DE19742140B4

DE19742140B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen eines Fahrzeugzusammenstoßes unter Verwendung virtuellen Abfühlens

Info

Publication number: DE19742140B4
Application number: DE19742140A
Authority: DE
Inventors: Chek-Peng (Anson) Foo; Huahn-Fun (Jeff) Yeh
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: IT1294994B1; US5935182A; JPH10104257A; ITMI972042A1; JP3481429B2; DE19742140A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung (28), wobei folgendes vorgesehen ist: Abfühlmittel (22), befestigbar an einem Fahrzeug zum Abfühlen der Zusammenstoßbeschleunigung und zum Vorsehen eines eine Anzeige dafür bildenden Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40); Verarbeitungs- oder Prozessormittel zum Verarbeiten des Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40), wobei dieses als modifiziertes Beschleunigungssignal an eine Summierschaltung (54) zusammen mit von einer Federfunktion und einer Viskosedämpfungsfunktion kommenden Signalen angelegt wird, derart, daß ein eingestelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64) vorgesehen wird; und Diskriminiermittel zum Steuern der betätigbaren Rückhaltevorrichtung (28), ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugzusammenstoß-Abfühlsystem und richtet sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterscheiden oder Diskriminieren von eine lange Dauer aufweisenden sich langsam entwickelnden Zusammenstoßereignissen.
Betätigbare Insassenrückhaltesysteme, wie beispielsweise Airbags für Fahrzeuge sind bekannt. Der Airbag besitzt einen zugehörigen elektrisch betätigbaren Zünder, der auch als Zündladung bezeichnet wird. Solche Systeme weisen ferner eine Trägheitsabfühlvorrichtung auf, um die Verzögerung des Fahrzeugs zu messen. Wenn die Trägheitsabfühlvorrichtung einer Zusammenstoßbeschleunigung größer als ein vorbestimmter Wert ausgesetzt ist, so schließt die Trägheitsabfühlvorrichtung einen elektrischen Schalter, was bewirkt, daß ein eletrischer Strom hinreichender Größe und Dauer durch den Zünder geleitet wird, um diesen zu zünden. Wenn der Zunder gezündet ist, so zündet er eine Verbrennungsgas erzeugende Zusammensetzung und/oder durchbohrt einen Behälter mit Druckgas, was das Aufblasen des Airbags zu Folge hat.
Viele Trägheitsabfühlvorrichtungen, die in betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen verwendet werden, sind mechanischer Natur. Andere bekannte betätigbare Insassenrückhaltesysteme für Fahrzeuge weisen einen elektrischen Wandler oder einen Beschleunigungsmesser zum Abfühlen der Fahrzeugverzögerung auf. Systeme, die einen Beschleunigungsmesser als einen Zusammenstoßsensor verwenden, weisen ferner eine Überwachungs- oder Auswertungsschaltung auf, die mit dem Ausgang des Beschleunigungsmessers verbunden ist. Der Beschleunigungsmesser liefert ein elektrisches Signal mit einer elektrischen Charakteristik, die die Fahrzeugverzögerung angibt, d. h. die Zusammenstoßbeschleunigung. Der Beschleunigungsmesser ist mit einer Steuervorrichtung wie beispielsweise einem Mikrocomputer verbunden. Der Mikrocomputer führt einen Zusammenstoßalgorythmus mit dem Beschleunigungssignal aus und zwar zum Zwecke der Unterscheidung zwischen Einsatzzuständen und nicht Einsatzzusammenstoßzuständen. Wenn ein Einsatzzusammenstoßereignis als auftretend festgestellt wird, so wird die Rückhaltevorrichtung betätigt beispielsweise wird ein Airbag zum Einsatz gebracht.
Viele Arten von Zusammenstoßalgorithmen zum Unterscheiden zwischen Einsatzereignissen und nicht Einsatzereignissen sind bekannt. Algorithmen sind typischerweise geeignet bestimmte Arten von Zusammenstoßereignissen für bestimmte Fahrzeugplattformen oder Rahmen zu detektieren.
Die DE 38 03 426 A1 lehrt eine Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung mit Abfühlmitteln zum Abfühlen einer Zusammenstoßbeschleunigung an einem Fahrzeug, mit Verarbeitungs- und Prozessormitteln zum Verarbeiten des Zusammenstoßsignals mit einem Insassenfedermassenmodell derart, dass ein eingestelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal vorgesehen wird und mit Diskriminiermitteln zum Steuern der betätigbaren Rückhaltevorrichtung ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung gemäß Anspruch 8 vorgesehen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen betätigbaren Rückhaltesystems;
2 eine schematische Darstellung eines Insassenfedermassenmodels verwendet bei der Steuerung des erfindungsgemäßen Prozesses;
3 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit eines Zusammenstoßdummies abhängig von der Versetzung oder Bewegung des Zusammenstoß- oder Crashdummies während eines Zusammenstoß- oder Crashdummies während eines Zusammenstoß- oder Crashereignisses;
4 eine graphische Darstellung der Federkraft eines angegurteten Insassen als eine Funktion der Insassenversetzung- oder verschiebung und zwar zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Federmassenmodell;
5 eine graphische Darstellung der Dämpfungskraft eines angegurteten Insassen als Funktion der Insassengeschwindigkeit zur Verwendung bei einem Federmassenmodell der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung der durch die Steuervorrichtung gemäß 1 ausgeführten Funktionen;
7 eine graphische Darstellung eines variablen Stellenwertes, der gemäß der Erfindung verwendet wird, und zwar zusammen mit dem Wert der Insassengeschwindigkeit (relativ zu Fahrzeugkoordinaten), und zwar auf der Y-Achse, während die Fahrzeuginsassenverschiebung oder -versetzung (bezüglich der Fahrzeugkoordinaten) auf der X-Achse aufgetragen ist;
8A und 8B ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelprozesses;
9 bis 11 graphische Darstellungen der bestimmten Insassengeschwindigkeit, abhängig von der Insassenversetzung oder -verschiebung während unterschiedlicher Arten von Nichteinsatzereignissen; und
12 bis 16 graphische Darstellungen der bestimmten Insassengeschwindigkeit abhängig von der Insassenversetzung während unterschiedlicher Arten von Einsatzereignissen.
Es sei nun das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein Insassenrückhaltesystem 20 gemäß der Erfindung zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei ein Beschleunigungsmesser 22 vorgesehen ist, der betriebsmäßig im Fahrzeug an einer geeigneten Stelle, wie beispielsweise dem Getriebetunnel des Fahrzeugs, angebracht ist. Der Beschleunigungsmesser 22 gibt ein elektrisches Signal mit einer Charakteristik oder Eigenschaft ab, die eine Anzeige für die Zusammenstoßbeschleunigung des Fahrzeugs bildet. Die Ausgangsgröße des Beschleunigungsmessers 22 bzw. ein Ausgang stehen mit einer Steuervorrichtung oder Regelvorrichtung 24, wie beispielsweise einem Mikrocomputer, in Verbindung. Das Beschleunigungssignal wird gefiltert, um Frequenzkomponenten zu entfernen, die bei der Unterscheidung oder Diskriminierung hinsichtlich eines Fahrzeugzusammenstoßzustandes nicht brauchbar sind. Das Filtern könnte in einem den Beschleunigungsmesser enthaltenden Beschleunigungsmessermodul auftreten. Ein weiteres Filtern des Beschleunigungssignals erfolgt vorzugsweise in der Steuervorrichtung 24 unter Verwendung von digital Filterverfahren. Das Filtern des Beschleunigungssignals reduziert das Systemrauschen und nicht brauchbare Information, die in dem Signal vorhanden sein können. Es wurde erkannt, daß Frequenzen unterhalb 300 herz brauchbare Information hinsichtlich der Zusammenstoß oder Crashdiskriminierung oder -unterscheidung enthalten.
Die Steuervorrichtung 24 überwacht das Beschleunigungssignal und führt einen Crash- oder Zusammenstoßalgorithmus aus, um zu unterscheiden, ob das Fahrzeug sich in einem Einsatz oder Nicht-Einsatzzusammenstoßereignis befindet. Der durch die Steuervorrichtung 24 gemäß der Erfindung ausgeführte Crashalgorithmus verwendet ein Insassenfedermassenmodell, um das Zusammenstoß- oder Crashbeschleunigungssignal einzustellen oder anzupassen. Das eingestellte Beschleunigungssignal wird dazu verwendet, um festzustellen, ob ein Einsatzzusammenstoßereignis auftritt.
Ansprechend auf den Zusammenstoßalgorithmus gibt die Steuervorrichtung 24 ein Steuersignal an einen Betätiger 26, wie beispielsweise einen Zünder, bekannte Art ab. Zünder oder Betätiger 26 ist betriebsmäßig mit einer betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtung 28, wie beispielsweise einem Airbag, gekoppelt. Speziell ist der Zünder betriebsmäßig mit einer Quelle von Gas erzeugendem Material und/oder einer Druckgasflasche verbunden. Der Zünder wird dadurch gezündet, daß man einen vorbestimmten elektrischen Strom durch den Zünder für eine vorbestimmte Zeitperiode leitet. Der Zünder zündet das Gaserzeugungsmaterial und/oder durchbohrt die Druckgasflasche, wodurch die Rückhaltevorrichtung 28 betätigt, beispielsweise der Airbag, aufgeblasen wird. Gemäß der Erfindung überwacht der Steueralgorithmus die Zusammenstoßbeschleunigung, stellt den Wert der Zusammenstoßbeschleunigung unter Verwendung des Federmassenmodells eines Insassen ein, bestimmt einen Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und einen Zusammenstoßversetzungs oder -bewegungswert aus dem eingestellten Zusammenstoßbeschleunigungswert und bestimmt, ob ein Einsatzzusammenstoßzustand gerade auftritt, und zwar geschieht dies ansprechend auf die bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeit und dem Zusammenstoßversetzungswert.
Gemäß 2 weist das Insassenfedermassenmodell einen Insassen, repräsentiert durch eine Masse M₀ auf. Wenn das Fahrzeug einem Zusammenstoßzustand ausgesetzt ist, so wird die sich ergebende Zusammenstoßbeschleunigung A(t), die vom Fahrzeug erfahren wird, als die treibende Funktion angesehen, die einen Anfangsimpuls dem Insassenfedermassenmodell erteilt. Eine Federkraft f(X) ist im Modell eine Kraft auf den Insassen, die sich aus dem Sitzgurtsystem ergibt. Eine Dämpfungskraft g(V) in dem Insassenfedermassenmodell ist der Reibungseffekt am Insassen, der sich durch das Sitzgurtsystem ergibt, beispielsweise die Reibung, die daraus resultiert, daß sich der Sitzgurt streckt, und zwar infolge der Insassenbelastung während eines Fahrzeugzusammenstoßzustandes. Der Ausdruck X₀ (der Index ”₀” bezieht sich auf ”occupant” oder Insasse) wird dazu verwendet, um die Position des Insassen relativ zu einer Anfangsstelle (im folgenden als ”ground” oder Erde bezeichnet) beim Einsatz des Fahrzeugzusammenstoßzustandes darzustellen. Der Ausdruck X_v (der Index ”v” bezieht sich auf ”vehicle” oder Fahrzeug) wird dazu verwendet, um die Position des Fahrzeugs relativ zur Erd- oder Bodenstelle vom Einsatz des Fahrzeugzusammenstoßzustands aus anzugeben. Die Bewegungsgleichung des Fahrzeuginsassen kann wie folgt ausgedrückt werden: M₀X₀ + f(X₀ – X_v) + g(X₀ – X_v) = 0, da die Summe der Kräfte gleich Null sein muß. Dadurch, daß man X wie folgt definiert X = X₀ – X_v und bemerkt, daß –X = a(t) erhält man
wobei X(o) = X(0) = O.
Da der ”Insasse” für das Federmassenmodell ein ”idealer” Insasse ist, wird der Insasse durch einen Zusammenstoßdummy repräsentiert, der hier in den Gleichungen als ”dummy” angegeben wird. Die relative Geschwindigkeit des Insassen wird mit ”vel_dummy_rel” bezeichnet, und die relative Versetzung oder Verschiebung des Insassen wird mit ”displ_dummy_rel” (displ ist kurz für displacement, d. h. Versetzung oder Verschiebung) bezeichnet, so daß folgendes gilt X(t) = vel_dummy_rel, und ferner gilt X(t) = displ_dummy_rel.
Die normalisierte Federkraft ”f/M₀” kann wie folgt dargestellt werden:
Die normalisierte Dämpfungskraft ”g/M₀” kann wie folgt angegeben werden:
Unter Bezugnahme auf 3 sei bemerkt, daß eine Darstellung von vel_dummy_rel als Funktion von displ_dummy_rel (d. h. die Insassenrelativgeschwindigkeit, als eine Funktion der Insassenrelativverschiebung oder -versetzung) ist gezeigt, die während eines Fahrzeugzusammenstoßzustandes auftreten würde unter der Annahme des Insassenfedermassenmodells.
In 4 ist ein Kraftwert als eine Funktion der Versetzungs- oder Verschiebungsbeziehung für den Federteil des erfindungsgemäßen Federmassenmodells dargestellt. Die Federkraft f als eine Funktion der Versetzung g kann wie folgt ausgedrückt werden: f(d) = K·d
Drei unterschiedliche Werte von K werden durch das Federmassenmodell gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet, wobei der Wert von K von einem bestimmten Versetzunswert abhängt. Wenn der Insasse sich in der Zone I (d. h. Versetzung oder Verschiebung X > 0) befindet, so ist K = K_X. Wenn der Insasse sich in der Zone II (d. h. –w ≤ X ≤ O) befindet, so ist K = 0. Wenn der Insasse sich in der Zone III (d. h. X < –w) befindet, so ist K = 3K_X.
In 5 ist die Beziehung der Dämpfungskraft als Funktion von sowohl der Geschwindigkeit als auch der Versetzung gemäß der Erfindung dargestellt. Drei unterschiedliche Werte von B sind dargestellt, und zwar abhängig von dem bestimmten oder festgestellten Versetzungs- oder Verschiebungswert. Wenn sich der Insasse in Zone I (d. h. X < 0) befindet, so ist B = B_X. Wenn sich der Insasse in Zone II (d. h. –w ≤ X ≤ 0) befindet, so ist B = 2B_X. Wenn der Insasse sich schließlich in Zone III (d. h. X > –w) befindet, so ist B = 3B_X.
Das Massenfedermodell der vorliegenden Erfindung nimmt eine natürliche Frequenz oder Eigenfrequenz des Insassen zwischen 3 bis 10 Hz an. Die in den 4 und 5 gezeigten Werte sind empirisch bestimmt, um die gewünschten Unterscheidungen oder Diskriminierungen für eine bestimmte Fahrzeugplattform oder Fahrzeugrahmenteil vorzusehen. Andere Werte können empirisch für eine bestimmte Fahrzeugplattform von Interesse ermittelt werden.
6 ist ein funktionelles Blockdiagramm, welches schematisch die Steuer- oder Regelprozesse darstellt, die durch die Steuervorrichtung 24 der 1 ausgeführt werden. Die in dem Steuervorrichtungsblock 24 gezeigten Elemente entsprechen anfangs durch die Steuervorrichtung 24 ausgeführten Operationen. Die Steuervorrichtung 24 ist üblicherweise ein Mikrocomputer, der zur Ausführung der Funktionen in einer methodischen und sequentiellen Art und Weise programmiert ist. Der Fachmann erkennt, daß die Funktionen auch durch diskrete Schaltungen ausgeführt werden könnten, und daß auch die Kombination solcher diskreter Schaltungen dann die Steurvorrichtung 24 bilden könnte.
Der Beschleunigungsmesser 22 gibt ein Beschleunigungssignal 40 ab, und zwar mit einer Charakteristik, die die Verzögerung des Fahrzeugs infolge eines Zusammenstoßereignisses angibt, wobei dies auch als ”Zusammenstoßbeschleunigung” bezeichnet wird. Das Beschleunigungssignal 40 ist vorzugsweise vorgefiltert, und zwar durch an Board befindliche Filter, die körperlich an einer den Beschleunigungsmesser 22 tragenden Anordnung angebracht sind. Diese Vorfilter eliminieren ”Straßenlärm” und andere externe Frequenzkomponenten, die ein Fahrzeugzusammenstoßereignis nicht anzeigen. Zu dem wird das Beschleunigungssignal digital hoch-pass-gefiltert, und zwar durch die Steuervorrichtung 24 unter Verwendung einer Hoch-Pass-Filter-(HPF)-Funktion 44. Das gefilterte Beschleunigungssignal 46 wird an eine Totzonenfuktion 48 geliefert.
Die Totzonenfunktion 48 subtrahiert einen Wert von ±1g (g ist der Beschleunigungswert infolge der Schwerkraft, d. h. 32 ft/sec²) von dem Wert des Beschleunigungssignals. Diese Totzone arbeitet als ein Eichungs- oder Kalibrierungsparameter. Eine Funktion der Totzone besteht darin, den Effekt des Fahrzeugbremsens aus dem Beschleunigungssignal zu entfernen, das zur Zusammenstoßdiskriminierung weiter verarbeitet werden soll. Eine weitere Funktion der Totzone 48 besteht darin, bestimmte Zusammenstoßereignisse, wie beispielsweise Pfostenzusammenstöße, wieder auszurichten. Während eines Pfostenzusammenstoßes (pole crash) ist es erwünscht, den ”Beginn” des Zusammenstoßereignisses dann (aus Diskriminierungszwecken oder Unterscheidungsgründen) auftreten zu haben, wenn der Pfosten oder Pol auf den Motorblock ”auftrifft”. Abhängig von der speziellen und interessierenden Fahrzeugplattform und den Wünschen des Fahrzeughersteller könnte der Eichungsparameter der Totzonenfunktion 48 Null oder ein Wert größer als 1 sein.
Die Totzonenfunktion 48 gibt ein modifiziertes Beschleunigungssignal 50 an einen positiven Eingang 52 einer Summierschaltung 54 ab. Eine Federkraftfunktion 56 gibt einen Federkraftwert an einen negativen Eingang 58 der Summierschaltung 54 ab. Eine Viskosendämpfungsfunktion 60 gibt einen Viskosendämpfungswert an einen negativen Eingang 62 der Summierschaltung 54 ab. Die Ausgangsgröße 64 der Summierschaltung 54 ist ein eingestelltes Beschleunigungssignal, das infolge des Insassenfedermassenmodells eingestellt ist, und somit genau die wahre Beschleunigung des Fahrzeuginsassen repräsentiert. Anfangs werden die Werte der Federkraft 56 und der Viskosendämpfung 60 auf null eingestellt. Deren Werte werden bei Bestimmung der Zusammenstoßgeschwindigkeit und der Zusammenstoßversetzung in der oben beschriebenen Weise geändert. Da die weitere Diskriminierung an einem eingestellten Beschleunigungssignal ausgeführt wird, das die ”tatsächliche” oder ”virtuelle” Beschleunigung des Insassen repräsentiert, wird das eingestellte Signal als ein virtuelles Sensorsignal bezeichnet.
Das eingestellte Beschleunigungssignal (Ausgangsgröße 64) wird an den Eingang einer Integratorfunktion 70 angelegt.
Die Ausgangsgröße 72 der Integratorfunktion 70 ist der Zusammenstoßgeschwindigkeitswert des eingestellten Zusammenstoßbeschleunigungswerts (d. h. ist die virtuelle Insassengeschwindigkeit, die sich aus der Zusammenstoßbeschleunigung ergibt). Die Ausgangsgröße 72 wird an den Eingang der Viskosendämpfungsfunktion 60 und an eine zweite Integratorfunktion 76 angelegt. Die Ausgangsgröße 78 der Integratorfunktion 76 ist die Zusammenstoßversetzung oder -verschiebung, basierend auf dem eingestellten Zusammenstoßbeschleunigungswert 64 (d. h. ist die virtuelle Insassenversetzung, die sich aus der Zusammenstoßbeschleunigung ergibt). Die Ausgangsgröße 78 der Integratorfunktion 76 wird an die Federkraftfunktion 56 und die Viskosendämpfungsfunktion 60 angelegt.
Die Federkraftfunktion 56 bestimmt einen Federkraftwert, der in die Summierschaltung 54 eingegeben werden soll, und zwar unter Verwendung der graphisch in 4 gezeigten Werte. In einer Mikrocomputerausführung der Erfindung sind diese Werte in einer Nachschautabelle gespeichert oder sie werden berechnet. Ansprechend auf den bestimmten Versetzungswert 78 wird der Federkraftwert ausgegeben. In einem analogen Ausführungsbeispiel der Erfindung können konventionelle Schaltungsnetzwerke verwendet werden, um einen Funktionsblock herzustellen, der die in 4 gezeigten Transfercharakteristika besitzt.
Die Viskosendämpfungsfunktion 60 bestimmt einen Viskosendämfungswert, der in die Summierschaltung 54 eingegeben werden soll, und zwar durch Verwendung der graphisch in 5 dargestellten Werte. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der Erfindung sind diese Werte in einer Nachschautabelle gespeichert, oder aber sie werden berechnet. Ansprechend auf die weiteren Werte, nämlich den bestimmten virtuellen Versetzungswert 78 und den bestimmten virtuellen Geschwindigkeitswert 72 wird der Viskosendämpfungswert ausgegeben oder abgegeben. In einem analogen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Viskosendämpfungsfunktion zweckmäßigerweise als ein Verstärker mit variabler Verstärkung implementiert werden, wobei die Eingangsgröße vom Ausgang eines Integrators 70 kommt. Die Verstärkung des Verstärkers hat vorzugsweise einen von mehreren Werten, wobei der spezielle zu einer gegebenen Zeit wirksame Wert als Funktion des virtuellen Versetzungssignals ausgewählt wird, welches am Ausgang des Integrators 76 erscheint. In einem vereinfachten Ausführungsbeispiel jedoch kann die Verstärkung der Viskosendämpfungsfunktion einen einzigen festen Wert entsprechend dem in Zone I verwendeten Wert besitzen.
Der Wert der virtuellen Versetzung oder Verschiebung 78 wird in einen Eingang einer Komparatorfunktion 80 eingegeben. Der andere Eingang der Komparatorfunktion 80 steht mit einem vorbestimmten festen Schwellenwert 82 in Verbindung. Wenn der virtuelle Versetzungswert 78 größer ist als der Schwellenwert 82, so gibt die Komparatorfunktion 80 ein digitales HOCH ab. Ansonsten ist der Ausgang oder die Ausgangsgröße der Komparatorfunktion 80 ein digitales NIEDRIG. Die Ausgangsgröße der Komparatorfunktion 80 wird an einen Eingang einer ODER-funktion 84 angelegt.
Der Wert der virtuellen Geschwindigkeit 72 wird an einen Eingang einer Komparatorfunktion 90 angelegt. Der andere Eingang der Komparatorfunktion 90 ist mit einem vorbestimmten festen Schwellenwert 92 verbunden. Wenn der virtuelle Zusammenstoßgeschwindigkeitswert 72 größer ist als der Schwellenwert 92, so gibt die Komparatorfunktion 90 ein digitales HOCH ab. Ansonsten ist die Ausgangsgröße der Komparatorfunktion 90 ein digitales NIEDRIG oder TIEF. Die Ausgangsgröße der Komparatorfunktion 90 wird an den anderen Eingang einer ODER-Funktion 84 angelegt. Die Ausgangsgröße der ODER-Funktion 84 wird an einen Eingang einer UND-Funktion 96 angelegt.
Der virtuelle Zusammenstoßversetzungswert 78 wird auch abgegeben oder ausgegeben an eine Versetzungsindexfunktion 100 (”D_Index”). Die Index- oder Indexierfunktion 100 teilt den bestimmten virtuellen Versetzungswert 78 in diskrete Werte, die dazu verwendet werden, eine Nachschautabelle 104 zu indizieren oder zu durchlaufen. Einer der diskreten Versetzungswerte wird an die Versetzungsschwellenbestimmungsfunktion 104 (”THRESHOLD”_VD) angelegt. Die Ausgangsgröße der Threshold- oder Schwellenbestimmfunktion 104 wird an einen Eingang einer Komparatorfunktion 108 angelegt. Die Schwellenwertausgangsgröße von der Funktion 104 ist graphisch in 7 dargestellt. Beispielsweise wird ein Indexwert von I_A als ein Schwellenwert von T_A ausgewählt. Die in der graphischen Darstellung dargestellten Werte werden empirisch bestimmt, um eine gewünschte Rückhaltewirkung zu erreichen bei Kombination mit anderen Einsatzerfordernissen. Anfangs (der Index ist kleiner I_B) wird der Wert des Schwellenwertes auf einen vorbestimmten hohen Wert (T_B) eingestellt. Dies stellt sicher, daß ein anfänglicher hoher Wert der Beschleunigung (beispielsweise eine anfängliche Beschleunigungsspitze) nicht zu einer vorzeitigen Betätigung der Rückhaltevorrichtung führt.
Der Geschwindigkeitswert 72 wird an den anderen Eingang der Komparatorfunktion 108 angelegt. Die Komparatorfunktion 108 bestimmt, ob der virtuelle Zusammenstoßgeschwindigkeitswert 72 größer ist als der versetzungsabhängige variable Schwellenwert 104. Wenn die Bestimmung zustimmend oder positiv ist, so wird ein digitales HOCH als Ausgangsgröße von der Komparatorfunktion 108 geliefert. Ansonsten wird ein digitales NIEDRIG von der Komparatorfunktion 108 abgegeben.
Die Ausgangsgröße der Komporatorfunktion 108 ist mit einer Verriegelungsfunktion 110 verbunden. Wenn ein HOCH durch die Komporatorfunktion 108 abgegeben wird, so bewirkt das HOCH am ”Set” oder ”Einstell”-Eingang der Verriegelung 110, daß der Q-Ausgang der Verriegelungsfunktion 110 auf HOCH gesetzt wird. Die Verriegelungsfunktion 110 gibt weiterhin bis zum Rücksetzen ein HOCH ab. Das Rücksetzen der Verriegelung 110 tritt dann auf, wenn der virtuelle Versetzungswert 78 unter einen Rücksetzschwellenwert 112 abnimmt. Um die Rücksetzung zu erreichen, wird der virtuelle Versetzungswert 78 mit einem Eingang eines Komporators 114 verbunden. Ein Rücksetzschwellenwert 112 wird an den anderen Eingang des Komporators 114 geliefert. Der Ausgang des Komporators 114 ist mit einem Rücksetzeingang der Verriegelung 110 verbunden. Der Q-Ausgang der Verriegelung 110 ist mit dem anderen Eingang der UND-Funktion 96 verbunden.
Die Ausgangsgröße der UND-Funktion 96 ist ein ”FIRE” oder Zündsignal 120, welches an den Betätiger 26 (1) ausgegeben wird. Der Fachmann erkennt, daß die aktive Rückhaltung 28 betätigt wird, und zwar entsprechend der Einsatzsteuerlogik der Erfindung dann (i) wenn der bestimmte Geschwindigkeitswert 72 größer ist als die Schwelle 92 ODER der bestimmte Versetzungswert 78 größer ist als die Schwelle 82 UND (ii) wenn der bestimmte Geschwindigkeitswert 72 größer ist als der versetzungsabhängige Schwellenwert 104. Der Zweck der Verriegelung 110 besteht darin, das Vorhandensein eines zustimmenden oder positiven Vergleichs sicherzustellen, und zwar vorn Komparator 108 (d. h. ein HOCH) für eine Zeit ausreichend für die andere erforderliche logische Bestimmung.
Ein gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehener Steuerprozeß 200 ist in den 8A und 8B dargestellt. Es sei für die Zwecke der Beschreibung angenommen, daß die Steuervorrichtung 24 ein Mikrocomputer ist, und daß der Steuerprozeß 20 über ein internes Programm ausgeführt wird. Die internen Elemente des Mikrocomputers sind konventionell und werden daher nicht beschrieben.
Der Prozeß oder das Verfahren startet mit Schritt 202, in dem die Speicher gelöscht werden, die Flacken auf die Anfangszustände gesetzt werden usw. Im Schritt 204 wird der vorhandene Wert des Beschleunigungssignals aus einem internen A/D Umsetzer entnommen. Der A/D Umsetzer wandelt den Wert des Beschleunigungssignals 40 in einen Digitalwert um. Im Schritt 204 wird auch das Beschleunigungssignal digital gefiltert.
Das Verfahren schreitet dann zum Schritt 206, wo die Totzonenwiederausrichtungsfunktion wie oben beschrieben ausgeführt wird. Im Schritt 208 wird der wieder ausgerichtete und gefilterte Beschleunigungswert mit Federkraft und Viskosendämpfungswerten summiert, die im Speicher gespeichert sind. Wie zuvor erwähnt, sind die anfänglichen Federkraft- und Viskosendämpfer-Werte Null. Dies ergibt einen eingestellten oder ”virtuellen” Beschleunigungswert. Im Schritt 210 wird der virtuelle Beschleunigungswert durch Softwareintegration des virtuellen Beschleunigungswerts bestimmt. Im Schritt 212 wird der virtuelle Zusammenstoßversetzungswert durch Softwareintegrationen der virtuellen Geschwindigkeit bestimmt.
Das Verfahren schreitet dann zum Schritt 214, in dem der Federkraftwert gemäß der Transferfunktion der 4 berechnet wird. Im Schritt 216 wird der Viskosendämpfungswert gemäß der Transferfunktion der 5 berechnet. Diese in den Schritten 214 und 216 berechneten Werte werden sodann im Speicher für den späteren Gebrauch im nächsten Durchlauf bis Schritt 208 gespeichert. Der anfängliche Durchlauf durch Schritt 208 verwendet Null für diese beiden Werte. Alle darauffolgenden Durchgänge durch den Schritt 208 verwenden die berechneten Werte. Dieser ”Rückkopplungs”-Prozeß wird durch die gestrichelte Linie repräsentiert, die von den Schritten 214 und 216 zurück zum Schritt 208 verläuft.
Der Prozeß oder das Verfahren schreitet dann zum Schritt 218 fort. Im Schritt 218 wird der variable Schwellenwert 104 bestimmt. Als Teil dieses Schrittes wird der im Schritt 212 bestimmte Versetzungswert dazu verwendet, eine Nachschautabelle zu initiieren (adressieren), in der das 7-Muster der Schwellenwerte gespeichert ist. Ferner erfolgt im Schritt 218 eine Bestimmung, ob der virtuelle Zusammenstoßgeschwindigkeitswert bestimmt im Schritt 210 größer ist als der variable Schwellenwert 104.
Wenn die Bestimmung im Schritt 218 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 220. Im Schritt 220 erfolgt eine Bestimmung, ob die Geschwindigkeitsschwellenflagge verriegelt ist oder nicht. Die Geschwindigkeitsschwellenflagge wird ursprünglich auf einen FALSCH verriegelten Zustand oder logischen ”Null”-Zustand eingestellt oder gesetzt. Wenn die Bestimmung im Schritt 220 negativ ist, so kehrt das Verfahren zum Schritt 204 zurück. Ansonsten geht der Prozeßverlauf Schritt 224 weiter. Somit kann es sein, daß die Schritte 224 bis 232 nur dann ausgeführt werden, wenn die virtuelle Geschwindigkeit oberhalb des Schwellenwerts 104 liegt oder oberhalb des Schwellenwerts zuvor war während dieses Zusammenstoßereignisses.
Wenn die Bestimmung im Schritt 218 zustimmend oder positiv ist, so wird die Verriegelung 110 im Schritt 222 gesetzt, d. h. der Verriegelungszustand wird auf eine WAHR-Logik oder logische ”Eins” gesetzt. Vom Schritt 222 oder von einer zustimmenden Bestimmung im Schritt 220 schreitet der Prozeß zum Schritt 224. Im Schritt 224 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der im Schritt 212 bestimmte virtuelle Zusammenstoßversetzungswert größer ist als der Schwellenwert 82. Wenn die Bestimmung im Schritt 224 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 226.
Im Schritt 226 wird eine Bestimmung dahingehend vorgenommen, ob der im Schritt 210 bestimmte virtuelle Zusammenstoßgeschwindigkeitswert größer ist als der Schwellenwert 92. Wenn die Bestimmung im Schritt 224 oder Schritt 226 positiv oder affirmativ ist, so betätigt der Prozeß die Rückhaltevorrichtung im Schritt 228. Wenn die Bestimmung im Schritt 226 negativ ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 230 fort, wo festgestellt wird, ob der Versetzungswert bestimmt im Schritt 212 nunmehr kleiner ist als der Rücksetzungsschwellenwert 112. Der Rücksetzungsschwellenwert 112 ist kleiner als der Schwellenwert 82. Wenn die Bestimmung im Schritt 230 zustimmend oder positiv ist, so schreitet der Prozeß zum Schritt 232, wo die Flagge der Verriegelung 110 rückgesetzt wird. Entweder von einer negativen Bestimmung im Schritt 230 oder vom Schritt 232 kehrt das Verfahren oder der Prozeß zum Schritt 204 zurück.
9 zeigt ein 8 MPH 0° Barrierenzusammenstoßereignis, welches ein ”KEIN FEUER” Zusammenstoßereignis ist, d. h. eines in dem der Airbag nicht eingesetzt werden soll. Die Geschwindigkeitswerte 72 abhängig von den indexierten oder fortschreitenden Versetzungswerten 100 für das Zusammenstoßereignis bestimmt durch die Steuervorrichtung 24 sind durch Funkte in dem Graph für eine bestimmte Fahrzeugplattform dargestellt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind gezeigt. obwohl beide festen Schwellenwerte 82 und 92 während des Zusammenstoßereignisses überschritten werden, wird der variable Schwellenwert 104 niemals überschritten. Da der UND-Funktion 96 nicht genüge getan werden kann, tritt kein Einsatz des Airbags ein.
10 zeigt einen 80 MPH Fahrzustand eines Fahrzeugs auf unebener Straße. Ein solcher Fahrzustand erzeugt Ausgangsgrößen vom Beschleunigungsmesser, die in der Tat eine Vielzahl von Beschleunigungsereignissen ”sehen”. Dieser Fahrzustand ist natürlich ein ”KEIN FEUER” Ereignis, d. h. ein Ereignis, bei dem der Airbag nicht eingesetzt werden soll. Die Geschwindigkeitswerte 72 abhängig von den indizierten Versetzungswerten 100 für das durch die Steuervorrichtung 24 bestimmte Ereignis sind durch Punkte in dem Graph für eine bestimmte Fahrzeugplattform dargestellt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Obwohl der variable Schwellenwert 104 während des Fahrereignisses überschritten wird, wird keiner der festen Schwellenwerte 82 und 92 jemals überschritten. Da die UND-Funktion 96 nicht erfüllt werden kann, tritt kein Einsatz des Airbags auf.
11 zeigt eineN 40 MPH Laufzustand des Fahrzeugs auf einer groben Straße. Ein solcher Fahrzustand erzeugt Ausgangsgrößen vom Beschleunigungsmesser der in der Tat eine Vielzahl von Beschleunigungsereignissen ”sieht”. Dieser Fahrzustand ist natürlich ein ”NO FIRE” oder NICHT-ZÜND-Ereignis, d. h. ein Zustand bei dem der Airbag nicht eingesetzt wird. Die Geschwindigkeitswerte 72, abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das Ereignis bestimmt durch die Steuervorrichtung 24, sind durch die Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform dargestellt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Obwohl der feste Schwellenwert 82 während des Fahrereignisses überschritten wird, wird der Schwellenwert 104 niemals überschritten. Da die UND-Funktion 96 nicht erfüllt werden kann erfolgt kein Einsatz des Airbags.
12 zeigt ein 12 MPH 0° Barrierenzusammenstoßereignis des Fahrzeugs. Dieses Zusammenstoßereignis ist ein ZÜND oder ”FIRE”-Zusammenstoßereignis, d. h. eines bei dem der Airbag eingesetzt werden muß. Die Geschwindigkeitswerte 72 abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das Zusammenstoßereignis bestimmt durch die Steuervorrichtung 24 sind durch Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform dargestellt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Der Airbag wird dann eingesetzt (gezündet) wenn die Schwellenwerte 92 UND 104 überschritten sind.
13 zeigt ein 12 MPH 0° Unterfahrzusammenstoßereignis des Fahrzeugs. Dieses Zusammenstoßereignis ist ein ZÜND oder EINSATZ-Zusammenstoßereignis, d. h. eines, bei dem der Airbag eingesetzt wird. Die Geschwindigkeitswerte 72, abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das Zusammenstoßereignis bestimmt durch die Steuervorrichtung 24, sind durch die Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform gezeigt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Der Airbag wird dann eingesetzt (gezündet), wenn die Schwellenwerte (82 ODER 92) UND 104 überschritten werden.
14 zeigt einen 50 MPH 0° Barrierenzusammenstoßereignis des Fahrzeugs. Dieses Zusammenstoßereignis ist ein ZÜND- oder ”EINSATZ”-Zusammenstoßereignis, d. h. eines, bei dem der Airbag eingesetzt werden muß. Die Geschwindigkeitswerte 72, abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das Zusammenstoßereignis bestimmt durch die Steuervorrichtung 24, sind durch Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform gezeigt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Der Airbag wird dann eingesetzt (gezündet), wenn die Schwellenwerte 92 UND 104 überschritten werden.
15 zeigt ein 12 MPH 0° Schrägzusammenstoßereignis des Fahrzeugs. Dieses Zusammenstoßereignis ist ein FIRE- oder EINSATZ-Zusammenstoßereignis, d. h. eines, bei dem der Airbag eingesetzt werden muß. Die Geschwindigkeitswerte 72, abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das durch die Steuervorrichtung 24 bestimmte Zusammenstoßereignis, sind durch die Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform gezeigt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Der Airbag wird dann eingesetzt (gezündet), wenn die Schwellenwerte (82 ODER 92) UND 104 überschritten werden.
16 zeigt ein 64 MPH 0° Versetzungszusammenstoßereignis des Fahrzeugs. Dieses Zusammenstoßereignis ist ein ”FIRE”- oder ZÜND oder ”EINSATZ”-Zusammenstoßereignis, d. h. eines, bei dem der Airbag eingesetzt werden muß. Die Geschwindigkeitswerte 72, abhängig von den indexierten Versetzungswerten 100 für das durch die Steuervorrichtung 24 bestimmte Zusammenstoßereignis, sind durch die Punkte in der graphischen Darstellung für eine bestimmte Fahrzeugplattform gezeigt. Die drei Schwellenwerte 82, 92, 104 sind ebenfalls gezeigt. Der Airbag wird dann eingesetzt (gezündet), wenn die Schwellenwerte 92 UND 104 überschritten werden.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung entnimmt der Fachmann Verbesserungen hinsichtlich Änderungen und Modifikationen. Beispielsweise wurde angenommen, daß das erfindungsgemäße Federmassenmodell bei einem angegurteten Insassen in der Auswahl von Kraft- und Dämpfungswerten angewandt wurde. Die vorliegende das virtuelle Abfühlen verwendende Erfindung ist auch bei einem nicht angegurteten Insassen anwendbar. Die Kraft- und Dämpfungswerte, die bei einem Federmassenmodell für einen nicht angegurteten Insassen verwendet werden, würden nicht-Null sein, und Werte sein die kleiner sind als diejenigen die für den angegurteten Insassen für eine interessierende Fahrzeugplattform verwendet werden. In einigen Systemen kann es erwünscht sein zwischen unterschiedlichen Federkraft- und Dämpfungswerten umzuschalten, und zwar basierend auf den Zustand des Sitzgurtes (Sitzgurt angelegt/Sitzgurt nicht angelegt) und/oder bei Inasseneingenschaften wie Gewicht (gemessen durch beispielsweise ein Sitzkissen) oder Größe. Die Kraft- und Dämpfungswerte können auch auf der Position des Insassen vor dem Zusammenstoß basiert sein. Abwandlungen liegen im Rahmen der Erfindung.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: Ein Sensor 22 fühlt die Beschleunigung ab und liefert ein Zusammenstoßbeschleunigungssignal welches eine Anzeige dafür bildet. Ein Prozessor 54 summiert das Zusammenstoßbeschleunigungssignal mit einem Insassenfedermassenmodell 56, 60, um so ein eingestelltes oder ”virtuelles” Zusammenstoßbeschleunigungssignal 64 vorzusehen, welches besser für die tatsächliche Beschleunigung des Fahrzeuginsassen während eines Zusammenstoßereignisses repräsentativ ist. Eine Diskriminierschaltung 70, 76, 80, 82, 90, 92, 84, 100, 104, 108 und 96 steuert die einstellbare Rückhaltevorrichtung 28 ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal 64.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung (28), wobei folgendes vorgesehen ist: Abfühlmittel (22), befestigbar an einem Fahrzeug zum Abfühlen der Zusammenstoßbeschleunigung und zum Vorsehen eines eine Anzeige dafür bildenden Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40); Verarbeitungs- oder Prozessormittel zum Verarbeiten des Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40), wobei dieses als modifiziertes Beschleunigungssignal an eine Summierschaltung (54) zusammen mit von einer Federfunktion und einer Viskosedämpfungsfunktion kommenden Signalen angelegt wird, derart, daß ein eingestelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64) vorgesehen wird; und Diskriminiermittel zum Steuern der betätigbaren Rückhaltevorrichtung (28), ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Feder- und Viskosedämpfungsfunktionen auf einem angegurteten Insassen basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Feder- und Viskosedämpfungsfunktionen auf einem nicht angegurteten Insassen basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Diskriminiermittel ferner Mittel aufweisen zur Bestimmung eines Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes (72) und eines Zusammenstoßversetzungswertes (78), ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Diskriminiermittel ferner Vergleichsmittel (80, 90) aufweisen zum Vergleichen des bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes und des erwähnten Zusammenstoßversetzungswertes mit zugehörigen Schwellenwerten.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Diskriminiermittel ferner Mittel aufweisen zur Bestimmung eines variablen Schwellenwertes (104), der funktionell in Beziehung steht mit dem bestimmten Zusammenstoßversetzungswert, und Mittel zum Vergleichen des Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes mit dem variablen Schwellenwert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Diskriminiermittel ferner Mittel aufweisen zur Betätigung der betätigbaren Rückhaltemittel, (i) wenn der vorbestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert oder der erwähnte bestimmte Zusammenstoßversetzungswert größer ist als die zugehörigen Schwellenwerte, und (ii), wenn der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert größer ist als der variable Schwellenwert.
Verfahren zur Steuerung einer betätigbaren Rückhaltevorrichtung (28), wobei das Verfahren die folgenden Schritte vorsieht: Abfühlen der Zusammenstoßbeschleunigung und Vorsehen eines Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40), welches eine Anzeige dafür bildet; Verarbeiten des Zusammenstoßbeschleunigungssignals (40) durch Anlegen als modifiziertes Beschleunigugssignals zusammen mit von einer Federfunktion und einer Viskosedämpfungsfunktion kommenden Signalen, um so ein eingestelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64) vorzusehen; Steuern der betätigbaren Rückhaltevorrichtung, ansprechend auf das eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal (64).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Verarbeitens des Zusammenstoßbeschleunigungssignals auf einem angegurteten Insassen basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei ferner der Schritt des Verarbeitens des Zusammenstoßbeschleunigungssignals auf einem nicht angegurteten Insassen basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Steuerung den Schritt des Bestimmens eines Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes (72) und eines Zusammenstoßversetzungswertes (78) umfaßt, und zwar ansprechend auf das erwähnte eingestellte Zusammenstoßbeschleunigungssignal.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Steuerns den Schritt des Vergleichens des bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes und des Zusammenstoßversetzungswertes gegenüber zugehörigen Schwellenwerten umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Steuerns ferner die Schritte des Bestimmens eines variablen Schwellenwertes (104) umfaßt, und zwar funktionell in Beziehung stehend mit dem bestimmten Zusammenstoßversetzungwert, und Vergleichen des erwähnten bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes mit den bestimmten variablen Schwellenwerten (104).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Steuerns ferner den Schritt des Betätigens der betätigbaren Rückhaltemittel umfaßt, (i) wenn der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert oder der bestimmte Zusammenstoßversetzungswert größer ist als die zugehörigen Schwellenwerte, und (ii) wenn der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert größer ist als der variable Schwellenwert.