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Die
US 5,580,084 beschreibt
ein System und Verfahren zum Steuern der Betätigung einer Fahrzeugsicherheitseinrichtung
in Reaktion auf einen Stoß auf
einen ersten Bereich des Fahrzeuges, der ein ferromagnetisches Element
aufweist, das mechanisch mit dem ersten Bereich des Fahrzeuges gekoppelt
ist, um die elastischen Spannungswellen zu empfangen, die als Folge
einer plastischen Verformung des ersten Bereichs des Fahrzeuges
erzeugt werden. Ein Permanentmagnet ist benachbart zum ferromagnetischen
Element am Fahrzeug angebracht, so dass das ferromagnetische Element
selbst das Magnetfeld beeinflusst. Eine Induktionsspule ist auch
am Fahrzeug so angebracht, dass sie in dem von dem Magneten erzeugten
Magnetfeld liegt. Bei einer plastischen Verformung des ersten Bereichs des
Fahrzeuges verformen die anschließenden elastischen Spannungswellen
das ferromagnetische Element elastisch, damit es seine ferromagnetischen
Eigenschaften ändert
und wiederum das Magnetfeld ändert,
um eine Spannung durch eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule
zu induzieren. Ein Signalprozessor empfängt die Spannung aufgrund der
elektromotorischen Kraft, die in der Induktionsspule durch Variieren
des Magnetfeldes induziert wird. Der Signalprozessor betätigt die
Sicherheitseinrichtung, wenn die Spannung durch die elektromotorische
Kraft oder ein geeignetes von der Spannung durch die elektromotorische
Kraft hergeleitetes Maß einen
vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Die
US 5,767,766 beschreibt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen von Fahrzeugaufprallen
unter Verwendung magnetostriktiver Sensoren. Die Vorrichtung umfasst
zumindest einen magnetostriktiven Sensor und manchmal eine Mehrzahl
magnetostriktiver Sensoren, die um ein Kraftfahrzeug an Orten positioniert
sind, die zum Detektieren und Messen von durch eine Fahrzeugkollision oder
einen Stoß verursachten
Spannungswellen in der Struktur des Fahrzeuges geeignet sind. Signale von
den magnetostriktiven Sensoren werden gesammelt und in einem Signalverarbeitungssystem
analysiert, das schwere Aufprallzustände identifiziert und ein Rückhalteeinrichtungsauslösesteuerungssystem anweist,
eines einer Anzahl von Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen zu aktivieren.
Die magnetostriktiven Sensoren sind strukturell einfach und an integralen
Elementen des Fahrzeuges durch eine klebende oder mechanische Anbringung
befestigt. Die Verwendung solcher magnetostriktiver Sensoren anstelle
herkömmlicherer
Sensoren (z. B. Beschleunigungsauf nehmer) schafft die Möglichkeit,
Aufprallzustände
innerhalb eines signifikant reduzierten Zeitrahmens zu erkennen
und darauf zu reagieren.
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Die
US 5,739,757 beschreibt
ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einer Aufpralldetektionsschaltung
und einem Airbag, der einem Fahrzeugssitz benachbart ist. Das System
umfasst ein System zum Bestimmen des Gewichts eines Beifahrers auf
dem Fahrzeugsitz. Falls das detektierte Gewicht des Beifahrers einen
vorbestimmten Gewichtsschwellenwert nicht überschreitet, wird der Airbag
deaktiviert. Ein vorderer Sensor und ein hinterer Sensor sind in
einem Fahrzeugsitz benachbart einem ferromagnetischen Strukturelement
im Sitz angebracht. Die Sensoren messen die mechanische Spannung
auf das ferromagnetische Element, die proportional zum Gewicht auf
dem Fahrzeugsitz ist. Ein Vergleich der Messungen der zwei Sensoren
gibt auch einen Hinweis auf die Position des Beifahrers auf dem
Fahrzeugsitz, so dass der Airbag deaktiviert werden kann, falls
der Beifahrer zu nahe am Airbag sitzt. Jeder der Sensoren umfasst
vorzugsweise einen Elektromagnet, der ein oszillierendes Magnetfeld
mit einer bekannten Frequenz erzeugt, und eine Spule. Die mechanische
Spannung auf das ferromagnetische Element ändert das Magnetfeld und diese
mechanische Spannung wird durch die Spule detektiert. Die detektierte Änderung
des Magnetfeldes ist proportional zum Gewicht des Beifahrers.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Magnetsensor bereitgestellt, mit:
- a. zumindest einer ersten Spule an zumindest einem zugeordneten
ersten Ort einer Karosserie eines Fahrzeuges, wobei die zumindest
eine erste Spule mit einem ferromagnetischen Element einer Fahrzeugkarosserie
betriebsfähig
gekoppelt ist;
- b. zumindest einem magnetischen Messaufnehmer, der mit zumindest
einem zweiten Ort der Karosserie des Fahrzeuges betriebsfähig verbunden ist,
wobei sich der zumindest eine erste Ort und der zumindest eine zweite
Ort durch einen ersten Bereich des Fahrzeuges und einen zweiten
Bereich des Fahrzeuges in magnetischer Verbindung befinden, der
erste Bereich des Fahrzeuges einen Bereich der Karosserie umfasst,
der einer Verformung durch einen Stoß unterliegt, und sich der
erste Bereich vom zweiten Bereich unterscheidet;
- c. zumindest einem ersten Signal, das an die zumindest eine
erste Spule betriebsfähig
angeschlossen ist;
- d. einer Einrichtung zum Erfassen zumindest eines zweiten Signals
von dem zumindest einen magnetischen Messaufnehmer, wobei das zumindest
eine zweite Signal auf eine Kopplung eines Magnetfeldes durch den
ersten Bereich des Fahrzeuges reagiert, das Magnetfeld durch die
zumindest eine erste Spule in Reaktion auf das zumindest eine erste
Signal erzeugt wird und das Magnetfeld auf die Verformung des ersten
Bereichs des Fahrzeuges durch den Aufprall reagiert; und
- e. einer Einrichtung zum Unterscheiden eines Aufpralls aus dem
zumindest einen zweiten Signal.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen eines Fahrzeugaufpralls
mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
- a.
Erzeugen eines ersten magnetischen Flusses an einem ersten Ort eines
Fahrzeuges in einem ferromagnetischen Element einer Fahrzeugkarosserie,
wobei der erste magnetische Fluss auf einen Aufprall des Fahrzeuges
reagiert;
- b. Leiten des ersten magnetischen Flusses zwischen dem ersten
Ort und einem zweiten Ort des Fahrzeuges entlang eines ersten Pfades,
wobei der erste Pfad durch einen Teil der Karosserie des Fahrzeuges
verläuft;
- c. Leiten des ersten magnetischen Flusses zwischen dem ersten
Ort und dem zweiten Ort entlang eines zweiten Pfades, wobei der
erste Pfad und der zweite Pfad einen geschlossenen Pfad bilden und
eine Reluktanz entlang dem ersten Pfad und/oder entlang dem zweiten
Pfad auf den Fahrzeugaufprall reagiert;
- d. Erfassen zumindest eines Teils des ersten magnetischen Flusses
am zweiten Ort;
- e. Erzeugen eines Signals, das auf den am zweiten Ort erfassten
magnetischen Fluss reagiert, wobei der am zweiten Ort erfasste magnetische Fluss
auf die Reluktanz reagiert und die Reluktanz auf den Fahrzeugaufprall
reagiert; und
- f. Unterscheiden des Fahrzeugaufpralls in Reaktion auf das Signal.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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In
den begleitenden Zeichnungen stellt:
-
1 ein
Blockdiagramm eines Magnetsensors dar;
-
2a eine
Seitenansicht eines Magnetkreises dar;
-
2b eine
Draufsicht eines Magnetkreises dar; und
-
3 ein
Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform
eines Magnetsensors dar.
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Beschreibung der Ausführungsform(en)
-
Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Magnetsensor 10 in
ein Fahrzeug 12 eingebaut, das schematisch gezeigt ist
und eine Tür 14 aufweist,
die bezüglich
einer ersten Säule 16 um
eine Mehrzahl von Scharnieren 18 schwenkbar angelenkt ist.
Die Tür 14 hat
einen Verschluss-/Verriegelungsmechanismus 20, der in eine
Schließplatte 22 an
einer zweiten Säule 24 einklinkt.
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Die
Tür 14 – die typischerweise
aus einem magnetisch permeablen Stahl konstruiert ist – hat inhärente magnetische
Eigenschaften. Beispielsweise leitet die Tür 14 einen magnetischen
Fluss, wodurch ein Permanentmagnet daran anhaften kann. Die Scharniere 18 stellen
einen Pfad mit einer relativ niedrigen Reluktanz zwischen der Tür 14 und
der ersten Säule 16 bereit.
Außerdem
stellen der Verriegelungs-/Schließmechanismus 20 und
die Schließplatte 22,
wenn sie eingerastet sind, einen Pfad mit einer relativ niedrigen
Reluktanz zwischen der Tür 14 und der
zweiten Säule 24 bereit.
Andernorts ist die Tür 14 normalerweise
von der Karosserie 26 des Fahrzeuges 12 durch
einen zugeordneten Luftspalt 28 magnetisch getrennt. Demgemäß sind die
Scharniere 18 und die Schließplatte 22 durch einen
ersten magnetischen Pfad 30 entlang der Tür 14 magnetisch
verbunden. Außerdem
sind die erste Säule 16 und
die zweite Säule 24,
an denen die Scharniere 18 bzw. die Schließplatte 22 angebracht
sind, mit einem zweiten magnetischen Pfad 32 magnetisch
verbunden, der sich vom ersten magnetischen Pfad 30 unterscheidet und
der die Karosserie 26, die Struktur 34 oder den Antriebsstrang 36 des
Fahrzeuges 12 aufweist. Demgemäß ist die Tür 14 Teil eines Magnetkreises 38,
der im Wesen dem Kern eines Transformators ähnlich ist, wie in 1 dargestellt
ist, wobei der erste magnetische Pfad 30 und der zweite
magnetische Pfad 32 zusammen einen geschlossenen magnetischen
Pfad 40 bilden.
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Der
Magnetkreis 38 weist ferner zumindest eine erste Spule 42 auf,
die mit dem zumindest einen ersten Signal 44 betriebsfähig verbunden
ist, z. B. ein oszillierendes Signal von einem Oszillator 46.
Die zumindest eine erste Spule 42 ist an einem zugeordneten
zumindest einen ersten Ort 48 angeordnet und erzeugt in
Reaktion auf das zumindest eine erste Signal 44 eine magnetomotorische
Kraft in dem Magnetkreis 38, um einen magnetischen Fluss 49 darin zu
erzeugen. Zumindest ein magnetischer Messaufnehmer 50 ist
an einem zugeordneten zumindest einen zweiten Ort 52, der
sich von dem zumindest einen ersten Ort 48 unterscheidet,
mit dem Magnetkreis 38 betriebsfähig verbunden. Der zumindest eine
magnetische Messaufnehmer 50 erfasst den magnetischen Fluss 49,
der auf die elektromotorische Kraft von der zumindest einen ersten
Spule 42 und auf die magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises 38 reagiert.
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Beispielsweise
kann, wie in 1 dargestellt ist, in einer
ersten Ausführungsform
die zumindest eine erste Spule 42 eine Mehrzahl erster
Spulen 42.1, 42.2 an unterschiedlichen ersten
Orten 48.1, 48.2 aufweisen, die beispielsweise
mit einer gleichen Phasenlage mit dem oberen Scharnier 18.1.
und dem unteren Scharnier 18.2 betriebsfähig gekoppelt
sind, die die Tür 14 mit
der "A"-Säule 16.1 betriebsfähig koppeln.
Ferner kann die erste Spule 42.1, 42.2 um das
zugeordnete Scharnier 18.1, 18.2 oder um einen oder
mehrere zugeordnete Befestigungsbolzen platziert sein, die das Scharnier
an der ersten Säule 16 oder
der Tür 14 anbringen,
und der magnetische Messaufnehmer 50 kann eine zweite Spule 54 um
einen Verriegelungs-/Schließmechanismus 20,
um die Bolzen, die den Verriegelungs-/Schließmechanismus 20 an
der Tür 14 anbringen,
oder um eine Schließplatte 22 aufweisen,
wobei der zugeordnete Magnetkreis 38 dadurch einen Transformator
mit zwei Primärwicklungen,
die die ersten Spulen 42.1, 42.2 umfassen, einer
zweiten Sekundärwicklung,
die die zweite Spule 54 aufweist, und einem Kern bildet,
der die erste Säule 16,
die Scharniere 18.1, 18.2, die Tür 14,
die zweite Säule 24,
den Luftspalt 28 um die Tür 14 und den Rest
der Karosserie 26, die Struktur 34 und den Antriebsstrang 36 des
Fahrzeuges 12 aufweist. Mit anderen Worten umfasst die
erste Ausführungsform
einen Transformator mit drei Spulen, wobei zwei davon aktiv sind
und eine davon passiv ist.
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Das
erste Signal 44 umfasst eine Sinusspannung, die durch einen
Oszillator 46 erzeugt wird, der ein quarzstabilisiertes
(d. h. im Wesentlichen driftfreies) TTL-Rechteckwellensignal aufweist, das durch einen
Mikroprozessor 56 erzeugt wird und anschließend durch
ein Bandpassfilter gefiltert wird. Das Signal vom Oszillator 46 wird
in einer Spulentreiber 58 – beispielsweise durch einen
Pufferverstärker – eingespeist.
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Die
Oszillationsfrequenz des Oszillators 46 wird als eine Funktion
der erwarteten Rauschquellen ausgewählt, um die Systemleistung
zu verbessern. Beispielsweise könnte
eine Frequenz gewählt
werden, die sich von derjenigen der Wechselstromleitungen (beispielsweise
60 Hz) unterscheidet, um eine Störung
durch diese zu vermeiden. Ultraschallfrequenzen erscheinen brauchbar.
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Die
Eindringtiefe des magnetischen Flusses 49 reagiert auf
die Frequenz, so dass die Tiefe des magnetischen Flusses 49 in
der Tür 14 und
die Form und die Reichweite des zugeordneten Näherungsfeldes durch Ändern der
Oszillationsfrequenz (oder -frequenzen) variiert werden können. Der
Oszillator 46 kann entweder in der Amplitude, der Frequenz
oder durch Bursts moduliert werden.
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Jede
der zumindest einen ersten Spule 42 wird durch einen zugeordnete
Spulentreiber 58 angesteuert, der eine ausreichende Leistung
bei einer mit der ersten Spule 42 kompatiblen Impedanz
bereitstellt, so dass der resultierende magnetische Fluss 49 ausreichend
stark ist, dass er vom dem zumindest einen magnetischen Messaufnehmer 50 detektiert wird.
Der Spulentreiber 58 ist beispielsweise auch mit einem
Kurzschlussschutz versehen und wird so betrieben, dass eine Sättigung
oder ein Abschneiden des ersten Signals 44 vermieden wird.
Der Spulentreiber 58 ist dazu bestimmt, in einer Automobilumgebung
zu arbeiten, um beispielsweise über
einen zugeordneten Bereich möglicher
Batteriespannungen zu funktionieren. Das erste Signal 44 von
dem Spulentreiber 58 kann beispielsweise entweder ein Spannungssignal
oder ein Stromsignal sein.
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Der
Spulentreiber 58 steuert die erste Spule 42 über eine
Erfassungs-/Prüfschaltung 60 an.
Die Erfassungs-/Prüfschaltung 60 erfasst
entweder einen Strom oder eine Spannung von der ersten Spule 42 oder
ein Signal von einer zusätzlichen
Erfassungsspule 62 oder eine Kombination der drei, um den
Betrieb der ersten Spule 42 zu bestätigen oder zu überprüfen. Dies
stellt auch eine kontinuierliche Prüfung der Integrität der Tür 14 bereit.
Beispielsweise würde eine
zusätzliche
Erfassungsspule 62 unmittelbar den durch die erste Spule 42 erzeugten
magnetischen Fluss 49 erfassen. Die Erfassungs-/Prüfschaltung 60 kann
also beispielsweise die erste Spule 42 hinsichtlich einer
Unterbrechung oder eines Kurzschlusses prüfen, um die Zuverlässigkeit
des Magnetsensors 10 zu verbessern, insbesondere wenn er
verwendet wird, das Auslösen
einer Sicherheitsrückhalteeinrichtung 64 zu
steuern, um eine falsche Auslö sung
oder ein Ausbleiben des Auslösen,
wenn es erforderlich ist, zu vermeiden. Die Integrität oder Betriebsfähigkeit
der zumindest einen ersten Spule 42 wird beispielsweise
in jedem Messzyklus überprüft.
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Eine
Mehrzahl erster Spulen 42 kann, wie in 1 dargestellt
ist, separat angesteuert werden oder in Serie oder parallel geschaltet
sein und durch einen gemeinsamen Spulentreiber 58 angesteuert werden.
Die zumindest eine erste Spule 42 kann sich beispielsweise
in einer Serienresonanz befinden, um den Stromfluss in ihr zu erhöhen, wodurch
der Betrag des durch die zumindest eine erste Spule 42 erzeugten
magnetischen Flusses 49 und der Betrag des im Magnetkreis 38 induzierten
magnetischen Flusses 49 erhöht wird. Dies erhöht auch
die Größe und Ausdehnung
des Streufeldes nahe dem/der Luftspalt(e) 28 des Magnetkreises 38,
was dadurch den Bereich der zugeordneten Näherungserfassung durch den Magnetsensor 10 ausdehnt.
Der erhöhte
magnetische Fluss 49 im Magnetkreis 38 stellt
einen höheren Signal-Rausch-Abstand
im Signal oder in den Signalen bereit, die vom Magnetsensor 10 erhalten
oder detektiert werden. Die zumindest eine erste Spule 42 kann
hinsichtlich Temperaturschwankungen kompensiert sein, indem ein
zugeordneter Temperatursensors eingebaut wird. Bei einer um ein
Scharnier 18 an der "A"-Säule 16.1 angebrachten
Spule 18 würde
das Karosseriemetall als Wärmesenke
wirken, um dabei zu helfen, die Temperatur der ersten Spule 42 nahe
der Umgebungstemperatur zu halten.
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Die
Erfassungs-/Prüfschaltung 60 stellt
auch ein Maß der
Leistung bereit, der an die erste Spule 42 geliefert wird,
so dass der in nahe Metallobjekte gekoppelte magnetische Fluss 49 abgeschätzt werden kann.
Beispielsweise stellt ein Stahlobjekt, z. B. ein anderes Fahrzeug
nahe der Tür 14,
einen alternativen Pfad für
den magnetischen Fluss 49 von der zumindest einen ersten
Spule 42 bereit, der den Magnetkreis 38 und die
von der zumindest einen ersten Spule 42 gesehenen Reluktanz
beeinflusst, wodurch die Last auf die zumindest eine erste Spule 42 geändert wird,
was die ihr von dem Spulentreiber 58 bereitgestellte Leistung ändert. Allgemein
wird ein Teil des durch die zumindest eine erste Spule 42 erzeugten
magnetischen Flusses 49 innerhalb des Magnetkreises 38 gekoppelt
und ein Teil umgeht den Magnetkreis 38, und zwar über einen
alternativen magnetischen Pfad oder durch Strahlung. Der Teil des
magnetischen Flusses 49, der den Magnetkreis 38 umgeht,
erhöht
die Last auf den Spulentreiber 58, wobei die Erhöhung durch
einen Bypass-Leistungs-Prozessor 66 erfasst wird, der Messungen
der Spannung über
und des Stroms durch die zumindest eine erste Spule 42 durch
die Erfassungs-/Prüfschaltung 60 verwendet.
Bei einer Mehrzahl erster Spulen 42 kann der Bypass-Leistungs-Prozessor 66 ein
Maß der Richtung
zu einem nahen, ein Magnetfeld beeinflussenden Objekt aus separaten
Messungen zugeordneter separater Erfassungs-/Prüfschaltungen 60.1 und 60.2 bestimmen,
insbesondere aus einem Maß der
unterschiedlichen Ströme,
die in den separaten ersten Spulen 42.1 und 42.2 bei
einer gegebenen gemeinsamen Treiberspannung fließen.
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Der
zumindest eine magnetische Messaufnehmer 50 reagiert auf
den magnetischen Fluss 49 am zweiten Ort 52, der
sowohl einen ersten Teil des magnetischen Flusses 49, der
durch die Tür 14 geleitet
wird, als auch einen zweiten Teil des magnetischen Flusses 49 umfasst,
d. h. einen Streufluss, der zumindest einen Bereich der Tür 14 umgeht – beispielsweise
in Folge eines Objektes, z. B. eines anderen Fahrzeuges nahe der
Tür 14,
das magnetischen Fluss 49 von der zumindest einen ersten
Spule 42 an den zumindest einen magnetischen Messaufnehmer 50 koppelt.
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Ein
Ausgangssignal von dem zumindest einen magnetischen Messaufnehmer 50 ist
an eine Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 betriebsfähig angeschlossen,
die beispielsweise den magnetischen Messaufnehmer 50 von
einer Last durch die nachfolgende Schaltungsanordnung puffert und
ein Ausgangssignal mit einer relativ niedrigen Impedanz bereitstellt,
um das Rauschen zu reduzieren. Die Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 verstärkt auch
das Signal von dem zumindest einen Messaufnehmer 50 auf einen
Pegel, der ausreichend hoch ist, dass er eine geeignete Signalverarbeitung
und Demodulation zulässt,
bevor anschließend
eine Analog/Digital-Wandelung zur Verarbeitung durch den Mikroprozessor 56 durchgeführt wird.
Der Mikroprozessor 56 sammelt die Daten, überwacht
die Betriebsfähigkeit
und die Integrität
des Systems und bestimmt, ob die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 zu betätigen ist
oder nicht.
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Die
Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 überwacht
auch die Integrität
des magnetischen Messaufnehmers 50, beispielsweise durch
Vergleichen seines Signals mit "erwarteten" Pegeln und erwarteten Wellenformen
(z. B. einer Sinusform). Dies stellt eine kontinuierliche Prüfung der
Integrität
des magnetischen Messaufnehmers 50 und der magnetischen Übertragungsfunktionseigenschaften
der Tür 14 bereit.
Die Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 kann
also beispielsweise den zumindest einen magnetischen Messaufnehmer 50,
beispielsweise eine zweite Spule 54, hinsichtlich einer
Unterbrechung oder eines Kurzschlusses prüfen, um die Zuverlässigkeit
des Magnetsensors 10 zu verbessern, insbesondere wenn er
zum Steuern des Auslösens
einer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 verwendet
wird, um eine falsche Auslösung
oder ein Ausbleiben des Auslösens,
wenn es erforderlich ist, zu vermeiden.
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Die
Integrität
oder Betriebsfähigkeit
des zumindest einen magnetischen Messaufnehmers 50 wird
in jedem Messzyklus geprüft.
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Der
magnetische Messaufnehmer 50 erfasst aus dem sich nahe
ihm befindenden magnetischen Fluss 49 einen sinusförmigen Träger, der
in Reaktion auf die Reluktanz des Magnetkreises 38 moduliert wird.
Dieses Signal von dem magnetischen Messaufnehmer 50 wird
durch die Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 verstärkt, und
ein synchroner Demodulator 70, der daran betriebsfähig angeschlossen
ist, extrahiert das Modulationssignal aus dem sinusförmigen Träger, wobei
das Modulationssignal einen Metallbiegungssignalanteil 72 und
einen Näherungssignalanteil 74 enthält. Der
Metallbiegungssignalanteil 72 reagiert auf den magnetischen
Fluss 49 der durch das Metall der Tür 14 geleitet wird.
Der Näherungssignalanteil 74 reagiert
auf den magnetischen Streufluss 49, der zwischen die zumindest
eine erste Spule 42 und dem magnetischen Messaufnehmer 50 entlang einem
Pfad eingekoppelt wird, der am Metall der Tür 14 vorbeiläuft. Die
Unterschiede in den relativen Stärken
des Metallbiegungssignalanteils 72 und eines Näherungssignalanteils 74 hängen von
der Differenz der Leitwerte der zugeordneten magnetischen Flusspfade
ab.
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Ein
Metallbiegungsprozessor 76 koppelt gleichstrommäßig den
Metallbiegungssignalanteil 72 – beispielsweise mit einer
Verstärkung
von 1 – über einen
Analog/Digital-Wandler 78.1 mit
dem Mikroprozessor 56. Der Metallbiegungssignalanteil 72 reagiert auf
die zeitliche Änderungsrate
des magnetischen Flusses 49 in der Tür 14. Relativ langsame
Signale mit einer relativ niedrigen Amplitude entsprechen Nicht-Auslöse-Ereignissen, bei
denen eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 nicht ausgelöst werden
soll, beispielsweise einem Stoß auf
die Tür 14 mit
einer niedrigen Geschwindigkeit durch einen Einkaufswagen. Relativ
schnelle Signale mit einer relativ großen Amplitude entsprechen Auslöse-Ereignissen,
bei denen eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 ausgelöst werden
soll, beispielsweise einen Stoß auf
die Tür 14 durch
einen Pfosten oder ein Hindernis (beispielsweise ein FMVSS-214-Zustand (FMVSS-214:
Federal Motor Vehicle Safety Standard 214 -Bundeskraftwagensicherheitsstandard 214 der
nationalen Verkehrssicherheitsbehörde der Vereinigten Staaten
von Amerika)). Während
eines Pfostenaufpralls wird der Stahl der Tür 14 durch den benachbarten
Körper
magnetisch kurzgeschlossen, was dadurch den Flusspfad magnetisch
kurzschließt,
was signifikant den magnetischen Fluss 49 reduziert, der
durch einen magnetischen Messaufnehmer 50 an der Schließplatte 22 erfasst
wird.
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Der
Näherungsprozessor 80 verstärkt den Näherungssignalanteil 74 vom
synchronen Demodulator 70 mit einem beliebigen Verstärkungsfaktor,
der auf einer Spulengeometrie und einer Fahrzeugstruktur basiert,
und das verstärkte
Signal wird durch einen Analog/Digital-Wandler 78.2 gleichstromkoppelt. Der
Näherungssignalanteil 74 reagiert
auf die zeitliche Änderungsrate
des magnetischen Flusses 49, der an der Tür 14 vorbeiläuft. Trotz
einer höheren Empfindlichkeit
für Rauschen
verglichen mit dem Metallbiegungssignalanteil 72 ermöglicht der
Näherungssignalanteil 74 die
Detektion metallischer (insbesondere ferromagnetischer) Objekte,
die sich der Tür 14 nähern, beispielsweise
eines Fahrzeuges, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit nähert oder
ein Fahrzeug auf einer benachbarten Verkehrsspur. Ein anderes Fahrzeug,
das sich der Tür 14 auf einem
Kollisionskurs damit nähert,
wird durch ein relativ schnelles Signal angezeigt, bei dem eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 bei
einem Stoß ausgelöst werden
würde,
falls ihm ein entsprechender Metallbiegungssignalanteil 72 folgt.
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Falls
die Änderungsrate
des Näherungssignalanteils 74 größer als
ein erster Schwellenwert ist, dann wird demgemäß die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 ausgelöst, wenn
der Metallbiegungssignalanteil 72 einen zweiten Schwellenwert überschreitet
und dessen Änderungsrate
einen dritten Schwellenwert überschreitet.
Andernfalls, falls keine Metallbiegungssignatur folgt, falls beispielsweise
der Näherungssignalanteil 74 durch
ein vorbeifahrendes Fahrzeug verursacht wurde, dann wird das System
nicht ausgelöst.
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Der
zuvor beschriebene Magnetsensor 10 kann auf verschiedene
Arten ausgeführt
werden. Die spezielle Schaltung, ob analog, digital oder optisch, wird
nicht als beschränkend
betrachtet und kann von einem Fachmann gemäß den Lehren hierin entworfen
werden. Beispielsweise kann, falls verwendet, ein Oszillator, ein
Verstärker,
ein Logikelement, ein Modulator, ein Demodulator, ein Analog/Digital-Wandler von
einem beliebigen bekannten Typ sein, die beispielsweise Transistoren,
z. B. Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren, andere diskrete
Bauteile, integrierte Schaltungen, Operationsverstärker, Logikschaltungen
oder kundenspezifische integrierte Schaltungen verwenden. Darüber hinaus
kann ein Mikroprozessor, falls verwendet, eine beliebige Recheneinrichtung
sein.
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In
der Übereinstimmung
mit der Theorie magnetischer Kreise und Transformatoren befinden
sich Magnetlinien eines Flusses immer nahe aneinander und folgen
vorzugsweise einem Pfad geringster Reluktanz, um beispielsweise
dem Pfad von ferromagnetischen Materialien, z. B. Stahl oder Ferritmaterialien,
zu folgen. Außerdem verursachen Änderungen der
Fläche
oder der Permeabilität
entlang dem Magnetkreis eine Streuung des magnetischen Flusses 49 nahe
desselben, wobei die Streuung auch als Streuung der Feldlinien bekannt
ist. Ein Magnetkreis 38 ist durch eine Reluktanz R gekennzeichnet,
wobei der Betrag des magnetischen Flusses ϕ in einem Magnetkreis
für eine
gegebene magnetomotorische Kraft F durch ϕ = F/R gegeben
ist. Die Reluktanz R einer magnetischen Serienschaltung ist durch
die Summe der entsprechenden Reluktanzen der entsprechenden in Serie
geschalteten Elemente gegeben. Die Reluktanz eines Luftspalts ist
deutlich höher
als diejenige eines ferromagnetischen Materials und folglich streut
der magnetische Fluss in den den Luftspalt umgebenden Raum, was
ein Streufeld bildet. Ein ferromagnetisches Objekt, das in das Streufeld
eintritt, stellt einen alternativen Pfad für den magnetischen Fluss bereit,
der dadurch den Luftspalt umgeht und die Reluktanz des Magnetkreises 38 beeinflusst.
Mit anderen Worten, das Streufeld ändert die Form, so dass das
ferromagnetische Objekt Teil des Magnetkreises 38 wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, kann eine Tür als ein Element eines geschlossenen
Magnetkreises 38 moduliert werden, das einem Transformatorkern ähnlich ist.
Das vordere Ende und das hintere Ende der Tür 14 sind mit dem
Rest des Magnetkreises 38 durch die Scharniere 18 und
die Kopplung des Verriegelungs-/Verschlussmechanismus 20 mit
der Schließplatte 22 magnetisch
in Serie geschaltet. Der Rest der Tür 14 ist vom Rest
des Magnetkreises 38 durch einen Luftspalt 28 magnetisch
isoliert, der ansonsten die Tür 14 umgibt.
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Eine
erste Spule 42 hat eine Eigeninduktivität, die einen Wert aufweist,
wenn sich die erste Spule im freien Raum befindet, und einen anderen
Wert aufweist, wenn die Spule an einen Magnetkreis 38 angeschlossen
ist, indem beispielsweise die erste Spule 42 um einen Abschnitt
des Magnetkreises 38 gewickelt wird. In letzterem Fall
hängt die
Eigeninduktivität
der ersten Spule 42 von den magnetischen Eigenschaften
des Magnetkreises 38 ab. Außerdem ändern sich die magnetischen
Eigenschaften des Magnetkreises 38, falls der Magnetkreis 38 körperlich
verformt wird oder falls ferromagnetische Elemente in die Nähe des Magnetkreises 38,
insbesondere in die Nähe
dessen Streufelder, gebracht werden. Folglich sind eine Verformung
der Tür 14 oder die
Annäherung
eines anderen Fahrzeuges zur Tür 14 beides
Beispiele von Störungen
der magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises 38, die
beide entweder durch eine Änderung
der Induktivität
der ersten Spule 42 oder durch eine Änderung der magnetischen Kopplung
zwischen einer ersten Spule 42 an einem ersten Ort 48 und
einem magnetischen Messaufnehmer 50 zum Erfassen des magnetischen Flusses 49 im
Magnetkreis 38 an einen zweiten Ort 52, der sich
vom ersten Ort 48 unterscheidet, detektiert werden können.
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Im
Betrieb bewirkt das zumindest eine erste Signal 44, das
mit der zugeordneten zumindest einen ersten Spule 42 durch
den zugeordneten zumindest einen Spulentreiber 58 betriebsfähig gekoppelt
ist, einen Stromfluss in der zumindest einen ersten Spule 42,
der einen magnetischen Fluss 49 darin erzeugt, der wiederum
einen magnetischen Fluss 49 im Magnetkreis 38 erzeugt,
mit dem die zumindest eine erste Spule 42 gekoppelt ist.
Der Magnetfluss 49 wird durch die Tür 14 geleitet, die
Teil des Magnetkreises 38 ist. Das zumindest eine erste
Signal 44, das ein oszillierendes Signal, beispielsweise
eine sinusförmige
Spannungs- oder Stromanregung, aufweist, wird an die zumindest eine
erste Spule 42 angelegt, die betriebsfähig mit einem Scharnier 18 einer
Tür 14 gekoppelt
ist. Unter Bezugnahme auf die 2a und 2b wandelt
die zumindest eine erste Spule 42 das zumindest eine erste
Signal 44 in einen magnetischen Fluss 49 um, der
dann dank der zumindest einen ersten Spule 42 in den Magnetkreis 38 induziert wird.
Der magnetische Fluss 49 umfasst eine Mehrzahl magnetischer
Flusslinien 84, von denen einige über die körperliche Grenze des Magnetkreises 38 hinaus,
insbesondere an Orten nahe der Luftspalte 28 im Magnetkreis 38,
herausstreuen können.
Die magnetischen Flusslinien 84 folgen Stahl und anderen
ferromagnetischen Elementen der Tür 14, die in sich
einen magnetischen Fluss 49 im Verhältnis ihres magnetischen Leitwerts
verglichen mit dem wesentlich niedrigeren magnetischen Leitwert
der umgebenden Luft anziehen.
-
Das
zumindest eine erste Signal 44 vom Oszillator 46 wird
durch den zugeordneten zumindest einen Spulentreiber 58 verstärkt und
mit der zumindest einen ersten Spule 42 durch eine zugeordnete
Erfassungs/Prüfschaltung 60 betriebsfähig gekoppelt.
Die zumindest eine erste Spule 42 erzeugt einen magnetischen
Fluss 49 im Magnetkreis 38, insbesondere der Tür 14,
und zumindest ein Teil des magnetischen Flusses 49 wird
durch den magnetischen Messaufnehmer 50, beispielsweise
einer zweiten, um die Schließplatte 22 gewickelten
Spule 54, erfasst.
-
Der
magnetische Fluss 49 verläuft durch den Magnetkreis 38,
insbesondere dessen ferromagnetische Bereiche einschließlich jener
Bereiche des Fahrzeuges 12, etwa der Tür 14, die vom Magnetsensor 10 überwacht
werden. Ein erster Teil 86 des magnetischen Flusses 49,
der hierin als Metallbiegungsflussanteil 86 bezeichnet
ist, verläuft
durch die ferromagnetischen Elemente des Magnetkreises 38 und
wird durch den magnetischen Messaufnehmer 50 erfasst, der
einen ersten Signalanteil 72 bereitstellt, der hierin als
Metallbiegungsanteil 72 bekannt ist, und der darauf reagiert, oder
in anderen Worten, der auf Änderungen
der magnetischen Eigenschaften des Magnetkreises 38 reagiert.
Der magnetische Fluss 49 versucht, innerhalb der Stahlstruktur
der Tür 14 zu
verlaufen. In jene Stahlteile, die dicker sind, tritt automatisch
mehr magnetischer Fluss 49 ein, was wahrscheinlich jenen
Elementen der Türstruktur
entspricht, die der Tür 14 ihre
Festigkeit verleihen. Wo der Stahl dünner ist, ist die magnetische
Flussdichte dementsprechend reduziert. Mit anderen Worten, der magnetische
Fluss 49 verläuft
in ratiometrischen Anteilen bezüglich
der Querschnittsfläche
des Stahls. Der magnetische Fluss 49 ist allgemein nicht
in Kunststoffteilen vorhanden außer als Folge einer Streuung
irgendwo im Magnetkreis 38, jedoch sind bei einer Stahltür 14 diese
Teile im Allgemeinen keine Strukturteile. Demgemäß erzeugt der Magnetsensor 10 einen
magnetischen Fluss 49, der durch die Strukturelemente der
Tür 14 verläuft und
auf mechanische Änderungen
dieser Strukturelemente in einem Maß reagiert, in dem diese mechanischen Änderungen den
magnetischen Fluss 49 beeinflussen.
-
Ein
zweiter Teil 88 des magnetischen Flusses 49, der
hierin als der Näherungsflussanteil 88 bezeichnet
ist, verläuft
außerhalb
der körperlichen
Erstreckung des Magnetkreises 38 und wird durch den magnetische
Messaufnehmer 50 erfasst, der einen zweiten, darauf reagierenden
Signalanteil 74 bereitstellt, der hierin als ein Näherungssignalanteil 74 bekannt
ist, oder mit anderen Worten, der auf Änderungen der magnetischen
Eigenschaften in einem Bereich nahe dem Magnetkreis 38 reagiert.
-
Änderungen
der Größe, der
Form, der Position, der Konstruktionsintegrität, der Anzahl und der Integrität der Schweißpunkte,
der Fehlerfreiheit des Materials und die Ausrichtung der Tür 14 bei
der Montage oder die magnetische Umgebung nahe der Tür 14,
beispielsweise durch das Vorhandensein eines ferromagnetischen Objekts,
z. B. ein anderes Fahrzeuges 90, beeinflussen den Magnetkreis 38 und
beeinflussen dadurch den magnetischen Fluss 49, der durch
den magnetischen Messaufnehmer 50 erfasst wird.
-
Die
Tür 14 oder
ein anderer zu überwachender
Teil des Magnetkreises 38 können ergänzt oder modifiziert werden,
indem Stahl oder ein anderes hochpermeables Material in der Tür 14 hinzugefügt wird
oder anders angeordnet wird, um die Stärke und/oder die Form des ersten
Bereichs 86 bzw. des zweiten Bereichs 88 des magnetischen
Flusses 49 zu modifizieren, wodurch der zugeordnete Magnetkreis 38 verbessert
wird, um so den entsprechenden Metallbiegungsanteil 72 und/oder
Näherungssignalanteil 74 zu
verbessern. Dies kann ferner eine Reduzierung der Leistung des zumindest
einen Spulentreibers 58 ermöglichen, wodurch zugeordnete abgestrahlte
Leistung von der zumindest einen ersten Spule 42 reduziert
wird. Außerdem
kann dies eine Reduzierung der Verstärkung der zugeordneten Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 ermöglichen,
was den zugehörigen
Signal-Rausch-Abstand verbessert. Der magnetische Fluss 49 folgt
allgemein einem Pfad niedrigster Reluktanz, der typischerweise Abschnitten
mit den größten Mengen
an magnetisch permeablen Material entsprechen würde. Bei einer aus Stahl konstruierten
Tür 14 würde dieser
Pfad dann einem oder mehreren Abschnitten der Tür 14 entsprechen,
die wesentlich zur Festigkeit der Tür 14 beitragen. Folglich
kann der Magnetkreis 38 im Hinblick auf magnetische Leistung,
Stärke
und Kosten durch dieses Ergänzen
oder Modifizieren des zugeordneten magnetisch permeablen Materials
optimiert werden.
-
Beispielsweise
kann der Magnetkreis 38 auf verschiedene Arten modifiziert
oder verbessert werden, die Folgendes umfassen, aber nicht darauf
beschränkt
sind:
- 1. Mu-Metall, Ferrit oder ein anderer
magnetischer Leiter kann zur Tür 14,
beispielsweise einer Kunststofftür 14,
hinzugefügt
werden, um die natürlichen
magnetischen Eigenschaften der Tür
zu verbessern oder wiedereinzustellen;
- 2. Es können
Löcher
zur Tür 14 hinzugefügt oder modifiziert
werden, was den magnetischen Fluss verschiebt;
- 3. Eine zusätzliche
flexible Ferrit- oder Mu-Metall-Verbindung kann zwischen der "A"-Säule 16.1 und
der Tür 14 zum
Erzeugen des magnetischen Flusses 49 anstelle der Scharniere 18 hinzugefügt werden;
- 4. Ferrit oder Mu-Metall kann in der Schließplatte 22 und in
der zweiten Spule 54 platziert werden, um den magnetischen
Fluss 49 darin zu verbessern;
- 5. Ein Permanentmagnet kann zur Tür 14 hinzugefügt werden,
um die inhärente
Permanentmagnetsignalcharakteristik des Magnetkreises 38 zu verbessern
oder wiedereinzustellen;
- 6. Die magnetische Struktur der Tür 14 kann geändert werden,
beispielsweise durch Verwendung einer dünneren Metallaußenhaut,
einer Kunststofftüraußenhaut
oder von Ferritstäben,
um die magnetische Verstärkung
zu ändern,
um die Näherungserfassung
für eine
verbesserte Sicherungsfunktion (safing) des Systems in Reaktion auf
den Näherungsflussanteil 88 zu
verbessern;
- 7. Die Form, die Größe oder
das Material des Scharniers oder der Schließplatte kann verändert werden,
um ihre zugehörigen
magnetischen Eigenschaften zu verbessern; und
- 8. Die Türseitenschutzschienenanordnung
oder -konstruktion, die Scharnieranordnung oder die Anordnung des
Verriegelungs-/Schließmechanismus
und der Schließplatte
kann verändert
werden, um die Systemleistung und -empfindlichkeit zu verbessern.
-
Zusätzlich zu
der hierin beschriebenen Verwendung beim Detektieren eines Unfalls
oder eines bevorstehenden Unfalls kann der Magnetsensor 10 auch
zum Überwachen
der strukturellen Integrität
der Strukturelemente des Magnetkreises 38, insbesondere
der strukturellen Integrität
der Tür 14 verwendet werden,
beispielsweise als eine Prüfung
nach der Herstellung einer Tür 14,
die entweder am Fahrzeug 12 oder separat davon in einem
Magnetkreis einer zugeordneten Prüfvorrichtung montiert ist.
Beispielsweise würde
ein fehlendes Strukturelement, etwa die Schutzschiene oder schlechte
Schweißpunkte,
wahrscheinlich die Reluktanz der Tür 14 beeinflussen
und falls dies der Fall ist, könnte
dies vor der Montage detektiert werden. Mit anderen Worten, eine
Stahltür 14, die
den magnetischen Fluss 49 nicht gut leitet, würde wahrscheinlich
keine ausreichende Seitenaufprallfestigkeit aufweisen.
-
Der
magnetische Messaufnehmer 50 reagiert auf eine Überlagerung
des ersten Teils 86 und des zweiten Teils 88 des
magnetischen Flusses 49 und wandelt die Zusammensetzung
beider Teile in eine Spannung um, die in einer Vorverstärker-/Prüfschaltung 68 verstärkt wird,
wobei die relativen Stärken
des zugeordneten Metallbiegungssignalanteils 72 und des
Näherungssignalanteils 74 proportional zu
den zugeordneten relativen Stärken
des ersten Teils 86 und des zweiten Teils 88 des
magnetischen Flusses 49 sind. Der magnetische Messaufnehmer 50 kann
durch einen Faradayschen Käfig
abgeschirmt sein, um Rauschen zu reduzieren. Bei einem magnetischen
Messaufnehmer 50, der eine zweite Spule 54, beispielsweise
um die Schließplatte 22, aufweist,
kann sich die zweite Spule 54 auch in einer Parallelresonanz
befinden, um mit der zugeordneten Trägerfrequenz des zumindest einen
ersten Signals 44 abgestimmt zu sein, um den zugehörigen Signal-Rausch-Abstand
zu verbessern. Experimente haben gezeigt, dass das Anordnen der
zweiten Spule 54 nahe der Stirnwand 92 der Tür 14 die
Erkennung des Näherungsflussanteils 88 des
magnetischen Flusses 49 verbessert. Dies regt an, dass
der Verriegelungs-/Schließmechanismus 20 – eine lokal
begrenzte Verdickung des Türmetalls – als eine
magnetische Linse wirken kann, um die Auswirkung des Näherungsflussanteils 88 an
der zweiten Spule 54 zu vergrößern. Der Luftspalt 28 hilft
dabei, den Näherungsflussanteil 88 zu
erzeugen, und der Bereich größter Empfindlichkeit
des Näherungsflussanteils 88 bezüglich sich
nähernden
Objekten befindet sich nahe dem Luftspalt 28. Stöße auf die
Tür 14 modulieren
tendenziell den Luftspalt 28, was signifikante Änderungen
der zugeordneten magnetischen Flusslinien 84 bewirkt, wodurch
bewirkt wird, dass der magnetische Messaufnehmer 50 ein
zugeordnetes Signal mit einer signifikanten Größe erzeugt. Das auf den modulierten
Luftspalt 28 reagierende Signal stellt ein Maß der momentanen
Rücksprunggeschwindigkeit der
Tür 14 bereit,
das verwendet werden kann, um elastische Aufprallereignisse zu detektieren,
bei denen eine zugeordnete Sicherheitsrückhalteeinrichtung 64 typischerweise
nicht ausgelöst
wird.
-
Insbesondere
wirkt die Tür 14 am
Anfang einer Kollision als ein starrer Körper und wird einwärts in Richtung
Karosserie des Fahrzeuges 12 gegen die Nachgiebigkeit der
die Tür 14 umgebenden
Wetterdichtung gedrückt,
wodurch sie ein elastisches Verhalten zeigt. Der durch den magnetischen
Messaufnehmer 50 erfasste magnetische Fluss 49 ändert sich
in Reaktion auf die Bewegung der Tür 14, wodurch die
seitliche Position und Geschwindigkeit der Tür 14 aus dieser Änderung
gemessen werden kann.
-
Falls
der Impuls des Stoßes
niedriger als ein Schwellenwert ist, beispielsweise bei kleinen
Objekten oder niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten, wird die Tür 14 dann
innerhalb eines Bereichs eines elastischen Verhaltens eingedrückt und
federt zurück, wodurch
die zuvor beschriebene Änderung
des magnetischen Flusses 49 umgekehrt wird, was durch eine Änderung
der Polarität
des Signals von dem magnetischen Messaufnehmer 50 angezeigt
wird. Demgemäß zeigt
die Detektion eines solchen Rückfederereignisses
einen Aufprall an, bei dem die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 nicht erforderlich
wäre. Ist
andernfalls der Impuls des Aufpralls höher als ein Schwellenwert,
wird die Tür 14 plastisch
verformt, was zu einer signifikanten Änderung des Metallbiegungsflussanteils 72 führt, was
anzeigen kann, dass es erforderlich ist, anschließend die
Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 zu betätigen. Falls
nach einer anfänglichen
Bewegung der Tür 14 detektiert
wird, dass entweder die Tür 14 nicht
zurückfedert
und/oder ein signifikanter Metallbiegungssignalanteil 72 detektiert
wird, dann kann der Aufprall als ausreichend schwerwiegend betrachtet
werden, um die Auslösung
der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64zu rechtfertigen.
Außerdem
kann die anfängliche
Geschwindigkeit der Tür 14 als
eine Vorhersage oder als ein Indikator der Schwere des Aufpralls
verwendet werden.
-
Eine
ferromagnetische Tür 14 ist
durch ein zugeordnetes natürliches
Permanentmagnetfeld charakterisiert, das derart wirkt, dass es einen
statischen magnetischen Fluss 49 innerhalb des Magnetkreises 38 in
Reaktion auf die Reluktanz des Magnetkreises 38 erzeugt,
deren Änderungen
als Folge einer Türbewegung
durch den magnetischen Messaufnehmer 50 erfasst werden.
Diese Antwort – effektiv ein
Wechselstromtransformatorübergangsanteil – wird der
Antwort auf das zumindest eine erstes Signal 44 überlagert
und kann ein unabhängiges
Maß der
Türbewegung
und der Aufprallgeschwindigkeit bereitstellen.
-
Ein
anderes Fahrzeug 90 nahe der zumindest einen ersten Spule 42 zieht
einen magnetischen Fluss 49 an, wodurch bewirkt wird, dass
ein dritter Teil 94 des durch die zumindest eine erste
Spule 42 erzeugten magnetischen Flusses 49 den
magnetischen Messaufnehmer 50 umgeht. Falls ferner die Tür 14 eingebeult
oder verformt wird, verändert
sich die Verteilung und/oder die Stärke des magnetischen Flusses 49 in
der Tür 14,
wobei die Änderung
entweder durch den magnetischen Messaufnehmer 50 oder durch
eine Änderung
der Last für
das zumindest eine erste Signal 44 durch die zumindest
eine erste Spule 42 erfasst wird. Demgemäß wirkt
im Wesentlichen die gesamte Tür 14 als
ein Messaufnehmer des Magnetsensors 10, wobei die Auswirkung
der Änderungen
ihrer magnetischen Eigenschaften auf die Anzahl und die Verteilung
der magnetischen Flusslinien 84 sich mit Lichtgeschwindigkeit
vom Ort der Störung entweder
zur zumindest einen ersten Spule 42 oder zum magnetischen
Messaufnehmer 50 ausbreitet. Außerdem wird durch Platzieren
der zumindest einen ersten Spule 42 an dem zumindest einen
Scharnier 18 und der zweiten Spule 54 an der Schließplatte 22 die
Tür 14 ein
Messaufnehmer, ohne dass tatsächlich Drähte oder
Signalkabel in die Tür 14 verlaufen.
Der Magnetsensor 10, der die Tür 14 als ein Messaufnehmer
in einem Näherungserfassungsmodus
verwendet, kann dazu eingesetzt werden, entweder einen toten Winkel
des Fahrzeuges 12 oder den Verkehr in einer benachbarten
Spur zu überwachen.
-
Mit
im Wesentlichen der gesamten Tür 14 als Sensor
kann der Magnetsensor 10 herannahende Objekte erfassen,
die etwa die Abmessung der Tür haben.
Autostoßstangen
und Straßenpfosten
mit ähnlicher
Abmessung wie die Tür,
bei denen eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 bei
einem Unfall erforderlich wäre,
werden im Allgemeinen erkennbar sein, wohingegen ein Basketball
und andere kleine Gegenstände,
bei denen eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 nicht erforderlich
wäre, weniger
erkennbar wären.
Ein mit Lebensmitteln beladener Einkaufswagen wäre für den Magnetsensor 10 auch
erkennbar, jedoch würde die
Entscheidung, ob eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 ausgelöst wird oder
nicht, auf mehr Faktoren als lediglich der Erkennbarkeit eines speziellen
Objektes basieren. Der Magnetsensor 10 reagiert nicht auf
Stöße wie etwa
Stöße auf den
Wagenboden, z. B. von einem Stein, der nicht den Magnetkreis 38 beeinflusst,
der aber andernfalls einen beschleunigungsbasierten Aufprallsensor
beeinflussen könnte.
-
Demgemäß reagiert
der Magnetsensor 10 auf verschiedene physikalische Effekte
auf den Magnetkreis 38, die Folgendes umfassen, aber nicht
dadurch beschränkt
sind:
- 1. Änderungen
des Luftspalts 28 des Magnetkreises beeinträchtigen
den Metallbiegungsflussanteil 72.
- 2. Änderungen
der Form und der Dichte des Näherungsflussanteils 88 nahe
dem Luftspalt 28, der die Tür einschließlich der Vorderkante der Tür 14 und
des vorderen Kotflügels,
der hinteren Kante der Tür 14 und
des hinteren Kotflügels
(oder der hinteren Tür 14 eines
viertürigen
Fahrzeuges), der Unterseite der Tür 14 zum Bodenblech
und, in einem geringeren Ausmaß,
des oberen Bereichs der Tür 14 oder
eines Scheibenrahmens zum Dach umgibt. Der Metallbiegungsflussanteil 72 reagiert
auf Verformungen der Tür 14 oder
benachbarter Karosseriebauteile, die den Luftspalt 28 schließen oder
verkleinern.
- 3. Die Tür 14,
insbesondere deren Außenhaut,
hat eine natürliche
Resonanzfrequenz, die durch die zumindest eine erste Spule 42 angeregt
werden kann, falls mit dieser Frequenz das zumindest eine erste
Signal 44 angesteuert wird. Falls bei dieser Resonanzfrequenz
die schwingenden Elemente der Tür 14 durch
eine Berührung
mit einem aufprallenden Objekt behindert werden, verursacht dies
eine Dämpfung
der Resonanz, die die Wirbelstromverluste im Magnetkreis 38 erhöht, die
durch den Bypass-Leistungs-Prozessor 66 aus der der zumindest
einen ersten Spule 42 gelieferten Leistung gemessen werden
kann.
- 4. Die Strukturelemente der Tür 14 stellen typischerweise
einen Pfad geringster Reluktanz für den zugeordneten magnetischen
Fluss 49 bereit, und die mechanische Spannungen darin können dessen
Reluktanz ändern,
so dass Änderungen des
magnetischen Flusses 49 mit Größen von Kräften, die auf die Tür 14 und
deren Strukturelemente aufgebracht werden, in Beziehung gesetzt werden
können,
wobei die Kraftgrößen mit
dem Impuls oder der Geschwindigkeit des auftreffenden Objekts in
Beziehung gesetzt werden können.
Demge mäß stellen
die Messungen des magnetischen Flusses 49 ein Gefährdungsmaß für die Tür 14 bereit.
-
Der
Metallbiegungssignalanteil 72 und der Näherungssignalanteil 74 im
zusammengesetzten Signal vom magnetischen Messaufnehmer 50 werden
durch den synchronen Demodulator 70 demoduliert und mit
unterschiedlichen Verstärkungen
des zugeordneten Metallbiegungsprozessors 76 bzw. Näherungsprozessors 80 verstärkt, wobei
die entsprechenden Verstärkungen
beispielsweise proportional zum relativen Leitwert der Materialien
festgelegt werden, die den entsprechenden Flussanteilen zugeordnet
sind. Der Metallbiegungssignalanteil 72 und Näherungssignalanteil 74 unterscheiden
sich bezüglich der
Signalgröße und ohne
weitere Unterscheidung wäre
lediglich einer der zwei Anteile zu einem gegebenen Zeitpunkt nützlich.
Falls beispielsweise der Metallbiegungssignalanteil 72 eine
ausreichende Größe hat,
um eine körperliche
Störung
des Magnetkreises 38 anzuzeigen, dann befände sich
der Näherungssignalanteil 74 in
der Sättigung.
Andernfalls hätte
der Metallbiegungssignalanteil 72 eine vernachlässigbare
Größe und der
Näherungssignalanteil 74 wäre zum Detektieren
von Objekten nahe der Tür 14 nützlich.
Diese sich gegenseitig ausschließende Nützlichkeit der entsprechenden
Signalanteile stimmt mit der Abfolge eines Unfalls dahingehend überein,
dass sich ein auftreffendes Objekt dem Fahrzeug 12 nähert, bevor
es auf die Tür 14 auftrifft, und
nachdem der Aufprall stattgefunden hat, wie es durch den Metallbiegungssignalanteil 72 angezeigt wird,
ist es wahrscheinlich, dass ein geringer Bedarf besteht, den Näherungssignalanteil 74 zu
detektieren.
-
Bei
dem gegebenen Metallbiegungssignalanteil 72 und Näherungssignalanteil 74 kann
der Mikroprozessor 56 die gesamte magnetische Betriebsfähigkeit
der Tür 14 überwachen
und relativ große Metallobjekte
in dessen Nähe
erkennen. Ein Beispiel eines Algorithmus, der diese Information
verwendet, um eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 zu
steuern, wäre,
den Näherungssignalanteil 74 zu überwachen,
um eine relativ schnelle Annäherung eines
relativ großen
Metallobjekts zu detektieren. Wenn der Näherungssignalanteil 74 in
die Sättigung kommt,
was eine wahrscheinliche Störung
des körperlichen
Magnetkreises 38 anzeigt, und falls dann der Metallbiegungsanteil 72 eine
ausreichend große Änderung
anzeigt, dann wird angenommen, dass ein möglicherweise verletzungsgefährlicher
Aufprall stattgefunden hat und die Sicherheitsrückhalteeinrichtung 64 wird
betätigt.
Falls andernfalls der Näherungssignalanteil 74 in
einen Ruhezustand ohne Auftreten eines signifikanten Metallbiegungssignalanteils 72 zurückkehrt,
dann wird angenommen, dass kein Aufprall auf die Tür 14 stattgefunden
hat, aber stattdessen beispielsweise ein anderes Fahrzeug an der
Tür 14 vorbeigefahren
ist, und die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 würde nicht
betätigt
werden.
-
Sowohl
der an die zumindest eine erste Spule 42 angelegte Strom
als auch die Verstärkung
und Phase des Signals vom magnetischen Messaufnehmer 50 bezüglich des
zumindest einen ersten Signals 44 werden kontinuierlich überwacht
und in einem Speicher 95 eines Mikroprozessors 56 als
magnetische Echtzeitsignatur der Tür 14 gespeichert.
In einer Ausführungsform
des Magnetsensors 10, die auf die relative Phase reagiert,
kann die Phase des Signals vom magnetischen Messaufnehmers 50 mit
derjenigen des ersten Signals 44 vom Oszillator 46 mit
einem Phasendetektor 96 verglichen werden, der die zugeordnete
Phasendifferenz an einen Mikroprozessor 56 ausgibt. Die
magnetische Echtzeitsignatur wird mit zumindest einer anderen vergleichbaren
magnetischen Signatur – beispielsweise
zumindest einer magnetischen Signatur, die die Tür 14 vor einem Aufprall
oder einer Kollision darstellt, d. h. einer normalen Signatur oder
zumindest einer magnetischen Signatur, die verschiedene Stöße oder
Unfälle
darstellt – verglichen,
um zu bestimmen, ob eine zugeordnete Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 ausgelöst werden
soll. Die zumindest eine normale Signatur kann magnetische Signaturen
umfassen, die verschiedene Änderungen
des magnetischen Flusses 49 als Folge von entweder Metallobjekten nahe
der Tür 14 oder
sich ihr annähernden
Metallobjekten, Veränderungen
in Folge von Korrosion oder in Folge von Temperaturänderungen
berücksichtigen. Die
normale Signatur kann über
die Zeit aktualisiert werden, um kleine Störungen der Tür 14,
beispielsweise aufgrund der Temperatur oder einer Korrosion, nachzuverfolgen.
Falls sich die magnetische Echtzeitsignatur des Metallbiegungssignalanteils 72 ausreichend
von der normalen magnetischen Signatur unterscheidet, würde der
Mikroprozessor die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 64 betätigen.
-
Demgemäß reagiert
der Magnetsensor 10 sowohl auf Kleinsignalstörungen als
auch Großsignalstörungen.
Kleinsignalstörungen
würden
beispielsweise Stöße durch
relativ kleine Gegenstände, beispielsweise
Basketbälle
oder andere Sportwurfgeschosse, umfassen, die typischerweise keine
plastische Verformung der Tür 14 verursachen,
sondern bei denen die Tür 14 und
die umgebende Wetterdichtung elastisch reagieren. Großsignalstörungen würden beispielsweise
Seitenaufprallszenarien umfassen, die eine plastische Verformung
der Tür 14 verursachen,
wodurch ihre magnetische Signatur permanent geändert wird. Der Magnetsensor 10 detektiert die Änderung
der magnetischen Signatur von einem nicht verformten Zustand vor
dem Stoß zu
einem verformten Zustand nach dem Stoß. Außerdem wird das plastisch verformte
Metall kaltgehärtet,
was eine Änderung
seines magnetischen Leitwertes bewirkt, der durch den Magnetsensor 10 erfasst
wird. Am Beginn des Stoßes
vor der plastischen Verformung der Tür 14 ist der Magnetsensor 10 in
der Lage, die Aufprallgeschwindigkeit und die Schwere des Aufpralls
unter Verwendung der physikalischen Grundlagen von Kollisionen,
die den Energieerhalt und den Impulserhalt umfassen, abzuschätzen, wodurch
die Antwort der Tür 14 mit
der Schwere des Aufpralls zunimmt. Das Signal von dem magnetischen
Messaufnehmer 50 umfasst eine Information sowohl über die
momentane Position als auch die momentane Geschwindigkeit der Tür 14.
Außerdem
zeigen insbesondere die Polaritäten
des Signals spezielle Bewegungen der Tür 14 an.
-
Der
Magnetsensor 10 stellt eine Echtzeitbewertung der Funktionsfähigkeit
und der Integrität
der zumindest einen ersten Spule 42 bzw. der zweiten Spule 54 bereit,
indem die entsprechenden Spulen auf Kurzschlüsse oder Unterbrechungszustände überprüft werden
oder indem eine separate Erfassungsspule 62 verwendet wird,
um den durch die zumindest eine erste Spule 42 erzeugten
magnetischen Fluss 49 zu detektieren. Außerdem bietet
der Magnetsensor 10 eine kontinuierliche Prüfung der
Integrität
des Magnetkreises 38, einschließlich des sich unter magnetischer Überwachung
befindenden Bauteils, beispielsweise der Tür 14.
-
Unter
Bezugnahme auf 1 weist in einer ersten alternativen
Ausführungsform
des Magnetsensors 10 die zumindest eine erste Spule 42 eine Mehrzahl
erster Spulen 42.1 und 42.2 an unterschiedlichen
ersten Orten 48.1 und 48.2 auf, die beispielsweise
mit dem oberen Scharnier 18.1 und dem unteren Scharnier 18.2 betriebsfähig gekoppelt
sind, die die Tür 14 mit
der "A"-Säule 16.1 betriebsfähig koppeln.
Die separaten ersten Spulen 42.1 und 42.2 werden
durch entsprechende separate erste Signale 44.1 und 44.2 angesteuert,
die je eine unterschiedliche Phase zueinander aufweisen, um einen
magnetischen Fluss 49 zu erzeugen, der "sich dreht", während
er durch die Tür 14 zum
magnetischen Messaufnehmer 50 verläuft, wodurch ein Stoß auf die
Tür 14 die
Kurve der separaten Signale beeinflusst, und dadurch die relative
Verteilung der unterschiedlichen Phasen im vom magnetischen Messaufnehmer 50 erfassten
Signal zu beeinflussen. Die relative Phase der separaten ersten
Signale 44.1 und 44.2 wird durch eine Phasensteuerungsschaltung 98 zwischen dem
Oszillator 46 und einer der Spulentreiber 58 gesteuert
und wobei sich die Phasensteuerungsschaltung beispielsweise unter
der Steuerung des Mikroprozessors 56 befindet. Die Phasenkodierung
der ersten Signale 44.1 bzw. 44.2 ist theoretisch
der Phasenkodierung des Farbfernsehens und der FM-Radiosignale ähnlich,
um die Übertragung
von Information entlang einem Kanal mit begrenzter Bandbreite zu erhöhen. Durch
ein separates Kodieren der separaten ersten Signale 44.1 und 44.2 können diese
jeweiligen Signale von den ersten Spulen 42.1 und 42.2 – die sich
um das obere Scharnier 18.1 bzw. das untere Scharnier 18.2 befinden – im Signal
vom magnetischen Messaufnehmer 50 unterschieden werden,
um ein Maß des
vertikalen Ortes eines Stoßes
auf die Tür 14 bereitzustellen.
-
Unter
Bezugnahme auf 3 umfasst in einer zweiten alternativen
Ausführungsform
des Magnetsensors 10 die zumindest eine erste Spule 42 eine erste
Spule 42 an einem ersten Ort 48 und eine Mehrzahl
magnetischer Messaufnehmer 50, beispielsweise zwei zweite
Spulen 54.1 und 54.2 an entsprechenden unterschiedlichen
zweiten Orten 52.1 und 52.2, die sich jeweils
vom ersten Ort 48 unterscheiden. Der erste Ort 48 könnte beispielsweise
das untere Scharnier 18.2 für einen verbesserten Signal-Rausch-Abstand
und die zweiten Orte 52.1 und 52.2 könnten die
Schließplatte 22 bzw.
das obere Scharnier 18.1 sein. Eine derartige Anordnung
würde eine
verbesserte Empfindlichkeit gegenüber Stößen nahe dem unteren Scharnier 18.2 zeigen.
-
Die
zumindest eine erste Spule 42 oder der zumindest eine magnetische
Messaufnehmer 50 können
an verschiedenen Orten angeordnet und gemäß einer Vielfalt von Ausgestaltungen
konstruiert sein, die Folgendes umfassen, aber nicht dadurch beschränkt sind:
ein oder mehrere Scharnier(e), die Schließplatte, die Seitenaufprallschutzschiene
oder einen Seitenaufprallschutzträger in der Tür 14,
um oder in der Nähe
des Verriegelungs-/Schließmechanismus
entweder in oder außerhalb
der Tür 14,
innerhalb einer Punktschweißlinie
im oberen oder unteren Bereich der Tür 14, um oder in der
Nähe der
Scharnierbolzen, an einer inneren Türverkleidung einer Kunststoff-
oder Stahltür 14,
wobei der Umfang der Spule annähernd
dem Umfang der Tür 14 entspricht, um
den Umfang einer Fensterscheibe, um die gesamte Türstruktur,
beispielsweise im Luftspalt, der die Tür 14 und die Öffnung umgibt,
die passiert wird, wenn in das Fahrzeug eingestiegen wird oder aus diesem
ausgestiegen wird, in einer Scheibe, beispielsweise der fahrerseitigen
Scheibe, als ein Defroster, hinter einem Kunststofftürgriff oder
einem Verkleidungsbauteil, zusammen mit der zugeordneten elektronischen
Einrichtung, um eine Fensterscheibenöffnung in der Tür 14,
durch die das Fenster abgesenkt wird, oder in einem Kunststoffgehäuse des
Außenspiegels
zum Erfassen eines erweiterten Bereichs, um beispielsweise Stahlobjekte
zu lokalisieren, die eine Seitenaufprallgefahr darstellen können.
-
Die
durch diese Anordnungen erzeugten Magnetfelder haben eine Vielfalt
von Grundorientierungen, einschließlich aber nicht beschränkt auf
eine Längsorientierung,
Querorientierung und Vertikalorientierung. Beispielsweise kann eine
erste Spule 42 um ein Scharnier 18 platziert werden,
so dass das zugeordnete Magnetfeld entweder längs oder quer verläuft, wobei
die erstere Anordnung hauptsächlich
einen Metallbie gungsflussanteil 86 bereitstellt, wogegen
die letztere Anordnung einen relativ starken Näherungsflussanteil 88 bereitstellt.
Als ein anderes Beispiel erzeugt eine erste Spule 42 um
die Fensterscheibenöffnung
in der Tür 14,
durch die die Scheibe abgesenkt wird, ein vertikales Magnetfeld,
das um das Fahrzeug entlang dessen Querschnitt zirkuliert. Als noch
ein anderes Beispiel erzeugt eine erste Spule 42 um die
Tür 14 oder
die Scheibe in deren Ebene ein Quermagnetfeld, das für eine Näherungserfassung
nützlich
ist. Unterschiedliche erste Spulen 42, wobei zumindest
eine dazu ausgebildet ist, hauptsächlich einen Metallbiegungsflussanteil 86 zu
erzeugen, und die andere dazu ausgebildet ist, hauptsächlich einen
Näherungsflussanteil 88 zu
erzeugen, können
mit unterschiedlichen zugehörigen
ersten Signalen 44 verwendet werden, beispielsweise entsprechende
erste Signale mit unterschiedlichen Oszillationsfrequenzen, um unterscheidbare
Metallbiegungssignalanteile 72 und Näherungssignalanteile 74 im
Signal des magnetischen Messaufnehmers 50 bereitzustellen,
wobei die entsprechenden Signale durch entsprechende synchrone Demodulatoren 70 demoduliert
werden würden.
-
Der
Arbeitspunkt des Magnetsensors 10, beispielsweise der Pegel
des magnetischen Flusses 49 innerhalb des Magnetkreises 38 und
der an die zumindest eine erste Spule 42 unter Ruhebedingungen
gelieferte Nominalstrom, kann eingestellt werden, indem die Drahtdicke
oder die Wicklungsanzahl der zumindest einen ersten Spule 42 eingestellt
wird.
-
Die
Sicherungsfunktion oder die Näherungsdetektion
des Systems können
durch verschiedene Mittel verbessert werden, die das Platzieren
einer Wicklung um den Unterboden, die Türöffnung oder die Motorhaube
des Automobils, das Platzieren einer Wicklung um den vorderen Kotflügel des
Automobils, das Platzieren eines Ferritstabes in einer Scharnierspule
oder innerhalb einer Spule der Schließplatte für eine magnetische Fokussierung,
das Platzieren einer Ferritstabspule in dem Spalt oder Raum zwischen den
Türen oder
das Platzieren einer zusätzlichen
ersten Spule 42 im Formteil des Außenspiegels, der sich seitwärts vom
Fahrzeug weg erstreckt, umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Eine zusätzliche erste
Spule 42 für
eine zusätzliche
Sicherungsfunktion des Systems, mit geeigneter Phasenlage und mit ordnungsgemäß eingestelltem
Rückfluss
des magnetischen Kreises, würde
die Leistung des Sicherungssignals des Systems wesentlich erhöhen. Beispielsweise
könnte
diese Spule einen Durchmesser von etwa 3 Inch aufweisen und sich
in einer Ebene parallel zur Türoberfläche befinden
oder um einen Ferritstab gewickelt sein, um den Ausbreitungsbereich
zu vergrößern und
die Richtwirkung für
eine Sicherungsfunktion des Systems zu verbessern. Außerdem ist
der Magnetsensor 10 durch die Kombinati on der Näherungsdetektion
und der Metallbiegungsdetektion in Verbindung mit einem Selbsttest
der zugeordneten zumindest einen ersten Spule 42 und dem
magnetischen Messaufnehmer 50 in der Lage, sowohl Sicherungsfunktionen
als auch Aufpralldetektionsfunktionen bereitzustellen, wodurch das
Erfordernis nach einer separaten Aufprallbeschleunigungsmesseinrichtung
entfällt.
Die Spulen 42, 54 und 62 des Magnetsensors 10 könnten beispielsweise
aus einem Draht konstruiert sein, der um einen zugeordneten Spulenkörper gewickelt
ist und dann über
ein bestehendes Bauteil des Fahrzeuges, beispielsweise ein Scharnier 18 oder
eine Schließplatte 22,
platziert wird.
-
Die
Spulen oder die Messaufnehmer können einen
Ferritkern oder einen anderen magnetischen Kern mit einer hohen
Permeabilität
aufweisen. Es können
auch hoch abgestimmte Spulen zum Erzeugen des magnetischen Signals
verwendet werden. Außerdem
können
die Breite und die Länge
der Spulenkörper
dazu ausgebildet sein, den magnetischen Fluss 49 auszurichten.
Die zumindest eine erste Spule 42 oder der zumindest eine
magnetische Messaufnehmer 50 kann zur Straße weisende
Ferritstabspulen umfassen, die unter dem Fahrzeugchassis, im Dachhimmel
des Fahrzeugs, in der "A"-Säule oder
in der "B"-Säule platziert
sind.
-
Außerdem können die
dem Magnetsensor 10 zugeordneten Signale auf verschiedene
Arten erzeugt, angepasst oder verarbeitet werden, die Folgendes
umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind:
- 1.
Einrichten einer alternativen Frequenz, um eine Sicherungsfunktion
des Systems an der Hintertür 14 zu
erzeugen, um die Sicherungsfunktion des Systems der Vordertür 14 zu
verbessern;
- 2. eine Amplituden-, Frequenz- oder Impuls-Demodulation der
magnetischen Signatur;
- 3. eine Mehrfrequenz-, Mehrphasen-Elektronik;
- 4. ein magnetisch vorgepolter phasenverschobener Oszillator
zur kostengünstigen
Erzeugung einer reinen Sinuswelle;
- 5. ein kohärent
synthetisches oder phasenstarres hardware- oder mikroprozessorbasiertes
System;
- 6. ein System zum Einstellen der Verstärkung oder des Offsets durch
den Mikroprozessor durch einen Digital/Analog- und anschließend Analog/Digital-Selbsteinstellalgorithmus
oder -Selbsttestalgorithmus;
- 7. Platzieren eines "Eichteils" in dem Sicherungsfunktionsfeld
des Systems zur magnetischen Kalibrierung;
- 8. unhörbare
Frequenzen;
- 9. von einem Mikroprozessor erzeugte quarzstabilisierte Frequenzen
zur Stabilisierung, einschließlich
der Mikroprozessor-Digital/Analog-Wandler für eine kohärente Sinuswellenerzeugung;
- 10. Breitbandsystemelektronik;
- 11. einen geschlossenen Regelkreis für die Verstärkung und Phase des Signals
zu einer Sendespule (d. h. AGC (automatic gain control: automatische
Verstärkungsregelung),
wobei die Tür 14 als
eine Verzögerungsleitung
wirkt), wobei die Verstärkungs-
und Phasenregelungssignale als Sensorausgangssignale verwendet werden;
- 12. Wechselstrom- oder Gleichstrombetrieb, wobei der Gleichstromanteil
des Signals eine Information über
den statischen magnetischen Nettofluss 49 der Tür 14 multipliziert
mit der Geschwindigkeit des Stoßes
bereitstellt, aber keine Näherungsinformation
bereitstellt, und der Wechselstromansatz das Näherungsfeld bereitstellt und ermöglicht,
dass das System bezüglich
der bekannten und statischen Übertragerverstärkung ratiometrisch
ist;
- 13. in Übereinstimmung
mit Experimenten, die zeigten, dass die Phase variiert, wenn die
magnetische Verstärkung über die
Tür 14 variiert,
einen Phasenprozessor (FM), der einen niedrigeren Signal-Rausch-Abstand
als ein Verstärkungsprozessor
(AM) hat;
- 14. Überwachen
der durch den Spulentreiber gelieferten Leistung, insbesondere die
Bypass-Leistung, um Stöße in der
Nähe des
Scharniers oder der Scharniere oder an dem Scharnier oder an den
Scharnieren, die mit der zumindest einen ersten Spule magnetisch
beaufschlagt werden, zu detektierten;
- 15. eine Serienresonanzspulentreiberschaltung, um den zu der
zumindest einen ersten Spule 42 fließenden Strom zu erhöhen, um
den Signal-Rausch-Abstand zu verbessern, wobei der zugeordnete Strom
zu der zumindest einen ersten Spule 42 überwacht wird, um einen kontinuierlichen
Selbsttest der zumindest einen ersten Spule 42 sowie ein
Maß der
von der zumindest einen ersten Spule 42 aufgenommenen Leistung
bereitzustellen; und
- 16. Verwendung eines anderen Typs von magnetischem Messaufnehmer 50,
beispielsweise eine Hall-Effekt-Einrichtung, anstelle einer zweiten Spule 54.
-
Falls
beide Vordertüren
geschützt
werden sollen, können
die Auswirkungen von Temperatur- oder Bauteilschwankungen reduziert
werden, indem eine ratiometrische Messung vergleichbarer Signale von
einer Tür 14 zu
einer anderen gemacht werden, wobei angenommen wird, dass nicht
beide Türen gleichzeitig
einem Aufprall unterliegen. Die ratiometrische Messung kann auch
dazu verwendet werden, die individuellen Messungen von jeder Tür 14 zu
verbessern. Ferner kann ein gemeinsamer Oszillator verwendet werden,
um ein gemeinsames Signal zu erzeugen, das von jeder zugeordneten
ersten Spule 42 verwendet wird, um die Kosten zu reduzieren
und den magnetischen Fluss 49, der an den verschiedenen
Orten im Fahrzeug 12 erzeugt wird, zu synchronisieren.
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Obwohl
der Magnetsensor 10 hier mit der Tür 14 als Hauptmessaufnehmer
dargestellt wurde, kann der Magnetsensor 10 allgemein so
ausgebildet werden, dass er die Integrität eines beliebigen Bauteils
erfasst, das in der Lage ist, einen magnetischen Fluss 49 zu
leiten, und er wäre
bei der Erfassung großer oder langer ferromagnetischer Teile vorteilhaft. Beispielsweise
kann der Magnetsensor 10 dazu ausgebildet sein, andere
Karosserieteile, beispielsweise Kotflügel, zu erfassen, die an der
Hauptkarosserie des Fahrzeuges angebracht sind, indem zumindest eine
erste Spule 42 zwischen dem Karosserieteil und der Hauptkarosserie
am Anbringungspunkt betriebsfähig
verbunden wird.
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Das
magnetische Näherungsfeld
oder Streufeld, das den zuvor beschriebenen zweiten Teil 88 und
dritten Teil 94 des magnetischen Flusses 49 aufweist,
kann nützlich
sein, um magnetisch permeable Objekte nahe einem Fahrzeug 12 zu
detektieren, beispielsweise nahe einer Tür 14 eines Fahrzeuges 12 und
um die Geschwindigkeit eines Objektes aus der zeitlichen Auswirkung
des Objektes auf den magnetischen Leitwert des Bereichs nahe dem
Fahrzeug 12 zu detektieren. Dies stellt bereit, was hierin
als "Radar-Modus"-Arbeitsweise bezeichnet
wird, die für eine
vorhersagende Kollisionserfassung mit den folgenden Merkmalen nützlich ist:
- 1. Der "Radar-Modus" kann durch die Verwendung
unabhängiger
Trägerfrequenzen
weiter verbessert werden. Mit unterschiedlichen Frequenzen bei den
magnetischen "Sendern" kann das System "die Höhe über den
Erdboden" bezüglich der
Position des oberen Scharniers und des unteren Scharniers eines
sich nähernden "magnetisch sichtbaren" Objekts bestimmen
und unterscheiden. Ein SUV wird "mehr
Signalstärke" an das obere Scharnier
senden verglichen mit einem Sportwagen mit einer niedrigen Höhe.
- 2. Die Höheninformation
eines sich nähernden Objekts
wird auch Stöße gegen
einen Pfosten im Stile des FMVSS-214 unterstützen.
- 3. Der "Radar-Modus" stellt eine vorhersagende Aufprallerfassung,
eine Erfassung der benachbarten Fahrspur, eine Erfassung des toten
Winkels, ein Mittel zum Messen eines Folgeabstands zu einem vorausfahrenden
Fahrzeug, einen Sensor für ein
Kollisionsvermeidungssystem, das beispielsweise das Lenkrad in Folge
eines im "magnetischen
Streusehfeld" der
zuvor beschriebenen Automobiltür
detektierten Objektes drehen könnte, und
einen Sensor zur Verwendung in einem System zum automatischen Zentrieren
des Fahrzeugs zwischen anderen Fahrzeugen in benachbarten Fahrspuren
bereit.
- 4. Eine gewisse Menge des durch die Scharnierspule erzeugten
magnetischen Flusses tritt in den Raum ein, der die Automobiltür umgibt,
kehrt von diesem Raum zurück
und tritt in die Spule der Schließplatte ein.
- 5. Permeable Objekte werden als magnetische "Streu"-Flusslinien von der Tür detektierbar,
die in das nahe gelegene permeable Objekt ein- und austreten.
- 6. Die Liste permeabler Objekte, die für das magnetische Streufeld
der Tür "sichtbar" sind, umfasst Menschen,
relativ große
Tiere, Metallobjekte, Automobile, jegliche Objekte mit einer mit
der Tür vergleichbaren
Größe und einem
unterschiedlichen magnetischen Leitwert oder lebende Bäume mit
einem permeablen Material.
- 7. Die Näherungsgeschwindigkeit
dieser Objekte kann gemessen werden.
- 8. Ein Zustandsautomat kann verwendet werden, um die Objektbewegungsgeschichte
zu verfolgen und eine Kollision mit einem Objekt mit einer ausreichend
hohen Geschwindigkeit, so dass es eine Gefahr für den Insassen darstellt, falls
sich die Geschwindigkeit nicht ändert, "vorherzusagen". Diese Information
vor dem Unfall wird manchmal als Information zu einem "negativen Zeitpunkt" genannt.
-
Obwohl
spezielle Ausführungsformen
in der vorstehenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in
den begleitenden Zeichnungen dargestellt wurden, verstehen Fachleute,
dass verschiedene Änderungen
und Alternativen zu jenen Details im Lichte der Gesamtlehren der
Offenbarung entwickelt werden können.
Demgemäß ist beabsichtigt,
dass die speziellen offenbarten Anordnungen lediglich veranschaulichend
sind und nicht den Bereich der Erfindung beschränken, der durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist.