DE3920091A1

DE3920091A1 - Sicherheitseinrichtung fuer fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE3920091A1
Application number: DE3920091A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Mattes; Lothar Dipl Ing Gademann; Werner Dipl Phys Nitschke; Eberhard Fritz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-10-11
Also published as: US5037129A; SE9001256D0; SE9001256L; JPH0320674A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der GB-PS 13 68 899 ist eine gattungsgleiche Sicherheitseinrichtung mit einem Aufprallschalter und einem Verzögerungsfühler sowie mit einem mit dem Aufprallschalter und dem Verzögerungsfühler verbundenen Koinzidenzvergleicher bekannt. Der Koinzidenzvergleicher erhält dabei elektrische Signale von dem Aufprallschalter und dem Verzöge rungsfühler und unterbricht die Funktion der Einrichtung, wenn diese Signale nicht innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne eintreffen. Auf diese Weise soll eine Fehlauslösung der Sicherheitseinrichtung ver hindert werden.

Aus US-PS 37 01 903 ist weiter ein piezoelektrischer Fahrzeugauf prallsensor bekannt, bei dem zwei Piezokristalle mit räumlich unter schiedlich angeordneten Empfindlichkeitsachsen innerhalb eines Fahr zeugs angeordnet sind, wobei die beiden Piezokristalle in einer ein zigen Auswerteschaltung elektrisch parallel geschaltet sind.

Bei dieser bekannten Sicherheitseinrichtung bzw. bei diesem bekann ten Sensor ist es nicht möglich, die beschleunigungsempfindlichen Sensoren ständig, d. h. insbesondere auch während des Betriebs des Fahrzeugs, auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß eine hohe Betriebssicherheit derartiger Sicherheits einrichtungen, auch im Hinblick auf den Ausfall eines Sensors, nicht garantiert werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat insbesondere den Vorteil, daß die Sicherheits einrichtung für Fahrzeuginsassen auch hinsichtlich der Funktions fähigkeit der Sensoren und ihrer Aufbereitungsschaltungen ständig, insbesondere auch während des eigentlichen Fahrbetriebs des Fahr zeugs, überprüfbar ist. Dadurch wird ein erheblicher weiterer Fort schritt in bezug auf eine hohe Betriebssicherheit einer derartigen sicherheitsrelevanten Einrichtung erreicht. Weiter können auf beson ders einfache und vorteilhafte Weise Störeinflüsse auf die Sicher heitseinrichtung und insbesondere die Sensoren bzw. deren Aufberei tungs- und Auswerteschaltung festgestellt und eliminiert werden, die bei einer herkömmlichen Sicherheitseinrichtung zu einem Versagen bzw. einer unbeabsichtigten Fehlauslösung führen würden. Als derar tige Störgrößen kommen insbesondere starke Temperaturschwankungen und/oder Störeinflüsse durch fahrzeugeigene bzw. externe elektromag netische Störfelder in Betracht.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Sicherheitseinrichtung,

Fig. 2 ein zweites Blockschaltbild der Sicherheitseinrichtung,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der Sicherheits einrichtung,

Fig. 4 eine Kurvendarstellung von Beschleunigung und dem Zeitintegral der Beschleunigung als Funktion der Zeit und

Fig. 5 ein Beispiel für eine Realisierung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen umfaßt gemäß dem Blockdiagramm nach Fig. 1 mindestens zwei beschleunigungsempfind liche Sensoren 10, 20, eine jedem dieser Sensoren 10, 20 zugeordnete Aufbereitungsschaltung 10′, 20′ sowie eine Auswerteschaltung 30 für die Auswertung der Ausgangssignale der Sensoren 10, 20, eine Ansteuerschaltung 40 zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln und Rück haltemittel 41, wie beispielsweise Airbag und/oder Gurtstraffer. Als beschleunigungsempfindliche Sensoren 10, 20 werden zweckmäßig piezo elektrische Sensoren benutzt, die, in entsprechender Einbaulage im Fahrzeug, bei Beschleunigungsbeanspruchungen eine Kraft erfahren und demzufolge ein der Beschleunigung proportionales Ausgangssignal abgeben. In Aufbereitungsschaltungen 10′, 20′ werden die Ausgangs signale der Sensoren 10, 20 aufbereitet, insbesondere auch ver stärkt, und dann den Eingangsanschlüssen einer Auswerteschaltung 30 zugeleitet, die das Ausgangssignal der Sensoren 10, 20 geeigneten Bewertungskriterien unterwirft, um festzustellen, ob eine auf ein Unfallereignis zurückzuführende Beschleunigung vorliegt, die das Auslösen der Rückhaltemittel erforderlich macht. Dazu wird bei spielsweise in der Auswerteschaltung 30 das beschleunigungspro portionale Ausgangssignal der Sensoren 10, 20 zunächst integriert und dann mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen. Wenn der Integralwert den vorgebbaren Schwellwert überschreitet, wird ein Unfallereignis angenommen und das Rückhaltemittel 41 vermittels der vom Ausgang der Auswerteschaltung 30 aktivierten Ansteuerschaltung 40 ausgelöst. Erfindungsgemäß sind nun mindestens zwei Sensoren 10, 20 sowie eine jedem Sensor 10, 20 zugeordnete Aufbereitungsschaltung 10′, 20′ vorgesehen.

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen beide Sen soren 10, 20 ein im Idealfall identisches Ausgangssignalverhalten, d. h. sie geben bei der Beaufschlagung mit der gleichen Beschleuni gungsbeanspruchung im wesentlichen gleiche Ausgangssignale ab, die in Fig. 4 in den Kurven a 10, a 20, als Funktionsdarstellung der Beschleunigung als Funktion der Zeit, repräsentiert sind. Beschleu nigungssignale, die für einen Vergleich und damit zur Funktionsüber wachung der Sensoren 10, 20 und der zugeordneten Auswerteschaltungen 10, 20 herangezogen werden können, kommen praktisch bei jeder Fahrt vor. Damit ist eine ständige Funktionskontrolle der Sensoren und Auswerteschaltungen möglich. Gemäß dem Blockdiagramm nach Fig. 2 umfaßt die Auswerteschaltung 30 Summations- bzw. Integrationsschal tungen 50 a, 50 b, die jedem Sensorkanal zugeordnet sind. Die Aus gangsanschlüsse der Summations- bzw. Integrationsschaltungen 50 a, 50 b sind mit Eingangsanschlüssen einer Vergleichsschaltung 51 ver bunden, deren Ausgangsanschluß wiederum mit dem Eingang einer Warn einrichtung 52 verbunden ist. Die Summations- bzw. Integrations schaltungen 50 a, 50 b bilden die Summen bzw. Integrale I 10, I 20 der Ausgangssignalkurven a 10, a 20 gemäß Fig. 4. Vergleiche hierzu und zu dem folgenden auch das Ablaufdiagramm der Fig. 3. Nach einem vorgebbaren Zeitintervall werden die Summen- bzw. Integralwerte (Kurven I 10, I 20) in der Vergleichsschaltung 51 miteinander vergli chen. Liegt der Vergleichswert unterhalb eines vorgebbaren Soll wertes, dann werden die Summen- bzw. Integralwerte der Summa tions- Integrationsschaltung 50 a, 50 b zurückgesetzt und es beginnt für ein weiteres Zeitintervall eine neue Summen- bzw. Integrations bildung. Sofern jedoch der Vergleich in der Vergleichsschaltung 51 eine Abweichung der Summen- bzw. Integralwerte von einem vorgeb baren Sollwert ergibt, wird von der Vergleichsschaltung 51 eine Warneinrichtung 52 angesteuert, die beispielsweise den Fahrer des Fahrzeugs auf einen Fehler der Sicherheitseinrichtung hinweist. Er erhält dadurch die Gewißheit, daß er sich ab diesem Zeitpunkt nicht mehr auf die Sicherheitseinrichtung verlassen darf und gegebenen falls umgehend eine Werkstatt aufsuchen muß. Zusätzlich kann mit der Ansteuerung der Warneinrichtung 52 auch noch ein im Blockdiagramm nicht dargestelltes Schaltmittel aktiviert werden, das die Ansteuerungsschaltung 40 und die Rückhaltemittel 41 von der Aus werteschaltung 30 abtrennt, um eine Aktivierung der Rückhaltemittel 41 aufgrund des zuvor festgestellten Fehlers zu verhindern. Schließ lich kann gleichzeitig aus Gründen der Beweissicherung der zuvor festgestellte Fehler, der auf ein Versagen eines der Sensoren 10, 20 bzw. der ihnen zugeordneten Aufbereitungsschaltungen 10′, 20′ schließen läßt, in Speichermitteln registriert werden.

In einem bevorzugten weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beschleunigungsempfindlichen Sensoren 10, 20 entgegengesetzt gepolt, so daß sich etwa, wie in Fig. 4 dargestellt, die Ausgangs signale a 10, a′20 ergeben. Diese Maßnahme erweist sich als besonders vorteilhaft zur Erkennung von Störungen der Sicherheitseinrichtung durch fahrzeugeigene und/oder externe elektromagnetische Störfelder, die sich auf die identisch ausgestalteten Aufbereitungsschaltungen 10, 20 in gleicher Weise auswirken würden. Durch die Auswertung von Sensorausgangssignalen unterschiedlicher Polarität können diese Störeinflüsse erkannt werden. Besonders zweckmäßig werden die gleichgepolten Sensoren des ersten Ausführungsbeispiels oder die entgegengesetzt gepolten Sensoren des zweiten Ausführungsbeispiels zumindest einschließlich ihrer zugeordneten Aufbereitungsschaltungen 10′, 20′ in einer gemeinsamen integrierten Hybridschaltung zusammen gefaßt und in einem einzigen Gehäuse angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine leicht handhabbare und im Fahrzeug flexibel anzuordnende Schaltungseinrichtung, bei der zudem noch garantiert ist, daß sie gleichen Temperatur- und Beschleunigungseinflüssen ausgesetzt ist, Fig. 5.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden beschleunigungsempfindliche Sensoren 10, 20 verwendet, die die Beschleunigungswirkung nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien ermitteln. Dadurch lassen sich Störeinflüsse durch bei spielsweise Einwirkung von elektromagnetischen Störfeldern, Feuch tigkeit, Temperaturschwankungen, Alterung erkennen, die zwar gleiche Einflußparameter auf die beiden Sensoren 10, 20 darstellen, von diesen aber gegebenenfalls unterschiedlich erfaßt werden.

An unterschiedlichen Sensorprinzipien sind zu nennen:
piezoelektrisch (Keramik- oder Quarzaufnehmer)
piezoresistiv (z. B. piezoresistives Silizium) , kapazitiv,
mechanisch (z. B. Dehnmeßstreifen, bzw. mit induktiver oder optischer Beschleunigungssignalerfassung).

Claims

1. Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuginsassen mit beschleunigungs empfindlichen Sensoren, einer Aufbereitungs- und einer Auswerte schaltung für die Sensorausgangssignale, sowie mit Rückhaltemitteln und einer Ansteuerschaltung für die Rückhaltemittel, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens zwei beschleunigungsempfindliche Sensoren (10, 20) und für jeden Sensor eine Aufbereitungsschaltung (10′, 20′) sowie Mittel zum Vergleich der Sensorausgangssignale untereinander vorgesehen sind.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, 20) ein übereinstimmendes Ausgangssignalver halten aufweisen.

3. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, 20) piezoelektrische Beschleu nigungsaufnehmer sind.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, 20) in gleicher Polung mit ihren jeweiligen Aufbereitungsschaltungen (10′, 20′) verbunden sind.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, 20) in entgegengesetzter Polung mit ihren jeweiligen Aufbereitungsschaltungen (10′, 20′) ver bunden sind.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 sowie 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beschleunigungsempfindlichen Sensoren (10, 20) die Beschleunigung nach unterschiedlichen physika lischen Prinzipien registrieren.

7. Verfahren zum Betrieb einer Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Sensoren (10, 20) während eines vorgebbaren Zeitintervalls summiert bzw. integriert werden, daß die Summen- bzw. Integralwerte nach Ablauf des vorgebbaren Zeitintervalls miteinander verglichen werden und daß bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes durch den Vergleichswert eine Warneinrichtung in Funktion versetzt wird.