DE3816587C2 - - Google Patents
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- DE3816587C2 DE3816587C2 DE3816587A DE3816587A DE3816587C2 DE 3816587 C2 DE3816587 C2 DE 3816587C2 DE 3816587 A DE3816587 A DE 3816587A DE 3816587 A DE3816587 A DE 3816587A DE 3816587 C2 DE3816587 C2 DE 3816587C2
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
- B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslöseeinrichtung einer pas
siven Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen gemäß dem Oberbegriff des
ersten Patentanspruches.
In der in DE-OS 37 17 427 beschriebenen Steuerschaltung sind zwei Beschleunigungsaufnehmer 1 und 2 zu
sätzlich mit je einer Beschleunigungsbewertungsschaltung 13, 14 bzw.
16, 15 verbunden. Dabei weisen die Beschleunigungsbewertungsschaltungen
jeweils zwei verschiedene Schwellenwerte Ref. 1 und Ref. 2 auf und beide
Schwellenwerte werden bei einem kritischen Aufprall des Fahrzeuges er
reicht.
Außerdem werden die Ausgänge dieser Bewertungsschaltungen 13 und 14 über
ein Oder-Gatter 19 mit einer Steuerschaltung (Auslöseschaltung für die
Sicherheitsvorrichtung) verbunden.
Es ist wichtig, daß bei für die Auslösung ausreichenden ersten und zwei
ten Schwellenwerten ein Heck- bzw. Seitenaufprall von einem Frontal- oder
Schrägaufprall eindeutig unterschieden werden kann. Nur bei den beiden
letzteren Aufprallarten werden auch die niedrigen zweiten Schwellenwerte
in beiden Kanälen überschritten. Erst dann wird die Sicherheitseinrich
tung ausgelöst. Bei einem Heck- bzw.
Seitenaufprall werden die niedrigen zweiten Schwellenwerte zu
mindest in einem Kanal nicht überschritten, so daß dann auch
die Sicherheitseinrichtung nicht ausgelöst wird.
Neben der Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Aufprall
arten ist es mit dieser bekannten Einrichtung auch möglich, die
konstruktive Ausbildung unterschiedlicher Fahrzeugtypen insbe
sondere im Bereich der Knautschzonen zu berücksichtigen, so daß
für jeden Fahrzeugtyp bei einem kritischen Aufprall die Sicher
heitseinrichtung zuverlässig ausgelöst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der
in Rede stehenden Art weiter zu verbessern, um einerseits zuverlässig
unterschiedliche Aufprallarten unterscheiden und andererseits
die Einrichtung auch an unterschiedliche Fahrzustände des Fahr
zeuges anpassen zu können.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnen
den Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß wird eine verfeinerte Logik vorgeschlagen, mit der die
Ausgangssignale der einzelnen Signalkanäle in vielfältiger Hin
sicht bewertet werden können. In jedem Signalkanal sind in jeder
Schwellenwertschaltung mehrere Schwellenwertschalter mit unter
schiedlichen Schwellenwerten vorgesehen, wobei diese Schwellen
werte so gewählt sind, daß eine Auslösung der Sicherheitsein
richtung bei unterschiedlichen Fahrsituationen möglich ist.
Welcher der Schwellenwertschalter tatsächlich die Auslösung be
wirkt, wird in einer Bewertungsschaltung und einer Logik ermit
telt, mit deren Hilfe Signale aller Kanäle bewertet und aufgrund
dieser Bewertung Sperr- und Freigabesignale abgegeben werden,
die dann einen bestimmten Signalweg innerhalb der Einrichtung
bis zum Leistungsschalter der Sicherheitseinrichtung freigeben
bzw. sperren.
Eine praxisgerechte Lösung erzielt man mit zwei Signalkanälen
mit jeweils einem Beschleunigungsaufnehmer, wobei die Empfind
lichkeitsachsen der Beschleunigungsaufnehmer in einer horizonta
len Ebene in bezug zu der Kraftfahrzeuglängsachse unter entge
gengesetzt gleichen Winkeln ausgerichtet sind.
Die einzelnen Signalkanäle weisen als Auswerteschaltung vorzugs
weise eine einfache oder doppelte Integratorschaltung auf und
sind bevorzugt mit jeweils zwei Schwellenwertschaltern ausge
rüstet, wobei der eine Schwellenwert relativ niedrig und der
andere Schwellenwert relativ hoch angesetzt ist. In der Bewer
tungsschaltung wird dann festgelegt, welcher dieser beiden
Schwellenwerte für eine etwaige Auslösung der Sicherheitsein
richtung herangezogen werden soll. In der Bewertungsschaltung
werden hierfür die aufintegrierten Signale in den einzelnen
Kanälen und/oder die Ausgangssignale der Beschleunigungs
aufnehmer direkt, gegebenenfalls nach einer Glättung und Signal
formung verwendet. Diese Bewertung ermöglicht eine eindeutige
Erkennung, ob die Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer
einem Aufprall zuzuordnen sind oder durch andere Umstände be
dingt sind. Letzteres kann z. B. der Fall sein, wenn das Fahrzeug
über eine ausgesprochen schlechte Wegstrecke, durch Schlag
löcher, über eine Bordsteinkante oder dergleichen fährt. Eben
falls können Situationen erkannt werden, in denen der Beschleu
nigungsaufnehmer kurzfristig so hoch mechanisch belastet wird,
z. B. bei einem Hammerschlag, daß ohne eine Bewertung die Sicher
heitseinrichtung ausgelöst würde. Dieses muß jedoch in jedem
Falle verhindert werden.
Die Bewertungsschaltung kann z. B. eine UND-Verknüpfung enthal
ten, in der die Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer un
abhängig voneinander mit einem relativ niedrigen Schwellenwert
verglichen werden und/oder eine ODER-Verknüpfung, in der die
Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer unabhängig vonein
ander mit einem relativ hohen Schwellenwert verglichen werden.
Wird in einem der Vergleiche ein Ausgangssignal nach den logi
schen Verknüpfungsgattern erzeugt, so werden z. B. in der Logik
diejenigen Eingänge freigegeben, die den Schwellenwertschaltern
mit einem niedrigen Schwellenwert in den einzelnen Signalkanälen
zugeordnet sind.
Zur eindeutigen Definition des zeitlichen Beginns eines Auf
pralls werden bevorzugt die bereits aufintegrierten Signale der
einzelnen Signalkanäle unabhängig voneinander einem Schwellen
wertschalter mit jeweils nachgeschaltetem Impulsverlänge
rungsglied zugeführt. Die Ausgänge der Impulsverlänge
rungsglieder werden mit einer Vergleichs- und Zeitschaltung ver
bunden, die für eine bestimmte Zeit nach Beginn des Aufpralls
die Eingänge der Logik, die den Schwellenwertschaltern mit nied
rigen Schwellenwerten zugeordnet sind, freigeben und anschlie
ßend sperren, so daß dann nur noch die Ausgangssignale der
Schwellenwertschalter mit höheren Schwellenwerten berücksichtigt
werden.
Die Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer können auch
dazu herangezogen werden, eindeutig einen Heckaufprall oder etwa
einen Hammerschlag zu erkennen. Im ersten Fall werden die Si
gnale der Beschleunigungsaufnehmer nach Invertierung jeweils
über eine Integratorschaltung geführt. Die Ausgangssignale
dieser Integratorschaltungen werden in einem gemeinsamen ODER-
Glied zusammengefaßt, dessen Ausgangssignal den Leistungsschal
ter für die Auslösung der Sicherheitseinrichtung bei einem
Heckaufprall sperrt.
Im zweiten Fall werden die Ausgangssignale eines jeden Beschleu
nigungsaufnehmers in kurzen Zeitabständen abgetastet, wobei je
weils der momentane Wert am Ende eines solchen Zeitintervalles
mit dem innerhalb dieses Zeitintervalles aufgetretenen Minimal
wert verglichen wird. Werden bei diesem Vergleich hohe Differen
zen festgestellt, so wird in einer Zeitschaltung überprüft, ob
diese hohen Differenzen innerhalb eines bestimmten Zeitinter
valls auftreten, was auf eine mechanische, nicht durch einen
Aufprall verursachte Belastung des Beschleunigungsaufnehmers
schließen läßt. In diesem Falle wird ebenfalls der Leistungs
schalter für die Sicherheitseinrichtung gesperrt.
Mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann der momentane,
für eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung wirksame Schwel
lenwert immer so ausgewählt werden, daß bei einem Aufprall des
Fahrzeuges, bei dem die Sicherheitseinrichtung zum Schutz der
Fahrzeuginsassen ausgelöst werden muß, diese zum frühest mög
lichen Zeitpunkt ausgelöst wird, in anderen Situationen jedoch
gesperrt gehalten wird. Die Anpassungsfähigkeit der Einrichtung
an unterschiedliche Fahrzeugtypen, unterschiedliche Fahrsitua
tionen und unterschiedliche Aufprallarten kann auf diese Weise
optimiert werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran
sprüchen hervor. Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellt dar:
Fig. 1 den Einbau zweier Beschleunigungsaufnehmer
mit unterschiedlich gerichteten Empfindlichkeitsachsen
in einem Kraftfahrzeug als Schema;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Auslöseeinrichtung
einer passiven Sicherheitseinrichtung gemäß der
Erfindung, die zwei gemäß Fig. 1 angeordnete
Beschleunigungsaufnehmer aufweist, und
Fig. 3 mehrere Signaldiagramme, die den Verlauf von
Parametern innerhalb der Schaltung gemäß Fig. 2
darstellen.
Das Blockschaltbild in Fig. 2 zeigt eine
Einrichtung 1 zum Auslösen einer nicht dargestellten
Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen z. B. eines Gas
kissens oder einer Gurtstrammereinrichtung. Die Auslöseeinrichtung 1
weist zwei Beschleunigungsaufnehmer 2 und 3 auf, z. B. zwei
Piezoaufnehmer mit jeweils einer gerichteten Empfindlich
keitsachse, die in Fig. 1 mit A1 bzw. A2 bezeichnet ist. Wie
aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Empfindlichkeitsachsen mit
einem Winkel +ϕ bzw. -ϕ gegen die Längsachse eines Kraftfahr
zeugs 4 angestellt, dessen Fahrtrichtung mit dem Pfeil P be
zeichnet ist. Der Winkel ϕ beträgt in diesem Falle 45°. Die
Beschleunigungsaufnehmer 2 und 3 sprechen jeweils in einem Be
reich um diese Empfindlichkeitsachsen entsprechend einer
Kosinus -ϕ-Charakteristik an, wobei dieser Bereich in Fig. 1
durch die vier Kreise gekennzeichnet ist.
Die Ausgangssignale der beiden Beschleunigungsaufnehmer 2 und 3
werden in gleich aufgebauten Signalkanälen 5 bzw. 6 aufbereitet.
Lediglich der Signalkanal 5 für den Beschleunigungsaufnehmer 2
wird im folgenden beschrieben:
Das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers 2 wird in einem
Verstärker 7 verstärkt, in einem Filter 8 geformt und in seiner
Amplitude in einem unsymmetrischen Begrenzer 9 oberhalb einer
positiven Amplitude Sa1 und unterhalb einer negativen Amplitude
Sa2 begrenzt. Von dem derart gewonnenen Ausgangssignal, das
einer Beschleunigung des Aufnehmers 2 entspricht, wird in einem
Differenzglied 10 ein Referenzwert Sa3 abgezogen, der von einem
Referenzwertgeber 11 geliefert wird. Das Ausgangssignal des Dif
ferenzgliedes 10 wird einem Integrator 12 zugeführt und in
diesem aufintegriert. Der Ausgang des Integrators 12, dessen Signal ei
ner Geschwindigkeit entspricht, wird mit einer Schwellenwertschaltung 13
mit zwei parallel liegenden Schwellenwertschaltern 13 und 14 mit einem
relativ niedrigen Schwellenwert Sv2 bzw. einem zweiten höheren Schwel
lenwert Sv3 verbunden. Diese beiden Schwellenwerte sind so gewählt, daß
dann, wenn sie von dem integrierten Ausgangssignal überschritten werden,
eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung unter bestimmten Bedingungen
möglich ist. Welcher der beiden Schwellenwerte momentan wirken soll oder
ob die Auslösung der Sicherheitseinrichtung gesperrt werden soll, wird
durch eine weiter unten beschriebene Bewertungsschaltung entschieden.
Der Ausgang des Schwellenwertschalters 13 ist über eine Eingangsleitung
L1 mit einer als logische Gatterschaltung 15 aufgebauten Auslöseschal
tung 15 verbunden. Das Ausgangssignal des Schwellenwertschalters 14 wird
mit Signalen der Bewertungsschaltung verknüpft, wie weiter unten erläu
tert.
Die genannten gleichartigen Bauelemente des zweiten Signalkanales 6 für
den zweiten Beschleunigungsaufnehmer 3 sind mit den gleichen Bezugszei
chen wie oben gekennzeichnet, denen jedoch ein (′) hinzugefügt ist.
Die genannte Bewertungsschaltung setzt sich aus mehreren Teilschaltungen
zusammen, nämlich aus einer Frontalaufprall-Erkennungsschaltung D, einer
Schwellwerte-Auswahlschaltung C, zwei Beschleunigungswerte-Vergleichs
schaltungen B, einer Heckaufprall-Erkennungsschaltung E und einer soge
nannten Hammerschlag-Erkennungsschaltung F.
Diese Schaltung soll gewährleisten, daß die Sicherheitseinrichtung A nur
dann ausgelöst wird, wenn in beiden Signalkanälen 5 und 6 signifikante
Signale vorliegen, aus denen zumindest auf die Möglichkeit eines
Front- oder Schrägaufpralls von vorne geschlossen werden kann. Hierzu
müssen Signale in beiden Signalkanälen 3 und 6 miteinander verknüpft
werden. Mit dem Ausgang des Integrators 12′ ist ein dritter Schwellen
wertschalter 21 mit einem Schwellenwert Sv1 verbunden, wobei dieser
Schwellenwert kleiner als der niedrigste zu einer Auslösung der Sicher
heitseinrichtung führende Schwellenwert ist, d. h. niedriger als Sv2.
Diesem dritten Schwellenwertschalter 21 ist ein Impulsverlängerer 22
nachgeschaltet, der das Ausgangssignal des Schwellenwertschalters 21 auf
eine Zeitspanne St1 verlängert. Der Ausgang des Impulsverlängerers 22
ist über eine Eingangsleitung L2 mit der logischen Gatterschaltung ver
bunden, ebenso mit einem Eingang eines UND-Gatters, dessen zweitem Ein
gang das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 14 zugeführt ist. Der
Ausgang des UND-Gatters 23 ist über eine Eingangsleitung L6 mit der Gat
terschaltung (oder G 82) von 15 verbunden.
In gleicher Weise ist der Signalkanal 5 mit dem Signalkanal 6 verknüpft,
so daß hier der Integrator 12 des ersten Signalkanales 5 mit einem
Schwellenwertschalter 21′ mit dem Schwellenwert Sv1 und der gleichen An
ordnung aus einem Impulsverlängerer 22′ und einem UND-Gatter 23′ verbun
den ist. Die Eingangsleitungen für die Gatterschaltung 15, die auf die
gleiche Art erzeugte Signale führen, sind mit L2′ und L6′ bezeichnet.
Mit dieser Schaltung wird der Beginn eines Aufpralls des Fahrzeuges
festgestellt und außerdem einer der Schwellenwerte ausgewählt. Hierzu
sind die Ausgänge der Integratoren 12 bzw. 12′ jeweils mit einem Schwel
lenwertschalter 31 bzw. 31′ verbunden, die jeweils den Schwellenwert Sv4
aufweisen. Dieser Schwellenwert wird im Bereich zwischen dem Schwellen
wert Sv1 und Sv2 eingestellt, d. h. er liegt ebenfalls niedriger als der
für eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung geeignete niedrigste
Schwellenwert Sv2. Beiden Schwellenwertschaltern 31, 31′ ist je ein Im
pulsverlängerer 32 bzw. 32′ nachgeschaltet, die den vom zugeordneten
Schwellenwertschalter abgegebenen Impuls um eine bestimmte Zeitspanne
St3 verlängern. Die Ausgänge dieser Impulsverlängerer sind mit den bei
den Eingängen eines UND-Gatters 33 verbunden, dessen Ausgang mit einem
flankengesteuerten Zeitglied 34, das nach einer Zeitspanne St2 nach An
steuerung ein Signal abgibt. Der Ausgang des Zeitgliedes 34 wird einem
Eingang eines ODER-Gatters 35 zugeführt, dem seinerseits ein rücksetz
barer FLIP-FLOP 36 nachgeschaltet ist. Mit dessen Ausgang ist eine zu
der Gatterschaltung 15 führende Eingangsleitung L5 verbunden.
Der Ausgang des UND-Gatters 33 wird ferner mit einem Eingang des
ODER-Gatters 37 und dessen Ausgang mit den Eingängen zweier Zeitglieder
38 bzw. 39 verbunden. Das Ausgangssignal des Zeitgliedes 38 ist bei feh
lender Ansteuerung ein HOCH-Signal, das jedoch bei Ansteuerung nach ei
ner sehr kurzen Zeitspanne St7 auf ein NIEDRIG-Signal abfällt. Die Aus
gangssignale dieses Zeitgliedes werden über eine Eingangsleitung L7 der
Gatterschaltung 15 zugeführt. Das zweite Zeitglied 39 dient als Rück
setzglied für das Zeitglied 38 und den FLIP-FLOP 36. Dieses Zeitglied 39
gibt nach einer relativ langen Zeitspanne nach der Ansteuerung ein Rück
setzsignal an das Zeitglied 38 und den FLIP-FLOP 36 ab und setzt diese
in ihren jeweiligen Ausgangszustand zurück. Diese Zeitspanne ist länger
als die Gesamtfunktionsdauer der Sicherheitseinrichtung im Falle eines
Aufpralls.
Diese beiden Schaltungen dienen dazu, aufgrund der Ausgangssignale der
Beschleunigungsaufnehmer zuverlässig einen Frontaufprall des Fahrzeuges
zu erkennen und von anderen Situationen zu unterscheiden sowie im Falle
eines tatsächlichen Aufpralles auch einen entsprechenden Schwellenwert
Sv2 bzw. Sv3 auszuwählen.
Die Ausgänge der Differenzglieder 10 bzw. 10′ sind jeweils mit zwei
Schwellenwertschaltern 41 und 51 bzw. 41′ und 51′ verbunden, deren
Schwellenwerte jeweils Sa4 und Sa5 betragen. Diese Schwellenwerte sind
so gewählt, daß sie praktisch nur bei einem Aufprall erreicht werden.
Die Ausgänge der beiden Schwellwertschalter 41 und 41′ sind mit den Ein
gängen der beiden Impulsverlängerer 42 bzw. 42′ verbunden. Deren Aus
gänge sind mit den beiden Eingängen eines UND-Gliedes 43 verbunden und
dessen Ausgang mit einem Eingang des ODER-Gatters 44.
Die Ausgänge der beiden Schwellenwertschalter 51 bzw. 51′ sind mit den
beiden Eingängen eines ODER-Gatters 52 und dessen Ausgang mit einem Im
pulsverlängerer 53 verbunden, der das Ausgangssignal des ODER-Gatters 52
auf eine Zeitspanne St5 einstellt. Diese Zeitspanne ist somit die
gleiche wie die Zeitspanne der Impulsverlängerer 42 bzw. 42′. Diese Be
dingung muß jedoch nicht erfüllt sein. Der Ausgang des Impulsverlän
gerers 53 wird auf den zweiten Eingang des erwähnten ODER-Gatters 44 ge
führt, mit dessen Ausgang eine Eingangsleitung L3 für die Gatterschal
tung 15 verbunden ist.
Mit dieser Schaltung soll die Auslösung der passiven Sicherheitseinrich
tung bei einem Heckaufprall unterbunden werden. Hierzu sind die Ausgänge
der unsymmetrischen Begrenzer 9 und 9′ jeweils auf den Eingang eines in
vertierenden Verstärkers 61 bzw. 61′ geführt, so daß die bei einem Heck
aufprall auftretenden negativen Ausgangssignale der Beschleunigungsauf
nehmer 2 und 3 zu positiven Signalen gewandelt werden. Jedem invertie
renden Verstärker 61, 61′ ist ein Differenzglied 62 bzw. 62′ nachge
schaltet, mit denen jeweils ein Referenzwertgeber 63 bzw. 63′ verbunden
ist. Durch diese Referenzwertgeber wird von dem Ausgangssignal der in
vertierenden Verstärker ein Betrag entsprechend der Schwelle Sa3 abgezo
gen, die demnach den gleichen Wert aufweist wie diejenige des Referenz
wertgebers 11. Auch diese Bedingung ist nicht zwingend erforderlich.
Anschließend erfolgt eine Integration der Signale in jeweils einem Inte
grator 64 bzw. 64′, denen ein Schwellenwertschalter 65 bzw. 65′ mit ei
nem Schwellenwert Sv5 nachgeschaltet ist. Die Auswertung der Signale er
folgt demnach nach dem gleichen Prinzip wie in den Signalkanälen 5 und
6. Der Ausgang des ODER-Gatters 66 ist einmal mit einer zu der Gatter
schaltung 15 führenden Eingangsleitung L8 und zum anderen mit einem Im
pulslängenverdoppler 67 verbunden, der die Impulslänge verdoppelt, je
doch bei einer Ansteuerung immer einen Impuls zumindest minimaler Zeit
dauer abgibt. Der Ausgang dieses Impulslängenverdopplers ist mit einer
ebenfalls zu der Gatterschaltung 15 führenden Eingangsleitung L4 verbun
den.
Mit dieser Schaltung soll ausgeschlossen werden, daß bei einer kurz
fristigen mechanischen Belastung der Beschleunigungsaufnehmer, z. B. bei
einem Hammerschlag in der Werkstatt die passive Sicherheitseinrichtung
ausgelöst wird. Hierzu sind wiederum die Ausgänge der unsymmetrischen
Begrenzer 9 und 9′ jeweils mit dem Eingang einer Halte- und Abtastschal
tung 71 bzw. 71′ verbunden, in denen innerhalb jeweils einer kurzen
Zeitspanne St9 der am Ende dieser Zeitspanne erreichte Endwert mit dem
innerhalb dieser Zeitspanne vorhergehenden minimalen Wert verglichen
wird. Die Ausgangssignale dieser Abtast- und Halteschaltungen werden je
weils einem Schwellenwertschalter zugeführt und dort mit einer Schwelle
Sa6 verglichen. Die Ausgänge der Schwellenwertschalter 72 und 72′ werden
in einem ODER-Gatter 73 miteinander verknüpft, dessen Ausgang mit dem
zweiten Eingang des oben erwähnten ODER-Gatters 37 verbunden ist. Der
Ausgang des ODER-Gatters 73 ist ferner an einen Eingang eines UND-Gat
ters 74 geführt, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des Zeit
gliedes 38 liegt. Der Ausgang des UND-Gatters 74 ist mit dem zweiten
Eingang des ODER-Gatters 35 verbunden.
Die als Auslöseschaltung für die passive Sicherheitseinrichtung dienende
Gatterschaltung 15 weist zwei UND-Tore 81 und 81′ mit fünf Eingängen,
ein die Ausgänge der UND-Gatter 81 und 81′ verknüpfendes ODER-Gatter 82
mit vier Eingängen und ein zum Leistungsschalter für die passive Sicher
heitseinrichtung führendes UND-Gatter 83 mit drei Eingängen auf. Mit den
fünf Eingängen des UND-Gatters 81 sind die Eingangsleitungen L1, L2, L3,
L4 und L5 verbunden, mit den fünf Eingängen des zweiten UND-Gatters 81′
die Eingangsleitungen L1′, L2′, L3, L4 und L5. Die vier Eingänge für das
ODER-Gatter 82 liegen an dem jeweiligen Ausgang der UND-Gatter 81 und
81′, die beiden anderen Eingänge sind mit den Eingangsleitungen L6 und
L6′ verbunden. Der eine Eingang des UND-Gatters 83 ist mit dem Ausgang
des ODER-Gatters 82 verbunden, die beiden anderen Eingänge mit den Ein
gangsleitungen L7 und L8, wobei die darauf geführten Signale im UND-Gat
ter 83 invertiert werden.
Die Funktion der beschriebenen Einrichtung ist nun folgende:
Es sei angenommen, daß der Beschleunigungsaufnehmer 2 ein Signal abgibt,
das den Referenzwert Sa3 (in 11) überschreitet und somit in dem Integra
tor 12 aufintegriert wird. Überschreitet das aufintegrierte Signal die
Schwelle Sv2 (in 13), dann liegt am ersten Eingang L1 des UND-Tores 81
ein HOCH-Signal. Das UND-Tor 81 schaltet jedoch erst durch und löst da
mit die Sicherheitseinrichtung aus, wenn auch an den anderen vier Ein
gängen ein HOCH-Signal anliegt und ferner am UND-Gatter 83 die mit die
sem verbundenen beiden Eingangsleitungen L7 und L8 ein NIEDRIG-Signal
führen. Die Eingangsleitung L2 führt nur während der Zeitspanne St1 (in
22) nach Ansteuerung des Impulsverlängerers 22 ein HOCH-Signal, d. h. nur
dann, wenn in beiden Signalkanälen 5 und 6 die aufintegrierten Signale
die niedrige Schwelle Sv1 (in 21) erreichen und somit beide Beschleuni
gungsaufnehmer 2 und 3 ein signifikantes Signal aufnehmen. Wird nur in
einem Kanal der Schwellenwert Sv1 nicht erreicht, so kann auch das
UND-Gatter 81 nicht durchschalten. Ein solcher Fall kann z. B. dann auf
treten, wenn ein Seitenaufprall vorliegt.
Das UND-Gatter 81 kann auch nur durchschalten, wenn die Eingangsleitung
L3 ein HOCH-Signal führt. Dies bedeutet, daß zumindest eine der beiden
Beschleunigungsbewertungsschaltungen ein Ausgangssignal abgeben muß,
d. h. entweder, daß die niedrigere Beschleunigungsschwelle Sa4 (in 41) in
beiden Kanälen erreicht ist oder die höhere Beschleunigungsschwelle Sa5
(in 51) zumindest in einem Kanal überschritten ist.
Die vierte Eingangsleitung L4 führt nur dann ein HOCH-Signal, wenn in
der Heckaufprall-Bewertungsschaltung kein Heckaufprall detektiert wurde,
d. h. nur dann, wenn am Eingang des invertierenden Impulslängenverdopp
lers 67 kein Signal anliegt. Das Eingangssignal des Impulslängenverdopp
lers liegt auch auf der Leitung L8, so daß durch dieses NIEDRIG-Signal
der dritte Eingang des UND-Gatters 83 freigegeben wird. Würde ein Heck
aufprall detektiert, so würde das Ausgangssignal des invertierenden Im
pulslängenverdopplers ein NIEDRIG-Signal, so daß das UND-Gatter 81 nicht
freigegeben wird. Ebenso würde dann durch HOCH-Signal am Ausgang des
ODER-Gatters 66 durch die Invertierung das UND-Gatter 83 gesperrt.
Schließlich muß noch das auf der Eingangsleitung L5 anliegende Signal
ein HOCH-Signal sein. Durch das FLIP-FLOP 36 ist dies bei einem Aufprall
immer der Fall während der durch das Zeitglied 34 vorgegebenen Zeit
spanne St2. Vorausgesetzt hierbei ist, daß in beiden Signalkanälen 5 und
6 die aufintegrierten Signale den Schwellenwert Sv4 (in 31) erreichen,
d. h. für eine Durchschaltung des UND-Gatters 81 müssen in beiden Kanälen
signifikante Signale vorliegen. Außerdem muß dann noch das Signal auf
der Eingangsleitung L7 ein NIEDRIG-Signal sein, d. h. nach Beginn eines
Aufpralls, was durch ein Ausgangssignal des UND-Gatters 33 detektiert
wird, muß erst die Zeitspanne St7 (in 38) verstrichen sein. Während die
ser Zeitspanne schaltet das üblicherweise auf NIEDRIG liegende Ausgangs
signal des Impulsverlängerers 38 auf HOCH und sperrt damit für diese
Zeitspanne das UND-Gatter 83. Diese Sperrwirkung wird auch erzielt, wenn
lediglich ein kurzer Hammerschlagimpuls detektiert wird.
Erst wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, schaltet das UND-Gatter
81 durch, so daß dessen Ausgangssignal an den Ausgang A (einschl. der
Verknüpfung in 82) der Gatterschaltung hindurchgeleitet wird und die
Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung bewirkt.
Nach Ablauf der Zeitspanne St2, die durch das Zeitglied 34 vorgegeben
wird, wird durch das FLIP-FLOP 36 das UND-Gatter 81 über die jetzt ein
NIEDRIG-Signal führende Eingangsleitung L5 gesperrt. In diesem Falle
kann die Sicherheitseinrichtung nur ausgelöst werden, wenn über die Lei
tung L6 ein HOCH-Signal an dem ODER-Gatter 82 anliegt und die beiden
Eingangsleitungen L7 und L8 ein NIEDRIG-Signal führen. Ein HOCH-Signal
auf der Eingangsleitung L6 tritt jedoch nur auf, wenn an beiden Eingän
gen des UND-Gatters 23 ebenfalls ein HOCH-Signal anliegt, d. h. wenn das
aufintegrierte Ausgangssignal des Integrators 12 den Schwellenwert Sv3
des Schwellenwertschalters 14 übersteigt und gleichzeitig innerhalb der
durch den Impulsverlängerer 22 vorgegebenen Zeitspanne St1 das aufinte
grierte Ausgangssignal des Integrators 12′ die niedrige Schwelle Sv1
überschreitet. Auch in diesem Falle müssen demnach in beiden Kanälen
signifikante Signale vorliegen.
Auch während der durch den Impulsverlängerer 34 vorgegebenen Zeitspanne
St2 kann das UND-Gatter 81 gesperrt werden, so daß die Auslösung der
passiven Sicherheitseinrichtung nur über das ODER-Gatter 82 erfolgen
kann. Das UND-Gatter 81 wird über das NIEDRIG-Signal auf der Eingangs
leitung L2 gesperrt. Ebenso kann eine Sperrung dann erfolgen, wenn in
den Beschleunigungs-Bewertungsschaltungen kein relevantes Ausgangssignal
entweder am Ausgang des UND-Gatters 43 oder am Ausgang des Impulsver
längerers 53 auftritt.
Die gleichen Überlegungen hinsichtlich des Durchschaltens des UND-Gat
ters 81 gelten auch für das zweite UND-Gatter 81′, da auf den Eingangs
leitungen L1′ und L2′ in ähnlicher Weise wie auf den Eingangsleitungen
L1 und L2 erzeugte Signale anliegen und die übrigen Leitungen L3, L4 und
L5 für beide UND-Gatter 81 und 81′ gemeinsam sind.
Mit der beschriebenen Schaltung können somit eine Vielzahl von Ausgangs
signalen der Beschleunigungsaufnehmer 2 und 3 bewertet und eindeutig für
eine Auslösung bzw. Nichtauslösung der passiven Sicherheitseinrichtung
herangezogen werden.
Eine schematische Darstellung der möglichen Schwellenwertumschaltungen
ist in Fig. 3 dargestellt. In der oberen Zeile sind die beiden zu einer
Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung geeigneten Schwellenwerte
Sv2 und Sv3 angegeben, außerdem ist mit dem Zeichen die Sperrung der
gesamten Einrichtung gekennzeichnet. Diese Sperrung ist bei normalem
Fahrbetrieb immer gegeben, da die UND-Gatter 81 und 81′, das ODER-Gatter
82 und das UND-Gatter 83 in der Gatterschaltung gesperrt sind. Auf der
Abszisse der einzelnen Signaldiagramme in Fig. 3 ist die Zeit eingetra
gen. Zum Zeitpunkt Null wird ein Aufprall im UND-Gatter 33 detektiert,
da die aufintegrierten Ausgangssignale in den Signalkanälen 5 und 6 den
durch die Schwellenwertschalter 31 und 31′ vorgegebenen Schwellenwert
Sv4 überschreiten. In der zweiten Zeile des Signaldiagrammes in Fig. 3
ist lediglich das aufintegrierte Ausgangssignal eines Signalkanals dar
gestellt. Der Aufprallsensor 1 bleibt nach der Detektierung des Null
punktes noch während der durch das Zeitglied 38 vorgegebenen kurzen
Zeitspanne St7 gesperrt, da während dieser Zeitspanne die damit verbun
dene Eingangsleitung L7 ein HOCH-Signal führt und das UND-Gatter 83
sperrt. Erst nach dieser Freigabe wird einer der beiden Schwellenwerte
Sv2 bzw. Sv3 wirksam, je nach den oben angegebenen Kriterien. In diesem
Falle ist angenommen, daß der Schwellenwert Sv3 wirksam wird. Zu einem
anderen Zeitpunkt wird in dem Aufprallsensor 1 in einem der Signalkanäle
die hohe Beschleunigungsschwelle Sa5 überschritten, was in der dritten
Zeile des Signaldiagrammes in Fig. 3 dargestellt ist, wodurch die wirk
same Schwelle auf den Schwellenwert Sv2 eingestellt wird. Sollte dann
ein Heckaufprall detektiert werden, d. h. die Schwelle Sv5 in einem der
Kanäle der Heckaufprall-Bewertungsschaltung überschritten werden, so
wird der Schwellenwert auf Sv3 angehoben, d. h. der gesamte Aufprallsen
sor gesperrt. Dies erfolgt während der Dauer des von dem ODER-Gatter 66
abgegebenen Impulses. Anschließend wird der Schwellenwert auf den
größeren Schwellenwert Sv3 abgesenkt, da das Ausgangssignal des Impuls
längenverdopplers 67 die beiden UND-Gatter 81 und 81′ in der Gatter
schaltung 15 sperrt.
Ist die durch das Zeitglied 34 gegebene Zeitspanne St2 abgelaufen, dann
wird für den Aufprallsensor der höhere Schwellenwert Sv3 wirksam. Fällt
das aufintegrierte Ausgangssignal in den Signalkanälen 5 und 6 unter den
Schwellenwert Sv4, so wird nach der Zeitspanne St8 der gesamte Aufprall
sensor durch das invertierte Rücksetzsignal des Zeitgliedes 39 in den
Ausgangszustand gesetzt.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Verlauf der Schwellenwerte in der
obersten Zeile in Fig. 3 nicht dem tatsächlichen Verlauf, insbesondere
nicht während eines Aufpralles entspricht, sondern nur zur Demonstration
der Umschaltmöglichkeiten zwischen den einzelnen Schwellen dient. Eine
Vielzahl von anderen Kombinationen ist möglich. Selbstverständlich kann
die beschriebene Schaltung für den Aufprallsensor auch anders realisiert
werden. Außerdem ist es nicht notwendig, sämtliche angegebenen Teil
schaltungen der Bewertungsschaltung zu verwenden. Auch wenn in der ange
gebenen Schaltung diskrete Elemente aufgeführt sind, so sind diese Ele
mente im wesentlichen durch die Funktion bestimmt. Eine Realisierung
z. B. mit Hilfe eines Mikroprozessors liegt im Rahmen der Erfindung.
Claims (16)
1. Auslöseeinrichtung einer passiven Sicherheitseinrichtung für
Fahrzeuginsassen, die in einem Fahrzeug eingebaut ist und im Falle eines
Aufpralles die Sicherheitseinrichtung auslöst, mit mindestens zwei Be
schleunigungsaufnehmern, deren Empfindlichkeitsachsen unterschiedlich
ausgerichtet sind und die jeweils einem Signalkanal zugeordnet sind, der
in Serie den jeweiligen Beschleunigungsaufnehmer, eine Auswerteschal
tung, eine Integratorschaltung für dessen Ausgangssignale und eine
Schwellenwertschaltung aufweist, sowie ferner mit einer allen Kanälen
zugeordneten Auslöseschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslö
seeinrichtung (1) eine Schwellenwertauswahlschaltung (C) aufweist, in
der jedem Signalkanal (5 bzw. 6) mindestens zwei parallele Schwellen
wertschalter (13; 14; 13′; 14′) mit unterschiedlichen, eine Auslösung
der Sicherheitseinrichtung ermöglichenden Schwellenwerten (Sv2; Sv3) zu
geordnet sind, daß eine Beschleunigungswertevergleichsschaltung (B) für
Signale in allen Signalkanälen (5 und 6) vorgesehen ist, die in Abhän
gigkeit einer Frontaufprallerkennungsschaltung (D) Sperr- bzw. Freigabe
signale für die Auslösung der Sicherheitseinrichtung (A) liefert und daß
die Auslöseschaltung (15) eine Logikschaltung ist, deren Eingänge mit
der Beschleunigungswertevergleichsschaltung (B) und der Schwellwerteaus
wahlschaltung (C) verbunden sind, daß in Abhängigkeit von Sperr- bzw.
Freigabesignalen der Frontaufprallerkennungsschaltung (D) lediglich Sig
nale bestimmter Schwellenwertschalter (13; 14; 13′; 14′) weitergeleitet
werden, und daß der Ausgang der Beschleunigungswertevergleichsschaltung
(B) über ein UND-Gatter (23 bzw. 23′) in der Frontaufprallerkennungs
schaltung (D) mit Ausgängen zumindest einiger Schwellenwertglieder (14;
14′) im gleichen Signalkanal (5 bzw. 6) verbunden ist, wobei diese
Schwellenwertschaltungen jeweils einen höheren Schwellenwert (Sv3) als
den niedrigsten, eine Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung er
möglichenden Schwellenwert (Sv2) aufweisen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schwellwerte-Auswahlschaltung (C) mit beiden Signalkanälen (5 und 6) der
Beschleunigungswertevergleichsschaltung (B), die einen Schwellenwert
schalter (21) mit einem niedrigen Schwellenwert (Sv1) aufweist, verbunden
ist, daß für jeden Kanal eine solche Auswahlschaltung (C) vorgesehen
ist, wobei jedoch der Eingang des jeweiligen Schwellenwertschalters (21
bzw. 21′) mit den Schaltgliedern (12 bzw. 12′) anderer Signalkanäle ver
bunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den
Schwellenwertschaltern (21 und 21′) in der Schwellwerte-Auswahlschaltung
(C) jeweils ein Zeitglied (22 bzw. 22′) nachgeschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang jeder Schwellwerte-Auswahlschaltung (C) mit den Schwellen
wertgliedern (13 und 13′) in dem zugehörigen Signalkanal (5 bzw. 6) mit
niedrigen, eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung ermöglichenden
Schwellenwerten (Sv2) über ein UND-Gatter (81 bzw. 81′) in der Auslöse
schaltung (A bzw. 15) verknüpft sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sie weitere Schwellwertglieder (31, 31′, 32, 32′, 33 bis 39) auf
weist, wobei zumindest ein Teil der Schwellenwertglieder (31 und 31′)
über ein UND-Gatter (33) miteinander verbunden sind, und daß dem
UND-Gatter ein Zeitglied (34) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang mit ei
nem Wahleingang (L5) einer Auslöseschaltung (15) zur Auswahl von be
stimmten, eine Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung (A) ermög
lichenden Schwellenwerten (Sv2, Sv3) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie
ein weiteres Zeitglied (38) zum verzögerten Freigeben der Sicherheits
einrichtung nach Beginn eines Aufpralls des Fahrzeuges aufweist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der Beschleunigungswertevergleichsschaltung (B) die
Ausgangssignale der Beschleunigungsaufnehmer (2 und 3) unterschiedlicher
Signalkanäle (5 bzw. 6) bewertet werden, und daß der Ausgang der Frontauf
prallerkennungsschaltung (L3) mit einem Eingang der Auslöseschaltung
(15) zur Auslösung A der passiven Sicherheitseinrichtung verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Beschleunigungsaufnehmer (2 und 3) zumindest eines der Signalkanäle (5 bzw. 6)
mit Schwellengliedern (41 bzw. 41′) verbunden sind, deren Ausgänge mit den
Eingängen eines gemeinsamen UND-Gatters (43) verbunden sind, und daß der
Ausgang dieses UND-Gatters der Ausgang der Beschleunigungswertever
gleichsschaltung (B) ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgänge der Beschleunigungsaufnehmer (2 und 3) zumindest eines der
Signalkanäle (5 bzw. 6) jeweils mit Schwellenwertgliedern (51 bzw. 51′) verbun
den sind, deren Ausgänge mit den Eingängen eines gemeinsamen ODER-Gat
ters (52) verbunden sind, und daß der Ausgang dieses ODER-Gatters den
Ausgang der Beschleunigungswertevergleichsschaltung (B) bildet.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausgänge der Beschleunigungsaufnehmer (2 und 3) zumindest einiger Signal
kanäle (5 bzw. 6) jeweils mit einem Inverter (61 bzw. 61′) und diese mit einer
Integratorschaltung (64 bzw. 64′) mit nachgeschalteten Schwellenwertgliedern
(65 bzw. 65′) verbunden sind, und daß die Ausgänge dieser mit einem Sperr
eingang (L8) der Logikschaltung verbunden sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausgänge der Schwellenwertglieder (65 und 65′) mit den Eingängen eines ge
meinsamen ODER-Gatters (66) verbunden sind, und daß der Ausgang dieses
ODER-Gatters (66) den Ausgang einer Heckaufprallerkennungsschaltung bildet.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang der Heckaufprallerkennungsschaltung ferner über ein Zeitglied
(67) zu einem Sperreingang (L4) der Auslöseschaltung (15) für die Aus
lösung A geführt ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine Hammerschlagerkennungsschaltung (F) (71, 72, 71′, 72′, 73) zum Be
stimmen kurzfristiger hoher mechanischer Einwirkungen auf die Beschleu
nigungsaufnehmer (2 und 3) aufweist, wobei diese Schaltung (F) für die Aus
gangssignale der Beschleunigungsaufnehmer (2 und 3) jeweils eine Ab
tast- und Halteschaltung (71 bzw. 71′) aufweist, die innerhalb bestimmter
Zeitspannen (St9) den Momentanwert der Ausgangssignale der Beschleuni
gungsaufnehmer (2 und 3) am Ende der Zeitspanne (St9) mit dem innerhalb
dieser Zeitspanne vorhergehenden Minimalwert vergleicht, und daß der
Ausgang der Hammerschlagerkennungsschaltung mit zumindest einem Eingang
(L5 bzw. L7) zum Sperren der Auslöseschaltung (15) für die Auslösung (A) ver
bunden ist.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslöseschaltung (15) für die Auslösung (A) zumin
dest für einige Signalkanäle (5 und 6) je ein UND-Gatter (81 bzw. 81′) auf
weist, deren Eingänge einerseits mit den Schwellenwertschaltungen (13 bzw.
13′) der Signalkanäle verbunden ist, die einen niedrigen die Auslösung
der passiven Sicherheitseinrichtung ermöglichenden Schwellenwert (Sv2)
aufweisen, und andererseits mit einem oder mehreren Ausgängen (L2, L2′,
L3 bis L5) der Frontaufprallerkennungsschaltung verbunden ist.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslöseschaltung (15) für die Auslösung (A) zu
mindest für einige der Signalkanäle (5 und 6) ein gemeinsames ODER-Gatter
(82) aufweist, dessen Eingänge mit denjenigen Schwellenwertschaltungen
(14 bzw. 14′) der Signalkanäle (5 und 6) verbunden sind, die einen höheren als
den niedrigsten, die Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung er
möglichenden Schwellenwert (Sv3) aufweisen.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Ausgangsglied der Auslöseschaltung (15) ein
UND-Gatter (83) vorgesehen ist, dessen einer Eingang mit einer das Aus
lösesignal für die passive Sicherheitseinrichtung führenden Leitung und
andererseits mit Sperr- bzw. Freigabeleitungen (L7 und L8) verbunden ist,
die Ausgangsleitungen der Frontaufprallerkennungsschaltung darstellen.
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