DE4425846A1 - Verfahren zur Auslösung von Seitenairbags einer passiven Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslösung von Seitenairbags einer passiven Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Ein Insassenschutzsystem für Kraftfahrzeuge besteht in der Regel aus einem Airbag-Auslösegerät als Steuerein­ heit, das vier Endstufen zur Ansteuerung des Fahrer-, Beifahrerairbags sowie des Gurtstraffers jeweils für Fahrer und Beifahrer umfaßt. Diese Airbags schützen die Fahrzeuginsassen nur bei einer Frontalkollision des Fahrzeugs, dagegen nicht bei einer Seitenkollision. Deshalb wurde vorgeschlagen, einen Airbag, einen soge­ nannten Seitenairbag, zum Zurückhalten der Seitwärtsbe­ wegung der Fahrzeuginsassen im Bereich der Fahrzeugtür anzubringen. Aufgrund des geringen Deformationsweges bei einem Seitenaufprall ist für diese Seitenairbags eine geringe Auslösezeit von weniger als 5 msec erfor­ derlich, so daß deshalb neben einem zentral im Kraft­ fahrzeug angeordneten, sowohl Frontal- als auch Seiten­ kollisionen detektierenden Kollisionssensor zusätzlich zwei weitere Kollisionssensoren erforderlich sind, die im Türbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet werden. Diese ausgelagerten Sensoren sind auch deshalb erfor­ derlich, da das durch den Crash erzeugte Beschleuni­ gungssignal im zentralen Kollisionssensor aufgrund der größeren Entfernung zum Krafteinleitungspunkt innerhalb der geforderten Auslösezeit noch nicht auswertbar ist, da es zum notwendigen Auslösezeitpunkt noch nicht bis in den Mittelraum des Kraftfahrzeuges mit voller Ampli­ tude vorgedrungen ist.

Ferner ist es bekannt, vor einer Auslösung des Fahrer- oder Beifahrerairbags nicht nur die Sensorsignale des zentralen Beschleunigungssensors zu bewerten, sondern auch den Zustand eines mechanischen Sicherheitsschal­ ters, dessen Wirkrichtung parallel zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges liegt, zu berücksichtigen.

Da man jedoch bei einem Seitenaufprall die Schutzfunk­ tion des mechanischen Sicherheitsschalters nicht nutzen kann, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Aus­ löseverfahren für Seitenairbags der eingangs genannten Art anzugeben, das ohne einen solchen Sicherheitsschal­ ter auskommt.

Die Lösung der Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gegeben. Hiernach wird ein Sicherheitskonzept vorgeschlagen, das die Informa­ tionen des zentral im Kraftfahrzeug angeordneten Kolli­ sionssensors mit den Informationen der Seitenkolli­ sionssensoren verknüpft und daraus ein Auslösesignal ableitet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Auslösesignal für einen Seitenairbag einerseits dann erzeugt, wenn der zentral angeordnete Kollisionssensor und wenigstens einer der beiden Seitenkollisionssenso­ ren ein Kollisionssignal erzeugt, wobei eines dieser beiden Kollisionssignale einen größeren Wert aufweist und andererseits der zentral angeordnete Kollisionssen­ sor als auch einer der beiden Seitenkollisionssensoren ein Kollisionssignal gleicher Höhe liefert und gleich­ zeitig der andere Seitenkollisionssensor ebenfalls ein Kollisionssignal erzeugt, dessen Wert dem Wert des vom zentralen Kollisionssensor erzeugten Kollisionssignal entspricht oder kleiner als dieser Wert ist. Dabei liegt ein Kollisionssignal dann vor, wenn der Wert des entsprechenden Sensorsignales einen bestimmten Schwell­ wert übersteigt, wobei zur Bewertung der Stärke einer Kollision weitere aufsteigend angeordnete Schwellwerte vorgegeben sind, die mit den Werten der Sensorsignale verglichen werden.

Dieses erfindungsgemäße Auslöseverfahren für Seitenair­ bags läßt den Aufbau einer Airbag-Sicherheitseinrich­ tung zu, die eine hohe Auslösesicherheit bei niedriger Fehlauslösewahrscheinlichkeit aufweist, wobei in vorteilhafter Weise auf den Einsatz eines mechanischen Sicherheitsschalters in Seitenrichtung verzichtet wer­ den kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wird auch dann ein Auslösesignal für einen der Seitenairbags erzeugt, wenn sowohl der zen­ tral angeordnete Kollisionssensor als auch gleichzeitig ein Seitenkollisionssensor jeweils ein Kollisionssignal gleicher Stärke liefern, wobei deren Werte den größten Schwellwert übersteigen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Auslösestra­ tegie für Seitenairbags liegt darin, daß auch dann noch eine sichere Auslösung der Seitenairbags gewährleistet ist, wenn einer der beiden ausgelagerten Sensoren de­ fekt ist, also keine Kollisionssignale erzeugt.

Ferner kann bei einer anderen bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung für die Bewertung der von den Sei­ tenkollisionssensoren erzeugten Kollisionssignale im Vergleich zu der Anzahl der für den zentral angeordne­ ten Kollisionssensor vorgesehenen Anzahl von Schwell­ werten jeweils eine geringere Anzahl vorgesehen werden. Dies trägt dem Umstand Rechnung, daß das Gerät an unterschiedliche Fahrzeugcharakteristiken adaptierbar ist.

Schließlich wird gemäß einer letzten vorteilhaften Aus­ führungsform der Erfindung auch dann ein Auslösesignal erzeugt, wenn ausschließlich ein Kollisionssignal des zentral angeordneten Kollisionssensors vorliegt und dessen Wert den größten Schwellwert übersteigt. Somit wird bei defekten Seitenkollisionssensoren trotzdem eine Auslösung eines der Seitenairbags sichergestellt, wenn der zentral angeordnete Kollisionssensor einen starken Seitenaufprall detektiert, so daß in einem sol­ chen Fall die Fahrzeuginsassen wenigstens bei schweren Kollisionen geschützt sind.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Auslöseeinrichtung für Airbags im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Auslöseeinrichtung für Airbags zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Auslöse-Matrix bei einem Seitenaufprall von der linken Seite,

Fig. 3 Geschwindigkeitsänderung-Zeit-Diagramme mit entsprechenden Schwellwerten zur Bewertung der Stärke einer Kollision eines Seitenkolli­ sionssensors als auch eines zentral angeordneten Kollisionssensors und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aus­ löse-Matrix bei einer Seitenkollision von der linken Seite.

In Fig. 1 ist eine zentrale Steuereinheit mit dem Be­ zugszeichen 1 bezeichnet, die auf einer Elektronikpla­ tine an einer zentralen Stelle im Kraftfahrzeug ange­ ordnet ist und einen zentralen Beschleunigungsaufnehmer 4 enthält. Beim Beschleunigungsaufnehmer 4 handelt es sich im Grunde genommen um ein Beschleunigungsaufneh­ mersystem, da auch die Verwendung von zwei Einzelauf­ nehmern oder von separaten Aufnehmern denkbar ist. Neben diesem Beschleunigungsaufnehmer 4, der sowohl Frontal- als auch Seitenkollisionen detektieren kann, sind zur ausschließlichen Detektion von Seiten­ kollisionen im Bereich der Fahrzeugtüren jeweils eine Sensoreinheit 5 und 6 vorgesehen, die jeweils über eine Datenleitung 18 und 19 mit einem Mikroprozessor 2 der Steuereinheit 1 verbunden sind. Auch die von dem Be­ schleunigungsaufnehmer 4 erzeugten Sensorsignale werden über einen A/D-Wandler 23 ebenfalls diesem Mikroprozes­ sor 2 zugeführt.

Der Beschleunigungsaufnehmer 4 besteht aus zwei Be­ schleunigungssensoren 41a und 41b, deren Sensorsignale mittels Verstärkereinheiten 42a und 42b verstärkt und vor Weiterleitung an den Mikroprozessor 2 jeweils einer Filtereinheit 43a bzw. 43b zugeführt werden. Diese bei­ den Sensoren 41a und 41b sind in ± 45°-Richtung zur Fahrtrichtung angeordnet, wodurch auch ein Schrägauf­ prall oder eine Seitenkollision detektierbar ist. Die Sensoreinheiten 5 und 6 sind in ähnlicher Weise aufge­ baut, jedoch jeweils mit einem einzigen Sensorelement 51 bzw. 61, in der Regel als Stoßsensor ausgebildet, einem Verstärkerelement 52 bzw. 62 und im Gegensatz zu dem Beschleunigungsaufnehmer 4 zusätzlich mit einer Signalverarbeitungsschaltung 53 bzw. 63, bei der es sich vorteilhaft um einen Mikroprozessor handelt. Diese Signalverarbeitungsschaltung 53 bzw. 63 nimmt bezüglich der Werte der von den Sensoren 51 und 61 erzeugten Sen­ sorsignale eine Bewertung vor. Der Wert der Sensor­ signale verhält sich proportional zur Geschwindig­ keitsänderung pro Zeiteinheit, so daß mittels eines vorgegebenen festen Schwellwertes I gemäß Fig. 3a nur dann ein Kollisionssignal vorliegt, wenn dieser Schwellwert von dem Sensorsignal überschritten wird. Ein stärkerer Seitenaufprall liegt dann vor, wenn das Sensorsignal einen weiteren zweiten Schwellwert II übersteigt, dessen Wert größer als der erste Schwell­ wert I, also I < II ist. Ein mit einem Minuszeichen versehener Schwellwert -I oder -II zeigt an, daß bei dessen Unterschreiten durch das Sensorsignal eine Seitenkollision von der entgegengesetzten Seite vor­ liegt. Die Bewertung der Sensorsignale hinsichtlich dieser Schwellwerte I und II bzw. -I und -II nimmt die Signalverarbeitungsschaltung 53 bzw. 63 vor und leitet die entsprechenden digitalen Daten auf der Leitung 18 bzw. 19 dem Prozessor 2 der Auslöseschaltung 1 zu.

Da die Sensoreinheiten 5 und 6 nicht auf der die zen­ trale Steuereinheit 1 tragenden Leiterplatte angeordnet ist, spricht man auch von ausgelagerten Sensoreinhei­ ten.

Auch zur Bewertung der von dem Beschleunigungsaufnehmer 4 erzeugten Sensorsignale werden anhand von drei Schwellwerten I, II und III vorgenommen, wie sie gemäß Fig. 3b dargestellt sind. Zur Erkennung eines Schrägaufpralles bzw. eines Seitenaufpralles sind die beiden Sensorelemente 41a und 41b in ± 45° zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet. Die Unter­ scheidung zwischen einem Frontal- und einem Seitenauf­ prall nimmt der Mikroprozessor 2 vor und bewertet bei Vorliegen eines Seitenaufpralles außerdem dessen Stärke anhand der vorgegebenen Schwellwerte I, II und III. Schließlich kann anhand der von dem Beschleunigungsauf­ nehmer 4 erzeugten Sensorsignale auch ein linker Sei­ tenaufprall von einem rechten Seitenaufprall unter­ schieden werden. Gemäß Fig. 3b liegt ein linker Sei­ tenaufprall vor, wenn das entsprechende Sensorsignal den kleinsten Schwellwert I überschreitet, dagegen wird ein rechter Seitenaufprall detektiert, wenn das ent­ sprechende Sensorsignal kleiner als die negativen Werte der Schwellwerte -I, -II und -III sind. Diese Unterscheidung zwischen links und rechts ist in Fig. 3b durch Indizes "li" und "re" angedeutet.

Die Steuereinheit 1 enthält ferner eine sogenannte Überwachungseinheit 3, die die Steuereinheit 1 ständig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft. Diese Über­ wachungseinheit 3 ist über eine Datenleitung 17 mit dem Mikroprozessor 2 verbunden, in dessen Speichereinheit 22 unter anderem auch der Auslösealgorithmus abgelegt ist. Schließlich nimmt diese Überwachungseinheit 3 über eine Leitung 71 eine Prüfung des Zwei-Kanal-Beschleuni­ gungsgebers 4 vor.

Der Mikroprozessor 2 als auch die Überwachungseinheit 3 sind über eine Datenleitung 15 und 16 mit einer End­ stufen- und Interfaceschaltung 7 verbunden, die ihrer­ seits über eine Leitung 14 an eine Steckereinheit 8 an­ geschlossen ist. Diese Steckereinheit 8 stellt die ent­ sprechenden Verbindungen zu den Auslösemitteln, also den Zündpillen des Fahrer- und Beifahrerairbags 9a und 9b, den Seitenairbags 10a und 10b sowie den Gurtstraf­ fern 11a und 11b für Fahrer und Beifahrer her. Schließ­ lich wird über diese Steckereinheit 8 mittels einer Da­ tenleitung 12 die Sitzbelegungserkennung sowie eine Diagnoseleitung 13 geführt.

Zur Auslösung eines Seitenairbags 10a oder 10b werden die von den ausgelagerten Sensoreinheiten 5 und 6 er­ zeugten Signale mit den aus den von dem Beschleuni­ gungsaufnehmer 4 abgeleiteten Bewertungsergebnisse durch den Mikroprozessor 2 verknüpft und hieraus ein Auslösesignal abgeleitet. Die Verknüpfung der entspre­ chenden Informationen, die über eine Auslösung ent­ scheidet, ist gemäß Fig. 2 in einer Auslöse-Matrix dargestellt und beispielhaft für einen Seitenaufprall von der linken Seite bestimmt. Hieraus ist ersichtlich, daß für den Auslösefall sowohl ein Mikroprozessor 53 oder 63 der ausgelagerten Sensoreinheit 5 oder 6 als auch der Mikroprozessor 2 bei der Bewertung der Sensor­ signale des Beschleunigungsaufnehmers 4 ein Kollisions­ signal erkennen müssen, d. h., daß die entsprechenden Sensorsignale den ersten Schwellwert I überschreiten müssen. So wird gemäß Fig. 2 ein Auslösesignal er­ zeugt, wenn der zentral angeordnete Kollisionssensor, also der Beschleunigungsaufnehmer 4 gemäß Fig. 1 ein Sensorsignal erzeugt, dessen Wert den Schwellwert III_li gemäß Fig. 3b überschreitet und gleichzeitig der rechte Kollisionssensor ein Sensorsignal abgibt, das kleiner als der negative Schwellwert -I (vgl. Fig. 3a) ist. Dabei wird das Auslösesignal unabhängig von der Information des linken Kollisionssensors erzeugt. D. h., daß im Falle eines defekten linken Kollisions­ sensors eine sichere Auslösung gewährleistet ist. Auch bei einem defekten rechten Kollisionssensors, wie es in der zweiten oder vierten Zeile der Auslöse-Matrix gemäß Fig. 2 dargestellt ist, wird ein sicheres Auslösever­ halten gewährleistet. Dabei liefern die entsprechenden Sensoren ein Sensorsignal, das entweder größer als der erste oder größer als der zweite Schwellwert gemäß den Fig. 3a und 3b hinsichtlich des zentral angeordneten Kollisionssensors oder hinsichtlich des linken Kolli­ sionssensors ist. Hierbei ist zu beachten, daß die ent­ sprechenden Schwellwerte für die Seitenkollisionssenso­ ren bzw. den zentral angeordneten Kollisionssensor un­ terschiedliche Werte aufweisen können. Dadurch wird er­ reicht, daß im Crash-Fall immer eine sichere Auslösung gewährleistet ist und der Sensor an unterschiedliche Fahrzeugstrukturen angepaßt werden kann. Zusammen­ fassend besteht also die Auslösestrategie für die Sei­ tenairbags darin, daß der zentral angeordnete Kollisi­ onssensor als auch wenigstens ein Seitenkollisionssen­ sor jeweils ein einen Seitenaufprall anzeigendes Kolli­ sionssignal erzeugen muß, wobei einer der beiden Werte im Vergleich zum anderen Wert den nächstgrößeren Schwellwert übersteigt bzw. beide Werte die entspre­ chenden Schwellwerte deutlich übersteigen.

Die Zeile 3 der Auslöse-Matrix gemäß Fig. 2 regelt den Auslösefall, wo sowohl der zentral angeordnete Kolli­ sionssensor als auch ein Seitenkollisionssensor ein Kollisionssignal erzeugen, die jedoch lediglich den er­ sten Schwellwert I übersteigen, aber nicht den nächst­ höheren Schwellwert. In einem solchen Fall erfolgt keine Auslösung des Seitenairbags, sondern nur dann, wenn auch der zweite Seitenkollisionssensor ein ent­ sprechendes Sensorsignal erzeugt, das eine Seitenkolli­ sion von der gleichen Seitenrichtung anzeigt. Diese Auslösestrategie wird auch dann angewendet, wenn sowohl der zentral angeordnete Kollisionssensor als auch ein Seitenkollisionssensor Sensorsignale erzeugen, deren Werte jeweils die zweiten Schwellwerte übersteigen, je­ doch nicht den dritten Schwellwert.

Die sich in Fig. 2 darstellende Auslösestrategie be­ rücksichtigt also den Fall, daß einer der beiden Sei­ tenkollisionssensoren defekt ist. Wenn dagegen beide ausgelagerten Sensoreinheiten nicht funktionsfähig sind, also keine Informationen zur Steuereinheit über­ tragen, erfolgt keine Auslösung bei einem Seitenauf­ prall.

Um dennoch bei zwei defekten ausgelagerten Sensorein­ heiten den Fahrzeuginsassen einen gewissen Schutz zu bieten, sieht die Auslösestrategie gemäß Fig. 4 auch dann eine Auslösung eines Seitenairbags vor, wenn der zentral angeordnete Kollisionssensor einen schweren Seitenaufprall detektiert, d. h. der Wert des entspre­ chenden Sensorsignales übersteigt den größten Schwell­ wert, also den Schwellwert III. Somit wird dem zentra­ len Steuergerät allein ermöglicht, ab einer bestimmten Unfallschwere auch dann auszulösen, wenn beide ausgela­ gerten Sensoreinheiten defekt sind. Ansonsten ent­ spricht die Auslösestrategie der Auslöse-Matrix nach Fig. 4, wie es in deren Zeilen 3, 4 und 5 dargestellt ist, derjenigen nach Fig. 2.

Claims (4)

1. Verfahren zur Auslösung von Seitenairbags (10a, 10b) einer passiven Sicherheitseinrichtung für Kraftfahr­ zeuge, die außerdem einen Fahrer- und Beifahrerairbag (9a, 9b), einen zentral im Kraftfahrzeug angeordneten, Frontal- und Seitenkollisionen detektierenden Kolli­ sionssensor (4) und einen linken und rechten Seitenkol­ lisionssensor (5, 6) sowie eine die von den Kollisions­ sensoren erzeugten Sensorsignale auswertenden Steuereinheit (1) aufweist, wobei zur Bewertung der Stärke einer Seitenkollision sowohl für die Sensor­ signale des zentral angeordneten Kollisionssensors als auch für die Sensorsignale der Seitenkollisionssensoren jeweils Schwellwerte (I, II, III) vorgegeben sind und ein Kollisionssignal dann erzeugt wird, wenn ein Sensorsignal den niedrigsten Schwellwert (I) über­ steigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslösesignal für einen Seitenairbag dann erzeugt wird, wenn

• a) der zentral angeordnete Kollisionssensor (4) als auch gleichzeitig wenigstens ein Seitenkollisions­ sensor (5, 6) jeweils ein einen Seitenaufprall an­ zeigendes Kollisionssignal erzeugt, wobei einer der beiden Werte der Sensorsignale im Vergleich zum anderen Wert den nächstgrößeren Schwellwert (II) übersteigt oder beide Werte den nächstgröße­ ren Wert überschreiten, oder
• b) der zentral angeordnete Kollisionssensor (4) als auch gleichzeitig ein Seitenkollisionssensor (5, 6) jeweils ein einen Seitenaufprall anzeigendes Kollisionssignal gleicher Stärke liefern, deren Werte kleiner als der größte Schwellwert (II, III) ist und gleichzeitig der andere Seitenkollisions­ sensor ein den gleichen Seitenaufprall anzeigendes Kollisionssignal liefert, dessen Stärke der Stärke des von dem zentral angeordneten Kollisionssensors erzeugten Kollisionssignal entspricht oder kleiner als diese Stärke ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslösesignal zur Auslösung eines Seitenairbags erzeugt wird, wenn der zentral angeordnete Kollisions­ sensor als auch gleichzeitig ein Seitenkollisionssensor jeweils ein einen Seitenaufprall anzeigendes Kolli­ sionssignal gleicher Stärke liefern, deren Werte den größten Schwellwert übersteigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bewertung der Stärke der von den Seitenkol­ lisionssensoren erzeugten Sensorsignale eine geringere Anzahl von Schwellwerten vorgesehen sind als für die von dem zentral angeordneten Kollisionssensor erzeugten Kollisionssignale.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auslösesignal für einen Seitenairbag dann erzeugt wird, wenn ausschließlich der zentral angeordnete Kollisionssensor ein Kollisions­ signal erzeugt, dessen Wert den größten Schwellwert übersteigt.