungen um, um die Absorption der Kollisionsenergie zu unterstützen, und die Luft und das Gas werden durch Hochdruckauslassöffnungen 132 in den Wänden der Airbags 118 freigesetzt. Die Hochdrucköffnungen verteilen die Energie durch Freilassen des Gases aus den Airbags 118 in die Atmosphäre. Dies gestattet es den Airbags, die Energie zu absorbieren, ohne das Gas zurück in die Aufblaseinheit zu drücken, welches andererseits Schäden an dem elektronisch überwachten Ventil des Fahrzeuges 10 verursachen würde.
8 illustriert schematisch das bevorzugte räumliche Anordnung der Aufblaseinheiten 128 und Airbags 118. Fahrzeug 100 hat eine Vielzahl von Aufblaseinheiten 128 und verbundenen Airbags 118 um das Fahrzeug herum angeordnet.
Eine Aufblaseinheitsanordnung, umfassend eine Aufblaseinheit 128 und einen Airbag 118, ist repräsentativ im Detail in 8 dargestellt. Aufblaseinheit 128 enthält ein Volumen von komprimiertem Gas und einen pyrotechnischen Gaserzeuger, deren Inhalte bei konventionellen bekannten, elektronisch überwachten Ventilen, die durch 128A dargestellt sind, kontrolliert werden. Der Airbag 118 ist in einem entleerten und gefalteten Zustand benachbart zur Aufblaseinheit 128 gezeigt.
Airbags 118 der vorliegenden Erfindung sind in bekannter Weise mit Hochdruckauslassöffnungen ausgerüstet, welche das Gas in die Atmosphäre entlassen. Die Konstruktion dieser Hochdruckauslassöffnungen kann durch eine Reihe von herkömmlichen Vorrichtungen bewirkt werden, die im Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise können die Öffnungen 132 als Bereiche des Airbags 118 ausgebildet sein, welche mehrere Milliinch dünner sind als das Übrige des Airbags 118. In ähnlicher Weise können die Öffnungen 132 ein Ventil vom pneumatischen Typ enthalten, so dass bei einem Aufprall ein Ventilschaft sich durch jede Öffnung erstreckt, durch welche der interne Druck beim Aufprall gedrängt wird. Es ist auch denkbar, dass einfache Stopfen, die aus jeder Öffnung herausfliegen, verwendet werden können. Jedoch sollten diese Stopfen permanent mit dem Airbag 118 verbunden sein, um diese Projektile zu sichern.
Das in 7 gezeigte Blockdiagramm stellt einen kompletten Überblick der funktionalen Wirkweise des hierin offenbarten Systems dar. Block 140, Strahlungsenergiedetektorsets, repräsentiert die Radare 114. Block 150, Tachometer und Geschwindigkeitssensorsets, repräsentiert die Informationen des Armaturenbretts 136, das die Reiseparameter des Fahrzeuges 100 sammelt. CPU 180 ist dargestellt, wie sie die verschiedenen Verfahrenssequenzen inkorporiert. Block 160 bewirkt das Sammeln der Daten und die Informationsaufbereitung der CPU 180. Block 160 empfängt die Informationen, die durch Block 140 und 150 bereitgestellt werden und verarbeitet die Informationen in für die CPU 180 verwendbare Daten. Vom Block 160 verwendet Block 170 die gesammelten und verarbeiteten Daten und sagt die Zeit der bevorstehenden Kollision vorher und ermittelt das minimal zulässige Zeitfenster, um die Aufblaseinheiten 128 zu instruieren, die Airbags 118 zu entfalten. Block 180 repräsentiert die Vorrichtungen, um die berechnete Zeitperiode für die bevorstehende Kollision mit dem minimal zulässigen Zeitfenster kontinuierlich zu vergleichen. Dieser Vergleich gestattet es, die Vorhersage der bevorstehenden Kollision basierend auf den Änderungen in den Fahrtparametern nachzuregeln, das heißt Geschwindigkeit, Entfernung, Richtung etc., so dass, wenn die Kollision insgesamt vermieden wird, die Airbags sich nicht entfalten. Der Output von Block 180 wird an Block 185, den Entscheidungsblock, gesendet. Block 185 der CPU 180 untersucht den Output von Block 180 und, wenn das minimal zulässig Zeitfenster erreicht ist, liefert es die Entscheidung, ob die jeweiligen Airbags 118 (Unterblock 185A) entfaltet werden oder alternativ das System zurückzusetzen, wenn die Kollision verhindert wurde (Unterblock 185B). Wird die Kollision unausweichlich und würde sie zu teuren Beschädigungen oder Verletzungen führen, gibt der Unterblock 185A ein Kontrollsignal an die Verbindung 130 (5). Block 190 empfängt das Signal von der CPU 180 und veranlasst die Aufblaseinheit 128, das überwachte Ventil 128A freizulassen und den Airbag 118 aufzublasen, oder in anderer Weise einen Gasgenerator oder Gaserzeuger oder eine Reihe von diesen in bekannter Weise in Betrieb zu setzen.
Wie in den 10 und 11 gezeigt, kann das Airbagsystem der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl oder mehrere Sätze von Airbags 118a, 118b und 118c enthalten. Anders gesagt, das Airbagsystem kann eine erste Vielzahl von Airbags, eine zweite Vielzahl von Airbags und eine dritte Vielzahl von Airbags enthalten, worin jede Vielzahl in Antwort auf den oder die Sensoren getrennt betätigbar ist, welche eine bevorstehende oder gegenwärtige Kollision anzeigen. Die erste Vielzahl 118a ist operativ auf den Erhalt eines Signals basiert, welches eine bevorstehende oder tatsächliche Kollision in einer bekannten Weise anzeigt. Die zweite Vielzahl 118b ist operativ auf den Erhalt eines Signals basiert, welches die Erreichung eines vorherbestimmten Schwellwertes für einen operationellen Parameter der ersten Vielzahl von Airbag 118a anzeigt wie einen Druckunterschied über die Zeit. Die dritte Vielzahl 118c ist operativ auf den Erhalt eines Signals basiert, welches die Erfüllung eines vorbestimmten Schwellwertes für einen operativen Parameter anzeigt, entweder von der ersten und/oder der zweiten Vielzahl von Airbags 118a, 118b wie den Druckunterschied über die Zeit.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Vermeidung von Beschädigungen an einem Fahrzeug im Falle einer Kollision und ein Fahrzeugschutzsystem, welches diese Methode anwendet, zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, ist aber nicht darauf begrenzt:

1. das Vorsehen wenigstens eines ersten Airbags entlang dem Äußeren des Fahrzeugs, wobei der wenigstens eine erste Airbag zu einem ersten Zeitpunkt auslösbar ist; und
2. das Vorsehen wenigstens eines zweiten Airbags entlang dem Äußeren des Fahrzeugs, wobei der wenigstens eine zweite Airbag zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt auslösbar ist, die Air bags nach Anzeigen einer bevorstehenden oder gegenwärtigen Kollision auslösbar sind, und dass der wenigstens eine zweite Airbag nach der Messung eines Betriebsparameters des wenigstens einen ersten Airbags auslösbar ist.

Es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist, sondern vielmehr jede und alle Ausführungsformen umfasst, welche innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche liegen.
Zusammenfassung
Ein Fahrzeugschutzsystem 7 enthält ein Airbagsystem 8, welches eine Vielzahl von Sätzen von Airbags 118a–118c außerhalb des Fahrzeuges 9 verwendet. Jeder Satz 118a–118c enthält ein oder mehrere Airbags 118, worin die Vielzahl von Sets 118a–118b sequenziell, basierend auf anfänglichen Kollisionsdaten und dann basierend auf Betriebsparametern wie dem Druckunterschied über die Zeit, betätigt werden.

Claims

Fahrzeugschutzsystem, enthaltend: ein äußeres Airbagsystem für die Außenseite eines Fahrzeugs und untergebracht an der Außenseite des Fahrzeugs, wobei das Airbagsystem wenigstens einen ersten Airbag und wenigstens einen zweiten Airbag umfasst; ein Gasgeneratorsystem zum Aufblasen des wenigstens einen ersten Airbags und wenigstens einen zweiten Airbags, wobei das Gasgeneratorsystem wenigstens einen Gasgenerator umfasst, der operativ mit dem wenigstens einen ersten Airbag und wenigstens einen zweiten Airbag kommuniziert; und einem Sensorsystem zur Abtastung bevorstehender oder gegenwärtiger Kollisionsdaten, wobei das Sensorsystem wenigstens einen Sensor und wenigstens eine Zentralcomputereinheit zum Empfang und zur Verarbeitung der Daten umfasst, und dann zur selektiven Aktivierung des Gasgeneratorsystems, wobei nach Aktivierung des Gasgeneratorsystems der wenigstens erste Airbag aufgeblasen wird, und dann der wenigstens zweite Airbag sequenziell nach dem wenigstens ersten Airbag nach Messung von Systembetriebsbedingungen und Empfang derselben durch die Zentralcomputereinheit aufgeblasen wird, und dann die selektive Aktivierung des wenigstens zweiten Airbags.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 1, worin das Sensorsystem einen Druckunterschied verarbeitet, der innerhalb des ersten Airbag messbar ist, und das nach dem Erreichen eines vorherbestimmten Schwellwertes das Aufblasen des wenigstens einen weiteren Airbags signalisiert.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 1, worin das Sensorsystem einen Zeitunterschied von der Auslösung des ersten Airbags verarbeitet, und das nach dem Erreichen eines vorherbestimmten Schwellwertes das Aufblasen des wenigstens einen weiteren Airbags signalisiert.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 1, worin das Sensorsystem einen Temperaturunterschied verarbeitet, der innerhalb des ersten Airbag messbar ist, und das nach dem Erreichen eines vorherbestimmten Schwellwertes das Aufblasen des wenigstens einen weiteren Airbags signalisiert.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 1, worin der wenigstens zweite Airbag im Innern des wenigstens ersten Airbags enthalten ist.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 5, worin wenigstens ein dritter Airbag im Innern des wenigstens ersten Airbags enthalten ist, wobei der dritte Airbag sequenziell in Bezug auf den ersten Airbag und den wenigstens einen zweiten Airbag aufgeblasen wird.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 1, worin der wenigstens erste Airbag eine erste Vielzahl von Airbags enthält, welche im Wesentlichen gleichzeitig auslösbar sind, und der wenigstens zweite Airbag eine zweite Vielzahl von Airbags enthält, welche im Wesentlichen gleichzeitig auslösbar sind, worin die erste Vielzahl von Airbags vor dem Auslösen der zweiten Vielzahl von Airbags auslösbar ist.
Fahrzeugschutzsystem gemäß Anspruch 7, enthaltend eine dritte Vielzahl von Airbags, welche im Wesentlichen gleichzeitig auslösbar sind, worin die dritte Vielzahl von Airbags nach dem Auslösen der ersten Vielzahl von Airbags auslösbar ist.
Verfahren zur Verringerung des Schadens an einem Fahrzeug im Falle eine Kollision, umfassend: das Vorsehen wenigstens eines ersten Airbags entlang dem Äußeren des Fahrzeugs, wobei der wenigstens eine erste Airbag zu einem ersten Zeitpunkt auslösbar ist; und das Vorsehen wenigstens eines zweiten Airbags entlang dem Äußeren des Fahrzeugs, wobei der wenigstens eine zweite Airbag zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt auslösbar ist, die Airbags nach Anzeigen einer bevorstehenden oder gegenwärtigen Kollision auslösbar sind, und dass der wenigstens eine zweite Airbag nach der Messung eines Betriebsparameters des wenigstens einen ersten Airbags auslösbar ist.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend den Schritt des: Vorsehens wenigstens eines dritten Airbags entlang dem Äußeren des Fahrzeugs, wobei der wenigstens eine dritte Airbag zu einem dritten Zeitpunkt nach dem Auslösen des wenigstens einen zweiten Airbags auslösbar ist, die Airbags nach Anzeigen einer bevorstehenden oder gegenwärtigen Kollision auslösbar sind, und dass der wenigstens eine dritte Airbag nach der Messung eines Betriebsparameters des wenigstens einen zweiten Airbags auslösbar ist.
Fahrzeugschutzsystem, welches das Verfahrens des Anspruchs 9 anwendet.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der Betriebsparameter das Maß des Druckes über die Zeit, das Maß der Temperatur über die Zeit oder das Maß der Zeit nach dem Auslösen des wenigstens einen ersten Airbags sein kann.