DE4330486A1 - Verfahren zur Auslösung eines Airbags in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren ist aus der gattungsbildenden EP 458 796 B1 bekannt, bei dem Rückhaltemittel, insbesondere ein Airbag ak­ tiviert werden, wenn das aufintegrierte Ausgangssignal eines Be­ schleunigungssensors eine Schwelle, die sogenannte DV-Schwelle, überschreitet. Die auf integrierte Beschleunigung stellt die Geschwindigkeitsänderung DV gerechnet vom Beginn der Aufprallsi­ tuation dar. Zur Anpassung an schnelle und langsamere Crash­ verläufe werden verschiedene Verfahren zur Beeinflussung der Auslösecharakteristik dargestellt, insbesondere wird die DV- Schwelle als Funktion der Zeit und/oder der Beschleunigung vari­ iert. So wird bei einem hohen Ausgangssignal des Beschleuni­ gungssensors durch eine entsprechende Absenkung der DV-Schwelle eine Verschärfung der Auslösebereitschaft erreicht, womit ein notwendigerweise sehr schnelles Auslösen noch rechtzeitig erfol­ gen kann. Zur Anpassung an Crashvorgänge mit mittleren Verzöge­ rungen, ist eine mit der Zeit unempfindlicher werdende DV- Schwelle vorgesehen, wodurch u. a. eine Auslösung verhindert wird, wenn eine Auslösung der Rückhaltemittel für eine entspre­ chende Rückhaltewirkung der Insassen zu spät käme. Die durch ein Zeitglied gesteuerte Verhinderung oder Desensibilisierung für eine Auslösung ist unbefriedigend, da kein direkter physikali­ scher Zusammenhang zu dem Crashgeschehen besteht.

Insbesondere bei einem versetzten Pfahlcrash mit geringem Über­ deckungsgrad, bei dem kein Längsträger des Fahrzeugs getroffen wird, liegen bei vergleichbaren Ausgangsgeschwindigkeiten die registrierten Beschleunigungswerte zwischen denen einer harten Bremsung mit Bordsteinüberfahrung und einem Wand-Frontalcrash. In diesem Bereich ist eine zuverlässige Erkennung eines gefährlichen Aufpralls und die Unterscheidung von beispielsweise einer harten Bremsung mit Bordsteinüberfahrung schwierig. Die Auslöseentscheidung bedarf daher einer größeren Zeitspanne zur Beschleunigungsauswertung. Während bei schnellen Crashverläufen eine schnelle Auslösung im Vordergrund steht, muß die Auslöseentscheidung bei langsameren Crashverläufen auch davon geleitet sein, daß ein zu spätes Auslösen des Airbags verhindert werden muß, um einen Insassen, dessen Kopf sich bereits stark dem Lenkrad angenähert hat, nicht auch noch durch den sich schlagartig aufblasenden (Airbag) Luftsack zu gefährden.

Aus der DE-OS 38 03 426 ist ein Verfahren zur Wirksamschaltung eines Sicherheitssystems bekannt, bei dem aus dem Signal eines Beschleunigungsaufnehmers die während eines Unfalls auftretende Insassen-Vorverlagerung im fahrzeugfesten Koordinatensystem berechnet wird. Wenn die berechnete Vorverlagerung einen vorgeb­ baren Wert übersteigt, wird eine Sicherheitseinrichtung akti­ viert, beispielsweise ein Airbag aufgeblasen. Theoretisch stellt ein solches Verfahren sicher, daß der Airbag genau im richtigen Augenblick zündet. Eine Zündung zu einem Zeitpunkt, bei dem der Kopf des Insassen bereits auf das Lenkrad aufschlägt, würde gar nicht auftreten. Ein großer Nachteil an diesem Verfahren ist jedoch, daß aufgrund der vergleichsweisen großen Aufblaszeit des Airbags von ungefähr 30 msec die Auslöseentscheidung bereits in der Anfangsphase des Crashverlaufes getroffen werden muß, zu dieser Zeit jedoch die als Auslösekriterium herangezogene Insas­ sen-Vorverlagerung aus den bis dahin vorliegenden Beschleuni­ gungswerten nur sehr ungenau berechenbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein gattungsgemäßes Verfahren zur Airbagauslösung die Desensibilisierung einer durch einen Aufprall in erhöhte Auslösebereitschaft versetzten Auslöse­ einheit zu verbessern. Dadurch sollen Insassen besser vor einer nicht nur zu späten sondern auch diese gefährdenden Auslösung des Airbags geschützt werden.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter Weise wird die Desensibili­ sierung der Auslöseeinheit an das reale Crashgeschehen gekop­ pelt, indem die Insassen-Vorverlagerung ermittelt und zur Steue­ rung der Desensibilisierung der Auslöseeinheit verwendet wird. Eine Zündung des Airbags zu einem Zeitpunkt, bei dem der Kopf des Insassen sich bereits sehr nah am Lenkrad befindet, kann dadurch wirksam verhindert werden.

Zwar stellt, wie oben erläutert, die Vorverlagerung keine geeig­ nete Zustandsgröße zur Bestimmung des Auslösezeitpunktes dar, wohl kann sie aber zur Steuerung der Desensibilisierung herange­ zogen werden, die erst in einer späteren Phase des Crashverlau­ fes einzusetzen hat. Denn anders als in der oben genannten DE-OS 38 03 426 braucht die Vorverlagerung nicht um die Aufblaszeit des Airbags vorausberechnet zu werden. Es genügt die aktuelle Vorverlagerung zu berechnen, welche einfacher und genauer ermit­ telbar ist, da die Desensibilisierung der geschärften Auslöse­ schaltung an das einfache Kriterium geknüpft werden kann, ob die aktuelle Vorverlagerung einen Maximalwert überschreitet, ab dem eine Auslösung nicht erwünscht ist.

Eine Auslöseschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der einzige Figur der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden auch zur Erläuterung des Verfahrens heran­ gezogen.

Die in der Figur gezeigte Auslöseschaltung besteht aus einem auch aus den oben genannten Schriften an sich bekannten Schal­ tungsteil mit den Komponenten 1 bis 9 und einem erfindungsge­ mäßen Schaltungsteil 10 innerhalb des gestrichelt umrandeten Blocks. Ein Piezo-Aufnehmer 1 mißt die Beschleunigung des Fahr­ zeugs in Längsrichtung. Ein entsprechendes Signal wird in einem Verstärker 2 und einer Filterstufe 3 aufbereitet und gegebenen­ falls bei digitalisierter Weiterverarbeitung einem Analog-Digi­ tal-Wandler 4 zugeführt, der ein Beschleunigungssignal a aus­ gibt. In einem ersten Pfad wird das Beschleunigungssignal a in einem nichtlinearen Glied 6 gewichtet und das so bewertete Be­ schleunigungssignal a′ mittels eines Integrators 7 in ein Ge­ schwindigkeitssignal DV umgewandelt. Dieses DV-Signal wird auf einen ersten Komparator 8 geführt, der bei Überschreitung einer Auslöseschwelle durch das DV-Signal ein Auslösesignal an eine Zündendstufe 9 des Airbags ausgibt. In einem zweiten Pfad wird das Beschleunigungssignal a einem Schwellwertgenerator 5 zuge­ führt, der eine von dem Beschleunigungssignal a beeinflußte Auslöseschwelle AS dem ersten Komparator 8 vorgibt.

Gemäß der gattungsbildenden Schrift kann die Beeinflussung derart erfolgen, daß die Auslöseschwelle AS vorübergehend von einer relativ hohen Grundschwelle ausgehend mit zunehmender Beschleunigung a auf eine untere Schwelle abgesenkt wird. Insge­ samt bewirkt dies eine Verschärfung der Auslösebereitschaft bei hohen Beschleunigungswerten a.

Erfindungsgemäß wird nun in einem dritten Pfad das Beschleuni­ gungssignal a durch den gestrichelt umrandeten Schaltungsteil 10 ausgewertet, um die von dem Schwellwertgenerator 5 erzeugte Aus­ löseschwelle AS zu modifizieren und eine resultierende Auslöse­ schwelle AS′ dem ersten Komparator 8 vorzugeben.

Dazu wird aus dem Beschleunigungssignal a in einer Auswertestufe 11, im wesentlichen durch eine zweifache zeitliche Integration, die seit Beginn des Aufpralls aufgrund der wirkenden Beschleuni­ gungskräfte eingetretene Vorverlagerung VV des Insassen ermit­ telt. Dieser Wert VV wird in einem zweiten Komparator 12 mit einem Maximalwert VV_max verglichen. Wenn die Vorverlagerung VV diesen Maximalwert VV_max überschreitet, gibt der Komparator 12 ein Steuersignal an einen Auswahlstufe 13 ab, welche daraufhin von der Auslöseschwelle AS auf eine maximale Auslöseschwelle AS_max umschaltet. Damit erhöht sich die resultierende Auslöse­ schwelle AS′, so daß die Abgabe eines Auslösesignals durch den nachfolgenden ersten Komparator 8 erschwert ist. Die Erhöhung der Auslöseschwelle AS′ braucht nicht abrupt, sondern kann auch kontinuierlich als Funktion von der Vorverlagerung VV erfolgen.

Die maximale Auslöseschwelle AS_max kann mit der Grundschwelle, wie sie von dem Schwellwertgenerator 5 im Grundzustand vorgege­ ben wird, übereinstimmen. In einer Weiterbildung wäre es auch sinnvoll, ein AS_max weit oberhalb der Grundschwelle vorzugeben, um eine Auslösung mit großer Sicherheit zu unterdrücken. Damit die Auslöseschaltung auch noch auf eine Folgekollision reagiert, kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Sperrung der Auslösung nur für eine vorbestimmte Ausblendzeit anhält, nach deren Ablauf die Auswahlstufe 13 die resultierende Auslöseschwelle AS′ wieder auf die Schwelle AS schaltet und die Auslöseschaltung wieder in den Grundzustand zurückgesetzt wurde.

Für eine sinnvolle Betrachtung der Vorverlagerung ist eine Rück­ stellung des berechneten Weges VV nötig, die die eigenständige Rückbewegung des Oberkörpers bei Kräftefreiheit berücksichtigt. Kräftefreiheit bedeutet hierbei, daß das Beschleunigungssignal a einen vorgebenen Schwellwert von z. B. 2g, also der zweifachen Erdbeschleunigung unterschreitet. Durch die Rückstellung wird verhindert, daß z. B. nach einer harten Bremsung auf einer Schlechtwegstrecke oder dem Überfahren einer Bordsteinkante eine unerwünschte Desensibilisierung der Auslöseschaltung einsetzt, weil die errechnete Vorverlagerung nach einiger Zeit die Schwelle VV_max erreicht hätte. In der Auswertestufe 11 ist daher eine lineare Rückführung der Vorverlagerung VV mit einer vorge­ gebenen Geschwindigkeit der Größenordnung Im/sec vorgesehen. Auch muß in der Auswertestufe 11 mittels einer Begrenzung des VV-Signals ein Endanschlag für die Vorverlagerung berücksichtigt werden, der dem Abstand zwischen Kopf und Lenkrad entspricht. Darauf aufbauend ist es sinnvoll, daß wenn die Vorverlagerung VV aufgrund der Rückstellung wieder kleiner als VV_max wird, das nunmehr zurückgesetzte, von dem zweiten Komparator 12 an die Auswahlstufe 13 abgegebene Steuersignal die resultierende Auslö­ seschwelle AS′ auf den Wert AS zurückschaltet.

Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Schaltungsteil 10 vollkommen in den Schwellgenerator 5 integriert und als Teil von diesem aufgefaßt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Auslösung eines Airbags in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Beschleunigungssignal gemessen und zur Bildung eines Auslösekriteriums aufbereitet wird und bei dem ein Aufprall zu­ nächst eine Erhöhung der Auslösebereitschaft bewirkt, die nach kurzer Dauer wieder zurückgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurücknahme der erhöhten Auslösebereitschaft durch eine Zustandsgröße gesteuert wird, welche der Vorverlagerung eines Insassen entspricht, wobei die Zurücknahme dann erfolgt, wenn diese Vorlagerung einen kritischen Wert übersteigt.

2. Verfahren zur Auslösung eines Airbags in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Beschleunigungssignal gemessen, dieses Beschleuni­ gungssignal durch zeitliche Integration in ein Geschwindigkeits­ signal umgewandelt wird, und bei dem zur Bildung eines Auslöse­ kriteriums mindestens ein Schwellwert für die Geschwindigkeit vorgebbar ist, wobei der Schwellwert

• - zunächst abgesenkt wird, wenn eine oder mehrere Zustandsgrößen des Fahrzeugs einen Aufprall anzeigen und
• - dann abhängig von Zustandsgrößen wieder erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustandsgröße ermittelt wird, welche der Vorverlagerung eines Insassen entspricht und diese Vorverla­ gerung die Erhöhung des Schwellwertes und damit die Desensibili­ sierung steuert, indem der Schwellwert erhöht wird, wenn die Vorverlagerung einen kritischen Wert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vorverlagerung ein Beschleunigungssignal zwei­ fach zeitlich integriert wird und auf einen Wert begrenzt wird, der dem Abstand zwischen Insassenkopf und Lenkrad entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vorverlagerung das begrenzte zweifache Integral des Beschleunigungssignals gemäß einer vorgegebenen zeitlichen Funktion jedesmal zurückgestellt wird, wenn das Beschleunigungs­ signal ein Schwelle unterschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Desensibilisierung zurückgenommen wird, wenn die Vorverlage­ rung eine untere Schwelle unterschreitet.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei der eine Auslöseschwelle AS einem ersten Komparator vorge­ geben wird, an dessen anderen Eingang ein aus dem Beschleuni­ gungssignal abgeleitetes Geschwindigkeitssignal DV anliegt und dessen Ausgang eine Zündendstufe ansteuert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslöseschwelle AS zunächst an eine Schalt­ stufe (13) gegeben wird, die abhängig von einem Steuersignal einen Schwellwert AS′ dem ersten Komparator vorgibt, der zwi­ schen der Auslöseschwelle AS und einem Maximalwert AS_max liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert AS′ entweder den Wert der Auslöseschwelle AS oder den Maximalwert AS_max annimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal von einem zweiten Komparator (12) vorgeben wird, der eine aus dem Beschleunigungssignal ermittelte Vorver­ lagerung VV mit einem Maximalwert VV_max vergleicht und bei des­ sen Überschreitung das Steuersignal ausgibt, welches die Schalt­ stufe (13) zur Ausgabe des Maximalwertes AS_max veranlaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverlagerung in einer Auswertestufe (11) mittels zweifa­ cher zeitlicher Integration des Beschleunigungssignals ermittelt wird.