DE19806039A1

DE19806039A1 - System for expanding crumple zone of cars and trucks

Info

Publication number: DE19806039A1
Application number: DE1998106039
Authority: DE
Inventors: Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 1999-08-19

Abstract

The system for expanding the crumple zone of a vehicle includes a calculating unit (4), which with the aid of a radar system (1, 3) or ultrasonic or infrared sensors, and from data on the actual vehicle speed, can calculate if in the immediate future an object is about to collide with the vehicle so strongly that the normal crumple zone will not suffice to protect the occupants. There is also a deformation unit (10), which extends the bumper (fender) (8) forward before impact, and at the same time, with the aid of deformation bodies intended for the purpose, increases the effective crumple zone structurally.

Description

Ziel dieser Entwicklung ist es, die passive Sicherheit bei einem PKW bei einem schweren Un fall zu erhöhen, ohne dabei die äußeren Abmessungen des Fahrzeugs vergrößern zu müssen. Dazu habe wurde ein System entwickelt, das in der Lage ist, einen unmittelbar bevorstehenden Aufprall auf ein Hindernis sicher zu erkennen und über eine Mechanik die Knautschzone so zu vergrößern daß dadurch ein besserer Schutz für die Fahrzeuginsassen gewährleistet wird.The aim of this development is to improve the passive safety of a car in a heavy Un case without increasing the external dimensions of the vehicle. For this purpose, a system has been developed that is able to detect an imminent one Detect impact on an obstacle safely and close the crumple zone using a mechanism enlarge that this ensures better protection for the vehicle occupants.

solution

Grundsätzlich besteht dieses System aus zwei Komponenten:Basically, this system consists of two components:

1.: einer Recheneinheit, die mit Hilfe eines Radars oder Ultraschall- oder Infra rotsensoren, sowie aus Daten über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit er rechnen kann, ob in kürzester Zeit ein Gegenstand so heftig mit dem Fahrzeug kollidieren wird, daß die normale Knautschzone des Fahrzeuges nicht mehr aus reichen würde, um die Fahrzeuginsassen ausreichend zu schützen.1 .: an arithmetic unit, which is carried out with the help of a radar or ultrasound or Infra red sensors, as well as data from the current vehicle speed can calculate whether an object will be so violent with the vehicle in the shortest possible time will collide that the normal crumple zone of the vehicle is no longer sufficient would suffice to adequately protect the vehicle occupants.

2.: aus einer Deformationseinheit, die noch vor dem Zusammenstoß die Stoß stange nach vorne schiebt, und gleichzeitig mit Hilfe geeigneter Deformations körper die effektive Knautschzone vergrößert.2nd: from a deformation unit, the shock before the collision pushes the rod forward and at the same time with the help of suitable deformation body increases the effective crumple zone.

Somit besteht einerseits die Möglichkeit, bei Autos, die bauartbedingt über nur wenig Knautschzone verfügen, (wie z. B. Kleintransporter) das Sicherheitsniveau auf akzeptable Werte anzuheben, oder aber relativ sichere Autos, (wie z. B. Li mousinen) noch sicherer zu machen.Thus, on the one hand, there is the possibility of only having cars that are of a design-related nature have few crumple zones (such as small vans) the level of safety to acceptable levels, or relatively safe cars (such as Li to make mousins) even safer.

Zu 1.: Um ein derartiges System verwirklichen zu können, ist eine Sensorik notwendig, die einerseits einen drohenden Unfall sicher erkennen kann, aber an dererseits einen Unfall zuverlässig von einer kritischen Situation unterscheiden kann. Dabei wird generell die Tatsache genutzt, daß dieses System nur für wirklich schwere Unfälle gedacht ist, da leichte Unfälle problemlos von der sta tische Knautschzone abgefangen werden können. Somit sind Situationen, die im Grenzbereich zwischen Unfall und lediglich kritischer Situation liegen, für das System uninteressant.To 1 .: To be able to implement such a system, there is a sensor system necessary, which can recognize an impending accident on the one hand, but at on the other hand reliably distinguish an accident from a critical situation can. The fact that this system is only used for really serious accidents is thought because minor accidents from the sta table crumple zone can be intercepted. Thus, situations that are in the Borderline between accident and only critical situation for which System uninteresting.

Dafür ist eine Sensorik notwendig, die in der Lage ist, Hindernisse, die sich un mittelbar vor dem Fahrzeug befinden, erkennen zu können, und abschätzen zu können, wie schnell sich ein derartiges Hindernis auf das Fahrzeug relativ zum Fahrzeug zubewegt. Diese Sensorik kann entweder mit Radar oder Ultraschall (1.1) oder mit Infrarot (1.2) verwirklicht werden.This requires a sensor system that is able to detect obstacles that are un indirectly in front of the vehicle, to be able to recognize and estimate can determine how quickly such an obstacle on the vehicle relative to Vehicle is moving. These sensors can either use radar or ultrasound (1.1) or with infrared (1.2).

Die Lösungen mit Radar und mit Ultraschall sind praktisch identisch, somit wird nur die Lösung mit Radar beschrieben. Ein Rechner sendet mit Hilfe einer geeig neten Quelle, welche sich genau in der Mitte der vorderen Stoßstange befindet, Radarwellen einer bestimmten Frequenz und Modulation nach vorne aus. Diese Wellen müssen so gebündelt sein, daß sie parallel zur Straße verlaufen, sich aber horizontal kreisförmig ausbreiten. Weiter ist jeweils ein Empfänger links und rechts außen am Fahrzeug notwendig, und zwar derart, daß diese Empfänger das reflektierte Signal eines eventuell auftretenden Hindernisses wieder aufneh men und an den Rechner zurücksenden können. Da die Empfänger einen gewis sen Abstand zueinander haben, ist der Rechner jederzeit in der Lage, die Position jedes Hindernisses, welches sich vor ihm befindet, genau zu definieren, und zwar mit Hilfe der Laufzeit und der Laufzeitverschiebung, weiche sich durch der Abstand der beiden Empfänger ergibt. Weiter kann der Rechner mit Hilfe der Frequenzänderung, welche durch den Dopplereffekt entsteht, und der eige nen Fahrzeuggeschwindigkeit errechnen, wie schnell sich ein Gegenstand auf das Fahrzeug zu bewegt.The solutions with radar and with ultrasound are practically identical, so only the solution described with radar. A computer sends with the help of a neten source, which is exactly in the middle of the front bumper, Radar waves of a certain frequency and modulation forward. This Waves must be bundled in such a way that they run parallel to the road, but do Spread horizontally in a circle. There is also a receiver on the left and necessary on the right outside of the vehicle, in such a way that this receiver the reflected signal of an obstacle that may occur again and send it back to the computer. Since the recipient is certain distance from each other, the computer is always able to determine the position precisely define each obstacle in front of it, and with the help of the term and the term shift, get through the distance between the two receivers results. The calculator can continue with the help the frequency change caused by the Doppler effect and the vehicle speed, calculate how quickly an object opens the vehicle is moving too.

Interessant für die Auswertung sind lediglich Positionspunkte, die sich innerhalb einer Zone direkt vor dem Fahrzeug befinden. Dies kann sehr einfach realisiert werden, da jeder Punkt in dieser Zone einen ganz bestimmten Wert bei Laufzeit und Laufzeitverschiebung besitzt.The only points of interest for the evaluation are position points that are within in a zone directly in front of the vehicle. This can be done very easily because every point in this zone has a very specific value at runtime and has runtime shift.

Um Fehlauslösungen zu vermeiden, ist die Zone so gewählt, daß diese etwas außerhalb jenes Bereiches beginnt, in dem ein Aufprall auf ein Hindernis zu einer Gefahr für die Fahrzeuginsassen werden könnte. Aufschläge außerhalb dieser Zone stellen deshalb kein großes Problem dar, da bei einem zu stark versetzten Aufprall das Fahrzeug eher abgelenkt als zusammengestaucht wird. Jedes Fahrzeug hat bauartbedingt Grenzen, wie schnell es entweder seinen Kurs oder seine Geschwindigkeit ändern kann. Diese Grenze wird hauptsächlich durch die Fahreigenschaften des Autos und die Haftung der Reifen bestimmt. Wenn sich nun ein Hindernis mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer bestimmten Bahn au-das Fahrzeug zu bewegt, kann der Rechner aus den Daten der Sensoren und fest programmierten Fahrzeugparametern errechnen, ob ein Ausweichen physikalisch überhaupt noch möglich ist oder nicht. Bei den Fahr zeugparametern können problemlos die Maximaldaten über Brems- und Aus weichvermögen verwendet werden, da das System einerseits ohnehin nur dann auslöst, wenn dieser Grenzbereich eindeutig überschritten wurde, und sich an dererseits bei extrem widrigen Bedingungen, wie z. B. Glatteis, meist nur Blech schäden ereignen, welche für das System ohnehin uninteressant sind.To avoid false triggering, the zone is chosen so that it is somewhat begins outside of that area where an obstacle crashes into one The vehicle occupants could be in danger. Markups outside of this Zones are therefore not a big problem, since they are too displaced Impact the vehicle is distracted rather than compressed. Each vehicle has design constraints on how fast it can either go its course or can change its speed. This limit is mainly determined by the driving characteristics of the car and the grip of the tires. If there is an obstacle at a certain speed on a The computer can move from the data to a certain path on the vehicle of the sensors and permanently programmed vehicle parameters calculate whether a Evasion is still physically possible or not. When driving the maximum data on braking and off can easily softness can be used because the system will only be able to do this anyway triggers when this limit is clearly exceeded, and itself on the other hand in extremely adverse conditions, such as. B. ice, mostly just sheet metal damage that is of no interest to the system anyway.

Das System mit Infrarotsensoren arbeitet im Prinzip genauso wie das System mit Radar, jedoch mit zwei kleinen Unterschieden: Zum einen werden beim In frarotsystem zwei Sende- und Empfangseinheiten benötigt, welche sich jeweils schräg an den äußeren Begrenzungsflächen der Zone befinden. Dadurch wird auch hierbei die Zone vor dem Fahrzeug permanent abgetastet. Da aus physika lischen Gründen bei Licht der Dopplereffekt nicht auftritt, kann hierbei lediglich aufgrund der Laufzeitänderung die Näherungsgeschwindigkeit errechnet wer den.The system with infrared sensors works in principle just like the system with radar, but with two small differences: On the one hand, the In infrared system requires two transmitting and receiving units, each of which is located diagonally on the outer boundary surfaces of the zone. This will here, too, the zone in front of the vehicle is constantly scanned. Because from physika For reasons of light, the Doppler effect does not occur the approximation speed is calculated based on the change in transit time the.

Ferner wird bei dieser Art von Sensor nicht die Laufzeit, sondern die Interferenz zwischen dem gesendeten Licht und dem reflektierten Licht gemessen. Zur ge nauen Bestimmung des Hindernisses wird auch hierbei der Abstandsunterschied zwischen den beiden Sensoren verwendet. Ansonsten funktioniert die Berech nung genauso wie zu Radar/Ultraschall (1.1) erläutert.Furthermore, with this type of sensor it is not the running time but the interference measured between the transmitted light and the reflected light. To ge The exact determination of the obstacle is also the difference in distance used between the two sensors. Otherwise the calculation works same as for radar / ultrasound (1.1).

Zu 2.: Erkennt die Elektronik daß ein Unfall unvermeidbar ist, zündet diese zwei pyrotechnische Zylinder, welche in der Lage sind, die Stoßstange in extrem kur zer Zeit ein Stück nach vorne zu drücken. Die Stoßstange muß so stabil ausge führt sein, daß sie in der Lage ist, die bei einem Unfall auftretenden Kräfte auf einen Deformationsapparat zu übertragen, welcher sich hinter der Stoßstange befindet und noch vor dem Unfall auseinandergefaltet wird. Dadurch wird die Knautschzone entscheidend verlängert.2 .: If the electronics recognize that an accident is unavoidable, these two ignite pyrotechnic cylinders, which are able to extremely short the bumper time to push forward a bit. The bumper must be so stable leads to the fact that it is able to withstand the forces that occur in an accident to transmit a deformation apparatus, which is behind the bumper and is unfolded before the accident. This will make the Crumple zone significantly extended.

Da die Zeit, die der Mechanik nach dem Erkennen des Unfalles bleibt, um die erweiterte Knautschzone aufzubauen, mit zunehmender Geschwindigkeit immer kleiner wird, muß auch die Geschwindigkeit als Auslösekriterium in die Berech nung miteinfließen. Dies wird dadurch verwirklicht, daß der letzte Meßpunkt vor der Entscheidung, ob ein Unfall eintreten wird ober nicht, mit zunehmender Geschwindigkeit immer weiter nach vorne verlegt wird. Das ist deshalb mög lich, da sich Fahrzeuge mit zunehmender Geschwindigkeit immer träger verhal ten, und auch die Reaktionswege der Fahrer immer länger werden. Um Fehlauslösungen durch Fußgänger und hektische Situationen im dichten Stadt verkehr zu vermeiden und Fußgänger durch die hervorschießende Stoßstange auf keinen Fall zu gefährden, darf das System erst ab einer Geschwindigkeit von ca. 20-30 km/h aktiv geschaltet werden.Since the time that remains after the recognition of the accident, the mechanics to the build up expanded crumple zone, with increasing speed always the speed has to be included in the calculation as a trigger criterion flow. This is realized in that the last measuring point before deciding whether an accident will occur or not, with increasing Speed is moved ever further forward. That is why it is possible Lich, because vehicles behave more slowly with increasing speed and the reaction paths of the drivers are getting longer and longer. Around False triggering by pedestrians and hectic situations in dense cities Avoid traffic and pedestrians through the protruding bumper The system must not be endangered under any circumstances until it has reached a speed of approximately 20-30 km / h can be activated.

Das Gesamtkonzept ist zusätzlich in den beiliegenden zwei Blatt Zeichnungen kurz erläutert.The overall concept is also shown in the attached two-sheet drawings briefly explained.

Claims

Arrangement for expanding the crumple zone in a motor vehicle, characterized by

- An arithmetic unit, which can calculate with the help of a radar or ultrasound or infrared sensors, as well as from data on the current vehicle speed, whether an object will collide with the vehicle in such a short time that the normal crumple zone of the vehicle would no longer be sufficient to adequately protect the vehicle occupants, as well as through
- A deformation unit that pushes the bumper forward before the collision, and at the same time structurally increases the effective crumple zone with the help of suitable deformation bodies.