DE4222595A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines insassenrueckhaltesystems unter verwendung der realzeitvektoranalysis - Google Patents

Description

Technisches Gebiet. Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Größe und der Richtung eines Fahrzeugzusammenstoßes unter Steuerung eines Insassenrückhaltesystems infolge solcher Bestimmun­ gen.

Grundlage der Erfindung. Betätigbare Insassenrückhalte­ systeme sind bekannt. Solche Systeme verwenden einen Zu­ sammenstoßfühler oder -sensor und eine betätigbare Rück­ haltevorrichtung. Wenn ein Zusammenstoßzustand durch den Zusammenstoßsensor abgefühlt wird, so wird die Rückhaltevorrichtung betätigt. Eine bekannte Bauart eines Zusam­ menstoßsensors, wie er in einem Insassenrückhaltesystem verwendet wird, ist ein Trägheitssensor.

Typischerweise weist ein Trägheitssensor ein Gewicht auf, welches beweglich innerhalb eines Gehäuses derart angeord­ net ist, daß sich das Gewicht dann relativ zum Gehäuse be­ wegt, wenn der Sensor einer Kraftänderung ausgesetzt ist. Wenn sich das Fahrzeug in einem Zusammenstoßzustand befin­ det, so bewegt das Gewicht des angebrachten Sensors sich relativ zum Sensorgehäuse, da der Zusammenstoß Kraftände­ rungen bewirkt. Der Sensor weist auf oder ist verbunden mit einer elektrischen Schaltung, die derart angeordnet ist, daß die Bewegung des Gewichts relativ zum Gehäuse um einen vorbestimmten Abstand die elektrische Schaltung schließt. Derartige bewegliche Gewichtsträgheitssensoren sind typi­ scherweise an einem Fahrzeug derart angebracht, daß die Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Gewicht und dem Sensorgehäuse parallel zur Fahrzeugachse, die sich von vorne nach hinten erstreckt, verläuft. Anders ausgedrückt, verläuft die Empfindlichkeitsachse des Sensors parallel zu der sich von vorne nach hinten erstreckenden Fahrzeugachse.

Bei einem Fahrzeugzusammenstoß in eine Barriere, die mit 90° relativ zur von vorne nach hinten verlaufenden Fahr­ zeugachse angeordnet ist, wird als ein Frontalzusammenstoß bezeichnet. Alle anderen Zusammenstöße werden als Nicht- Frontalzusammenstöße bezeichnet. Ein ein bewegliches Ge­ wicht aufweisender Trägheitssensor angeordnet parallel zur von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse sieht eine "Messung" der Trägheit bei einem Frontalzusammenstoß vor. Wenn das Fahrzeug einem nicht-frontalen Zusammenstoß ausge­ setzt wird, so sieht der Trägheitsfühler eine "Messung" ei­ ner Komponente der Trägheit vor, und zwar mit einem Wert, der funktionell in Beziehung steht mit dem Sinus des Win­ kels zwischen der Fahrrichtung des Fahrzeugs und einer Li­ nie senkrecht zu dem betroffenen Objekt.

Andere Arten von Fahrzeugzusammenstoßsensoren messen die "Zusammenstoßenergie". Die Betätigung des Insassenrückhal­ tesystems wird infolge der gemessenen Zusammenstoßenergie gesteuert. Solche Zusammenstoßsensoren der Energiebauart sind typischerweise am Fahrzeug derart angebracht, daß sie die Energie eines Frontalzusammenstoßes messen, d. h. die Empfindlichkeitsachse des Sensors verläuft parallel zu der sich von vorn nach hinten erstreckenden Fahrzeugachse. Wenn der Zusammenstoß kein Frontalzusammenstoß ist, so sieht der Sensor in ähnlicher Weise eine Anzeige einer Komponente der Zusammenstoßenergie längs der Empfindlichkeitsachse des Sensors vor.

Insassenrückhaltesysteme können eine Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise eine Vielzahl von Airbags, die den Insassen umgeben. Die Insassenrückhal­ tesysteme können auch eine Kombination unterschiedlicher Arten von Rückhaltevorrichtungen aufweisen, wie beispiels­ weise eine Vielzahl von Luftkissen und eine Vielzahl von Sitzgurten, die betätigbare Verriegelungsvorrichtungen be­ sitzen. Wenn ein derartiges Insassenrückhaltesystem eine Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen aufweist, so ist es er­ wünscht in der Lage zu sein, die Richtung des Zusammen­ stoßes zu bestimmen und diejenigen Vorrichtungen zu betäti­ gen, die derart angeordnet sind, daß sie den Insassen wäh­ rend des Zusammenstoßes am besten schützen. Es ist ferner zweckmäßig, die Größe des Zusammenstoßes zu bestimmen, um so die Zeitsteuerung der Betätigung der Rückhaltevorrich­ tung zu steuern.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung sieht ein neu­ es Verfahren und eine Vorrichtung vor, um einen Fahrzeugin­ sassen während eines Fahrzeugzusammenstoßes zurückzuhalten. Die Erfindung ist besonders auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Bestimmung der Richtung und Größe eines Fahr­ zeugzusammenstoßes gerichtet und zur Steuerung der Betäti­ gung von mindestens einer aus einer Vielzahl von Rückhalte­ vorrichtungen infolge der bestimmten Richtung und der Größe des Zusammenstoßes.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgesehen, um einen Fahrzeuginsassen während eines Fahrzeugzusammenstoßes zurückzuhalten. Die Vorrichtung weist folgendes auf: Erste Zusammenstoßsensormittel befestigbar am Fahrzeug und mit einer Empfindlichkeitsachse parallel zu einer von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse. Die ersten Zusam­ menstoßsensormittel sehen ein Signal vor, welches einen Wert besitzt, der funktionsmäßig oder funktionell in Be­ ziehung steht mit der Zusammenstoßenergie gerichtet paral­ lel zu der von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse und der im wesentlichen unbeeinflußbar ist gegenüber Zusammenstoßenergie, die parallel zur von der zur Seite zur Seite verlaufenden Fahrzeugachse gerichtet ist. Die Vor­ richtung weist ferner zweite Zusammenstoßsensormittel auf, die am Fahrzeug befestigbar sind und eine Empfindlich­ keitsachse aufweisen, die parallel verläuft mit einer von der Seite zu Seite verlaufenden Fahrzeugachse. Die zweiten Zusammenstoßsensormittel sehen ein Signal vor mit einem Wert funktionsmäßig in Beziehung stehend mit der Zusammen­ stoßenergie, die parallel gerichtet ist zur von der Seite zur Seite verlaufenden Fahrzeugachse und im wesentlichen unbeeinflußbar ist gegenüber Zusammenstoßenergie, die par­ allel zur von der Vorderseite zur Rückseite verlaufenden Fahrzeugachse gerichtet ist. Die ersten Zusammenstoßsensor­ mittel und die zweiten Zusammenstoßsensormittel haben ihre Empfindlichkeitsachsen längs gegenseitig orthogonaler Ach­ sen orientiert. Steuermittel sind mit den ersten Zusammenstoßsensormitteln und mit den zweiten Zusammenstoß­ sensormitteln verbunden, um einen Zusammenstoßvektor des Zusammenstoßzustandes infolge von Signalen von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und den zweiten Zusammenstoßsen­ sormitteln zu bestimmen. Eine Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen ist mit den Steuermitteln verbunden. Die Steuermittel steuern, welche der Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen infolge des bestimmten Zusammenstoßvektors betätigt werden.

Ebenfalls ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, um einen Fahrzeuginsassen während eines Fahrzeugzusammenstoßes zurückzuhalten. Das Verfahren weist den Schritt der Anord­ nung eines ersten Zusammenstoßsensors am Fahrzeug auf, wo­ bei die Empfindlichkeitsachse des ersten Zusammenstoßsen­ sors parallel verläuft zur Fahrzeugachse, die von vorne nach hinten verläuft. Der erste Zusammenstoßsensor liefert ein Signal mit einem Wert, das funktionsmäßig oder funktio­ nell in Beziehung steht mit der Zusammenstoßenergie, die parallel zur von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeug­ achse gerichtet ist, und das Signal ist im wesentlichen un­ beeinflußbar durch Zusammenstoßenergie, die parallel zu der von der einen zur anderen Seite verlaufenden Fahrzeugachse gerichtet ist. Das Verfahren sieht auch den Schritt des An­ ordnens eines zweiten Zusammenstoßsensors am Fahrzeug vor, und zwar mit der Empfindlichkeitsachse des zweiten Zusam­ menstoßsensors parallel verlaufend zu der von der Seite zu Seite verlaufenden Fahrzeugachse. Der zweite Zusammenstoß­ sensor liefert ein Signal mit einem Wert funktionsmäßig in Beziehung stehend mit der Zusammenstoßenergie, die parallel zur von der Seite zur Seite verlaufenden Fahrzeugachse ge­ richtet ist und im wesentlichen unempfindlich ist gegenüber Zusammenstoßenergie, die parallel zu der von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse gerichtet ist. Die Emp­ findlichkeitsachse des ersten Zusammenstoßsensors und die Empfindlichkeitsachse des zweiten Zusammenstoßsensors sind längs gegenseitig orthogonaler Achsen orientiert. Das Ver­ fahren sieht ferner den Schritt der Anordnung einer Viel­ zahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen im Fahrzeug vor. Das Verfahren sieht ferner die Schritte der Bestimmung eines Zusammenstoßvektors eines Zusammenstoßzu­ standes vor, und zwar infolge von Signalen von dem ersten Zusammenstoßsensor und dem zweiten Zusammenstoßsensor und ferner wird die Steuerung vorgesehen dafür, welche aus der Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen infolge des bestimmten Zusammenstoßvektors betätigt werden soll.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit orthogonal angeordneten Sensoren gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Strömungsdiagramm, welches den Steuerprozeß ge­ mäß der Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche die Zusammen­ stoßgröße als Funktion der Zeit veranschaulicht; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung des bestimmten Zusammen­ stoßwinkels als eine Funktion der Zeit.

Im folgenden sei die Erfindung im einzelnen beschrieben. Gemäß Fig. 1 ist ein Fahrzeug 20 dargestellt, welches eine von vorne nach hinten verlaufende Achse 22 und eine von Seite zur Seite verlaufende Achse 24 aufweist. Das Fahrzeug 20 bewegt sich in einer durch den Pfeil 26 angedeuteten Richtung zu einer Barriere 28 hin. Das Fahrzeug 20 nähert sich (und stößt schließlich hinein in) die Barriere 28 un­ ter einem Winkel 30 relativ zur von vorne nach hinten ver­ laufenden Achse 22 des Fahrzeugs. Der Winkel 30 ist der Winkel zwischen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 20 und der Normalen oder Senkrechten zur Barriere 28. Wenn der Winkel 30 gleich Null wäre, so würde der Zusammenstoß zwischen Fahrzeug 20 und der Barriere 28 ein direkter Kopf Zusammenstoß sein. Für die Zwecke der Diskussion wird angenommen, daß der Winkel 30 größer als 0° ist oder kleiner als 90°. Der Zusammenstoß, wie er durch das Fahrzeug "gesehen" wird, ist ein Vektor 31, der sowohl eine Größe und eine Richtung besitzt. Der Zusammenstoßvektor 31 ist eine x-Komponente, angedeutet durch Pfeil 32, und zwar parallel zur von vorne nach hinten verlaufenden Achse 22. Der Zusammenstoßvektor 22 hat ferner eine y-Komponente, die durch den Pfeil 34 dargestellt ist, und zwar parallel verlaufend zu der von der Seite zur Seite verlaufenden Achse 24. Der Zusammen­ stoßvektor 31 besitzt einen Winkel R. Es sei bemerkt, daß der Winkel 30 gleich dem Zusammenstoßvektorwinkel ist.

Ein erster Zusammenstoßsensor 40 ist derart angeordnet, daß seine Empfindlichkeitsachse parallel zur von vorne nach hinten verlaufenden Achse 22 verläuft. Der Zusammenstoßsen­ sor 40 ist im wesentlichen unbeeinflußbar gegenüber Zusam­ menstoßenergie, die parallel zur von Seite zur Seite ver­ laufenden Achse 24 des Fahrzeugs gerichtet ist. Ein zweiter Zusammenstoßsensor 42 ist derart angeordnet, daß seine Emp­ findlichkeitsachse parallel zur von Seite-zu-Seite ver­ laufenden Achse 24 verläuft. Der Zusammenstoßsensor 42 ist im wesentlichen unbeeinflußbar durch Zusammenstoßenergie die parallel gerichtet ist zu der von vorne nach hinten verlaufenden Achse 22 des Fahrzeugs. Jeder der Sensoren 40, 42 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuervor­ richtung 50 verbunden, die vom Fahrzeug 20 getragen wird. Die Steuervorrichtung 50 überwacht die Ausgangssignale der Sensoren 40, 42 und bestimmt die Größe und Richtung des Zu­ sammenstoßvektors 31 infolge dieser Ausgangssignale.

Die Sensoren 40, 42 können irgendwelche Sensoren von ver­ schiedenen bekannten Sensorenarten sein, und zwar Sensoren, die ein Signal liefern, welches einen Wert besitzt, der die Zusammenstoßenergie angibt, die in einer Richtung relativ zum Sensor gerichtet ist, die als die Empfindlichkeitsachse des Sensors bereits erwähnt und zuvor beschrieben wurde. Eine Bauart eines Sensors, der verwendet werden kann, ist ein Beschleunigungsmesser mit einer definierten Empfind­ lichkeitsachse. Ein derartiger Beschleunigungsmesser wird von der Firma IC Sensors, 1701 McCarthy Blvd., Mipitas, Ca­ lifornia 95 035, USA, hergestellt, und zwar unter der US-Pa­ tent-Nr. 3026-100-R. Von einem derartigen Zusammenstoß­ sensor wird ein Maximumsignal dann abgegeben, wenn die Richtung des Zusammenstoßes parallel mit der Empfindlich­ keitsachse verläuft. Die Größe des Zusammenstoßsignals folgt einer Sinus-Funktion bezüglich der Empfindlichkeits­ achse. Ein unter einem Winkel von 90° relativ zu der Emp­ findlichkeitsachse des Sensors erfolgende Zusammenstoß wird durch den Sensor nicht "gesehen".

Die Sensoren 40, 42 können eine Schwingungsmasse aufweisen, die nur in einer Richtung parallel mit der Richtung der Empfindlichkeitsachse des Sensors schwingt. Die Schwin­ gungsmasse ist mit einem Gehäuse durch ein Auslegerglied verbunden. Mit dem Auslegerglied ist ein Widerstandsbean­ spruchungsmesser betriebsmäßig verbunden. Wenn die Masse schwingt, ändert sich der Widerstand des Beanspruchungsmes­ sers. Der Widerstandsbeanspruchungsmesser ist eine Kompo­ nente in einem Widerstandsteilernetzwerk. Der Ausgang des Widerstandsteilernetzwerks ist mit einer Überwachungsschal­ tung wie beispielsweise einem Integrator verbunden. Die Ausgangsspannung des Integrators ist eine Anzeige für die Größe der Zusammenstoßkomponente in der Richtung parallel zu der Empfindlichkeitsachse des Sensors. Obwohl eine spe­ zielle Anordnung eines Sensors beschrieben wurde, so ist doch klar, daß irgendein Sensor vorgesehen sein kann, der ein Signal vorsieht mit einem Wert, welches eine Anzeige bildet für die Größe der Zusammenstoßkomponente in der Richtung parallel mit der Empfindlichkeitsachse des Sen­ sors.

In Fig. 2 erkennt man, daß eine Vielzahl von auf der Fahrerseite angeordneten Luftkissen oder Airbags 60, 62, 64, 66, 68 vorhanden sind, und zwar um den Fahrersitz 69 herum. Die Airbags 60, 62, sind in der Tür des Fahrers angeordnet. Der Airbag 66 ist im Lenkrad angeordnet. Die Airbags oder Luftkissen 64 und 68 sind in dem Armaturenbrett links bzw. rechts des Lenkrads vorgesehen. Eine Vielzahl von Passa­ gierseiten-Luftkissen 70, 72, 74, 76, 78 sind um den Pas­ sagiersitz 79 herum angeordnet. Die Luftkissen 70, 72 sind in der Passagiertür vorgesehen. Die Luftkissen 74 bis 78 sind in dem Armaturenbrett angeordnet. Jedes der Luftkissen 60 bis 68 und 70 bis 78 ist elektrisch mit der Steuervor­ richtung 50 verbunden. Die Steuervorrichtung 50 steuert die Betätigung eines oder mehrerer Luftkissen infolge des be­ stimmten Winkels und der Größe des Zusammenstoßvektors 31. Wie bekannt, dämpft das Aufblasen eines Luftkissenrückhal­ tesystems den Insassen gegenüber einer Zusammenstoßwirkung ab.

Die Erfindung sieht auch die Verwendung anderer betätigba­ rer Rückhaltesysteme vor, wie beispielsweise aufblasbarer Lumbartragmittel 82, 84 angeordnet am Rückenteil des Fah­ rersitzes 69 bzw. des Passagiersitzes 79. Die aufblasbaren Lumbartragmittel 82, 84 sind ebenfalls mit der Steuervor­ richtung 50 verbunden. Sobald sie durch die Steuervorrich­ tung aufgeblasen sind, sieht jedes Lumbartragmittel die Halterung für den Rücken eines Insassens in dem entspre­ chenden Sitz vor.

Der Fahrersitz ist ebenfalls mit einem Schulter/Beckengurt 85 ausgerüstet, und zwar mit einer betätigbaren Verriege­ lungsrückholvorrichtung 86. In ähnlicher Weise ist der Pas­ sagiersitz mit einem Schulter/Beckengurt 87 mit einer betä­ tigbaren Verriegelungsrückholvorrichtung 88 ausgestattet. Obwohl die Verriegelungsrückholvorrichtung 86, 88 in Fig. 2 als benachbart zur Schulter des Insassens angeordnet darge­ stellt sind, erkennt man doch, daß die Rückholvorrichtungen auch am Fahrzeugboden unter den Sitzen 69, 79 befestigt sein können. Die betätigbaren Verriegelungsrückholvorrich­ tungen 86, 88 haben die Funktion, den Gurt bzw. das Gurt­ band unter der Wirkung einer Federspannkraft auf zubewahren. Die Rückholvorrichtungen sind mit der Steuervorrichtung 50 verbunden. Sobald die Rückholvorrichtungen 86, 88 für die Schulter/Beckengurte 85, 87 elektrisch durch die Steuervor­ richtung 50 betätigt sind, sind sie verriegelt, so daß sich von der Rückholvorrichtung kein weiteres Gurtmaterial ab­ wickeln kann. Die verriegelten Gurte haben die Tendenz, die Insassen in ihren Sitzen zurückzuhalten.

Das Flußdiagamm der Fig. 3 zeigt den Steuerprozeß, der durch die Steuervorrichtung 50 gemäß der Erfindung durch­ geführt wird. Der Prozeß startet mit dem Schritt 100, wo sich die Steuervorrichtung selbst für den Betriebsbeginn bereit macht. beispielsweise interne Flacken setzt, den in­ ternen Speicher löscht usw., wie dies wohl bekannt ist. Die Steuervorrichtung 50 ist vorzugsweise ein Mikrocontroller der Bauart, der interne Verarbeitungs- und Speicherfä­ higkeiten besitzt. Der Prozeß schreitet dann zum Schritt 102 weiter, wo sowohl der vorne nach hinten ("x") Sensor 40 als auch der Seite-zu-Seite ("Y") Sensor 42 durch die Steu­ ervorrichtung 50 überwacht werden. Im Schritt 104 sieht der Prozeß eine Bestimmung dahingehend vor, ob das Signal vom X-Sensor 40 größer ist in seiner Größe als ein vorbestimm­ ter Grenzwert A1 und ob das Signal vom Y-Sensor 42 größer ist in seiner Größe als ein vorbestimmter Grenzwert A2. Wenn keines der Signale von den X- und Y-Sensoren eine grö­ ßere Größe besitzt als sein zugehöriger Grenzwert, kehrt ist in seiner Größe als ein vorbestimmter Grenzwert A2. Wenn keines der Signale von den X- und Y-Sensoren eine größere Größe besitzt als sein zugehöriger Grenzwert, kehrt der Prozeß zum Schritt 102 zurück. Wenn die Bestimmung im Schritt 104 positiv für das eine oder andere Signal aus­ fällt, so zeigt dies an, daß ein Fahrzeugzusammenstoß auf­ tritt. Von einer positiven oder zustimmenden Bestimmung in Schritt 104 schreitet das Verfahren oder der Prozeß dann zum Schritt 106, wo die Größe und der Winkel 0 des Zusam­ menstoßvektors 31 bestimmt werden.

Die Signale von den X- und Y-Sensoren sind eine Anzeige für die Größe der Verzögerung des Fahrzeugs in den X- (von vorne nach hinten) und Y- (von Seite-zu-Seite) Richtungen. Obwohl die Verzögerungssignale direkt zu einer Bestimmung der Größe und Richtung eines Zusammenstoßverzögerungsvek­ tors verarbeitet werden können, wurde entdeckt, daß die Be­ stimmung der Größe und Richtung eines Zusammenstoßgeschwin­ digkeitsvektors eine glattere Kurve des Ergebnisses über die Zeit hinweg vorsieht. Um die Richtung und Größe des Zu­ sammenstoßgeschwindigkeitsvektors zu bestimmen, werden die Verzögerungssignale über die Zeit hinweg integriert. Die Größe des Zusammenstoßgeschwindigkeitsvektors wird entspre­ chend der folgenden Gleichung bestimmt:

Der Winkel R des Zusammenstoßgeschwindigkeitsvektor wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:

Zeit für einen simulierten Fahrzeugzusammenstoß bei 30 MPH in eine Barriere oder einen Winkel von 45°. Die Größe des Zusammenstoßgeschwindigkeitsvektors gemäß Fig. 4 wurde ent­ sprechend der obigen Gleichung berechnet. Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Richtung des Zusammenstoßge­ schwindigkeitsvektors für den gleichen Zusammenstoß, der zu der Ableitung der Fig. 4 diente. Es sei bemerkt, daß wäh­ rend der ersten wenigen Millisekunden des Zusammenstoßes das Resultat der Richtungsberechnung oszilliert. Innerhalb von 5 Millisekunden beruhigt sich die resultierende Richtungsberechnung, um so eine gute Anzeige der Richtung des Zusammenstoßgeschwindigkeitsvektors vorzusehen. Es sei bemerkt, daß die Richtung des Zusammenstoßgeschwindigkeits­ vektors gleich der Richtung des Zusammenstoßbeschleunigungs­ vektors ist, der gleich der Zusammenstoßrichtung ist. Wenn der Winkel des Zusammenstoßvektors 0° beträgt, so bedeutet dies, daß der Zusammenstoß ein gerader Kopf(Frontal-)zu­ sammenstoß ist. Wenn der Winkel R zwischen 0° und plus 90° liegt, so erfolgt der Zusammenstoß von der rechten Seite des Fahrzeugs her. Wenn der Winkel R zwischen 0 und negativen 90° liegt, so erfolgt der Zusammenstoß von der linken Fahrzeugseite her.

Die bestimmte Größe und Richtung des Zusammenstoßgeschwin­ digkeitsvektors 31 werden einem internen Speicher der Steu­ ervorrichtung 50 im Schritt 108 der Fig. 3 gespeichert oder verriegelt. Durch wiederholte Bestimmung der Richtung und Größe des Zusammenstoßes und durch Speicherung der Resulta­ te ist jede Kurve des Berechnungsergebnisses über die Zeit hinweg relativ glatt. Die Steuervorrichtung bestimmt im Schritt 110, ob die Betätigung eines Insassenrückhaltesy­ stems für den Schutz der Fahrzeuginsassen erforderlich ist.

Die Steuervorrichtung 50 verwendet die Bestimmung der Größe des Zusammenstoßgeschwindigkeitsvektors zur Lösung der Be­ stimmung des Schrittes 110. Die bestimmte Größe wird in ei­ ner vorbestimmten Grenze im Schritt 110 verglichen. Wenn die bestimmte Größe größer ist als ein vorbestimmter Wert, wird die Betätigung erforderlich. Wenn die Größe nicht grö­ ßer ist als der vorbestimmte Wert, wird die Betätigung nicht erforderlich. Wenn die Bestimmung im Schritt 110 ne­ gativ ist, so kehrt der Prozeß zum Schritt 102 zurück. Wenn die Steuervorrichtung feststellt, daß die Größe des Ge­ schwindigkeitsvektors größer ist als ein vorbestimmter Wert, so wird eine entsprechende Rückhaltevorrichtung durch die Steuervorrichtung 50 betätigt.

Die Steuervorrichtung 50 verwendet auch die Bestimmung der Größe des Zusammenstoßgeschwindikeitsvektors zur Steuerung der Zeitsteuerung der Betätigung der Insassenrückhaltevor­ richtung(en). Jede der Insassenrückhaltevorrichtungen kann seine eigene optimale Betätigungszeit besitzen, und zwar basierend auf der bestimmten Geschwindigkeitsvektorgröße. Beispielsweise können die Luftkissen dann eingesetzt wer­ den, wenn die Größe des Geschwindigkeitsvektors einen zuge­ hörigen vorbestimmten Grenzwert übersteigt. Die betätig­ baren Sitzgurtverriegelungsvorrichtungen können dann betä­ tigt werden, wenn die Größe des Geschwindigkeitsvektors seinen zugehörigen Grenzwert überschreitet.

Sobald die Steuervorrichtung 50 im Schritt 110 feststellt, daß die Betätigung eines Insassenrückhaltesystems im Schritt 110 erforderlich ist, schreitet der Prozeß zum Schritt 112 fort, wo eine oder mehrere der Rückhaltevor­ richtungen betätigt wird. Die Bestimmung dahingehend, wel­ che Vorrichtung im Schritt 112 zu betätigen ist, hängt ab von der bestimmten Richtung oder dem Winkel des Fahrzeugzu­ sammenstoßes. Wenn beispielsweise die Zusammenstoßvektor­ richtung anzeigt, daß der Zusammenstoß von rechts vorne des Fahrzeugs erfolgt, gesehen vom Fahrer aus, und zwar unter einem 45°-Winkel relativ zur von vorne nach hinten verlau­ fenden Fahrzeugachse, so würde die Rückholvorrichtung 86 verriegelt und die Luftkissen 66, 68 würden für den Fahrer zum Einsatz gebracht. Auch würden die Rückholvorrichtung 88 und die Luftkissen 70, 72, 74 für den Insassen zum Einsatz gebracht. Wenn andererseits bestimmt wird, daß der Zusammenstoß ein Zusammenstoß von hinten ist, und zwar par­ allel zur von vorne nach hinten verlaufenden Achse des Fahrzeugs, d. h. der Winkel ist größer als plus 900 oder kleiner als minus 90°, dann würden die Lumbartragmittel 82, 84 betätigt.

Abwandlungen der Erfindung sind dem Fachmann gegeben.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor Vorrichtung zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassens wäh­ rend eines Fahrzeugzusammenstoß, wobei ein erster Zusam­ menstoßsensor vorgesehen ist, der an dem Fahrzeug befestig­ bar ist und eine Empfindlichkeitsachse parallel zu der von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse aufweist. Der erste Sensor sieht ein Signal vor mit einem Wert, welches funktionsmäßig in Beziehung steht mit der Zusammenstoß­ energie, die parallel gerichtet ist zu der von vorn nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse und unempfindlich ist ge­ genüber Zusammenstoßenergie, die parallel gerichtet ist zu einer Achse, die von einer Seite des Fahrzeugs zur anderen Seite des Fahrzeugs verläuft. Der zweite Zusammenstoßsensor ist ebenfalls an dem Fahrzeug befestigbar und besitzt eine Empfindlichkeitsachse parallel zu der von der Seite zur Seite des Fahrzeugs verlaufenden Achse. Der zweite Zusam­ menstoßsensor liefert ein Signal mit einem Wert, welches funktionsmäßig in Beziehung steht mit der Zusammenstoßener­ gie, die parallel gerichtet ist zu der von der Seite zur Seite des Fahrzeugs verlaufenden Achse und unempfindlich ist gegenüber der Zusammenstoßenergie, die parallel gerich­ tet ist zu der von vorn nach hinten verlaufenden Fahr­ zeugachse. Die ersten und zweiten Zusammenstoßsensoren sind mit ihren Empfindlichkeitsachsen längs gegenseitig orthogo­ naler Achsen orientiert. Die Vorrichtung weist ferner eine Steuervorrichtung auf, die verbunden ist mit den ersten und zweiten Zusammenstoßsensoren, um einen Zusammenstoßvektor des Zusammenstoßzustandes zu bestimmen, und zwar infolge von Signalen von den ersten und zweiten Zusammenstoßsenso­ ren. Jeder der Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhalte­ vorrichtungen ist mit der Steuervorrichtung verbunden. Die Steuervorrichtung steuert, welches Insassenrückhaltesystem aus der Vielzahl von Rückhaltesystemen betätigt wird oder werden, und zwar infolge des bestimmten Zusammenstoßvek­ tors.

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassens während eines Fahrzeugzusammenstoßes, wobei folgendes vorgesehen ist:
erste Zusammenstoßsensormittel (40) befestigbar am Fahrzeug und mit einer Empfindlichkeitsachse parallel mit einer von vorn nach hinten verlaufenden Achse des Fahrzeugs zum Vorsehen eines Signals mit einem Wert funktionsmäßig in Beziehung stehend mit der Zusammen­ stoßenergie gerichtet parallel zu der von vorn nach hinten verlaufenden Achse des Fahrzeugs und im wesent­ lichen unempfindlich gegenüber der Zusammenstoßenergie, die parallel gerichtet ist zu einer von der Seite-zu- Seite des Fahrzeugs verlaufenden Achse;
zweite Zusammenstoßsensormittel (42) befestigbar am Fahrzeug und mit einer Empfindlichkeitsachse parallel zu der von der Seite-zu-Seite verlaufenden Achse des Fahrzeugs zum Vorsehen eines Signals mit einem Wert funktionsmäßig in Beziehung stehend mit der Zusammen­ stoßenergie gerichtet parallel zu der von Seite-zu- Seite verlaufenden Achse des Fahrzeugs und im wesent­ lichen unempfindlich gegenüber Zusammenstoßenergie ge­ richtet parallel zu der von vorn nach hinten verlaufen­ den Achse des Fahrzeugs, wobei die ersten Zusammenstoß­ sensormittel und die zweiten Zusammenstoßsensormittel mit ihren Empfindlichkeitsachsen längs gegenseitig or­ thogonaler Achsen orientiert sind;
Steuermittel (50) elektrisch verbunden mit den ersten Zusammenstoßsensormitteln und den zweiten Zusammenstoß­ sensormitteln zur Bestimmung eines Zusammenstoßvektors eines Zusammenstoßzustandes infolge von Signalen von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und den zweiten Zusammenstoßsensormittel, und
eine Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevor­ richtungen, wenn jede elektrisch verbunden ist mit den Steuermitteln die steuern welche der Vielzahl von be­ tätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen betätigt wird oder werden, und zwar infolge des bestimmten Zusammen­ stoßvektors.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der ersten Sensormitteln und der zweiten Sensormitteln ein Signal vorsieht, welches eine Anzeige bildet für die Fahrzeug­ verzögerung in einer Richtung parallel mit der Empfind­ lichkeitsachse des Sensors, und wobei der Zusammenstoß­ vektor ein Verzögerungszusammenstoßvektor ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuermittel sowohl die Größe als auch die Richtung des bestimmten Verzögerungszusammenstoßvektors bestimmen, und wobei die Steuermittel Mittel aufweisen zur Steuerung der Zeitsteuerung der Betätigung der Vielzahl von Rückhal­ tevorrichtungen infolge der vorbestimmten Größe des Verzögerungsvektors und Mittel zur Steuerung dahinge­ hend, welche der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen betätigt wird oder werden soll infolge der bestimmten Richtung des Verzögerungszusammenstoßvektors.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten Sensormittel ein Signal liefern, welches eine Anzeige bildet für die Verzögerung des Fahrzeugs in Richtung parallel mit der Empfindlichkeitsachse jedes der Sensoren und wobei die Steuermittel Mittel aufwei­ sen zur Bestimmung eines Zusammenstoßgeschwindigkeits­ vektors aus den Verzögerungssignalen von den ersten Sensormitteln und von den zweiten Sensormitteln.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuermittel Mittel aufweisen zur Bestimmung von sowohl der Größe als auch der Richtung des vorbestimmten Zusammenstoß­ geschwindigkeitsvektors und wobei die Steuermittel Mit­ tel aufweisen zur Steuerung der Zeitsteuerung der Betä­ tigung der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen infolge der vorbestimmten Größe des Zusammenstoßge­ schwindigkeitsvektors und Mittel zur Steuerung, welche Rückhaltevorrichtung oder Rückhaltevorrichtungen der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen infolge der be­ stimmten Richtung des Zusammenstoßgeschwindigkeits­ vektors betätigt werden soll.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuermittel die Größe des Geschwindigkeitsvektors entsprechend der fol­ genden Gleichung bestimmen: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y ist der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsensor­ mitteln.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuermittel die Richtung des Geschwindigkeitsvektors gemäß der folgen­ den Gleichung bestimmen: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y ist der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsensor­ mitteln.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von be­ tätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen eine Vielzahl von Luftkissen aufweist, welche den Insassen umgeben, und wobei die Steuermittel die Betätigung der Luftkis­ sen steuern, und zwar infolge des bestimmten Zusammen­ stoßvektors.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der be­ tätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen ein Luft­ kissen aufweist, einen verriegelbaren Sitzgurt, und aufblasbare Lumbartragmittel, wobei die Steuermittel den Einsatz des Luftkissens, die Verriegelung des ver­ riegelbaren Sitzgurts und das Aufblasen der Lumbartrag­ mittel infolge des bestimmten Zusammenstoßvektors steu­ ern.

10. Vorrichtung zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassens während eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs, wobei fol­ gendes vorgesehen ist:
erste Zusammenstoßsensormittel befestigbar am Fahrzeug und mit einer Empfindlichkeitsachse parallel mit einer von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse zum Vorsehen eines Signals mit einem Wert, der funktions­ mäßig in Beziehung steht mit der Zusammenstoßenergie, gerichtet parallel zu der von vorne nach hinten verlau­ fenden Achse des Fahrzeugs und im wesentlichen unemp­ findlich gegenüber Zusammenstoßenergie parallel zu ei­ ner von der Seite zur Seite des Fahrzeugs verlaufenden Achse gerichtet ist;
zweite Zusammenstoßsensormittel befestigbar am Fahrzeug mit einer Empfindlichkeitsachse parallel der von der Seite zur Seite verlaufenden Fahrzeugachse zum Vorsehen eines Signals mit einem Wert, der funktionsmäßig in Be­ ziehung steht mit der Zusammenstoßenergie, die parallel gerichtet ist zu der von der Seite zur Seite verlaufen­ den Fahrzeugachse und im wesentlichen unempfindlich ist gegenüber Zusammenstoßenergie gerichtet parallel zu der von vorn nach hinten gerichteten Achse des Fahrzeugs, und wobei die ersten und zweiten Zusammenstoßsensormit­ tel ihre Empfindlichkeitsachsen längs gegenseitig or­ thogonaler Achsen orientiert haben;
Steuermittel, die elektrisch mit den ersten und zweiten Zusammenstoßsensormitteln verbunden sind, und zwar zur Bestimmung der Richtung eines Zusammenstoßzustandes in­ folge der Signale von den ersten und zweiten Zusammen­ stoßsensormitteln; und
eine Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevor­ richtungen, deren jede elektrisch mit den Steuermitteln verbunden ist, die steuern, welches oder welche der Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltesystemen in­ folge der bestimmten Zusammenstoßrichtung betätigt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die ersten Sensor­ mittel und die zweiten Sensormittel ein Signal vorse­ hen, welches eine Anzeige bildet für die Verzögerung des Fahrzeugs in einer Richtung parallel mit der Emp­ findlichkeitsachse des Sensors.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuermittel sowohl die Größe als auch die Richtung der Verzögerung des Fahrzeugs bestimmen, wobei die Steuermittel Mittel aufweisen zur Steuerung der Zeitsteuerung der Betäti­ gung der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen infolge der bestimmten Größe der Fahrzeugverzögerung und Mittel zur Steuerung dahingehend, welche der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen infolge der bestimmten Richtung der Fahrzeugverzögerung gesteuert werden sollen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei jedes der ersten und zweiten Sensormittel ein Signal vorsieht, welches eine Anzeige bildet, für die Fahrzeugverzögerung in ei­ ner Richtung parallel mit der Empfindlichkeitsachse je­ des der Sensoren und wobei die Steuermittel Mittel auf­ weisen zur Bestimmung eines Zusammenstoßgeschwin­ digkeitsvektors aus den Verzögerungssignalen von den ersten und zweiten Sensormitteln.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuermittel sowohl die Größe als auch die Richtung des bestimmten Geschwindigkeitszusammenstoßvektors bestimmen und wobei die Steuermittel Mittel aufweisen zur Steuerung der Zeitsteuerung der Betätigung der Vielzahl von Rückhal­ tevorrichtungen infolge der bestimmten Größe des Ge­ schwindigkeitszusammenstoßvektors und wobei ferner Mit­ tel vorgesehen sind zur Steuerung dahingehend, welche der Vielzahl von Rückhaltevorrichtungen infolge einer bestimmten Richtung des Fahrzeugeschwindigkeitsvektors betätigt werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Steuermittel die Größe des Geschindigkeitsvektors gemäß der folgen­ den Gleichung bestimmen: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsensor­ mitteln.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Steuermittel die Richtung des Geschwindigkeitsvektors entsprechend der folgenden Gleichung bestimmen: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsensor­ mitteln.

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen eine Viel­ zahl von den Fahrzeuginsassen umgebenden Luftkissen aufweist, und wobei die Steuermittel die Betätigung der Luftkissen steuert, und zwar infolge der bestimmten Zu­ sammenstoßrichtung.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von betätigbaren Insassenrückhaltevorrichtungen ein Luft­ kissen, einen verriegelbaren Sitzgurt und ein auf­ lasbaren Lumbartragmittel aufweisen, wobei die Steuer­ mittel den Einsatz des Luftkissens, die Verriegelung des verriegelbaren Sitzgurts und das Aufblasen des auf­ blasbaren Lumbartragmittel steuert, und zwar infolge der bestimmten Zusammenstoßrichtung.

19. Verfahren zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassens wäh­ rend eines Zusammenstoßes eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte vorsieht:
Anordnung eines ersten Zusammenstoßfühlers am Fahrzeug mit einer Empfindlichkeitsachse des ersten Zusammenstoßfühlers parallel mit einer von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse, wobei der erste Zusammenstoßfühler ein Signal vorsieht, welches einen Wert besitzt, der funktionsmäßig in Beziehung steht mit der Zusammenstoßenergie parallel gerichtet zu der von vorne nach hinten verlaufenden Fahrzeugachse und im we­ sentlichen unempfindlichen gegenüber Zusammenstoß­ energie, die parallel gerichtet ist zu einer Achse, die von einer Seite zur anderen Seite des Fahrzeugs ver­ läuft;
Anordnung eines zweiten Zusammenstoßfühlers am Fahrzeug mit einer Empfindlichkeitsachse des zweiten Zusammen­ stoßfühlers parallel mit der von der Seite-zu-Seite verlaufenden Fahrzeugachse und wobei der zweite Zusam­ menstoßfühler ein Signal liefert, welches einen Wert besitzt, der funktionsmäßig in Beziehung steht mit der Zusammenstoßenergie gerichtet parallel zu der von der Seite-zu-Seite verlaufenden Fahrzeugachse und unemp­ findlich gegenüber der Zusammenstoßenergie, die paral­ lel gerichtet ist zu der von vorne nach hinten verlau­ fenden Fahrzeugachse, wobei die Empfindlichkeitsachse des ersten Zusammenstoßsensors und die Empfindlich­ keitsachse des zweiten Zusammenstoßsensors längs gegen­ seitig orthogonaler Achsen orientiert sind;
Anordnung einer Vielzahl von betätigbaren Insassenrück­ haltevorrichtungen im Fahrzeug;
Bestimmung eines Zusammenstoßvektors eines Zusam­ menstoßzustandes infolge von Signalen von dem ersten Zusammenstoßsensor und dem zweiten Zusammenstoßsensor;
und Steuerung dahingehend, welche der Vielzahl von betätig­ baren Insassenrückhaltevorrichtungen infolge des be­ stimmten Zusammenstoßvektors betätigt werden soll oder sollen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei jeder der ersten und zweiten Sensoren ein Signal vorsieht, welches eine An­ zeige bildet für die Fahrzeugverzögerung in einer Rich­ tung parallel mit der Empfindlichkeitsachse des Sensors und wobei der Schritt der Bestimmung eines Zusammen­ stoßvektors die Bestimmung eines Geschwindigkeitszusam­ menstoßvektors vorsieht, und zwar infolge der Verzöge­ rungssignale von dem ersten und zweiten Sensor.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt der Be­ stimmung des Zusammenstoßvektors die Bestimmung von so­ wohl der Größe als auch Richtung des Geschwindigkeits­ zusammenstoßvektors umfaßt und wobei der Schritt der Steuerung vorsieht, den Schritt der Steuerung der Zeit­ steuerung der Betätigung der Vielzahl von Rückhaltevor­ richtungen infolge der vorbestimmten Größe des Ge­ schwindigkeitszusammenstoßvektors und der Steuerung dahingehend, welche der Vielzahl von Rückhaltevor­ richtungen infolge der bestimmten Richtung des Ge­ schwindigkeitsvektors betätigt werden soll.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Größe des Geschwindigkeitszusammenstoßvektors bestimmt wird entsprechend der folgenden Gleichung: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y ist der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsen­ sormitteln.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Richtung des Geschwindigkeitszusammenstoßvektors bestimmt wird ent­ sprechend der folgenden Gleichung: dabei ist X der Wert des Verzögerungssignals von den ersten Zusammenstoßsensormitteln und Y ist der Wert des Verzögerungssignals von den zweiten Zusammenstoßsen­ sormitteln.