DE4334671A1

DE4334671A1 - Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE4334671A1
Application number: DE19934334671
Authority: DE
Inventors: Ian Faye
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2013-10-13
Also published as: DE4334671C2

Description

Stand der Technik

Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge mit Rückhaltesystemen, RHS (Airbag system, Gurtstraffersystem) zumindest für den Fahrer auszustatten. Das passive RHS, basierend auf Airbag und Gurtstraffer, besteht aus einem Sensor für die Crash-Erkennung, z. B. einem Fahrzeugverzöge rungsgeber, einer Steuerschaltung, der die Sensorsignale zugeführt werden und einer Rückhaltevorrichtung z. B. einem Airbag und/oder einem Sicherheitsgurt mit Gurtstraffer (Sensor, Algorithmus, Aktuator). Im Crashfall erkennt die Steuerschaltung aufgrund der Sensorsignale den Crash, steuert die Auslöseeinrichtung der Rück haltevorrichtung an und betätigt damit die Rückhaltevorrichtung im Sinne eines Schutzes für die Fahrzeuginsassen.

Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge mit Antiblockier- (ABS) und/oder Antriebsschlupfreglern auszurüsten. Hier werden den Fahrzeugrädern Drehgeschwindigkeitssensoren zugeordnet.

Es ist in einer älteren Patentanmeldung auch schon vorgeschlagen worden, in einem Fahrzeug dem RHS und dem ABS ein gemeinsames Steuergerät zuzuordnen und Signale des einen Systems im anderen System zu verwenden.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß die Crasherkennung durch das ABS verbessert wird.

Bei einem Unfall besteht die Funktion eines Airbagsystems zusammen mit einem Anschnallgurt darin, die Bewegungsenergie des Fahrers in kurzer Zeit zu absorbieren, ohne den Fahrer allzu hohen Verzöge rungswerten auszusetzen.

Ein Kriterium zur optimalen Erfüllung dieser Aufgabe ist die volle Entfaltung des Airbags, bevor der Fahrer den Airbag berührt. Wichtig hierbei ist die rechtzeitige Crash-Erkennung, die entsprechende Zündung und das Aufblasen des Airbags. In der Regel muß je nach Unfallart eine Auslöse-Entscheidung binnen 5-60 ms nach Unfallbeginn gemacht werden.

Zur Crash-Erkennung konkurrieren auf dem Markt zwei verschiedene Sensierungskonzepte: zentrale Sensierung (Beschleunigung gemessen durch elektronische Beschleunigungsaufnehmer) und dezentrale Sen sierung (Beschleunigung gemessen durch elektro-mechanische Beschleu nigungsaufnehmer). Die zentrale Sensierung ist durch den Einbau von Sensoren an einem Ort bzw. in der Steuereinheit im Fahrzeug (nor malerweise in der Fahrgastzelle) gekennzeichnet, während die dezen trale Sensierung eine Verteilung von Sensoren vor allem in den Knautschzonen im Fahrzeug und in der Fahrgastzelle vorsieht. Be züglich der Kosten ist die zentrale Sensierung deutlich der dezen tralen Sensierung überlegen (weniger Komponenten und geringere Ein baukosten). Weiterhin ist die Funktions-Überprüfung der dezentralen elektromatischen Sensoren nach dem Einbau nicht möglich, was bei elektronischen Beschleunigungssensoren jedoch ohne weiteres möglich ist.

Die zentrale Sensierung weist aber Crash-Erkennungsnachteile in Ab hängigkeit vom Überdeckungsgrad (bzw. Offset) auf. Der Überdeckungs grad sagt in Prozent aus, wieviel der Fahrzeugfront beim Crash bean sprucht wird. Die seitliche Versetzung von Fahrzeug und Hindernis wird mit "Offset" gekennzeichnet. Je geringer die Überdeckung, desto schwieriger ist es, einen Crash zu quantifizieren. Vor allem ist eine rechtzeitige Auslöse-Entscheidung bei Schräg-, Offset- und Pfahl-Crashes manchmal besonders problematisch. Ein Schräg-Crash, der besonders problematisch ist und am häufigsten vorkommt, ist ein Crash mit der HUK-Bezeichnung "0203" mit der Charakterisierung "Pkw-Längsachsen winklig, aber seitlich in den Vorderwagen".

Der Kern dieser Erfindung ist die Verbesserung der Crash-Erkennung, insbesondere bei zentraler Sensierung und Beeinflussung der Aus löse-Entscheidung durch Radgeschwindigkeitssensoren und durch die ABS-Funktion, die im Falle eines Fahrzeugs mit ABS-Ausrüstung be reits im Fahrzeug vorhanden sind.

Bei ABS werden die Drehgeschwindigkeiten an drei oder allen vier Rädern mit Drehzahlfühlern gemessen. In einem normalen ABS-Fahr manöver wird die Bremskraft so dosiert (reduziert), daß kein Rad blockiert bzw. eine allzu hohe Radgeschwindigkeitsänderung erfährt und zum Stehen kommt. Im Serien-ABS werden die Drehzahlfühler im Abstand von einigen Millisekunden abgetastet und bereits in Form digitaler Impulse an Drehzahlfühler-Ausgänge ausgegeben.

Die Knautschzonen-Deformation, die aus einem Aufprall auf einen seitlich versetzten Pfahl, ein schräges Hindernis bzw. Pkw-Längs achsen winklig seitlich zur Pkw-Längsachse in den Vorderwagen resultiert, wird mit hoher Wahrscheinlichkeit das betroffene Rad einklemmen, deutlich bevor eine Auslösung anhand des zentralen Beschleunigungssensors erfolgen kann, da diese zentrale Stelle zu diesem Zeitpunkt noch keine große Geschwindigkeitsänderung erlebt hat. Auch eine Verschiebung der Radachse kann zu einer Klemmung führen. Gleichzeitig drehen sich noch die Hinterräder. Diese Rad geschwindigkeitsdifferenz und/oder die hohe Radverzögerung eines Vorderrads zusammen mit dem steigenden Beschleunigungsintegral bieten genug Informationen, eine Crash-Situation festzustellen und den Airbag rechtzeitig zu zünden. Die Auswertung des Beschleuni gungssignals zur Crash-Erkennung kann z. B. durch die Drehzahlsignale noch empfindlicher gestellt werden. Weiterhin kann durch eine Rader kennung (vorne links oder vorne rechts) die Entscheidung bzw. Reihenfolge des Aufblasens von Fahrer- oder Beifahrer-Airbag ge steuert werden.

Falls die Radgeschwindigkeitsdifferenz oder -verzögerung unzu reichend ist, kann zusätzlich auch die Abschaltsicherheitsfunktion des ABS verwendet werden: Ab einer bestimmten Geschwindigkeit wird im ABS eine Plausiblität durchgeführt. Wenn ab dieser Geschwindig keit kein Drehzahlsignal mehr anliegt, wird das komplette System nach einer voreingestellten Verzögerung abgeschaltet. Das ABS-Steuergerät kann diesen Zustand frühestens nach 10 ms melden, und sogar aussagen, an welchem Rad der Fehler liegt. Die Abschaltung von ABS ist keine Voraussetzung für die hier vorgeschlagene Ver besserung, nur die Meldung, daß ein Fehler anliegen könnte, ist wichtig.

In dem HUK-"0203" Fall wird das Rad von einem anfahrenden Fahrzeug früh getroffen. Eine rechtzeitige Entscheidung mit zentraler Sen sierung ist in diesem Fall sehr schwierig und oft nicht möglich. Die Feststellung über Drehzahlfühlersignale, daß das getroffene Rad sich verzögert oder eingeklemmt ist, bietet frühzeitig "zusätzliche" Informationen und ermöglicht damit eine rechtzeitige Auslöse-Ent scheidung.

Diese Erfindung bietet daher die Möglichkeit, die Vorteile einer dezentralen Sensierung ohne zusätzlichen Sensoraufwand in einem System mit zentraler Sensierung zu übernehmen (ABS-Drehzahlfühler sind bewährte mechanische Sensoren, die ständig während des Betriebs geprüft werden). Da der ABS-Ausrüstungsgrad bei allen Pkws steigt, werden künftig praktisch alle Fahrzeuge mit Drehzahlfühlern versehen werden. Die Kombination ABS und AIRBAG bietet somit ein verbessertes Sicherheitssystem.

Die obigen Ausführungen gelten auch dann, wenn kein Airbag, sondern Gurtstraffer Verwendung finden.

Kern dieser Erfindung ist, daß das ABS in dieser Situation zusätzli che Informationen bietet. In der Zukunft wird in Systemen wie FDR (Fahrdynamik-Regelung) mit aktivem Brems-Eingriff diese Informa tionen auch ohne Fahrerbremsen zur Verfügung stehen. D.h. das ABS (oder FDR) versucht während eines Crashes, ein blockierendes Rad beim Bremsen (ohne Bremsen) zu lösen. Wenn das Rad nicht gelöst werden kann, ist dies ein Indiz, um besonders problematische Crashes, wie z. B. "Schräg", "Offset" oder "Pfahl" rechtzeitig zu erkennen.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Rückhaltesystems und eines ABS und deren Zusammenwirken,

Fig. 2 ein Blockschaltbild hinsichtlich des Zusammenwirkens der beiden Systeme bei der Auslösung des Airbags,

Fig. 3 ein Schaubild zur Erklärung von Crashes,

Fig. 4 eine Auflistung verschiedener Crash-Typen und deren prozentuales Auftreten.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die Radgeschwindigkeitssensoren der Vorderräder, mit 3 und 4 die der Hinterräder eines ABS bezeichnet. Sie liefern Radgeschwindigkeitssignale V₁ bis V₄ an eine Aus werteschaltung 5, die in bekannter Weise hieraus Ansteuersignale für Bremsdrucksteuerventile 6 bis 9 erzeugt.

Das Fahrzeug ist auch mit einem Airbagsystem ausgerüstet, das aus einem zentralen Beschleunigungssensor 10, einer Steuereinheit 11, zwei Airbags und zwei Gurtstraffern für die Frontsitze besteht. Von den Airbags und Gurtstraffern sind hier nur die Zündpillen 12 und 13 bzw. 16, 17 gezeigt. Die Auswerteschaltung 5 ist mit der Steuerein heit 11 über zwei Leitungen 14 und 15 verbunden. Über die Leitung 14 kommt bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ein Signal, wenn die Verzögerung des einen Vorderrads eine große Schwelle über steigt. Entsprechendes gilt für die Leitung 15 hinsichtlich der Ver zögerung des anderen Rads.

In Fig. 2 ist mit 20 ein zentraler Fahrzeugverzögerungssensor be zeichnet, der ein der Fahrzeugverzögerung entsprechendes Signal an eine Steuerschaltung 21 liefert. Hier wird das Verzögerungssignal a in einem Block 22 gefiltert (a*) und dann einem Integrator 23 zuge führt, der daraus ein Geschwindigkeitssignal V_Ref erzeugt. Dieses Signal wird einem Komparator 24 zugeführt.

Das gefilterte Verzögerungssignal a* wird auch einem zweiten Inte grator 25 zugeführt, der am Ausgang ein Signal V_temp abgibt, das ebenfalls dem Komparator 24 zugeführt wird. Schließlich wird das ungefilterte Verzögerungssignal a einem Block 26 zugeführt, der entsprechend der eingezeichneten Funktion bei kleinem a eine große Auslöseschwelle ΔVt und bei großem a eine relativ kleine Aus löseschwelle ΔVt abgibt. Dieses Signal ΔVt ist ein Schwellensignal, das ebenfalls dem Komparator 24 zugeführt wird. Dieser gibt ein Ausgangssignal ab, wenn V_Ref oder V_temp größer oder gleich dem Schwellensignal ΔVt wird. Dieses Ausgangssignal wird zur Zündpille gegeben und löst die Rückhaltevorrichtung aus.

In der Zeichnung ist noch eine gestrichelte Verbindung vom Ausgang des ersten Integrators 23 zum Integrator 25 vorgesehen. Diese soll andeuten, daß das Integrationsverhalten des zweiten Ingegrators 25 beeinflußt wird, solange der erste Integrator 23 sich in einem gewissen programmierbaren Toleranzband bewegt.

Was bisher im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde, ist Stand der Technik. Gemäß der Erfindung wird jedoch ein in einem Block 27 erzeugtes Signal, das bei einer hohen Radverzögerung auftritt (eingeklemmtes Rad), dem Integrator 25 zugeführt, das den Integrator 25 zur schnelleren Aufintegration veranlaßt. Bei problematischen Crashs werden zuerst weiche Teile getroffen, wodurch zuerst keine große Fahrzeugverzögerung auftritt. Damit ist auch V_temp zunächst klein und überschreitet die Schwelle ΔVt zunächst nicht. Durch die aber schon sofort auftretende große Radverzögerung wird der Integrator 25 mittels des von den Radgeschwindigkeitssensoren ab geleiteten Signals zu schnellerer Aufintegration veranlaßt. Somit wird die Auslöseschwelle ΔVt schneller überschritten und die Rückhaltevorrichtung früher ausgelöst.

Claims

1. Rückhaltesystem für wenigstens den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, mit einer Rückhaltevorrichtung und einem Sensor für die Crash-Er kennung, vorzugsweise integriert in einer zentralen Steuereinheit zur Ansteuerung der Rückhaltevorrichtung bei Crash-Erkennung, wobei das Kraftfahrzeug zusätzlich mit Radgeschwindigkeitssensoren ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich aus der mittels der Rad geschwindigkeitssensoren ermittelten Radgeschwindigkeit wenigstens eines Vorderrads ein plötzliches Absinken der Geschwindigkeit wenigstens eines Vorderrads erkannt und dann ein Steuersignal er zeugt wird und daß das Steuersignal zur Beeinflussung des Auslöse signals für die Rückhaltevorrichtung ausgenutzt wird.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der mittels der Radgeschwindigkeitssensoren ermittelten Radgeschwin digkeit wenigstens eines Vorderrads ein plötzliches Überschreiten eines Maximalwertes der Radgeschwindigkeitsänderung des wenigstens einen Vorderrads erkannt wird und dann das Steuersignal erzeugt wird und daß das Steuersignal zur Beeinflussung des Auslösesignals für die Rückhaltevorrichtung ausgenutzt wird.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radgeschwindigkeit wenigstens eines Vorderrads und wenigstens eines Hinterrads miteinander verglichen werden.

4. Rückhaltesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radsensoren Teile eines Antiblockierungssystems sind.

5. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Verbindung zwischen ABS-Steuereinheit und Air bag-Steuereinheit entweder durch die Integration in einem Steuer gerät oder durch eine externe Verkabelung hergestellt wird.

6. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei vorhandenen Rückhaltevorrichtungen festgestellt wird, welches der Vorderräder Geschwindigkeit verloren hat und daß die Rückhaltevorrichtung der Fahrzeugseite, deren Vorder rad Geschwindigkeit verloren hat, zeitlich vor der anderen Rück haltevorrichtung ausgelöst wird.