DE19705431A1

DE19705431A1 - Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE19705431A1
Application number: DE19705431A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Mattes; Marko Maschek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-20
Also published as: WO1998035859A1; US6237948B1; EP0958160B1; EP0958160A1; DE59706916D1; JP2001511731A

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem, das mehrere Rückhalteeinrichtungen für Fahrzeuginsassen aufweist und mit einem zentralen Steuergerät ausgestattet ist, das über ein Bussystem die Auslösung der Rückhalteeinrichtungen steuert.

Ein derartiges Rückhaltesystem ist dem Tagungsband des drit ten International Symposium on Sophisticated Car Occupant Safety Systems "Airbag 2000", Karlsruhe, 26./27.11.1996, S. 16-1 bis 16-19 beschrieben. Wie diesem Beitrag zu entneh men ist, hat es bereits häufiger Fälle gegeben, bei denen Fahrzeuginsassen durch einen aufgeblasenen Airbag sogar töd lich verletzt worden sind. Das lag in der Regel daran, daß die bisher eingesetzten Rückhaltesysteme in ihrem Auslöse verhalten sehr starr sind und nicht flexibel auf unter schiedliche Arten der Sitzbelegung, auf verschiedene Sitzpo sitionen, Körpergrößen oder -gewichte der Insassen reagieren können. Von der Fachwelt wird daher vorgeschlagen, sogenann te intelligente Rückhaltesysteme einzuführen, die es ermög lichen, die Rückhalteeinrichtungen (z. B. Airbags) nicht in jedem Fall mit voller Kraft, sondern in Abhängigkeit von der Unfallschwere und der Sitzbelegung mit reduzierter Kraft oder in mehreren Stufen hintereinander auszulösen. Auch soll ein solches intelligentes Rückhaltesystem erkennen kön nen, ob eine gewisse Unfallart oder -schwere oder eine be sondere Sitzbelegung (Kindersitz) vorliegt, bei der auf ein Auslösen ganz verzichtet werden sollte. Ebenso sollte ein intelligentes Rückhaltesystem in der Lage sein, bei Mehr fachkollisionen mit Mehrfachauslösungen der einzelnen Rück halteeinrichtungen zu reagieren.

In der eingangs zitierten Literaturstelle wird vorgeschla gen, bei der Vielzahl zukünftig in Fahrzeugen eingebauten Rückhalteeinrichtungen (Airbags im Kopf-, Thorax- und Knie bereich für jeden Fahrzeugsitz und Gurtstraffer) alle Rück halteeinrichtungen über einen sogenannten "Zündbus" von ei nem zentralen Steuergerät aus anzusteuern. Dabei ist jede Rückhalteeinrichtung mit einem Gasgenerator versehen, der seine Zündinformation über den Zündbus von dem zentralen Steuergerät erhält.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Rückhalte system der eingangs genannten Art anzugeben, das mit einem möglichst geringen Aufwand eine sehr flexible Ansteuerung jeder einzelnen Rückhalteeinrichtung ermöglicht, so daß in Abhängigkeit von der Unfallart, der Unfallschwere und der Sitzbelegung (z. B. Insassenposition, Insassengewicht) für die Insassen ein optimaler Schutz gewährleistet ist.

Vorteile der Erfindung

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß ein zentraler Gasgenerator vorhanden ist, dessen Zündung von einem zentralen Steuergerät ausge löst wird. Der Gasgenerator ist über ein Gasleitungssystem mit den Rückhalteeinrichtungen verbunden. In den Gaszulei tungen zu einzelnen Rückhalteeinrichtungen sind elektrisch steuerbare Ventile angeordnet, deren Steuerung vom zentralen Steuergerät aus über ein Bussystem erfolgt. So kann für je de Rückhalteeinrichtung eine individuelle Aufblascharakteri stik (zeitlicher Verlauf des Gasdrucks) realisiert werden, und dazu ist nur ein einziger zentraler Gasgenerator und ein einziges Steuergerät erforderlich, das die Aufblascharakte ristik einer jeden Rückhalteeinrichtung unter Berücksichti gung der Unfallart, der Unfallschwere und der Sitzbelegung ermittelt.

Gemäß den Unteransprüchen ist das zentrale Steuergerät mit mehreren Beschleunigungssensoren, Precrashsensoren, Über rollsensoren und/oder Sitzbelegungssensoren verbunden, um das kinetische Verhalten des Fahrzeugs und/oder die Unfall schwere und/oder die Sitzbelegung im Fahrzeug zu ermitteln und daraus die Aufblascharakteristiken für die Rückhalteein richtungen abzuleiten.

Die Ventile können z. B. Magnetventile sein, wie sie für die Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Das zentrale Steuergerät überwacht den Gasdruck im Gasgene rator und steuert auch ein Überdruckventil am Gasgenerator.

Das Gasleitungssystem kann die Struktur eines sternförmigen Busses haben, dessen Zweige jeweils Gruppen von Rückhalte einrichtungen, die nach Zonen im Fahrzeug eingeteilt sind, mit Gas versorgen.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Rück haltesystems und

Fig. 2 mehrere Aufblascharakteristika.

Das in der Fig. 1 dargestellte intelligente Rückhaltesystem weist einen zentralen Gasgenerator 1 mit einem pyrotechni schen Element 2 und einem Gasbehälter 3 auf. Das pyrotechni sche Element 2 erhält von einem zentralen Steuergerät 4 über eine Leitung 5 eine Zündinformation, wenn es zu einem Crash des Fahrzeuges kommt. Die Entscheidung, wann der Gasgenera tor zu zünden ist, trifft das zentrale Steuergerät 4 anhand der Ausgangssignale mehrerer Sensoren 6, 7, 8, 9. Diese Sen soren 6 bis 9 können Beschleunigungssensoren, Precrashsenso ren, Überrollsensoren, Sitzbelegungssensoren (einschließlich Sensoren, die den Innenraum des Fahrzeugs überwachen) oder andere das kinetische Verhalten des Fahrzeugs und/oder die Unfallschwere ermittelnde Sensoren sein. Aus all den Sensor signalen leitet das zentrale Steuergerät 4 Entscheidungen darüber ab, ob die Unfallschwere ein Auslösen des Sicher heitssystems erforderlich macht. Nur dann wird ein Zündsi gnal an das pyrotechnische Element 2 des Gasgenerators 1 ab gegeben. Außerdem entscheidet das zentrale Steuergerät 4 aufgrund der vorliegenden Sensorsignale, welche der im Fahr zeug vorhandenen Rückhalteeinrichtungen zu aktivieren sind und welche Aufblascharakteristik (zeitliche Gasdruckvertei lung) für jede einzelne Rückhalteeinrichtung in Frage kommt.

In der Fig. 1 ist eine Vielzahl von Rückhalteeinrichtungen 10 bis 25 eingezeichnet, so wie es bei zukünftigen Sicher heitssystemen in Kraftfahrzeugen sein wird. Dabei sind die Rückhalteeinrichtungen in Gruppen 26, 27, 28 und 29 einge teilt. In der Gruppe 26 sind Rückhalteeinrichtungen 10 bis 14 zusammengefaßt, die an der linken Fahrzeugseite aktiviert werden können. Dazu gehören Airbags im Kopf- und Thoraxbe reich und Gurtstraffer. Das gleiche gilt für die in der Grup pe 27 auf der rechten Fahrzeugseite zusammengefaßten Rück halteeinrichtungen 15 bis 19. Die zu der Gruppe 28 gehören den Rückhalteeinrichtungen 20 bis 23 sind ein Fahrer-, ein Beifahrerairbag und Kniebags für beide Seiten. Schließlich enthält die Gruppe 29 Airbags 24 und 25 im Fondbereich des Fahrzeugs. Die soeben erwähnten Rückhalteeinrichtungen sol len nur beispielhaft sein. Für das beschriebene Rückhaltesy stem können weniger aber auch mehr Rückhalteeinrichtungen in Frage kommen.

Jede der genannten Rückhalteeinrichtungen 10 bis 25 wird über ein Gasleitungssystem 30 (in der Zeichnung doppellinig dargestellt) aus dem Gasbehälter 3 gespeist. Das Gaslei tungssystem ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als sternförmiger Bus ausgeführt, von dem zu jeder Gruppe 26, 27, 28, 29 der Rückhalteeinrichtungen ein eigener Zweig führt. Das Gasleitungssystem kann aber auch ein baumartiger oder ringartiger Bus sein.

Die Gaszufuhr zu den einzelnen Rückhalteeinrichtungen wird mittels elektrisch steuerbarer Ventile 31 bis 44, welche in den Gaszuleitungen zu den Rückhalteeinrichtungen eingesetzt sind, gesteuert. Damit für jede Rückhalteeinrichtung 10 bis 25 der Gasdruck individuell gesteuert werden kann, ist jeder Rückhalteeinrichtung ein Ventil in seiner Gaszuleitung zuge ordnet. Es können aber auch mehrere Rückhalteeinrichtungen gleichermaßen über ein Ventil gesteuert werden. Die Fig. 1 zeigt, daß z. B. der Gasdruck in den Rückhalteeinrichtungen 13 und 14 gemeinsam durch das Ventil 34 und der Gasdruck in den Rückhalteeinrichtungen 18 und 19 gleichermaßen durch das Ventil 38 gesteuert wird. Die gleichzeitige Ansteuerung meh rerer Rückhalteeinrichtungen über ein Ventil ist dann sinn voll, wenn erfahrungsgemäß durch das gleichzeitige Aufblasen mehrerer Rückhalteeinrichtungen mit gleichem Druck den In sassen ein optimaler Schutz geboten wird. Schließlich führt das auch zu einem Einsparen an Ventilen.

Aus vielen Crasherfahrungen kann man in Abhängigkeit von der sensierten Unfallschwere, von der Unfallart und von der Sitzbelegung im Fahrzeug für jede Rückhalteeinrichtung 10 bis 25 einen für den Insassenschutz optimalen zeitlichen Verlauf des Gasdrucks, d. h. eine Aufblascharakteristik, her leiten. In der Fig. 2 sind mehrerer solcher Aufblascharak teristika beispielhaft dargestellt. Sie werden zweckmäßiger weise im zentralen Steuergerät 4 abgespeichert, und das Steuergerät 4 wird in Abhängigkeit von den Signalen der Sen soren 6, 7, 8, 9 den Druckaufbau in den einzelnen Rückhalte einrichtungen 10 bis 25 über die Ventile 31 bis 44 mit der entsprechenden Aufblascharakteristik steuern.

Die Ansteuerung der Ventile 31 bis 44 erfolgt über ein Bus system 45 (in Fig. 1 fett eingezeichnete Linien). Das Bus system ist in der Fig. 1 ein baumartiger Bus, von dem zu jeder Gruppe 26, 27, 28 und 29 von Rückhalteeinrichtungen ein eigener Signalzweig führt. Dieser Bus kann auch stern- oder ringförmig sein. Die Ventile 31 bis 44 sind vorzugswei se elektrisch steuerbare Magnetventile. Solche Magnetventile werden auch für die Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftma schinen verwendet. Diese Art von Ventilen zeichnet sich durch eine lineare Charakteristik des Ventilhubs über der Zeit aus und arbeitet aufgrund der geringen Nadelmasse sehr verzögerungsarm. Da bei der Benzineinspritzung etwa mit den gleichen Drücken gearbeitet wird wie bei den Rückhalteein richtungen, bietet es sich an, dieselben bekannten Magnet ventile für die gesteuerte Gaszufuhr der Rückhalteeinrich tungen einzusetzen.

Am Gasbehälter 3 ist ein Drucksensor 46 vorgesehen, durch den das zentrale Steuergerät 4 über eine Leitung 47 eine In formation über den momentanen Druck im Gasbehälter 3 erhält. Diese Information über den Druck im Gasbehälter 3 ist wich tig für das zentrale Steuergerät 4, weil bei einem Öffnen eines der Ventile 31 bis 44 der Druck im Gasbehälter 3 ab sinkt und sich die Druckveränderung auf alle Aufblascharak teristiken für alle Rückhalteeinrichtungen auswirkt. Das heißt, bei der Aussteuerung der Ventile 31 bis 44 muß der Druck im Gasbehälter 3 unbedingt berücksichtigt werden.

Damit, wie oben beschrieben, jedes einzelne Ventil 31 bis 44 von dem zentralen Steuergerät individuell angesteuert werden kann, muß das zentrale Steuergerät 4 eine Adressierung vor nehmen und dazu jedes Ventil auch mit einer Adresserkennung ausgestattet sein. Die Adressierung und Adresserkennung wird hier nicht näher ausgeführt, da sie bei Bussystemen allge mein bekannt sind.

Das zentrale Steuergerät 4 besitzt außerdem eine Ausgangs leitung 48 zu einem Überdruckventil 49 am Gasbehälter 3. Nach einem Unfall kann das zentrale Steuergerät 4 das Über druckventil 49 öffnen, um den Restdruck im Gasbehälter 3 ab zubauen. Für die Rettungsmannschaft und die Unfallopfer be steht nämlich ein Verletzungsrisiko durch ungewollte Zündun gen des noch vorhandenen Restgases. Läßt man aber das Rest gas über das Überdruckventil 49 möglichst schnell entwei chen, so kann diese Gefahr ausgeschaltet werden.

Bei vielen Unfällen kommt es zu Mehrfachkollisionen. Um das Verletzungsrisiko der Insassen möglichst gering zu halten, müßte also ein Rückhaltesystem in der Lage sein, die Rück halteeinrichtungen mindestens zweimal hintereinander aus zu lösen. Deshalb ist der Gasgenerator 1 so ausgelegt, daß entweder die im Gasbehälter 3 vorhandene Gasmenge ausreicht, um die Rückhalteeinrichtungen 10 bis 25 zwei oder mehrmals hintereinander mit Gas zu füllen, oder mehrmals einer Zün dung des Gasgenerators 1 durch das pyrotechnische Element 2 vorzunehmen.

Das zuvor beschriebene Rückhaltesystem könnte auch einge setzt werden, um die Karosseriesteifigkeit auf den Crashpartner abzustimmen. Das heißt, die Steifigkeit der Ka rosserie wird zur Zeit des Aufpralls verstärkt oder vermin dert. Wird z. B. ein Kleinwagen als schwächerer Crashpartner von einer Precrash-Sensorik erkannt, kann die Karosserie da durch geschwächt werden, daß Versteifungselemente an defi nierten Stellen gebrochen werden. Die für solche Brüche er forderlichen Kräfte können durch entsprechend hohen Gasdruck aufgebracht werden. Umgekehrt läßt man die Stabilisierungse lemente bestehen, wenn die Prechrash-Sensorik einen stärke ren Crashpartner erkennt. Ebenso kann ein Fußgängerschutz durch Außenairbags oder eine sich teilweise öffnende Motor haube erreicht werden. Beim Aufprall eines Fußgängers wird die Motorhaube energieabsorbierend niedergedrückt.

Claims

1. Rückhaltesystem, das mehrere Rückhalteeinrichtungen für Fahrzeuginsassen aufweist und mit einem zentralen Steuerge rät ausgestattet ist, das über ein Bussystem die Auslösung der Rückhalteeinrichtungen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Gasgenerator (1) vorhanden ist, dessen Zündung vom zentralen Steuergerät (4) ausgelöst wird, daß der Gasgenerator (1) über ein Gasleitungssystem (30) mit den Rückhalteeinrichtungen (10-25) verbunden ist, daß in den Gaszuleitungen zu den Rückhalteeinrichtungen (10-25) elek trisch steuerbare Ventile (31-44) angeordnet sind und daß die Steuerung der Ventile (31-44) vom zentralen Steuergerät (4) aus über das Bussystem (45) erfolgt.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Steuergerät (4) jedes Ventil (31-44) so steuert, daß an der (den) über das Ventil (31-44) mit Gas beaufschlagten Rückhalteeinrichtung(en) (10-25) ein solcher zeitlicher Verlauf des Gasdrucks entsteht, der aufgrund von sensierten Daten über das kinetische Verhalten des Fahrzeugs und/oder die Unfallschwere und/oder die Sitzbelegung und/oder die Insassenposition und/oder das Insassengewicht einen optimalen Schutz für die Insassen gewährleistet.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das zentrale Steuergerät (4) mit ein oder meh reren Beschleunigungssensoren, Precrashsensoren und/oder Überrollsensoren und/oder Sitzbelegungssensoren (6-9) ver bunden ist.

4. Rückhaltesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ventile (31-44) Magnetventile sind, wie sie für die Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen verwendet werden.

5. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Steuergerät (4) den Gasdruck in dem Gasge nerator (1) überwacht und den Gasdruck bei der Ansteuerung der Ventile (31-44) berücksichtigt.

6. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Steuergerät (4) ein Überdruckventil (49) am Gasgenerator (1) steuert.

7. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasleitungssystem (30) die Struktur eines sternför migen Busses hat, dessen Zweige jeweils Gruppen (26, 27, 28, 29) von Rückhalteeinrichtungen (10-25), die nach Zonen im Fahrzeug eingeteilt sind, mit Gas versorgen.