DE19610684C2 - Automatische gefahrenabhängige Sensibilisierungsvorrichtung für Aufprallschutz-Einrichtungen (Airbag) an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische gefahrenabhängige Sensibilisierungs­ vorrichtung für Aufprallschutzeinrichtungen (Airbag) an Kraftfahrzeugen, in Verbindung mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Feststellung und sicher­ heitstechnischen Auswertung von Brems- oder Beschleunigungsvorgängen, mit zwei parallel geschalteten Beschleunigungssensoren, wobei mindestens einer dem Entscheidungsfindungsprozess zur Auslösung des Airbags der Vor­ richtung zur Auswertung von Brems- oder Beschleunigungsvorgängen unter­ worfen ist.

Die zum Aufprallschutz der Insassen verwendeten Airbag-Einrichtungen, die sowohl im Fronteinbau gegen direkten Frontalzusammenstoß als auch unter seitlichem Einbau in den Türen gegen Aufprallverletzungen Anwendung fin­ den, werden mittels elektronischer Airbag-Sensoren im Moment der Aufprall­ beschleunigung infolge Überschreiten einer empirisch ermittelten und im Sys­ tem festgelegten Beschleunigungsschwelle ausgelöst.

Da dies bereits die vorliegende sowie zunehmend wirksame Crash-Situation voraussetzt bleibt bis zur eigentlichen Schutzentfaltung des Luftsackes nur eine enorm kurze Zeitspanne, die wiederum für die noch rechtzeitige schutz­ fähige Füllung mit einem entsprechenden fluiden Medium höchsten und so­ mit sich explosionsartig ausbreitenden Treibdruck erfordert.

Die Festlegungshöhe der Auslöseschwelle bedarf mithin größter Beachtung, damit einerseits kein Verletzungsrisiko durch unkontrolliertes und explosives Entfalten des Airbags entsteht, ausgelöst etwa schon durch leichte Ramm­ stöße während unvorsichtigem Einparken, welches z. B. besonders in erhöh­ tem Maße für Brillenträger zutreffen kann, jedoch solle aber auch im Crash die wirksame Schutzentfaltung des Airbags rechtzeitig gewährleistet sein: in­ dem die Crash-Beschleunigung möglichst schon frühzeitig: unter möglichst niedrigen Werten, eine Abwägung zur Airbag-Auslösung erlaubt.

Hinzu kommt erschwerend die fehlende Kontrollmöglichkeit des Airbags im einzelnen Fahrzeug hinsichtlich der tauglichen Funktion in einem Crash, so daß davon ausgegangen werden kann, daß ein häufiges Versagen vorliegt, weil unkontrollierbar zu spät ausgelöst wurde oder eben auch gar nicht ausge­ löst wurde.

Ein weiterer kritischer Aspekt, der für ein gelegentliches Versagen hauptsäch­ lich mitverantwortlich sein dürfte, stellt sicherlich die Zufallskonstellation von derartigen in der Praxis vorliegenden Crash-Bedingungen dar, wodurch nur zum Teil zutreffende Daten empirisch gesammelt oder auch nach Unfällen er­ mittelt werden können.

Als gravierendstes Beispiel läßt sich sicher auf erheblich unterschiedliche kurzzeitige Funktionsabläufe der Crash-Beschleunigung hinweisen, die sich zeigen, wenn man beispielsweise das Fahrzeug frontal gegen eine starre, unnachgiebige Betonwand prallen läßt oder im Vergleich dazu, das Fahr­ zeug gegen ein anderes Fahrzeug aufprallt, eben unter dann sich zufällig ein­ stellenden Bedingungen in der Nachgiebigkeit, bedingt etwa durch die Crash- Positionen der beteiligten Fahrzeuge, des weiteren durch Fahrzeugtyp, elas­ tische Verformungsstrukturen, Bodenhaftung der Räder etc.

Um die Unsicherheitsfaktoren bei der Airbagauslösung zu verbessern, wur­ den bereits verschiedene Maßnahmen im Stand der Technik empfohlen, die jedoch alle mit Nachteilen behaftet sind.

So ist aus der gattungsbildenden Druckschrift DE 44 43 502 A1 ein Passa­ gierrückhaltesystem mit überwiegend elektronischer Unfallsensorik bekannt. Dieses zeigt unter anderem auch die Verwendung zweier parallel geschal­ teter Sensoren, die auch der Auslösung von Airbags dienen sollen. Dabei werden Parameter aus der Bremsbeschleunigung, Informationen aus Crash- Schwingungen (Vibrationen) von betroffenen Karosserieteilen sowie auch eine elektromechanische Stoß-Sensorik (ball-intube mechanical sensor) jeweils miteinander kombiniert und in einer entsprechenden Steuerung ausgewertet.

In US 42 58 931 wird ein elektromechanisch aufgebautes Airbag-Auslöse­ system beschrieben, das gefahrenabhängig präventiv den Airbag bei einer Panikbremsung auslösen kann, wobei parallel und unabhängig davon auch eine direkte Auslösung bei direktem Aufprall bestehen bleibt. Dies geschieht bei Überschreiten einer Druckschwelle des Druckschalters im Bremshydrau­ liksystem zu Beginn einer außergewöhnlichen Bremsung, jedoch zusätzlich auch über Stoßstangen- Aufprallschalter sowie auch über Sicherheitsgurt- Anspannungsschalter.

Es findet bei dem System von US 42 58 931 jedoch keine präventive Sen­ sibilisierung der Auslösebedingungen während einer solchen Panikbrem­ sung statt, sondern der Airbag entfaltet sich sogleich bei Einsetzen der Panikbremsung, auch wenn anschließend kein Aufprall eintritt.

Aus der Druckschrift DE 43 35 991 A1 ist eine Auslösevorrichtung für Kfz- Sicherheitssysteme bekannt, welche in erster Linie dazu dienen soll, Unfall-Re­ konstruktionen zu ermöglichen, mittels in Ringspeichern aktuell eingelesenen Daten, unter anderem ausgehend von Airbag-Beschleunigungsaufnehmern, sowie der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. -verzögerung, von den Blinkern, den Betätigungen von Gas- und Bremspedal, vom Lenkungsein­ schlagwinkel usw. Als Zusatzeffekt sollte hierbei auch ein besser angepaßtes, möglichst frühzeitiges Auslöseverhalten des Airbags bei einem Crash erreicht werden. Hierzu wird ein komplex ablaufender, die aktuellen Daten verarbeiten­ der Algorithmus zur Auslösung des Airbags vorgesehen. Die Auslösung erfolgt somit aufgrund fließender, zeitweise auch noch kontinuierlich veränderlicher Werte der Airbag-Sensibilisierung und bringt somit ein hohes Risiko hinsicht­ lich eventueller Fehlschaltungen mit unerwarteter explosiver Airbag-Auslö­ sung mit sich.

Außerdem ist bei diesem aus DE 43 35 991 A1 bekannten System dieser Dy­ namik auch keine Sicherheitsschwelle übergeordnet, die auch bei Fehlschal­ tungen sowie insbesondere bei Versagen eine Auslösung, wenn auch erst spä­ ter, jedoch als letzte Sicherheitsinstanz, bei einer Crash-Situation garantieren kann.

In der Druckschrift DE 41 39 215 C2 wird in allgemeinem Zusammenhang auf das funktionelle Einbeziehen eines Airbagsensors bei Fahrzeugen hingewie­ sen, jedoch mehr zur Feststellung von Beschleunigungsvorgängen zur Aus­ wertung für ein Sicherheitssignal wie beispielsweise die automatische Ein­ schaltung einer Warnblinklichtanlage.

Des weiteren enthält die Druckschrift DE 42 36 395 A1 in Verbindung mit einer sogenannten "Anordnung zur Erfassung und Anzeige von Bremsvorgängen" unter anderem einen Anwendungsvorschlag, daß auch Sicherheitseinrichtun­ gen für Fahrzeuginsassen an entsprechende Ausgänge der Steuerungseinheit anzuschließen sind.

So enthält insbesondere die Patentschrift DE 195 24 358 C1 die zusätzlichen Merkmale, daß in Verbindung mit einer die Bremsverzögerung auswertenden Vorrichtung zur automatischen Einschaltung der Warnblinklichteinrichtung bei einer Panikbremsung zusätzlich und gleichzeitig die Aktivierung einer Sicher­ heitsgurt-Straffervorrichtung sowie -Arretiervorrichtung (Gurtstopper) vorge­ nommen werden kann.

Über diese als bekannt vorauszusetzenden Möglichkeiten hinaus, welche in all­ gemeiner Form auch eine Verbindung zur Airbag-Anwendung darstellen kön­ nen, sind jedoch keine spezifischen Lösungsvorschläge zu dieser besonderen, vorbeschriebenen Problematik mit der Airbag-Auslösung enthalten.

Annähernd gleiches läßt sich auch hinsichtlich des in Druckschrift DE 43 03 774 A1 beschriebenen Systems anführen, bei dem bezogen auf die jeweils relevante Fahrzeuggeschwindigkeit die dynamische Airbag-Auslösung erfolgt durch im Moment des Aufpralls initiierte Rechneranalyse, vergleichbar einer Hochrechnungsmethode.

Die Patentschrift DE 39 37 376 C2 zeigt des weiteren auch eine Schaltungsan­ ordnung zweier Sensoren mit der Aufgabe der Sicherheitserhöhung bei Stö­ rungsausfall (z. B. Leitungsbruch) eines der Sensoren, in einer technisch her­ kömmlichen Parallelschaltung, jedoch in der Funktion ohne Unterscheidungs­ merkmale für verschiedene Schwellenwerte.

Auch zeigt die Druckschrift DE 38 16 588 A1 Parallelschaltungen mehrerer Sen­ soren (Piezoquarz-Effekt, richtungsabhängig) die dazu dienen, den praktisch unterschiedlich in der Richtung auftretenden Aufprallbeschleunigungen mittels elektronischer Auswertungsoptimierungen spezifischere Aussagen für die ein­ zelnen Airbag-Auslösungen zuordnen zu können.

In der Druckschrift DE 42 12 337 A1 wird außerdem auch eine sogenannte "Sicherheitsanlage für ein Fahrzeug" beschrieben. Hierin findet eine Kombina­ tion von ABS/ASR in integrierter Einheit in erster Linie aus gerätetechnischen Gründen statt, mit Hinzunahme entsprechender Auslösemöglichkeit sowie Akti­ vierung einer Rückhaltevorrichtung.

Bei all diesen Sicherheitssystemen, bei denen im Passagierraum viel Elektronik erforderlich ist, kann es außerdem Probleme bei der Benutzung von Handy-Te­ lefonen innerhalb des Kraftfahrzeuges durch Störung der Elektronik geben; wie dies durch Handy-Einschaltungsverbot in Flugzeugen bestätigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Un­ sicherheitsfaktoren hinsichtlich der Airbag-Auslösung zu überwinden oder zu­ mindest weitestgehend einzuschränken, die im Zusammenhang mit empirisch kaum erfaßbaren Zufallskonstellationen stehen können.

Weiterhin war es Aufgabe der Erfindung die Sicherheit der Airbagauslösung zu erhöhen, daher insbesondere den Airbag rechtzeitiger auszulösen bei einer schweren Frontalkollision, aber eine unnötige Auslösung zu vermeiden, wenn z. B. nach einer Panikbremsung kein Aufprall erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die entsprechenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Kern der vorliegenden Erfindung ist es, daß einer insoweit bekannten Vorrich­ tung zur Feststellung und Auswertung von Bremsvorgängen, in einer entspre­ chend kritischen Gefahrensituation, wie dies auch eine sogenannte Panik­ bremsung darstellt, ein hierfür eigens vorgesehener Airbagsensor, der den Paniksensor repräsentiert, im Ausgang nachgeschaltet sowie aktiviert wird, dessen Auslöseschwelle weitaus niedriger liegen kann, als die des ansonsten beibehaltenen und parallel in der Steuerung liegenden Basissensors in be­ währter und beibehaltener Anwendungsfunktion.

Im Gegensatz zu den Systemen des Standes der Technik wird erfindungsge­ mäß bei einer Panikbremsung nur ein Paniksensor sensibilisiert, der den Airbag aber nur bei einem Aufprall tatsächlich auslöst, dies allerdings in kür­ zerer Zeit als bei bekannten Systemen. Dies wird dadurch erreicht, daß einer der beiden Sensoren durch eine Panikbremsung aktivierbar ist und dann der Airbag mit einer empfindlicheren Auslöseschwelle, als der Basissensor, aus­ gelöst werden kann.

Damit bietet die vorliegende Erfindung gegenüber den Systemen des Stan­ des der Technik den Vorteil, daß der Airbag entweder konventionell durch einen Basissensor oder aber in einer Gefahrensituation nach einer Panik­ bremsung, d. h. bei einer plötzlichen und abrupten Bremsung in einer Situation, in der ein Aufprall zu befürchten ist, schneller über den dann aktivierten Paniksensor ausgehst werden kann.

Die vorliegende Erfindung beseitigt insoweit mit einfachen, nicht störanfäl­ ligen und scheinbar unkonventionellen Mitteln die Unsicherheit hinsichtlich der Airbagauslösung. Die bekannten Systeme werden erfindungsgemäß ver­ bessert, indem die Auslösung selektiv und gefahrenabhängig schneller erfolgen kann durch die Aktivierung eines Paniksensors. Dabei werden aber unter den normalen Fahrbedingungen Fehlauslösungen unterdrückt. Der Basissensor bleibt aktiv und ermöglicht jederzeit eine konventionelle Aus­ lösung des Airbags.

Es dürfte sich somit als Vorteil erweisen, daß die Entfaltung des Luftsackes, falls denn der Crash während der Panikbremsung unter der Aktivierung des zugehörigen Sensors schließlich eintritt, wesentlich früher beginnen kann und mehr Zeit zur vollkommenen Schutzentfaltung hat, welches bereits als Sicherheitsgewinn zu bewerten ist.

Darüber hinaus dürfte sich naturgemäß auch die Verringerung des Auslöse­ risikos zeigen, resultierend aus den sich zufällig ergebenden mehr oder weniger elastischen Crash-Bedingungen, da die auslösende Beschleuni­ gungsschwelle dem entgegen schon bei sehr niedrigen Werten angesetzt werden kann und schließlich wieder, falls der Crash nicht eintritt, die Deakti­ vierung nach Beendigung der Panikbremsung über die Steuerung vorge­ nommen wird, so daß ansonsten wieder die normalen Auslösebedingungen für das Airbagsystem gelten.

Da sich mit Reaktionsstudien aus der Fahrpraxis sicherlich nachweisen läßt, daß einer Frontalkollision praktisch immer erst eine mehr oder weniger ausgedehnte Panikbremsung vorausgeht, dürfte mit der vorliegenden En­ dung eigentlich nur der Zusatzsensor als Paniksensor aktiviert werden und den Airbag frühzeitiger und sicherer entfalten können. Damit wird in diesem Segment der schwerwiegenden Frontalkollisionen eine verbesserte Sicher­ heitseffizienz der Airbageinrichtung auf breiter Basis zu gewährleisten sein.

Claims (1)

1. Automatische gefahrenabhängige Sensibilisierungsvorrichtung für Aufprall­ schutzeinrichtungen (Airbag) an Kraftfahrzeugen, in Verbindung mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Feststellung und sicherheitstechnischen Auswertung von Brems- oder Beschleunigungsvorgängen, mit zwei parallel geschalteten Beschleunigungssensoren, wobei mindestens einer dem Ent­ scheidungsfindungsprozess zur Auslösung des Airbags der Vorrichtung zur Auswertung von Brems- oder Beschleunigungsvorgängen unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Airbagsensoren ein Paniksensor und ein Basissensor sind,
daß der Paniksensor dem Entscheidungsfindungsprozess zur erhöhten Airbag-Sensibilisierung der Vorrichtung zur Auswertung von Bremsvor­ gängen unterworfen ist, wodurch bei Panikbremsung die Aktivierung sowie nach Beendigung der Panikbremsung die Deaktivierung des Panik­ sensors gesteuert wird, und
daß dem Paniksensor bezogen auf den Basissensor eine wesentlich empfindlichere Auslöseschwelle zugeordnet ist.