DE19812830A1

DE19812830A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionserkennung

Info

Publication number: DE19812830A1
Application number: DE19812830A
Authority: DE
Inventors: Franz Keinberger; Christoph Kath
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: DE19812830B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Ansteuerung eines Airbags (2) mit einem Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition, wobei der Sensor (5) bei Überschreitung einer Verzögerungsschwelle aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionserkennung.

Ein Airbag entfaltet dann seine optimale Wirkung, wenn der Fahrzeuginsasse unmittelbar vor einem Frontalzusammenstoß eine normale Haltung im Fahrzeugsitz einnimmt. Tritt der Fall ein, daß der Fahrzeuginsasse in der gegebenen Situation sich beispielsweise gerade nach vorne zur Armaturentafel vorbeugt, so kann es aufgrund des geringen Abstandes zu dem zunächst zusammengefalteten Airbag bei dessen explosionsartiger Entfaltung gegebenenfalls zu schwerwiegenden Verletzungen kommen.

Zur Vermeidung dieser Probleme ist aus der DE 38 09 074 bekannt, den Airbag, der vollständig oder nur teilweise füllbar ist, mit einer Steuerschaltung mit zugeordneten Sitzplatzpositionssensoren auszubilden. In Abhängigkeit von den erfaßten Sitzpositionen der Sensoren wird der Airbag dann entweder vollständig oder nur teilweise aufgeblasen. Die Sensoren können dabei entweder als Kamera, IR-Sensoren, Ultraschallsensoren oder ähnliche Sensoren ausgebildet sein. Des weiteren sind auch Sensoranordnungen bekannt, die separat Fuß-, Körper- und Kopfstellung erfassen und aus den Einzelergebnissen auf die Sitzposition schließen.

Ein solches Verfahren zur angepaßten Auslösung eines Airbags an die Unfallsituation ist beispielsweise aus der DE 195 46 297 bekannt. Das Airbagsystem weist dabei eine Steuereinheit auf, die das Airbagsystem aufgrund von elektrischen Signalen eines im Kraftfahrzeug vorgesehenen Beschleunigungssensors aktiviert. Weiter sind Sensor elemente vorgesehen, durch die Parameter erfaßt werden, die die individuelle kinetische Energie des Fahrzeuginsassen bestimmen. Die Sensorelemente übergeben elektrische Signale, die diese Parameter repräsentieren, an eine mit der Steuereinheit verbundene Auswerteelektronik, in welcher aufgrund dieser Signale ein Zeitpunkt t₄ errechnet wird, zu welchem der Fahrzeuginsasse voraussichtlich den aufgeblasenen Airbag berühren wird, wobei die Auswerteelektronik aufgrund des errechneten Zeitpunktes t₄ einen davor liegenden Zeitpunkt t₂, zu welchem das Aufblasen des Airbags beginnen soll, errechnet und an die Steuereinheit weitergibt, welche zum Zeitpunkt t₂ das Aufblasen des Airbags auslöst. Zusätzlich zu den bereits bekannten Parametern wird vorgeschlagen, auch neben und hinter dem Fahrzeugsitz befindliche Personen zu berücksichtigen. Des weiteren wird auch die Kopfaufprallgeschwindigkeit errechnet und miteinbezogen.

Aus der DE 196 19 412 ist es weiter bekannt, daß die Signale vorhandener Beschleunigungssensoren quantifiziert werden, d. h. nicht nur ein fester Schwellwert berücksichtigt wird, sondern das Maß der Überschreitung der Schwelle für die Verzögerung bei der Auslösung des Airbags mitberücksichtigt wird.

Des weiteren ist aus der DE 196 54 821 eine Vorrichtung zur Kollisionsbestimmung für einen Airbag bekannt, der ein Signal eines Beschleunigungssensors auswertet. Die Vorrichtung verwendet zwei Verzögerungsschwellen für ein Signal des Beschleunigungssensors, um eine Airbagauslösung bei einer Fahrt über eine unebene Straße zu vermeiden. Dazu weist die Vorrichtung einen Integrator auf, der durch die Ansprechschwellen sowie einen Beschleunigungsbereich des gleichen Signals definiert ist. Die Vorrichtung weist eine Meßeinheit auf, die eine Kollision bestimmt, falls ein durch den Signalintegrator geliefertes Integral oberhalb eines Wertes liegt, der einer Abschalt-Kollision entspricht, die keine Auslösung des Airbags erfordert.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionierung ist, daß diese kontinuierlich die Sitzposition erfassen. Dies führt einerseits zu einer kontinuierlichen Strahlenbelastung des Insassen und andererseits aufgrund des Dauerbetriebes zu einer Belastung der Sensorik, die deren Lebensdauer reduziert.

Aus der JP 90 86 336 ist eine Vorrichtung zur Auflösung eines Airbags bekannt, die eine Sensorik zur Erfassung des Abstandes zwischen Fahrzeuginsassen und Airbag umfaßt. Ein Komparator vergleicht dabei den aktuell erfaßten Abstand mit einem zuvor erfaßten Abstand. Ist der aktuell erfaßte Abstand größer als der zuvor erfaßte Abstand, so wird der Abstand in der Auswerteelektronik nicht aktualisiert. Eine Aktualisierung findet nur statt, falls sich der Abstand über einen bestimmten Bereich hinaus verringert. Zwar wird dadurch die notwendige Rechenleistung der Auswerteelektronik reduziert, jedoch verbleiben die zuvor beschriebenen Probleme. Des weiteren wird darüber hinaus die Anpassung der Airbaglösung an die Sitzposition verschlechtert.

Aus der JP 90 02 172 ist eine Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags bekannt, die eine Sitzplatzbelegungssensorik umfaßt, die mit einer Auswerteeinheit zur Auslösung des Airbags verbunden ist. Des weiteren ist der Auswerteeinheit ein Geschwindigkeitssensor zugeordnet, wobei bei Überschreitung einer Geschwindigkeitsschwelle die Auswerteeinheit die Sitzbelegungssensorik aktiviert. Dadurch wird die Sitzplatzerkennungssensorik nur in Geschwindigkeitsbereichen aktiviert, in denen eine Auslösung des Airbags erforderlich sein könnte, was einerseits die Strahlenbelastung für den Insassen und andererseits die Beanspruchung für die Sensorik reduziert, was deren Lebensdauer erhöht.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine solche Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags dahingehend zu verbessern, daß die Belastung für Fahrzeuginsassen und die Sensorik weiter reduziert wird, ohne daß es hinsichtlich der Sicherheit zu Einbußen kommt.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6. Durch die Aktivierung des Sensors zur Erkennung der Sitzposition durch einen zweiten Schwellwert für die Verzögerung wird sichergestellt, daß nur in kritischen Verkehrssituationen, in denen ohnehin der Airbag ausgelöst werden muß, die Sensorik in Betrieb genommen wird. Dadurch reduziert sich im Verhältnis zu der geschwindigkeitsabhängigen Aktivierung die aktive Betriebszeit der Sensorik erheblich, was einerseits deren Lebensdauer erhöht sowie die Strahlenbelastung für die Insassen auf ein absolute Minimum reduziert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigen:

Fig. 1 eine schematische Zeitleiste für die Auslösung eines Airbags,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem Beschleunigungssensor,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung bei einer Aktivierung des Sensors zur Erkennung der Sitzposition durch das Airbagsteuergerät und

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem zweiten Beschleunigungs sensor.

In der Fig. 1 ist schematisch der Zeitablauf der Zündung eines Airbags dargestellt. Dabei wird zu einem Zeitpunkt t₀ von einem Beschleunigungssensor eine Verzögerung g, die größer als ein erster Schwellwert g_ref ist, erfaßt. Diese Überschreitung des ersten Schwellwertes g_ref bewirkt im Airbaggerät den Ablauf eines Algorithmus zur Berechnung des Beginns t₁ und des Endes t_z des Zündvorganges, wobei t₁ und t_z im Regelfall von der erfaßten Verzögerung g und einer erfolgten Sitzpositionserkennung abhängig sind. Beispielsweise bei einem sehr schweren Unfall mit vorangegangener Vollbremsung muß der Zeitpunkt t_z aufgrund der sehr kurzen Reaktionszeit möglichst gering sein. Prinzipiell gilt dies auch für t₁, wobei hier jedoch auch die zu schützende Person mitberücksichtigt wird. Ist die Differenz zwischen t_z und t₁ zu gering, so könnte beispielsweise die Wucht des Airbags einen zierlichen Fahrzeuginsassen verletzen. Daher erfolgt die Berechnung von t₁ und t_z unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien.

In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Auslösung eines Airbags 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfaßt ein Airbagsteuergerät 3, einen Beschleunigungssensor 4 und einen Sensor 5 zur Erkennung der Sitzposition eines Fahrzeuginsassen. Der Airbag 2 bzw. dessen Zündpillenwiderstand ist in einem Ausgangsschaltkreis des Airbagsteuergeräts 3 angeordnet. Der Beschleunigungssensor 4 ist mit seinem einen Ausgang mit einem Eingang des Airbagsteuergerätes 3 und mit einem anderen Ausgang mit einem Aktivierungseingang des Sensors 5 verbunden. Der Sensor 5 ist mit einem Signalausgang mit einem weiteren Eingang des Airbagsteuergerätes 3 verbunden.

Erfaßt der Beschleunigungssensor 4 eine Verzögerung g, die größer als ein erster Schwellwert g_ref ist, so überträgt dieser ein der erfaßten Verzögerung entsprechendes Signal an das Airbagsteuergerät 3. Im Airbagsteuergerät 3 beginnt darauf ein Algorithmus die Zeitpunkte t₁ und t_z für die Zündung des Airbags 2 zu berechnen. Wie bereits zuvor beschrieben, ist jedoch die Wahl von t₁ und t_z auch von der Position des Fahrzeuginsassen bzw. ob überhaupt der Fahrzeugsitz belegt ist, abhängig. Dazu ist dem Sensor 5 ein zweiter Schwellwert für die Verzögerung zugeordnet, bei dessen Einreichen der Sensor 5 aktiviert wird. Dieser zweite Schwellwert kann kleiner, gleich oder größer als der erste Schwellwert für die Verzögerung gewählt werden. Wird der zweite Schwellwert kleiner als der erste Schwellwert g_ref gewählt, so ergibt sich der Vorteil, daß bereits zu Beginn des Algorithmus Daten über die Sitzbelegung vorhanden sind, so daß gegebenenfalls mit nicht belegtem Sitzplatz der Algorithmus nicht durchgeführt werden braucht. Dieser Vorteil wird mit einer etwas längeren Betriebsdauer der Sensorik 5 erreicht. Werden die beiden Schwellen hingegen gleich groß gewählt, so reduziert sich der Hardware-Aufwand, da dann der eine Ausgang des Beschleunigungssensors 4 sowohl für die Sensorik 5 als auch für das Airbagsteuergerät 3 verwendet werden kann, wobei die Betriebsdauer der Sensorik 5 verringert wird. Wird die zweite Schwelle größer als die erste Schwelle gewählt, so verringert sich die Betriebsdauer der Sensorik 5 weiter. Dabei muß nur sichergestellt werden, daß das Airbagsteuergerät 3 vor dem Zeitpunkt t₁ die Daten der Sensorik 5 erhält. Die Sensorik 5 kann beispielsweise als IR-, Ultraschall-Sensor oder als Kamera ausgebildet sein. Aufgrund der erfaßten Beschleunigung g und der Sitzposition errechnet dann das Airbagsteuergerät 3 die Zeitpunkte t₁ und t_z. Zum Zeitpunkt t₁ beginnt dann das Airbagsteuergerät 3 Strom durch den Airbag 2 bzw. den Zündwiderstand zu schicken und zwar derart dosiert, daß zum Zeitpunkt t_z der Airbag 2 vollständig aufgeblasen ist.

In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der nicht der Beschleunigungssensor 4 die Sensorik aktiviert, sondern das Airbagsteuergerät 3 im Laufe des Algorithmus die Sensorik 5 einschaltet. Dies entspricht ebenfalls einer Aktivierung durch eine Verzögerungsschwelle, da der Algorithmus erst nach Überschreitung von g_ref abläuft. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Sensorik 5 ein separater Beschleunigungssensor 6 zugeordnet ist, der die Sensorik 5 nach Überschreitung der zweiten Verzögerungsschwelle aktiviert.

Claims

1. Verfahren zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionserkennung mittels eines elektrisch mit dem Airbag verbundenen Airbagsteuergerätes, mindestens einem dem Airbagsteuergerät zugeordneten Beschleunigungssensor und einem Sensor zur Ermittlung der Sitzposition, umfassend folgende Verfahrensschritte:

a) Übertragen eines elektrischen Signals vom Beschleunigungssensor an das Airbagsteuergerät, falls der Beschleunigungssensor eine Verzögerung oberhalb eines ersten Schwellwertes erfaßt,
b) Berechnen eines ersten Zeitpunktes t₁, bei dem mit der Zündung des Airbags begonnen werden soll,
c) Berechnen eines zweiten Zeitpunktes t_z, bei dem die Zündung des Airbags abgeschlossen sein soll,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) bei Überschreitung einer zweiten Verzögerungsschwelle der Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition aktiviert wird und
e) die Sitzposition eines Insassen repräsentierende elektrische Signale an das Airbagsteuergerät (3) überträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitpunkte t₁ und t_z in Abhängigkeit von der Überschreitung des ersten Schwellwertes g_ref für die Verzögerung und von der erfaßten Sitzposition vom Airbagsteuergerät (3) berechnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassung eines unbesetzten Fahrzeugsitzes durch den Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition der Zündimpuls vom Airbagsteuergerät (3) unterdrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungsschwelle für den Sensor (5) gleich dem ersten Schwellwert g_ref für die Verzögerung gewählt wird.

5. Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionierung, umfassend ein Airbagsteuergerät, mindestens einen Beschleunigungssensor und einen Sensor zur Erkennung der Sitzposition, wobei der Beschleunigungssensor und der Sensor zur Erkennung der Sitzposition ausgangsseitig jeweils mit Dateneingang des Airbagsteuergerätes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition mit einem Steuereingang zur Aktivierung des Sensors (5) ausgebildet ist, der mit einem Datenausgang des Beschleunigungssensors (4), des Airbagsteuergerätes (3) und/oder eines separaten zweiten Beschleunigungssensors (6) verbunden ist.