DE4037328A1 - Verfahren zum detektieren der beschleunigung eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung ist generell auf ein Verfahren zum Detektieren der Beschleunigung eines Fahrzeugs gerichtet, und insbesondere auf ein Verfahren, das auf eine oder bei einer Betriebs- oder Betätigungsstarteinrichtung einer Fahrzeuginsassen-Schutzeinrichtung angewandt wird. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Patentansprüche umfaßt der Begriff der "Beschleunigung" auch die "Verzögerung".

Bisher wurde in weitem Umfang eine Einrichtung für das Schützen eines Insassen eines Fahrzeugs angewandt, die den Insassen durch schnelles Ausdehnen eines Luftsacks oder Ar­ retieren einer Einzieh- oder Rückholeinrichtung eines Sitz­ gurts (insbesondere so, daß diese den Sitzgurt nicht mehr ausfahren läßt) in einem Notfall, wie beispielsweise einem Zusammenstoß oder einer Kollision des Fahrzeugs, schützt.

Eine Beschleunigungsdetektionseinrichtung zum Starten des Betriebs oder der Betätigung der Fahrzeuginsassen-Schutz­ einrichtung durch Detektieren des Zusammenstoßes oder der Kollision des Fahrzeugs beinhaltete bisher die Verwendung eines Beschleunigungsmessers vom Deformationsmessertyp oder vom Piezzotyp. Eine bekannte mechanische Zusammenstoß- oder Kollisionsdetektionseinrichtung ist beispielsweise vom Rollen- bzw. Walzenkrafttyp, vom Viskositätsdämpfungstyp und derglei­ chen (Automobile Technology, S. 1351, Bd. 42. Nr. 10, 1988).

In den oben angegebenen Beschleunigungsmessern wird ein Be­ tätigungssignal nur dann ausgegeben, wenn die Beschleunigung ein genügendes Niveau zum Betätigen der Schutzeinrichtung erreicht. Die aktuelle Beschleunigung konnte jedoch nicht genau detektiert werden. Abgesehen hiervon haben die Be­ schleunigungsmesser nach dem Stande der Technik weitere Schwierigkeiten, insbesondere insofern, als sie die Beschleu­ nigungen in anderen Richtungen als der Vorwärtsbewegungs­ richtung des Fahrzeugs detektieren oder auch detektieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Beschleunigung in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit zu detektieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein erstes Verfahren des Detektierens der Beschleunigung eines Fahrzeugs mittels eines Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals und mittels Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulsen, die mit den bzw. in Abhängig­ keit von den Umdrehungen einer Achse erzeugt werden, zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die folgenden Ver­ fahrensschritte umfaßt: Zählen der Anzahl von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen innerhalb eines ersten Impulses der Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulse; Zählen der Anzahl von Zeit­ gebungs- bzw. Taktimpulsen innerhalb eines dem ersten Im­ puls nachfolgenden zweiten Impulses; Berechnen der Verände­ rung der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer bzw. der Zeitdauer von dem ersten Impuls zu dem zweiten Impuls auf der Basis der Differenz zwischen der ersteren Impulsanzahl und der letzteren Impulsanzahl; und Detektieren der Beschleu­ nigung des Fahrzeugs.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zweites Verfahren des Detektierens der Beschleunigung eines Fahrzeugs mittels eines Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals und mittels Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulsen, die mit den bzw. in Abhängig­ keit von den Umdrehungen einer Achse erzeugt werden, zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die folgenden Ver­ fahrensschritte umfaßt: Zählen der Anzahl von Fahrzeugge­ schwindigkeitsimpulsen innerhalb eines ersten Impulses der Zeitgebungs- bzw. Taktimpulse; Zählen der Anzahl von Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulsen innerhalb eines dem ersten Im­ puls nachfolgenden zweiten Impulses; Berechnen der Änderung in der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Zeitdauer von dem ersten Impuls zu dem zweiten Impuls auf der Basis der Differenz zwischen der ersteren Impulsanzahl und der letzte­ ren Impulsanzahl; und Detektieren der Beschleunigung des Fahrzeugs.

Basierend auf dem ersten Verfahren kommt es, wenn eine Ände­ rung in der Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht wird, dazu, daß sich die Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsanzahl, die inner­ halb des zweites Impulses gezählt wird, gegenüber der Zeit­ gebungs- bzw. Taktimpulsanzahl, die innerhalb des ersten Impulses gezählt wird, ändert. Die Änderung der gezählten Anzahl ist proportional der Größe (Beschleunigung) der Ände­ rung in der Fahrzeuggeschwindigkeit. Demgemäß kann die Be­ schleunigung des Fahrzeugs auf der Basis der Änderung, die in der gezählten Anzahl auftritt, berechnet werden.

Basierend auf dem zweiten Verfahren kommt es, wenn eine Ver­ änderung in der Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht wird, in entsprechender Weise dazu, daß sich die Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulsanzahl, welche innerhalb des zweiten Impulses gezählt wird, gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpuls­ anzahl, welche innerhalb des ersten Impulses gezählt wird, ändert. Die Beschleunigung des Fahrzeugs kann auf der Basis der Änderung der gezählten Anzahl berechnet werden.

Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Er­ findung seien nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungs­ formen in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher be­ schrieben und erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Zeitablaufdiagramm zur Unterstützung der Er­ läuterung eines Verfahrens gemäß einer ersten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild; und

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm zur Unterstützung der Er­ läuterung einer anderen Ausführungsform des Ver­ fahrens nach der Erfindung.

Es seien nun nachstehend Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie­ ben.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulsgenerator 2 auf einer Achse (wie beispielsweise einer Propeller- bzw. Antriebswelle, einer Drehwelle einer Übertragung oder eines Getriebes und einer Drehwelle eines Differentialgetriebes zusätzlich zu einer Antriebsradachse und einer schwimmenden Radachse) eines Fahrzeugs angebracht. Die Ausgangssignale des Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsgene­ rators 2 werden einem Zähler 4 eingegeben. Der Fahrzeugge­ schwindigkeitsimpulsgenerator 2 beinhaltet die Verwendung von beispielsweise einem Drehkodierer, der mehrere zehn bis mehrere tausend Impulse erzeugt, während das Fahrzeug einen Meter fährt.

Außerdem werden in den Zähler 4 Zeitgebungs- bzw. Taktim­ pulse von einem Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsgenerator 3 ein­ gegeben. Die Ausgangssignale des Zählers 4 werden in eine Operationseinrichtung 5 eingegeben. Die Operationseinrichtung 5 gibt Signale an eine Last- bzw. Verbrauchersteuereinrichtung 6 aus. Die Last- bzw. Verbrauchersteuereinrichtung 6 liefert einen Betätigungsstrom, und zwar beispielsweise an eine Ar­ retierungseinheit einer Einzieh- bzw. Rückholeinrichtung einer Sitzgurteinrichtung.

Nachfolgend sei eine spezielle Beschreibung des im Patentan­ spruch 1 beanspruchten Verfahrens unter Bezugnahme auf Fig. 1 gegeben.

Wie in Fig. 1 dargestellt, werden Zeitgebungs- bzw. Taktim­ pulssignale (die nachstehend als Taktsignale bezeichnet wer­ den) von einer vorbestimmten Frequenz bzw. Periodendauer von dem Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsgenerator 3 genau in den Zähler 4 eingegeben. Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignale, die der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ent­ sprechen, werden von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsgene­ rator 2 oder den Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsgeneratoren 2 eingegeben. Die Impulsbreiten des Tatksignals und des Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulssignals werden so gewählt, daß eine Vielzahl von Taktimpulsen innerhalb von einem Impuls des Fahr­ zeuggeschwindigkeitssignals gezählt wird, selbst wenn das Fahrzeug eine vorgeschriebene Maximalgeschwindigkeit (bei­ spielsweise 200 km/h) erreicht.

Wenn das Fahrzeug fährt, werden die Taktimpulse für N₁ dem Zähler 4 während eines ersten Impulses P₁ eingegeben. Die Taktimpulse für N₂ werden dem Zähler 4 während eines zweiten Impulses P₂ eingegeben. In diesem Falle berechnet der Operator oder die Operationseinrichtung 4 die Beschleunigung des Fahrzeugs während einer Zeitdauer von dem ersten Impuls P₁ zu dem zweiten Impuls P₂ in der nachfolgenden Weise (P₁, P₂=Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse).

Es sei darauf hingewiesen, daß in den folgenden Formeln die Symbole c und l folgendes bedeuten:
c . . . die Impulsbreite (sec) des Taktsignals
l . . . die Entfernung bzw. Strecke (m), um welche das Fahrzeug während eines Impulses des Fahrzeugge­ schwindigkeitsimpulssignals fährt.

Die Geschwindigkeit v₁ des Fahrzeugs während des ersten Im­ pulses P₁ (Zeitgebungen bzw. Zeitintervall 0-t₁) ist ge­ geben durch v₁ = l/t₁. Hierbei ist t₁ = c · N₁(sec),
und hieraus ergibt sich schließlich

v₁ = l/c · N₁.

Die Geschwindigkeit v₂ des Fahrzeugs während des zweiten Impulses P₂ (Zeitgebungen bzw. Zeitintervall t₁-t₂) läßt sich in entsprechender Weise ausdrücken als:

v₂ = l/(t₂ - t₁) = l/c · N₂

Die Beschleunigung a während der Zeitdauer t₁-t₂ wird ge­ geben durch a = (v₂ - v₁)/(t₂ - t₁).

t₂ - t₁ ist cN₂, und schließlich ergibt sich

In dieser Formel (1) sind l und c bekannt. Zum Beispiel kann l dadurch errechnet werden, daß man die äußere Umfangslänge eines Rads (z. B.auf dem das Fahrzeug fährt) durch die Anzahl von Fahrzeuggeschwindkeitsimpulsen teilt, die pro Umdrehung des Rads erzeugt werden. Die Impulsbreite c wird dadurch be­ rechnet, daß man den Kehrwert der Taktfrequenz bildet.

In Übereinstimmung mit einer solchen arithmetischen Formel berechnet der Operator oder die Operationseinrichtung 5 die Beschleunigung a auf der Basis der gezählten Anzahlen N₁ und N₂ des Zählers 4. Bei diesem arithmetischen Ergebnis wird, wenn die Beschleunigung a größer als ein vorbestimmter Wert ist, beispielsweise größer als 0,7 G (G ist die Erdbeschleu­ nigung von 9,79 m/sec²), ein Signal von dem Operator oder der Operationseinrichtung 5 in die Last- bzw. Verbraucher­ steuereinrichtung 6 eingegeben. Dadurch wird beispielsweise die Einzieh- oder Rückholeinrichtung des Sitzgurts arre­ tiert.

Die Betriebsweise der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform gemäß dem Patentanspruch 2 ist auch die gleiche bzw. eine entsprechende. Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, wonach die Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignale für N₁ während eines ersten Impulses (Zeitgebungen bzw. Zeitdauer 0-t₁) des Taktsignals gezählt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeits­ impulssignale für N₂ werden während eines zweiten Impulses (Zeitgebungen bzw. Dauer t₁-t₂) gezählt. Wie in dem vorigen Falle bezeichnet das Symbol c die Impulsbreite des Taktsignals, und l bezeichnet die Entfernung, um welche das Fahrzeug wäh­ rend eines Impulses der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulssignale (in Fig. 3 in der unteren Hälfte dargestellt) fährt.

Die Fahrstrecke des Fahrzeugs während der Zeitdauer 0-t₁ ist l · N₁. Demgemäß läßt sich die mittlere Geschwindigkeit v₁ während c Sekunden von 0 bis t₁ ausdrücken als:

v₁ = l · N₁/t₁ = l · N₁/c

Die Fahrstrecke des Fahrzeugs während der Zeitdauer t₁ bis t₂ ist l · N₂. Daher wird die Geschwindigkeit v₂ während der Zeitdauer t₁ bis t₂ gegeben durch:

v₂ = l · N₂/(t₂ - t₁)
  = l · N₂/c

Demgemäß läßt sich die Beschleunigung a während der Zeit­ dauer t₁ - t₂ ausdrücken als

a = (v₂ - v₁)/(t₂ - t₁)
  = l · (N₂ - N₁)/c² (2)

Gemäß dieser Formel (2) sind, wie in der Formel (1), l und c bekannt. Die Beschleunigung a wird daher auf der Basis der von dem Zähler 4 gezählten Anzahlen N₁ und N₂ berechnet.

Das Fahrzeug möge mit einer unteren Grenzgeschwindigkeit fahren (beispielsweise einer Geschwindigkeit pro Stunde, die 10 km/h beträgt) und die Betätigung einer Insassenschutzeinrich­ tung in dem Fall einer Kollision oder eines Zusammenstoßes erfordern. Basierend auf dem Verfahren der Fig. 3 wird selbst in einem solchen Fall die Impulsbreite so gewählt, daß eine Mehr- oder Vielzahl von Fahrzeuggeschwindigkeits­ impulsen während eines Impulses des Taktsignals gezählt wer­ den.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann geeigneter­ weise und vorteilhaft dazu angewandt werden, eine Spannungs­ losigkeit vermindernde Einrichtung des Sitzgurts zusätzlich zu der oben beschriebenen Arretierungseinrichtung desselben zu steuern oder zu übersteuern. Hinsichtlich der Anwendung auf die Arretierungseinrichtung sei ausgeführt, daß dann, wenn die Fahrzeugbeschleunigung, wie weiter oben erläutert, einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 0,7 G) überschrei­ tet), ein Mechanismus zum Arretieren bzw. Verriegeln der Gurt­ einzieh- oder Rückholeinrichtung betätigt bzw. aktiviert werden kann. In diesem Falle wird das Betätigungsgeräusch viel geringer und leiser als in dem konventionellen mecha­ nischen Beschleunigungsdetektionsmechanismus (Arretierungs­ mechanismus).

Für die Anwendung auf die Spannungslosigkeit verringernde Einrichtung sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Fahr­ zeugbeschleunigung den vorbestimmten Wert überschreitet, dem Sitzgurt, der spannungslos (in einem sogenannten schlaf­ fen Zustand) bleibt bzw. geblieben ist, eine Spannung gege­ ben wird. Die Einrichtung arbeitet sicher dahingehend, daß sie den Insassen straff angurtet bzw. festhält. Die Einrich­ tung zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung enthält eine Fahrgeschwindigkeitsdetektionsschaltung des Fahrzeugs. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und selbst wenn die Beschleunigung kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird die Spannungslosigkeit verringert bzw. abgeschaltet, so daß der Sitzgurt leicht und schnell gespannt bzw. ange­ spannt bzw. in Spannung um den Insassen gebracht wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die darge­ stellten und/oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstands der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er sich aus den ge­ samten Unterlagen ergibt, in vielfältiger Weise abändern, abwandeln und mit Erfolg ausführen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren dem De­ tektieren der Beschleunigung eines Fahrzeugs mittels eines Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals und mittels Fahrzeug­ geschwindigkeitsimpulsen, die mit den bzw. in Abhängigkeit von den Umdrehungen einer Achse erzeugt werden, zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfaßt das Berechnen der Variation in der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Zeitdauer von einem ersten Impuls zu einem zweiten Impuls auf der Basis des Unterschieds zwischen der Anzahl von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen, die innerhalb des ersten Impulses der Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulse gezählt werden, und der Anzahl von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen, die innerhalb des zwei­ ten Impulses der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse, welcher auf den ersten Impuls folgt, gezählt werden. Alternativ um­ faßt das Verfahren das Berechnen einer Variation bzw. Ände­ rung in der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Zeitdauer von einem ersten Impuls zu einem zweiten Impuls auf der Basis der Differenz zwischen der Anzahl von Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulsen, die innerhalb eines ersten Impulses der Zeit­ gebungs- bzw. Taktimpulse gezählt werden, und der Anzahl der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse, die innerhalb eines zweiten Impulses der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse, welcher auf den ersten Impuls folgt, gezählt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Detektieren der Beschleunigung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung des Fahrzeugs mittels eines Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals und mittels Fahrzeuggeschwindigkeitsim­ pulsen, die mit den bzw. in Anhängigkeit von den Umdrehungen einer Achse erzeugt werden, detektiert wird, wobei das Ver­ fahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
Zählen der Anzahl (N₁) von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen innerhalb eines ersten Impulses (P₁) der Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulse;
Zählen der Anzahl (N₂) von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen innerhalb eines zweiten Impulses (P₂) insbesondere der Fahr­ zeuggeschwindigkeitsimpulse, welcher dem ersten Impuls (P₁) nachfolgt, vorzugsweise welcher dem ersten Impuls unmittel­ bar nachfolgt;
Berechnen der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Zeitdauer von dem ersten Impuls (P₁) zu dem zweiten Impuls (P₂) auf der Basis der Differenz zwischen der erste­ ren Impulsanzahl (N₁) und der letzteren Impulsanzahl (N₂) ; und
Detektieren der Beschleunigung des Fahrzeugs.

2. Verfahren zum Detektieren der Beschleunigung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung des Fahrzeugs mittels eines Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals und mittels Fahrzeuggeschwindigkeitsim­ pulsen, die mit den bzw. in Abhängigkeit von den Umdrehungen einer Achse erzeugt werden, detektiert wird, wobei das Ver­ fahren die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
Zählen der Anzahl (N₁) von Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsen innerhalb eines ersten Impulses der Zeitgebungs- bzw. Takt­ impulse;
Zählen der Anzahl (N₂) von Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulsen innerhalb eines zweiten Impulses, insbesondere der Zeitge­ bungs- bzw. Taktimpulse, welcher dem ersten Impuls nachfolgt, insbesondere dem ersten Impuls unmittelbar nachfolgt;
Berechnen der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Periode von dem ersten Impuls zu dem zweiten Impuls auf der Basis der Differenz zwischen der ersteren Impulsan­ zahl (N₁) und der letzteren Impulsanzahl (N₂); und
Detektieren der Beschleunigung des Fahrzeugs.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschleunigung a wie folgt be­ rechnet wird: worin die einzelnen Größen folgendes bedeuten:
c: die Impulsbreite eines bzw. des Zeitgebungs- bzw. Taktimpulssignals,
l: die Strecke, um welche das Fahrzeug während eines Impulses der Fahrzeuggeschwindigkeitsimpulse fährt,
N₁: die Anzahl von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen, die innerhalb des ersten Impulses gezählt wird, und
N₂: die Anzahl von Zeitgebungs- bzw. Taktimpulsen, die innerhalb des zweiten Impulses gezählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschleunigung a in Überein­ stimmung mit der folgenden Formel berechnet wird:
a=l×(N₂-N₁)/c².

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß l durch Teilen einer bzw. der Rad­ außenumfangslänge durch die Anzahl von Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulsen, die pro Umdrehung eines bzw. des Rads erzeugt werden, erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß l durch Teilen einer bzw. der Rad­ außenumfangslänge durch die Anzahl von Fahrzeuggeschwindig­ keitsimpulsen, die pro Drehung eines bzw. des Rads erzeugt werden, erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine bzw. die Achse eine aus den folgenden Achsen ist: eine Antriebsradachse des Fahrzeugs, eine Schwimmradachse, eine Propellerwelle, eine Drehwelle einer Übertragung oder eines Getriebes, eine Achse eines Differentialgetriebes, eine Motorwelle.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine bzw. die Achse eine aus den folgenden Achsen ist: eine Antriebsradachse des Fahrzeugs, eine Schwimmradachse, eine Propellerwelle, eine Drehwelle einer Übertragung oder eines Getriebes, eine Achse eines Differentialgetriebes, eine Motorwelle.