DE69000372T2

DE69000372T2 - Energie und geschwindigkeit als aufprallstaerkemass gebrauchendes kraftfahrzeugaufprallerfassungsverfahren und -vorrichtung.

Info

Publication number: DE69000372T2
Application number: DE9090305823T
Authority: DE
Inventors: Brian K Blackburn; Robert W Diller; Joseph F Mazur; Mark A Ross
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc; TRW Technar Inc
Current assignee: TRW Technar Inc; ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1989-05-30
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2010-05-30
Also published as: US5216607A; JP2608620B2; JPH03148348A; DE69000372D1; EP0402027A1; EP0402027B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein betätigbares Insassenfesthaltesystem für ein Fahrzeug und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wahrnehmen eines Fahrzeugaufpralls unter Verwendung der Signalverarbeitung zum Ableiten von Maßen der Aufprallheftigkeit aus Energie und aus einer Kombination aus Energie und Geschwindigkeit. Beim Feststellen des Auftretens einer ausreichend heftigen Fahrzeugaufprallbedingung unter Verwendung des Signalverarbeitungsverfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Insassenfesthalte-Betätigungssignal zur Verfügung gestellt.

Hintergrund der Erfindung

Betätigbare Insassenfesthaltesysteme für Fahrzeuge sind in der Technik allgemein bekannt. Zu einer bestimmten Art eines betätigbaren Insassenfesthaltesystems gehört ein aufblasbarer Luftsack oder Airbag, der innerhalb des Insassenraums des Fahrzeugs angebracht ist. Dem Airbag ist eine elektrisch betätigbare Zündanlage zugeordnet, die als Zünder bezeichnet wird. Zu derartigen Systemen gehört ferner eine Trägheitserfassungsvorrichtung zum Messen der Verlangsamung des Fahrzeugs. Wenn die Trägheitserfassungsvorrichtung einer Beschleunigungsfunktion ausgesetzt ist, die größer-ist als ein vorherbestimmter Wert, schließt die Trägheitserfassungsvorrichtung einen elektrischen Schalter, und das verursacht, daß ein elektrischer Strom von ausreichender Größe und Dauer durch den Zünder geleitet wird, um diesen zu zünden. Bei seiner Zündung entzündet der Zünder eine brennbares Gas erzeugende Zusammensetzung oder durchsticht einen Druckgasbehälter, was zum Aufblasen des Airbag führt.
Viele bekannte, in betätigbaren Insassenfesthaltesystemen verwendete Trägheitserfassungsvorrichtungen sind von mechanischer Art. Typischerweise sind solche Vorrichtungen am Fahrzeugrahmen angebracht und umfassen ein Paar mechanisch betätigbarer Schalterkontakte und ein federnd nachgiebig vorgespanntes Gewicht. Das Gewicht ist so angeordnet, daß es sich bei einer Verlangsamung des Fahrzeuges physisch gegenüber seiner Anbringung bewegt. Je größer das Ausmaß und die Dauer der Verlangsamung, um so weiter bewegt sich das Gewicht entgegen der Vorspannkraft. Die Schalterkontakte sind im Verhältnis zu dem vorgespannten Gewicht so angebracht, daß sich das Gewicht, wenn es sich um eine vorherbestimmte Strecke bewegt, über oder gegen die Schalterkontakte bewegt und sie zum Schließen veranlaßt. Die Schalterkontakte verbinden beim Schließen einen Zünder mit einer Quelle elektrischer Energie, die ausreicht, um den Zünder zu zünden.
Zu weiteren bekannten betätigbaren Insassenfesthaltesystemen für Fahrzeuge gehört ein elektrischer Wandler oder Beschleunigungsmesser zum Wahrnehmen der Fahrzeugverlangsamung. Diese Systeme weisen einen Überwachungs- oder Auswerteschaltkreis auf, der mit dem Ausgang des Wandlers verbunden ist. Der Wandler liefert ein elektrisches Signal, dessen Wert proportional zu der Verlangsamung des Fahrzeugs ist. Der Überwachungsschaltkreis verarbeitet das Ausgangssignal des Wandlers. Ein typisches Verarbeitungsverfahren besteht darin, das Wandlerausgangssignal, welches manchmal bei vorherbestimmten Werten begrenzt und/oder um vorherbestimmte Werte abgesetzt ist, unmittelbar durch Verwendung eines Analogintegrators zu integrieren. Wenn das Ausgangssignal des Integrators einen vorherbestimmten Wert übersteigt, was eine Aufprallwucht oberhalb eines bestimmten Ausmaßes anzeigt, wird ein elektrischer Schalter betätigt, um die elektrische Energie mit dem Zünder zu verbinden.
Ein Beispiel eines mit elektrischem Beschleunigungsmesser arbeitenden Insassenfesthaltesystems ist in der US-Patentschrift 3 870 894 von Brede, et al. (Das '894-Patent) offenbart. Das '894-Patent offenbart ein System mit einem Beschleunigungsmesser, einem mit dem Beschleunigungsmesser verbundenen Auswerteschaltkreis und einem Zündschaltkreis oder Zünder, der mit einem Ausgang des Auswerteschaltkreises verbunden ist. Zu dem Beschleunigungsmesser gehört ein piezoelektrischer Wandler, der ein elektrisches Ausgangssignal liefert, dessen Wert proportional zur Fahrzeugverlangsamung ist. Der Auswerteschaltkreis hat einen Integrator, der mit dem Ausgang des Beschleunigungsmessers über einen Verstärker elektrisch gekoppelt ist. Der Ausgang des Integrators ist ein elektrisches Signal, dessen Wert proportional ist zum Integral des Verlangsamungssignals. Mit dem Ausgang des Integrators ist eine Triggerschaltung verbunden. Wenn das Ausgangssignal des Integrators einen vorherbestimmten Wert erreicht, betätigt die Triggerschaltung eine Zeitverzögerungsschaltung. Die Zeitverzögerungsschaltung beginnt eine vorherbestimmte Zeitspanne ablaufen zu lassen. Wenn die Zeitspanne abgelaufen ist, wird der Zündschaltkreis für den Airbag erregt.
Es ist festgestellt worden, daß es nicht wünschenswert ist, einen Fahrzeugluftsack unter allen Arten von Aufprallbedingungen, denen das Fahrzeug unterliegt, auf zublasen. So ist es beispielsweise nicht wünschenswert, den Airbag bei bestimmten Arten eines Aufpralls mit langsamer Geschwindigkeit auf zublasen. Ein solcher Aufprall wird als ein Aufprall ohne Entfaltung-bezeichnet. Bei einem Aufprall ohne Entfaltung handelt es sich um einen Aufprall, bei dem es
nicht erwünscht ist, daß sich der Fahrzeugluftsack entfaltet. Ahnlich handelt es sich bei einer Aufprallbedingung mit Entfaltung um eine Bedingung, bei der es wünschenswert ist, den Fahrzeugluftsack zu entfalten. Es hängt von verschiedenen, vom Typ des Fahrzeugs abhängigen Faktoren ab, wie bestimmt wird, welche Aufprallbedingungen unter die Definition eines Aufpralls ohne Entfaltung fallen. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug kleiner oder mittlerer Größe mit 30 Meilen pro Stunde auf eine Ziegelwand träfe, dann wäre eine solche Aufprallbedingung ein Aufprall mit Entfaltung. Wenn andererseits ein großes Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit von acht Meilen pro Stunde auf ein geparktes Fahrzeug trifft, würde ein solcher Aufprall als ein Aufprall ohne Entfaltung betrachtet, der nicht das Auseinanderfalten des Airbags erforderlich machte, um die Fahrzeuginsassen zu schützen. Die Fahrzeugsitzgurte allein würden ausreichen, um bei einem solchen Aufprall die Insassensicherheit zu gewährleisten. Während einer solchen Aufprallbedingung ohne Entfaltung würde ein typischer Beschleunigungsmesser ein Ausgangssignal liefern, welches anzeigt, daß eine starke Verlangsamung vor sich geht. Bei einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem, welches mit einem mit einem Beschleunigungsmesser verbundenen Integrator arbeitet, der die einzige Bestimmungsvorrichtung ist, würde, sobald eine ausreichende Geschwindigkeitsdifferenz auftritt, die zu einem Integratorausgangssignal oberhalb einer vorherbestimmten Grenze führt, der Airbag aufgeblasen. Sollte das Niveau der Schwelle zum Auslösen des Aufblasens so angehoben werden, daß das System sich bei diesem Ereignis ohne Entfaltung nicht aufbläst, läge die erhaltene Schwelle so hoch, daß bei manchen Arten von Aufprallereignissen mit Entfaltung (beispielsweise Aufprall auf einen Pfahl oder Pfosten oder unter einem Winkel) die Betätigung des Systems für einen angemessenen Insassenschutz zu spät käme.
Eine andere Art elektrischer Steueranordnung für ein betätigbares Insassenfesthaltesystem ist in der US -Patentschrift 4 842 301 an Feldmaier (Das '301-Patent) offenbart. Das '301-Patent offenbart eine Betätigungsschaltung für den Airbag, welche die akustischen Emissionen überwacht, die auftreten, wenn ein Fahrzeug eines Typs mit geschweißter Einheitskarrosseriekonstruktion mit zwei sich in Längsrichtung von der Vorderseite des Fahrzeugs zur Rückseite des Fahrzeugs erstreckenden Rahmenseitenträgern zusammengequetscht wird. Zwei Sensoren für akustische Schwingungen gemäß dem '301-Patent sind so nahe wie möglich am Stirnende der jeweiligen Seitenträger befestigt. Der Ausgang jedes der Sensoren ist mit einem Bandpaßfilter mit einem Frequenzbereich von 200 KHz bis 300 KHz verbunden, um die niederfrequenten Komponenten auszuschließen. Die Ausgänge der Bandpaßfilter sind mit Hüllkurvendetektoren verbunden. Die Ausgänge der Hüllkurvendetektoren sind mit Vergleichsschaltungen verbunden. Sobald das Niveau der akustischen Schwingungen in der Durchlaßfrequenz einen durch den Bezugswert der Vergleichsschaltung eingestellten Wert überschreitet, wird der Airbag betätigt. Das '301-Patent offenbart also die Verwendung eines spezifischen Frequenzgehaltes des Aufpralls ebenso wie dessen Gesamtausmaß und Zeitablauf (Hüllenangleichung), stützt sich aber nicht auf die Beschleunigung, sondern auf den durch die Konstruktion übertragenen Schall.
Eine weitere Steueranordnung ist im US-Patent 4 497 025 beschrieben. Bei dieser Anordnung wird ein numerisches Signal erzeugt, welches eine Fahrzeugverlangsamung wiedergibt. Dies Signal wird verarbeitet und mit einer Anzahl vorherbestimmter Werte verglichen, und die Sicherheitsvorrichtung wird in Funktion der Vergleichsergebnisse gesteuert. Diese Abhängigkeitsbeziehung schließt ein Berechnen eines gewichteten Beschleunigungswertes aufgrund des numerischen Verlangsamungssignals und das Erzeugen eines Durchschnittswerts des gewichteten Beschleunigungswertes ein. Es wird auch ein Korrekturwert erzeugt, je nach dem, ob der Durchschnittswert einen von zwei oder beide vorherbestimmte Werte übersteigt, und es wird ein Algorithmus errechnet, der einen Wert hat, welcher der Summe aus Durchschnitts- und Korrekturwert gleicht. Wenn der Algorithmus größer ist als ein Schwellenwert oder diesem gleicht, wird eine Sicherheitsvorrichtung freigesetzt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen ein Betätigungssignal zum Festhalten von Insassen für die Verwendung bei der Steuerung eines betätigbaren Insassenfesthaltesystems zur Verfügung gestellt wird. Gemäß der Erfindung wird das Betätigungssignal für das Insassenfesthaltesystem nur dann geliefert, wenn eine ausreichend heftige Aufprallbedingung festgestellt wird, d. h. eine Bedingung, die eine Betätigung des Insassenfesthaltesystems zum Schutz der Fahrzeuginsassen erforderlich macht. Gemäß der Erfindung wird die Heftigkeit einer Aufprallbedingung dadurch gemessen, daß die Energie des Aufpralls festgestellt und die gemessene Energie mit einer vorherbestimmten Grenze verglichen wird. Wenn die gemessene Aufprallenergie die im voraus festgelegte Grenze übersteigt, wird das Insassenfesthalte-Betätigungssignal erzeugt.
So bietet die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Insassenfesthalte-Betätigungssignals zur Verwendung beim Steuern der Betätigung eines Insassenfesthaltesystems in einem Fahrzeug mit:
- Meßfühleinrichtungen, die an der Fahrzeugkarrosserie anbringbar sind, um einen Fahrzeugaufprall wahrzunehmen; - Einrichtungen zum Überwachen des Ausgangs der Meßfühleinrichtungen und zum Bestimmen eines zum Aufprall in Beziehung stehenden Wertes anhand des Ausgangs;
- Einrichtungen zum Vergleichen des bestimmten Wertes mit einer Grenze;
- Einrichtungen zum Bereitstellen des Insassenfesthalte- Betätigungssignals, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß der verglichene Wert der Grenze gleicht oder größer ist als diese;
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Meßfühleinrichtung ein zeitabhängiges elektrisches Signal liefert, welches ein elektrisches Merkmal hat, das zu der Fahrzeugaufprallverlangsamung in Abhängigkeitsbeziehung steht;
- die Einrichtung zum Bestimmen eines Wertes mindestens einen Energiewert bestimmt, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht;
- die Einrichtung zum Vergleichen den bestimmten mindestens einen Energiewert mit einer zugehörigen Grenze vergleicht, welche ein maximales Energieniveau bezeichnet, jenseits dessen die Insassenfesthaltevorrichtung betätigt werden muß, um den Schutz der Insassen zu maximieren; und
- die Bereitstellungseinrichtung das Insassenfesthalte- Betätigungssignal zur Verfügung stellt, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß der oder jeder der verglichenen Werte seiner zugehörigen Grenze gleicht oder größer ist als diese.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Energie des Aufpralls dadurch gemessen, daß der quadratische Mittelwert eines zeitabhängigen Beschleunigungsmessersignals bestimmt wird. Im einzelnen wird eine Vorrichtung zum Steuern der Betätigung eines Fahrzeugluftsackfesthaltesystems geschaffen, welche eine Beschleunigungsmessereinrichtung zum Wahrnehmen der Fahrzeugverlangsamung und zum Schaffen eines elektrischen Signals aufweist, dessen Wert zu der erfaßten Verlangsamung in einer Abhängigkeitsbeziehung steht. Es sind Mittel vorgesehen, um das vom Beschleunigungsmesser gelieferte Signal in seinen Effektivwert ("RMS") umzuwandeln. Es sind Mittel vorgesehen, um den Wert des umgesetztes Signals mit einem vorherbestimmten Wert zu vergleichen, wobei der vorherbestimmte Wart- eine Fahrzeugverlangsamung von vorherbestimmter Größe wiedergibt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist ferner Mittel zum Betätigen des Luftsackfesthaltesystems auf, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß das Fahrzeug mit größerem Wert verlangsamt wird als dem Wert, der durch den vorherbestimmten Wert wiedergegeben wird.
Zu der Umwandlungseinrichtung gehört gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eine erste Heizeinrichtung, die mit dem von der Beschleunigungsmessereinrichtung gelieferten Signal verbunden ist. Die erste Heizeinrichtung strahlt Wärme mit einem Wert ab, der zu dem Wert des elektrischen Signals von der Beschleunigungsmessereinrichtung in Abhängigkeitsbeziehung steht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Betätigung eines Fahrzeugluftsackfesthaltesystems geschaffen durch die Bestimmung der Energie eines Fahrzeugaufpralls anhand des quadratischen Mittelwerts des Beschleunigungsmessersignals. Das Verfahren weist die Schritte auf, daß die Fahrzeugverlangsamung erfaßt und ein elektrisches Signal zur Verfügung gestellt wird, dessen Wert in Abhängigkeitsbeziehung zu der erfaßten Verlangsamung steht, daß das gelieferte elektrische Signal, welches die erfaßte Fahrzeugverlangsamung anzeigt, in einen Effektivwert umgewandelt wird, daß der Wert des umgewandelten Signals mit einem vorherbestimmten Wert verglichen wird, wobei der vorherbestimmte Wert eine Verlangsamung von vorherbestimmter Größe anzeigt, und daß das Luftsackfesthaltesystem betätigt wird, wenn der Vergleichsschritt zeigt, daß die Fahrzeugverlangsamung größer ist als der durch den vorherbestimmten Wert wiedergegebene Verlangsamungswert.
Eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert ein Insassenfesthalte- Betätigungssignal zur Verwendung in einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung eine Meßfühlereinrichtung aufweist, um ein zur Fahrzeugverlangsamung proportionales, zeitabhängiges elektrisches Signal zur Verfügung zu stellen. Zu der Vorrichtung gehört auch eine Einrichtung, mit der anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals mindestens ein Wert kinetischer Energie festgestellt wird, die in der Fahrzeugkarrosserie infolge einer Aufprallbedingung verteilt wird, sowie eine Einrichtung, mit der ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals von der Meßfühlereinrichtung während einer Aufprallbedingung bestimmt wird. Es sind Mittel vorgesehen, um den vorherbestimmten mindestens einen Wert kinetischer Energie und den Fahrzeuggeschwindigkeitswert mit zugeordneten Grenzwerten zu vergleichen. Zu der Vorrichtung gehören ferner Mittel, um das Betätigungssignal für das Festhalten der Insassen zur Verfügung zu stellen, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß von dem mindestens einen Wert kinetischer Aufprallenergie und dem Geschwindigkeitswert mindestens einer größer ist als der jeweils zugehörige Grenzwert oder diesem gleicht.
Eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert ein Insassenfesthalte- Betätigungssignal zur Verwendung in einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung eine Meßfühlereinrichtung aufweist, die ein zur Fahrzeugverlangsamung proportionales, zeitabhängiges elektrisches Signal zur Verfügung stellt. Zu der Vorrichtung gehören ferner Mittel, mit denen anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein erster Wert kinetischer Energie festgestellt wird, der zur in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Gesamtenergie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht. Ferner umfaßt die Vorrichtung Mittel, mit denen mindestens ein Wert kinetischer Energie festgestellt wird, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht, wobei aber aus dem mindestens einen Wert kinetischer Energie der Energiegehalt an einer oder mehreren vorherbestimmten Frequenzen ausgeschaltet wird, sowie Mittel, mit denen ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals der Meßfühlereinrichtung festgestellt wird. Es sind Mittel vorgesehen, um den bestimmten ersten Wert kinetischer Energie, den bestimmten mindestens einen Wert kinetischer Energie und den Fahrzeuggeschwindigkeitswert mit zugehörigen Grenzwerten zu vergleichen. Die Vorrichtung umfaßt ferner Mittel, die das Insassenfesthalte-Betätigungssignal dann zur Verfügung stellen, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß von der ersten kinetischen Energie, dem mindestens einen Aufprallenergiewert und dem Geschwindigkeitswert jeder größer ist als die entsprechenden zugeordneten Grenzwerte oder diesen gleicht.
Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Bereitstellung eines Insassenfesthalte-Betätigungssignals zur Verwendung beim Steuern der Betätigung eines Insassenfesthaltesystems in einem Fahrzeug, mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines elektrischen Signals, welches eine elektrische Charakteristik hat, die zum Fahrzeugaufprall in Abhängigkeitsbeziehung steht,
- Bestimmen mindestens eines für den Fahrzeugaufprall bezeichnenden Wertes anhand des elektrischen Signals;
- Vergleichen des bestimmten mindestens eines Wertes mit einer Grenze; und
- Bereitstellen des Insassenfesthalte-Betätigungssignals, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der verglichene Wert der Grenze gleicht oder größer ist als diese; dadurch gekennzeichnet, daß
- der Schritt der Bereitstellung einschließt, daß ein zeitabhängiges elektrisches Signal zur Verfügung gestellt wird, welches eine elektrische Charakteristik hat, die zu der Fahrzeugaufprallverlangsamung in Abhängigkeitsbeziehung steht;
- daß der Schritt der Bestimmung einschließt, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals mindestens ein Energiewert bestimmt wird, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht;
- daß der Schritt des Vergleichens den bestimmten, mindestens einen Energiewert mit einer zugeordneten Grenze vergleicht, die ein maximales Energieniveau bezeichnet, jenseits dessen die Insassenfesthaltevorrichtung betätigt werden muß, um den Schutz der Insassen zu maximieren; und
- der Schritt der Bereitstellung das Insassenfesthalte- Betätigungssignal zur Verfügung stellt, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der oder jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.
Das Prinzip des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht in der Nutzung der Maße der Energie im Aufprall, um den Grad seiner Heftigkeit zu bestimmen. Hinsichtlich jeden Maßes der Aufprallenergie außer der Gesamtenergie ist ihrer Definition ein Frequenzband oder mehrere Frequenzbänder zugeordnet, die aus der Berechnung ihres Wertes ausgeschlossen sind. Nehmen sie zur Kenntnis, daß die Energie in einem Signal mathematisch identisch ist mit dem Integral der Potenzspektrumdichte des Signals. Das Signal vom Beschleunigungsmesser kann zum Entfernen von Frequenzbändern, die für ein gegebenes Maß relevant sind, gefiltert werden, ehe die Potenzspektrumdichte berechnet wird. Alternativ kann ein Digitalverfahren angewandt werden, um das gleiche nach seiner Berechnung zu bewerkstelligen.
Auch wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durch-Entfernen gewisser Frequenzen aus den Teilenergiemaßen zur Unterscheidung zwischen Aufprallheftigkeitsgraden veranlaßt werden kann, hat sich gezeigt, daß das Verfahren am besten funktioniert, wenn die aus dem Energiemaß entfernte Frequenz das Band bei Null Hertz ist.
Ferner ist eine Unterscheidung nach gewissen Fahrzeugen möglich, wenn beispielsweise nur die Gesamtenergie benutzt wird. Schließlich ist das Hinzufügen des Geschwindigkeitsmaßes in Kombination mit den Energiemaßen für nur einige Fahrzeugtypen nützlich. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist also ein allgemeines, bei dem die Schwellenparameter "maßstabsfremd" eingestellt werden können, um diejenigen Elemente des Verfahrens aus der Betrachtung auszuschließen, die für die Unterscheidung für ein Fahrzeug von "einfachem" Typ unnötig sind, d. h. einen Typ, der eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugaufprallgraden anhand eines einzigen Maßes an Aufprallenergie erlaubt.
Da sich erwiesen hat, daß das Verfahren besonders gut funktioniert, wenn als ein Teil das Energiemaß unter Entfernung der Null-Hertzkomponente benutzt wird, kann eine mathematisch analoge Berechnung der Signalenergie vorgenommen werden, ohne daß auf die Frequenzdomäneanalyse zurückgegriffen werden muß. Das liegt daran, daß der Filter für Null Hertz in der Zeitdomäne wie die Subtraktion des Durchschnittswertes vom Signal besteht. Wie dem Fachmann klar sein wird, erlaubt der Parsivalsche Lehrsatz eine direkte Bestimmung der Energie eines Signals in der Zeitdomäne ohne Notwendigkeit zum Transformieren in die Frequenzdomäne.
Beim Durchführen der Berechnungen in der Zeitdomäne würde das Signal normalerweise zum Quadrat erhoben, integriert und aus ihm die Wurzel gezogen. Bei dem offenbarten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden absolute Werte statt des Quadrat-Quadratwurzelprozesses benutzt, weil dies rechnungsmäßig einfacher ist. Erzeugt werden dabei nicht mathematisch äquivalente, sondern nützlich analoge Kurven ähnlicher Gestalt, d. h. es wird ein Signal geschaffen, dessen Wert zur Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht.
Beachten sie, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, gleichgültig wie die Wahl der Energiemaße oder die Nützlichkeit irgendeines derselben für einen bestimmten Fahrzeugtyp aussieht, untersucht, wie diese Maße sich in Funktion der Zeit aufbauen. Die Berechnungen der Energie werden nicht während der gesamten Zeit des Aufpralls durchgeführt; stattdessen werden sie an kurzen, einander überlappenden Segmenten der Aufprallgeschichte errechnet, so daß es möglich ist, zu verfolgen, wie sie sich im Lauf der Zeit aufbauen. Die exakte Länge der Zeitschnitte ist unwichtig; aber die Benutzung von etwas in der Nähe von 12 ms hat sich als am besten erwiesen. Die genaue Frequenz der Neuberechnung ist unwichtig; aber die Benutzung von etwas in der Nähe von 2 ms hat sich als am besten erwiesen. Beim Errechnen der Energiemaße werden die kürzlich errechneten Werte für jeden Zeitschnitt mit Gewichtungsfunktionen kombiniert. Die exakten Gewichte sind unwichtig; aber von den unten beschriebenen, die die Tendenz haben, den neuesten Berechnungen mehr Gewicht zu geben, ist bekannt, daß sie ein rascheres Ansprechen bieten.
Das Geschwindigkeitsmaß wird hinzugefügt, da es bei einigen Fahrzeugtypen dazu beiträgt, unerwünschtes Zünden bei Ereignissen aufgrund rauher Straße auszuschließen.
Zusammenfassend ist das Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein allgemeines Verfahren, bei dem nicht nur spezifische Fahrzeugparameter zu wählen sind, sondern spezifische Rechenfolgen, Neuberechnungsfrequenz, Integrationsintervalle und Gewichtungsfunktionen gewählt worden sind, weil sich erwiesen hat, daß sie am besten funktionieren - deshalb das bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Ein Verfahren, mit dem ein Insassenfesthalte-Betätigungssignal zur Verwendung in einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem in einem Fahrzeug geschaffen wird, weist die Schritte auf, daß ein zeitabhängiges elektrisches Signal proportional zur Fahrzeugverlangsamung zur Verfügung gestellt wird, daß mindestens ein Energiewert bestimmt wird, der zur in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert bestimmt wird, daß der bestimmte mindestens eine Wert kinetischer Energie und der Fahrzeuggeschwindigkeitswert mit zugehörigen Grenzwerten verglichen werden, und daß das Insassenfesthalte-Betätigungssignal geliefert wird, wenn der Vergleichsschritt zeigt, daß von dem mindestens einen Wert kinetischer Energie und dem Geschwindigkeitswert mindestens einer größer ist als die ihnen zugeordneten Grenzwerte oder diesen gleicht.
Ein Verfahren zur Schaffung eines Insassenfesthalte-Betätigungssignals zur Verwendung in einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem in einem Fahrzeug weist die Schritte auf, daß ein zeitabhängiges elektrisches Signal proportional zur Fahrzeugverlangsamung zur Verfügung gestellt wird, daß ein erster Wert kinetischer Energie bestimmt wird, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Gesamtenergie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht, daß mindestens ein Energiewert bestimmt wird, der zur in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht, wobei aber aus jedem Wert kinetischer Energie der Energiegehalt bei einer oder mehreren spezifischen Frequenzen eliminiert wird, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert bestimmt wird, daß der bestimmte erste Wert kinetischer Energie, der bestimmte mindestens eine Wert kinetischer Energie und der Fahrzeuggeschwindigkeitswert mit zugeordneten Grenzwerten verglichen werden, und daß das Insassenfesthalte-Betätigungssignal dann geliefert wird, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der erste Wert kinetischer Energie, der mindestens eine Wert kinetischer Energie und der Geschwindigkeitswert alle größer sind als die ihnen zugeordneten Grenzwerte oder diesen gleichen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen klar, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Steueranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm der in Fig. 1 gezeigten Steueranordnung in größerem Detail;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm der in Fig. 1 gezeigten Wandlerschaltung,
Fig. 4 eine graphische Darstellung gewisser Spannungswerte, die in der in Fig. 1 gezeigten Steueranordnung vorhanden sind;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Gleichtaktunterdrückungsschaltung;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Gleichtaktunterdrückungsschaltung;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Zündschaltkreises;
Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild eines Insassenfesthaltesteuersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ein schematisches Diagramm der in Fig. 8 gezeigten Beschleunigungsmesseranordnung;
Fig. 10 eine graphische Darstellung des Ausgangs der Beschleunigungsmesseranordnung und der Berechnung der Energie und Geschwindigkeitsmaße während einer Aufprallbedingung ohne Entfaltung gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 eine graphische Darstellung des Ausgangs der Beschleunigungsmesseranordnung und Berechnung der Energie und Geschwindigkeitsmaße während einer Aufprallbedingung mit Entfaltung gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist; und
Fig. 12 und 13 Ablaufdiagramme sind, die den Steuerungsprozeß für den in Fig. 8 gezeigten Mikrorechner wiedergeben.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Hinweis auf Fig. 1 ist eine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellte Vorrichtung 20 zum Steuern der Betätigung eines Airbag 22 in einem betätigbaren Insassenfesthaltesystem eines Fahrzeugs gezeigt. Die Vorrichtung 20 schließt eine Wandlerschaltung 24 ein, die ein Ausgangssignal 26 liefert, dessen Wert die Energie einer Aufprallbedingung anzeigt, der das Fahrzeug ausgesetzt ist. Der Ausgang 26 des Wandlers ist mit einem Effektivwert-(RMS)-Thermoumformer 28 verbunden. Der Effektivwert-Thermoumformer 28 liefert ein Ausgangssignal 30, dessen Effektivwert mit dem Wert des Signals 26 in einer Abhängigkeitsbeziehung steht. Der Effektivwert des Signals 26 ist ein Wert, der mit der Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht.
Das Ausgangssignal 30 ist verbunden mit einer Gleichtaktunterdrückungsschaltung 32. Die Gleichtaktunterdrückungsschaltung 32 überwacht das Ausgangssignal 30 des Effektivwert-Thermoumformers 28 und liefert ein Ausgangssignal 34, welches einen umgewandelten Effektivwert hat, der zur Energie des Ausgangssignals 26 des Wandlers 24 ohne Schwankung aufgrund von Gleichtaktspannungsfehlern in Abhängigkeitsbeziehung steht. Der Ausgang 34 ist mit einem Zündschaltkreis 36 verbunden. Der Zündschaltkreis 36 steuert die Verstärkung der Umformerschaltung, einschließlich des Effektivwert-Thermoumformer und der Gleichtaktunterdrükkungsschaltung und vergleicht den umgesetzten Effektivwert, d. h. einen zur Aufprallenergie in Abhängigkeitsbeziehung stehenden Wert mit einem vorherbestimmten Wert.
Der vorherbestimmte Wert spiegelt einen maximalen Aufprallenergiewert wider, oberhalb dessen das Zünden oder Betätigen des Airbags zum Schutz der Fahrzeuginsassen erforderlich ist. Der Zündschaltkreis 36 ist mit einem dem Airbag 22 zugeordneten Zünder 38 verbunden. Wenn der Zündschaltkreis 36 den Zünder 38 zünden soll, wird der Zünder 38 an eine Quelle elektrischer Energie angeschlossen, um den Zünder mit einem vorherbestimmten Minimum an elektrischem Strom während einer vorherbestimmten minimalen Zeitspanne zu versorgen, damit der ordnungsgemäße Betrieb des Zünders sichergestellt ist.
Unter Hinweis auf Fig. 3 weist die Wandlerschaltung 24 eine Masse 40 auf, die mittels einer hier nicht gezeigten freitragenden Stützanordnung hängend angebracht ist. Vier Regelwiderstände 42, beispielsweise Piezowiderstände, sind an der freitragenden Stützanordnung angebracht. Die Widerstände 40 sind in einer Wheatstone-Brückenanordnung elektrisch miteinander verbunden. Wenn die Masse 40 des Beschleunigungsmessers sich gegenüber ihrer Halterung bewegt, was bei einer plötzlichen Verlangsamung des Fahrzeugs geschehen würde, ändern sich die Widerstandswerte der Widerstände 42 und geben damit einen Hinweis auf den Wert der Fahrzeugverlangsamung, was wiederum ein Anzeichen für die Aufprallenergie ist. Ein solcher Wandler oder Beschleunigungsmesser ist unter dem Modell Nr. 3021 von der Firma IC- Sensos 1701 McCarthy Blvd., Milpitas, Kalifornien 95035 erhältlich.
Die Brückenwiderstände 42 sind an eine Verstärkerschaltung 44 angeschlossen, die das Ausgangssignal 26 liefert, dessen Wert für die Aufprallenergie des Fahrzeugs bezeichnend ist. Fig. 4 zeigt eine Graphik des Wandlerausgangssignals 26 während eines Fahrzeugaufpralls. Das rauhe Erscheinungsbild der Kurve des Ausgangssignals 26 beruht auf den Schwankungen der Masse 40 während der Verlangsamung des Fahrzeugs.
Das Ausgangssignal 26 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, mit dem Effektivwert-Thermoumformer 28 verbunden. Der Effektivwert- Thermoumformer 28 umfaßt ein mit dem Ausgangssignal 26 des Wandlers 24 und mit Erde verbundenes Heizelement 50. Das Heizelement 50, bei dem es sich um einen Widerstand handeln kann, liefert Wärme, wenn elektrischer Strom hindurchgeleitet wird. Wenn ein elektrisches Signal durch einen Verbraucher geleitet wird, steht, wie in der Technik allgemein bekannt, die im Verbraucher erzeugte Wärme in einem Abhängigkeitsverhältnis zum Effektivwert des Signals. Der Effektivwert des Signals 26 steht mit der Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung. Deshalb steht die Temperatur des Heizelements 50 in Abhängigkeitsbeziehung mit dem Effektivwert des Ausgangssignals 26. Eine direkte Methode zum Umsetzen des Wertes des Signals 26 in einen Effektivwert besteht im Messen der Temperatur des Heizelements 50. Ein solches Verfahren ist in der Technik als Thermo-Effektivwert-Umformung bekannt.
Zu dem Umformer 28 gehört ferner ein Temperaturmeßfühler 52, der dem Heizelement 50 zugeordnet ist und mit diesem in Wärmeverbindung steht. Der Meßfühler 52 hat einen Widerstandswert, welcher sich in Funktion seiner Temperatur ändert. Deshalb schwankt der Widerstandswert des Meßfühlers 52 in dem Maß, in dem die Temperatur des Heizelements 50 schwankt.
Der Meßfühler 52 ist mit Erde und mit einer Widerstandsausgleichsschaltung 54 verbunden, die einen über einen Potentiometer 58 mit einer Bezugsspannung Vcc verbundenen Widerstand 56 einschließt. Die Verknüpfungsstelle zwischen dem Widerstand 56 und dem Meßfühler 52 ist über einen Verstärker 64 mit einem Eingang eines Differenzialverstärkers 62 verbunden. Der Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 ist über einen Reihenwiderstand 67 an eine Wärmeheizelement/Meßfühleranordnung 66 angeschlossen. Die Heizelement/Meßfühleranordnung ist im Aufbau und in ihrer Arbeitsweise vorzugsweise mit dem Effektivwert-Thermoumformer 28 identisch.
Im einzelnen ist der Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 über den Reihenwiderstand 67 an ein Heizelement 68 angeschlossen. Das Heizelement 68 ist auch an Erde gelegt. Ein dem Heizelement 68 zugeordneter und mit diesem thermisch gekoppelter Meßfühler 70 ist geerdet und über einen Widerstand 72 und Potentiometer 58 mit der Bezugsspannung Vcc verbunden. Die Verknüpfungsstelle zwischen Widerstand 72 und Meßfühler 70 ist mit einem zweiten Eingang 74 des Differenzverstärkers 62 über einen Verstärker 76 betriebsmäßig verbunden.
Wie in Fig. 5 dargestellt, bilden die Verstärker 64, 76 einen Instrumentationsverstärker 78, der die über den Meßfühler 52 und den Meßfühler 70 vorhandene Spannungsdifferenz verstärkt. Zu dem Differenzialverstärker 62 gehört, wie Fig. 6 zeigt, ein Funktionsverstärker 80, der einen nichtinvertierenden Eingang 60 und einen invertierenden Eingang 74 hat. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang 60 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 76 ist mit dem invertierenden Eingang 74 verbunden. Zwischen den nichtinvertierenden Eingang 60 des Funktionsverstärkers 80 und Erde ist zur Schaffung eines Tiefpaßfilters ein Kondensator 82 und ein Widerstand 84 geschaltet.
Der Ausgang 86 des Funktionsverstärkers 80 ist über einen Widerstand 90 mit der Basis eines NPN-Transistors 88 verbunden. Der Kollektor des Transistors 88 ist an eine Bezugsspannung Vcc angeschlossen. Der Emitter des Transistors 88 ist mit dem Zündschaltkreis 36 und über den Reihenwiderstand 67 der Wärmesensoranordnung 66 mit dem Heizelement 68 verbunden. Der Emitter des Transistors 88 ist über die Parallelkombination aus Kondensator 92 und Widerstand 94 außerdem zurück an den invertierenden Eingang 74 angeschlossen. Der Kondensator 92 und der Widerstand 94 wirken als Tiefpaßfilter. Diese Anordnung stellt eine Stromquelle für das Heizelement 68 dar.
Der Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 ist mit einem Verstärker 100 des Zündschaltkreises 36 verbunden, wie Figur 2 zeigt. Zu dem Verstärker 100 gehört, wie in Fig. 7 dargestellt, ein Funktionsverstärker 102, der mit seinem nichtinvertierenden Eingang über ein Potentiometer 104 an den Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 angeschlossen ist. Der Ausgang 106 des Funktionsverstärkers 102 ist über ein Widerstandsnetzwerk mit Widerständen 108, 110 zu seinem invertierenden Eingang zurückgeleitet. Der Verstärker 100 dient zum Steuern der Schleifenverstärkung des Effektivwert-Thermoumformers. Vorzugsweise ist das Potentiometer 104 so eingestellt, daß die Verstärkung der Signalverarbeitungsschaltkreise einschließlich des Effektivwert-Thermoumformers 28, der Gleichtaktunterdrückungsschaltung 32 und des Verstärkers 100 den Wert 1 hat.
Der Ausgang 106 des Funktionsverstärkers 102 ist mit einem Eingang einer Vergleichsschaltung 112 verbunden. Der andere Eingang der Vergleichsschaltung 112 ist an eine vorherbestimmte Bezugsspannung 114 angeschlossen, die über das Widerstandsteilernetz 116 von der Bezugsspannung Vcc abgeleitet ist. Die vorherbestimmte Bezugsspannung wird über ein zwischen die Bezugsspannung Vcc und Erde geschaltetes Widerstandsteilnetz festgesetzt. Zu dem Netz 116 gehören Widerstände 118, 120. Der Ausgang 122 der Vergleichsschaltung 1- ist mit einem monostabilen Multivibrator 124 mit Kantenansteuerung verbunden. Der monostabile Multivibrator kann so gewählt sein, daß er durch die steigende Kante oder durch die fallende Kante des Ausgangssignals 122 getriggert wird. Die Tatsache der Ansteuerung des monostabilen Multivibrators 124 durch die steigende oder fallende Kante bestimmt die Verbindungen an den beiden Eingängen der Vergleichsschaltung 112. Wenn beispielsweise der monostabile Multivibrator 124 vom Typ mit Auslösung durch die steigende Kante ist, wäre der Ausgang 106 des Verstärkers 100 mit dem nichtinvertierenden Eingang der Vergleichsschaltung 112 verbunden und die Bezugsspannung 114 mit dem invertierenden Eingang.
Der Ausgang 126 des monostabilen Multivibrators 124 ist mit einem Steuereingang eines elektrisch gesteuerten Schalters 128 verbunden, bei dem es sich um einen von verschiedenen handelsüblichen Schaltertypen handeln kann. Eine Klemme des Schalters 128 ist mit einer Speisepannung V verbunden und die andere Klemme des Schalters mit dem Zünder 38. Die andere Klemme des Zünders ist geerdet. Der monostabile Multivibrator ist so angelegt, daß er bei seiner Auslösung den Schalter 128 so lange betätigt, daß sichergestellt ist, daß der Zünder gezündet hat. Die Spannungsquelle V muß eine ausreichende Größe haben, um dem Zünder genügend elektrischen Strom zuzuführen, wenn der Schalter 128 betätigt wird, um das Zünden des Zünders zu gewährleisten.
Beim praktischen Einsatz überwacht der Beschleunigungsmesser die Verlangsamung des Fahrzeugs, die mit der Aufprallenergie in Abhängigkeitsbeziehung steht. Unterliegt das Fahrzeug einer starken Verlangsamung, beispielsweise dem Dreifachen der Schwerkraft oder mehr, dann liefert die Verlangsamungs-Wandlerschaltung 24 ein elektrisches Signal, dessen Wert zur Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht. Unter Hinweis auf Fig. 4 ist eine graphische Darstellung eines Ausgangs der Wandlerschaltung bei einer heftigen Aufprallbedingung dargestellt. Der Ausgang 26 veranlaßt das Heizelement 50 zum Erwärmen. Die Temperatur des Heizelements 50 steht zum Effektivwert des Ausgangs 26 in Abhängigkeitsbeziehung, der seinerseits mit der Aufprallenergie in Abhängigkeitsbeziehung steht. Der Meßfühler 52 überwacht die Temperatur des Heizelements 50, wobei sich dessen Widerstand in Funktion der Menge wahrgenommener Wärme ändert und seinerseits des Effektivwertes des Ausgangssignals 26.
Wenn sich der Widerstand des Meßfühlers 52 erstmals ändert, wird im Schaltkreis 54, der Widerstände 56, 58, 72 und Meßfühler 52, 70 enthält, ein Ungleichgewicht erzeugt. Das Ungleichgewicht im Schaltkreis 54 führt dazu, daß die Ausgangsspannung des Differenzialverstärkers 62 zunimmt. Mit zunehmendem Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 liefert das Heizelement 68 eine erhöhte Wärmeabgabe, die von dem zugeordneten Meßfühler 70 wahrgenommen wird. Sobald das Heizelement 68 eine ausreichende Wärmemenge zur Verfügung stellt, um einen Spannungsabfall am Meßfühler 70 zu veranlassen, der dem Spannungsabfall am Meßfühler 52 gleicht, hält der Ausgang des Differenzialverstärkers 62 an dem dann vorliegenden Wert.
Unter Hinweis auf Fig. 4 ist der Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 als auf das Wandlersignal 26 ansprechend gezeigt. Der Ausgang 34 steht zur Aufprallenergie in Abhängigkeitsbeziehung. Der Ausgang 34 hat eine endliche Phasenverzögerung gegenüber der steigenden Kante des Eingangssignals. Diese Phasenverzögerung ist zurückzuführen auf die Ansprechzeit des Differenzialverstärkers 62 und auf die Reaktionszeit der Heizelement/Meßfühlerkombination 68, 70. Eine Heizelement/Meßfühlerkombination, wie die 68, 70, hat eine feste Reaktionszeit, d. h. diejenige Zeitverzögerung von dem Moment, an dem Wärme vom Heizelement zur Verfügung gestellt wird, bis zu dem Moment, an dem die zur Verfügung gestellte Wärme vom Meßfühler erfaßt wird. Diese feste zeitliche Verzögerung wird als Heizelement/Sensor-Wärmezeitkonstante bezeichnet. Da Wärmesensoranordnungen in monolitischer Ausführung handelsüblich sind oder in monolitischer Ausführung hergestellt werden können, ist die Wärmezeitkonstante klein genug, um deren Benutzung in einem Aufprallsensor möglich zu machen.
Die Wärmemeßfühler 28 und 26 schließen vorzugsweise die gleiche Art von Bauelementen ein. Es sollte beachtet werden, daß Umgebungstemperaturschwankungen am Wärmemeßfühler 28, die einen Gleichtaktspannungsfehler induzieren können, den Wärmemeßfühler 66 gleichermaßen betreffen. Die hier gezeigte und beschriebene Rückkopplungsanordnung hebt die Auswirkungen von Umgebungstemperaturschwankungen auf. Außerdem erlaubt das Potentiometer 58 einen anfänglichen Nullabgleich des Schaltkreises, um Bauelementabweichungen vor der Benutzung zu berücksichtigen.
Der Ausgang 34 des Differenzialverstärkers 62 wird vom Zündschaltkreis 36 überwacht. Die vorherbestimmte Bezugsspannung 114 regelt, wann der Zünder gezündet wird und wann seinerseits der Airbag 22 betätigt wird. Wenn der Effektivwert des Verlangsamungssignals ein vorherbestimmtes Niveau erreicht, welches zum Wert der vorherbestimmten Bezugsspannung 114 in Abhängigkeitsbeziehung steht, wird der Airbag 22 betätigt. Der auf einem bestimmten Niveau befindliche Effektivwert ist bezeichnend für einen bestimmten Aufprallenergiewert. Die erfindungsgemäß hergestellte Vorrichtung 20 erlaubt die Unterscheidung zwischen einem "weichen Aufprall" und einem "harten Aufprall" des Fahrzeugs, um die Betätigung des Luftsacks besser zu steuern. Während eines "weichen Aufpralls" des Fahrzeugs ist der Aufprallenergiewert niedriger als während eines "harten Aufpralls". Durch richtige Wahl der Bezugsspannung 114 unter Berücksichtigung vieler der Fahrzeugparameter kann man steuern, wann der Airbag betätigt wird, um die Fahrzeuginsassen besser zu schützen und den Airbag nicht unnötigerweise für einen "weichen Aufprall" zu betätigen oder den Airbag früher auf zublasen als er aufgeblasen werden sollte. Wenn ein "harter Aufprall" eintritt, wird der Airbag innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne betätigt. Die einzige auftretende Zeitverzögerung resultiert aus der Phasennacheilung des Systems. Wenn sich das Fahrzeug langsam bei einem Wert verlangsamt, den man als "weichen Aufprall" bezeichnen würde, dann aber seinen Verlangsamungswert auf den eines "harten Aufpralls" steigert, wird der Airbag während des "weichen Aufpralls" nicht betätigt, wenn das nicht nötig ist, wird aber betätigt, wenn das Kriterium des "harten Aufpralls" erreicht ist.
Wegen der ihr innewohnenden thermischen Verzögerung oder thermischen Zeitkonstante bewirkt die Wärmesensoranordnung außerdem das Ausfiltern gewisser Ereignisse, für die eine Betätigung des Airbag nicht wünschenswert ist. Wenn beispielsweise das Fahrzeug einem Hammerschlag hoher Frequenz ausgesetzt wäre, würde Wärme nur während einer kurzen Zeitspanne erzeugt, die nicht ausreichend wäre, um die Meßfühlerspannung so weit anzuheben, daß es zu einer Betätigung des Airbag käme.
Die Vorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung bietet ferner ein Merkmal kurzfristiger Speicherung, bei dem das Auftreten einer Aufprallenergie, die stark genug ist, um ein Ausgangssignal vom Wandler 24 zu erzeugen, aber nicht stark genug, um zu einer Betätigung des Airbag zu führen, in "Erinnerung gehalten wird", so daß beim Auftreten einer zweiten starken Aufprallenergie innerhalb einer gewissen Zeitspanne der zweite Aufprallenergieeffekt zum ersten Aufprallenergieeffekt addiert wird, um eine raschere Betätigung des Airbag zu erzielen. Unter Hinweis auf Fig. 4 nimmt der Ausgang 34 der Gleichtaktunterdrückungsschaltung 32 in Abhängigkeit vom Wandlerausgangssignal 26 zu. Sobald das Wandlerausgangssignal 26 wegen einer Abnahme der Fahrzeugverlangsamung und Aufprallenergie abnimmt, beginnt der Ausgang 34 von seinem höchsten Niveau mit verhältnismäßig langsamer Geschwindigkeit im Vergleich zur Abnahme im Verlangsamungssignal kleiner zu werden.
Diese langsame Abnahme des Ausgangssignals resultiert aus dem Vorhandensein des mit dem Heizelement 68 in Reihe geschalteten Widerstands 67. Der Transistor 88 wirkt als Eintakt-Stromquelle, die für das Heizelement 68 Strom liefert. Die Spannung bleibt hoch am Ausgang 34, wobei ein Teil des Spannungsabfalls über den Widerstand 67 erfolgt. Die Rückkopplungsanordnung ist so, daß die dem Heizelement 68 gelieferte Leistung der dem Heizelement 50 vom Wandler 24 zur Verfügung gestellten Leistung gleichen muß. Der Widerstand 67 bewirkt ein positives Energienacheilen, weil ein Teil der von der Eintakt-Stromquelle zur Verfügung gestellten Energie über den Widerstand 67 effektiv verloren geht. Deshalb nimmt die Spannung bei 34 langsam ab, bis es zu einem Leistungsausgleich kommt, d. h. die dem Heizelement 50 gelieferte Leistung gleicht der dem Heizelement 68 gelieferten Leistung. Sollte das Fahrzeug einer heftigen Aufprallbedingung ausgesetzt sein, während die Spannung 34 noch verhältnismäßig hoch ist, beginnt der Ausgang 34 von dem dann gegenwärtigen Niveau aus zuzunehmen. Es sollte beachtet werden, daß dies die Ansprechzeit der Vorrichtung 20 steigert, weil sich der Ausgang 34 an das Auftreten der vorhergehenden starken Verlangsamung "erinnerte". Wenn die zweite heftige Aufprallbedingung nicht bis zu dem Zeitpunkt eintritt, an dem die Ausgangsspannung auf ihr Nullniveau absinkt, dann war die zweite heftige Aufprallbedingung wahrscheinlich nicht das Ergebnis des gleichen Ereignisses wie die erste heftige Aufprallbedingung. Unter diesen Umständen würde die zweite Aufprallbedingung in der vorstehend beschriebenen Weise weiterverarbeitet.
Es sollte beachtet werden, daß diese Funktion des Beibehaltens des umgewandelten Effektivwertes des Wandlerausgangssignals auch durch Benutzung von Heizelement/Sensoranordnungen für 28, 66, die unterschiedliche Wärmezeitkonstanten haben, erfüllt werden kann. Insbesondere kann diese Funktion dadurch beibehalten werden, daß eine Heizelement/Sensoranordnung 66 verwendet wird, die eine längere Wärmezeitkonstante hat als die Heizelement/Sensoranordnung 28. Der Effekt des Widerstandes 67 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, die Wärmezeitkonstante der Heizelement/Sensoranordnung 66 zu vergrößern. Die Rückkopplungsanordnung gleicht die wahrgenommene Leistung der beiden Heizelemente 50, 68 aus. Wenn die Wärmezeitkonstante des Heizelement/Meßfühlers 66 länger ist als die des Heizelement/Meßfühlers 28, beginnt der Ausgang von 34 mit einer verhältnismäßig langsamen Geschwindigkeit ab dem höchsten umgewandelten Wert auszuklingen. Die Ausklingzeit wird von der Zeitdauer gesteuert, die erforderlich ist, bis die Leistung im Gleichgewicht ist.
Die Wärmesensoranordnungen 28, 66 können mit gesonderten Bauelementen gefertigt oder auf einem einzigen integrierten Schaltungsbaustein hergestellt sein. Es gibt mindestens eine handelsübliche Wärmesensoranordnung, die von der Linear Technology Corporation, 1630 Mccarthy Blvd., Milpitas, Kalifornien 95035-7487 unter der Stücknummer LT1088 hergestellt wird.
Unter Hinweis auf Fig. 8 ist eine Vorrichtung 220 gezeigt, die ein Betätigungssignal zum Steuern der Betätigung eines Airbag-Festhaltesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liefert. Eine Beschleunigungsmesseranordnung 222 schließt einen Beschleunigungsmesser 224 ein, der mit einem Verstärker 226 elektrisch verbunden ist. Der Beschleunigungsmesser 224 ist mit dem in Fig. 1 gezeigten identisch. Der Ausgang 228 des Verstärkers 226 ist ein schwingendes oder zeitabhängiges elektrisches Signal. Es ist festgestellt worden, daß der Beschleunigungsmesserausgang für jeden von verschiedenen Typen von Fahrzeugaufprallbedingungen bestimmte, erkennbare, berechenbare elektrische Signalmerkmale hat, die auf den Typ der Aufprallbedingung hindeuten.
Unter Hinweis auf Fig. 9 gehört zum Beschleunigungsmesser 224 eine Masse 230, die mittels einer an einem Gehäuse 234 befestigten, freitragenden Stützanordnung 232 hängend angebracht ist. Das Gehäuse ist am Fahrzeug mittelbar oder unmittelbar als Teil der gesamten Vorrichtung befestigbar. An der freitragenden Stützanordnung sind vier Regelwiderstände 236 angebracht. Die Widerstände 236 sind in einer Wheatstone-Brückenanordnung zwischen Erde und eine Quelle elektrischer Energie V geschaltet. Wenn die Masse 230 des Beschleunigungsmessers sich gegenüber ihrem Gehäuse 234 bewegt, was bei einem Fahrzeugaufprall geschieht, ändern sich die Widerstandswerte der Widerstände 236. Wegen der Wheatstone-Brückenanordnung tritt an den Anschlüssen 240, 242 eine Spannungsänderung auf, die für die Bewegung der Masse 230 bezeichnend ist. Die Brückenwiderstände 236 sind mit dem Verstärker 226 verbunden, der das Ausgangssignal 228 liefert, dessen Wert zur Bewegung der Masse 230 proportional ist.
Ein "Aufprall mit Entfaltung" ist einer, bei dem es wünschenswert ist, ein Insassenfesthaltesystem zu betätigen. Ein "Aufprall ohne Entfaltung" ist einer, bei dem es nicht wünschenswert ist, das Insassenfesthaltesystem zu betätigen. Bei einem System mit Airbag beziehen sich die Wörter "Aufprall mit Entfaltung" und "Aufprall ohne Entfaltung" auf einen Aufprall, bei dem entweder der Airbag auseinandergefaltet oder nicht auseinandergefaltet wird. Die Wörter "Aufprall mit Entfaltung" und "Aufprall ohne Entfaltung" sollen auch jeweils einen Aufprall einschließen, bei dem ein elektrisches Steuersignal für jede beliebige Art von betätigbarem Insassenfesthaltesystem, einschließlich eines verriegelbaren Sitzgurtsystems entweder ausgegeben oder nicht ausgegeben wird.
Es ist festgestellt worden, daß wenn zwei Fahrzeuge des gleichen Typs oder der gleichen Klasse Aufprallbedingungen sowohl mit Entfaltung als auch ohne Entfaltung ausgesetzt werden, im wesentlichen ähnliche elektrische Signalmerkmale im Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers vorhanden sind. Außerdem können verschiedene Typen von Fahrzeugen, die der gleichen Art von Aufprall ausgesetzt werden, verschiedene elektrische Signalmerkmale im Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers aufzeigen. Wenn zum Beispiel ein bestimmtes Fabrikat oder ein bestimmtes Modell eines Fahrzeugs mit 30 Meilen pro Stunde auf einen Pfosten prallt, sind gewisse elektrische Signalmerkmale im Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers vorhanden. Wenn ein anderes Fahrzeugfabrikat und Modell ebenfalls mit 30 Meilen pro Stunde auf einen Pfosten prallt, können im Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers andere elektrische Signalmerkmale vorhanden sein, selbst wenn die Beschleunigungsmesser in den beiden verschiedenen Fahrzeugtypen in gleichwertigen Bereichen angebracht sind. Zum Zweck der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden von einem Fabrikat und Modell eines Fahrzeugs gezeigte elektrische Signalmerkmale für verschiedene Typen von Aufprallbedingungen besprochen.
Unter Hinweis auf Fig. 10 ist der Ausgang 228 der Beschleunigungsmesseranordnung 222 während einer Aufprallbedingung ohne Entfaltung graphisch dargestellt, wobei die Amplitude auf der Y-Achse und die Zeit auf der X-Achse eingetragen ist. Das grobe Erscheinungsbild der graphischen Darstellung des Ausgangssignals 228 beruht auf den Vibrationen der Masse 230 während des Fahrzeugaufpralls. Unter Hinweis auf Fig. 11 ist der Ausgang 228 der Beschleunigungsmesseranordnung 222 während einer Aufprallbedingung mit Entfaltung mit der Amplitude auf der Y-Achse und der Zeit auf der X-Achse graphisch dargestellt.
Unter Hinweis auf Fig. 8 ist der Ausgang 228 der Beschleunigungsmesseranordnung 222 mit einem 2-5 Hz Hochpaßfilter 250 verbunden, der niederfrequente Komponenten aus dem Signal 228 ausfiltert. Zweck des Filters ist es, die Wirkungen der der Beschleunigungsmesseranordnung innewohnende Nullpunktwanderung auszuschalten. Seine Frequenz ist allerdings so niedrig, daß im wesentlichen die gesamte relevante Aufprallinformation durchgelassen wird. Der Ausgang des Filters 250 ist mit einem Analog/Digital (A/D) -Wandler 252 von allgemein bekannter Art verbunden. Der A/D-Wandler 252 ist mit einem Mikrorechner 254 verbunden, der den A/D-Wandler 252 steuert. Die Steuerung eines A/D-Wandlers mittels eines Mikrorechners ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben. In der Technik werden Mikrorechner auch als Mikrosteuereinheit bezeichnet und sind von verschiedenen Herstellern in Einfachchipbausteinen im Handel erhältlich.
Der Ausgang des A/D-Wandlers 252 ist mit einem Direktzugriffspeicher (RAM) 256 verbunden. Der Mikrorechner 254 ist auch mit dem RAM 256 verbunden und steuert die Stellen innerhalb des RAM 256, an denen die Daten vom A/D-Umsetzer 252 gespeichert sind. Das geschieht dadurch, daß der Mikrorechner Stellen des RAM 256 adressiert, wenn die Daten vom A/D-Wandler 252 ausgegeben werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der RAM 256 in eine Vielzahl von Gruppen oder Datensätzen von 120 Datenpunkten unterteilt. Jeder Datenpunkt der 120 innerhalb eines Datensatzes ist bezeichnend für den analogen Wert des dann an der zugeordneten Abtast- oder Meßzeit anwesenden Signals 228 der Beschleunigungsmesseranordnung. Die Abtastzeit des A/D-Wandlers 252 beträgt vorzugsweise 10 kHz. Deshalb liefert der A/D-Wandler 252 alle 0,1 Millisekunden ein Ausgangssignal, welches einen überlachten Spannungswert erkennen läßt. Jeder digitale Spannungswert vom A/D-Wandler 252 kann an gesondert adressierbaren Stellen in RAM 256 gespeichert werden. Jeder Adressenplatz des RAM 256 enthält acht Bit Informationen zur Schaffung eines Wortes, welches einen zugeordneten gemessenen Spannungswert bezeichnet.
Datenpunkte allein für Aufprallaufzeichnungszwecke (nicht für Algorithmusberechnungen) werden sequenziell so wie sie empfangen werden in RAM gespeichert (entweder intern im Mikrorechner 254 oder extern, wie in RAM 256 gezeigt). Daten werden überschrieben (um die Menge an benötigtem RAM zu reduzieren), wenn sie für das Festhalten zum Zweck der Aufprallaufzeichnung nicht mehr nötig sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei gleicher Rate des A/D-Wandlers mit 10 kHz alle 2 ms oder 20 Datenpunkte gewisse, unten beschriebene Zwischenrechnungen unter Benutzung dieser Datenpunkte vorgenommen. Diese Berechnungsergebnisse werden in RAM gespeichert. Außerdem werden alle 2 ms die Zwischenrechnungen mit vorherigen, in RAM gespeicherten Ergebnissen kombiniert, wozu unten beschriebene, vorherbestimmte Gewichte benutzt werden, um die Gesamtmaße der Energie und Geschwindigkeit zu erzeugen. Diese Gesamtmaße werden mit ihren Schwellenwerten verglichen, um festzustellen, ob ein Zünden stattfinden sollte.
Somit werden vom Mikrorechner 254 a.) die Daten vom A/D- Wandler 252 auf Echtzeitbasis unter Anwendung von digitalen Signalverarbeitungstechniken in der Zeitdomäne verarbeitet und b.) die Ausgabe des Insassenfesthalte-Betätigungssignals 260 in Abhängigkeit von den verarbeiteten Daten gesteuert.
Das Ausgangssignal 260 des Mikrorechners 254 ist mit einem monostabilen Multivibrator 264 verbunden. Wenn der Mikrorechner 254 feststellt, daß sich das Fahrzeug in einer Aufprallbedingung mit Entfaltung befindet, ändert das Signal 260 seinen Zustand, um den monostabilen Multivibrator 264 zu triggern. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 264 ist mit einem normalerweise offenen elektrischen Schalter 266 verbunden. Als elektrischer Schalter kann einer von verschiedenen bekannten Typen vorgesehen sein, einschließlich eines Relais, eines Feldeffekttransistors usw.
Der Schalter 266 ist mit einem Zünder 268 und einem mechanischen Trägheitsschalter 270 zwischen eine Quelle elektrischer Energie V und Erde in Reihe geschaltet. Mechanische Trägheitsschalter sind allgemein bekannt. Eine Art von mechanischem Trägheitsschalter, der für die vorliegende Erfindung in Frage kommt, ist als "Rolamite"-Schalter bekannt. Ein solcher Schalter ist im US-Patent 3 688 063 an Bell und im US-Patent 3 812 726 an Bell offenbart. Der monostabile Multivibrator gibt bei seiner Ansteuerung einen elektrischen Impuls ab, der den Schalter 266 für so lange Zeit schließt, daß das Zünden des Zünders gewährleistet ist. Zum Zünden des Zünders 268 ist erforderlich, daß sowohl der elektrische Schalter 266 als auch der mechanische Schalter 270 geschlossen ist.
Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen das vom Mikrorechner 254 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführte Steuerungsverfahren. Das Steuerungsverfahren mißt das Ausgangssignal 228 des Beschleunigungsmessers und führt an den gemessenen Werten drei getrennte Algorithmen in der Zeitdomäne durch. Die Ergebnisse der drei Algorithmen werden mit zugeordneten Grenzwerten innerhalb vorherbestimmter zugeordneter Zeitspannen verglichen. Wenn die Ergebnisse aller drei Algorithmen ihren zugeordneten Grenzwerten innerhalb ihrer zugeordneten Zeitspannen entsprechen oder diese übersteigen, wird das Betätigungssignal 260 für das Insassenfesthältesystem erzeugt.
Gemäß dem Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden im Schritt 300 alle im restlichen Steuerungsverfahren benutzten Parameter initialisiert. Die bei der Datenverarbeitung in der Zeitdomäne gemäß der vorliegenden Erfindung benutzten drei Algorithmen werden angewandt, um festzustellen, ob das Betätigungssignal erst dann geliefert werden sollte, wenn das Signal 228 vom Beschleunigungsmesser anzeigt, daß das Fahrzeug einer Bremskraft unterliegt, die größer ist oder gleich 2 G (d. h. zwei mal die Schwerkraft). Die Zeit, bei der die Bremskraft 2 G gleicht, wird als Zeit T0 bezeichnet. Mit den Algorithmen werden Daten über zwei Zeitspannen verarbeitet, die mit T1 und T2 bezeichnet sind und beide im Zeitpunkt T0 beginnen. Wenn die Zeitspannen nicht begonnen haben, d. h. wenn das Beschleunigungsmessersignal nicht anzeigt, daß die Bremskraft 2 G gleicht oder größer ist als 2 G, wird ein als "STARTED" bezeichnetes Kennzeichen so gesetzt, daß es "F" gleicht, was für falsch steht. Haben die Zeitspannen begonnen, wird das STARTED-Kennzeichen so gesetzt, daß es "T" gleicht, für wahr. Im Schritt 300 wird STARTED auf F gesetzt. Zu weiteren Parametern, deren Bedeutung im Verlauf der Erläuterung der Ablaufdiagramme gewürdigt werden wird, gehören:
M = 0,
k = 0,
i = 0,
aSUMc = 0,
bSUMc = 0,
cSUMc = 0
cPART2 =-0,
Vel. = 0,
n = 0,
FIRE-ON-VEL = F, und
FIRE-ON-SUMS = F.
Das Verfahren geht zum Schritt 302 weiter, bei dem der A/D- Wandler 252 den analogen Spannungswert des Ausgangssignals 228 der Beschleunigungsmesseranordnung 222 in eine digitale Menge umwandelt. Die digitale Menge ist ein Wert, der mit a(i) bezeichnet ist. Wenn der A/D-Wandler 252 ein 8-Bit- Wandler ist, gibt er einen 8-Bit-Binärcode aus, der den analogen Spannungswert des dann abgetasteten Eingangssignals bezeichnet. Angenommen, die Abtastgeschwindigkeit des A/D-Wandlers sei 10 KHz, dann wird eine neue digitale Menge alle 0,1 msec vom A/D-Wandler 252 ausgegeben. Der Ausdruck a(l) gibt den ersten digitalen Wert wieder, der Ausdruck a(2) stellt den zweiten digitalen Wert dar usw. Wie sich anhand des unten beschriebenen Verfahrens ergibt, werden Daten in Gruppen von 20 A/D-Umwandlungen verarbeitet. Die neueste Gruppe von 20 Messungen wird als das laufende Meßfenster bezeichnet. Aus den 20 Punkten im laufenden Meßfenster werden, wie unten beschrieben, drei Summen aSUMc, bSUMc und cSUMc berechnet. Die neuesten 6 aSUMc, 9 bSUMc und 3 cSUMc werden in RAM in FIFO (first-in-first-out)-Warteschlangen gespeichert.
Im Schritt 304 wird jedes umgewandelte Signal in RAM 256 gespeichert. Im Schritt 306 werden die folgenden drei Algorithmen durchgeführt:
aSUMc - aSUMc+a(i)
bSUMc - bSUMc+ a(i)
cSUMc - cSUMc+ a(i)-M
Der Ausdruck aSUMc stellt die Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeugs, bestimmt anhand des Beschleunigungsmessersignals im laufenden Meßfenster dar. Der Ausdruck bSUMc stellt die in der Fahrzeugkarrosserie verteilte gesamte kinetische Energie des Aufpralls während des laufenden Meßfensters dar. Der Ausdruck cSUMc stellt die verteilte kinetische Energie unter Ausschluß des Null-Hz-Beitrags während des laufenden Meßfensters dar.
Um bSUMc und cSUMc weiter zu erklären: ein sich bewegendes Fahrzeug hat kinetische Energie. Während einer Aufprallbedingung wird die kinetische Energie des Fahrzeugs vom vorhergehenden Aufprallwert zu einem anschließenden Wert von Null geändert. Ein signifikanter Anteil der kinetischen Energie wird durch Verformung der Teile der Fahrzeugkarrosserie verteilt. Im Bezugsrahmen des Fahrzeugs werden Teile der Fahrzeugkarrosserie durch Kräfte beschleunigt, die aus der Kollision resultieren. Ein Beschleunigungsmesserausgang 228 hat elektrische, charakteristische Werte, die zur Gesamtbeschleunigung der Karrosserieteile in Abhängigkeitsbeziehung stehen. Der Wert der von der Fahrzeugkarrosserie bei einem Aufprall verteilten kinetischen Gesamtenergie ist dem Integral des Quadrats des Ausganges des Beschleunigungsmessersignals gleich. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Summe der absoluten Werte des Ausgangs des Beschleunigungsmessers zur Summe der Quadrate des Ausgangs des Beschleunigungsmessers in Abhängigkeitsbeziehung steht. Die beiden unterscheiden sich der Größe nach, sind aber in der Gestalt als Funktionen der Zeit im wesentlichen ähnlich. Deshalb wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die während des Aufpralls verteilte kinetische Gesamtenergie durch das Summieren des absoluten Wertes des Beschleunigungsmessersignals bestimmt. Allerdings wird erwogen, daß man einen Algorithmus benutzen könnte, der die Summe des Quadrats des Beschleunigungsmesserausgangs hernimmt. Das Verfahren des Summierens des absoluten Wertes vereinfacht den Algorithmus. Deshalb ist der Wert bSUMc ein Wert, der in Abhängigkeitsbeziehung steht zu der kinetischen Gesamtenergie, welche von der Fahrzeugkarrosserie während des laufenden Meßfensters des Aufpralls verteilt wird.
Der Wert von cSUMc ist gleich dem Wert von bSUMc minus dem Durchschnittswert des Beschleunigungsmesserausgangssignals. Um die Bedeutung von cSUMc am besten zu verstehen, überlegen sie sich ein steifes Objekt, welches in ein weiches Objekt prallt. Der größte Teil der Energie wird von dem weichen Objekt absorbiert. Während eines solchen Aufpralls kommt das steife Objekt ohne eine Verformung des steifen Objekts, allmählich zum Halten. In einem solchen Fall nähert sich der Wert von cSUMc Null, weil das steife Objekt nur eine sich langsam ändernde Verlangsamung erfährt, d. h. zu jeder Zeit ist die durchschnittliche Verlangsamung über die letzten 12 ms etwa gleich der laufenden Verlangsamung. Überlegen sie sich nun, wenn ein erstes steifes Objekt in ein zweites steifes Objekt kracht. Während eines solchen Aufpralls verformt sich das erste steife Objekt. Während der Verformung des ersten steifen Objekts ist der Durchschnittswert der aus dem Beschleunigungsmesserausgang errechneten Energie viel kleiner als die in der Fahrzeugkarrosserie während des Aufpralls verteilte gesamte kinetische Energie. Deshalb ist cSUMc groß. Der Wert von cSUMc ist ein Wert, der zur kinetischen Energie des Aufpralls, die durch die Verformung der Fahrzeugkarrosserie verteilt wird, in Abhängigkeitsbeziehung steht.
Während eines weichen Fahrzeugaufpralls, beispielsweise einem Aufprall auf einen Pfosten mit 8 Meilen pro Stunde gibt der Wert von cSUMc einen verhältnismäßig kleinen Prozentsatz der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Gesamtenergie des Aufpralls wieder. Während eines harten Fahrzeugaufpralls, beispielsweise einer 30 Meilen-pro- Stunde-Barriere, stellt der Wert von cSUMc einen größeren Prozentsatz der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Gesamtenergie des Aufpralls dar.
Bei der Berechnung von cSUMc ist der Wert M (für Durchschnitt) gleich Null, wie es im Initialisierungsschritt 300 gesetzt wurde. Wenn die ersten 20 Messungen beendet sind, ändert sich der Wert von M in der unten beschriebenen Weise. Im Schritt 308 wird Werk aktualisiert zu k + 1 und i wird aktualisiert zu i + 1. Im Schritt 301 wird angefragt, ob STARTED wahr ist. Da das STARTED-Kennzeichen ursprünglich im Initialisierungsschritt 300 auffalsch gesetzt wurde, ist die Bestimmung im Schritt 310 negativ. Das Steuerungsverfahren läuft zum Schritt 312 weiter, wo bestimmt wird, ob das Beschleunigungsmessersignal einer Fahrzeugbremskraft von mehr als oder gleich 2 G auftritt. Wenn die Bestimmung im Schritt 312 negativ ist, geht das Verfahren zum Schritt 314 weiter, wo bestimmt wird, ob k 20 gleicht. Der Wert für k war ursprünglich im Schritt 300 auf Null gestellt und wird durch Addieren von 1 im Schritt 308 jedes Mal aktualisiert, wenn der A/D-Wandler eine weitere Messung vornimmt und eine Umwandlung durchführt. Deshalb ist der Schritt 314 einmal pro 20 Messungen und Umwandlungen durch den A/D-Wandler bejahend. Fällt die Bestimmung im Schritt 314 negativ aus, läuft das Verfahren in einer Schleife zurück zum Schritt 302, wo die nächste Messung und Umwandlung vom A/D-Wandler 252 durchgeführt wird. Wenn vom A/D-Wandler 252 20 Messungen und Umwandlungen beendet und in RAM 256 gespeichert worden sind, ist die Bestimmung im Schritt 314 bejahend.
Von einer positiven Ermittlung im Schritt 314 läuft das Steuerungsverfahren zum Schritt 316 weiter, wo k gleich Null gesetzt wird. Im Schritt 318 wird der Wert n so aktualisiert, daß er n + 1 gleicht. Die Zahl n wird einmal alle 20 Messungen und Umwandlungen des A/D aktualisiert, was einmal alle 2 msec geschieht. Im Schritt 320 werden die folgenden Werte festgelegt
aSUM(n) = aSUMc,
bSUM(n) = bSUMc, und
cSUM(n) = cSUMc.
Im Schritt 322 werden die Summen des laufenden Meßfensters auf Null gesetzt:
aSUMc = 0,
bSUMc = 0, und
cSUMc = 0.
Im Schritt 324 werden die folgenden Berechnungen durchgeführt:
M - mean(n) + (mean(n) + meari(n-1))
Der Ausdruck aSUM(n) stellt die Summe der letzten 20 Messungen mittels des A/D-Wandlers dar. Der Ausdruck aSUM(n-1) stellt die Summe dar ersten vorhergehenden 20 Messungen durch den A/D-Wandler dar. Der Ausdruck aSUM(n-2) stellt die Summe der zweiten vorhergehenden 20 Messungen dar, die vom A/D-Wandler vorgenommen wurden, usw. Der Ausdruck "mean(n-1)" in der Berechnung von M ist der Durchschnittswert, der für die 120 Messungen berechnet wurde, die unmittelbar vor der letzten Aktualisierung der 120 Messungen durch die 20 neuesten Messungen gemacht wurden. Der Ausdruck M stellt einen vorhergesagten Durchschnitt für die nächsten 20 Messungen auf der Basis des Durchschnittswertes der letzten 120 Messungen zur Verfügung.
Das Steuerungsverfahren läuft zum Schritt 326 weiter, wo gemäß den folgenden Algorithmen die Gesamtenergie des Aufpralls einschließlich der DC-Komponente, bezeichnet als bSUMTOT, berechnet wird und die Energie des Aufpralls unter Abwesenheit der DC-Komponente, bezeichnet als cSUMTOT, berechnet wird:
und
worin
cMRT2 = cPART2 + cSUMc da t-T0
Der Wert bSUMTOT steht zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Gesamtenergie des Aufpralls in einer Abhängigkeitsbeziehung. Der Wert cSUMTOT steht zu der durch Verformung der Fahrzeugkarrosserie verteilten kinetischen Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung. Die Ausdrücke W1(j) und W2(j) in den beiden Algorithmen für bSUM- TOT und cSUMTOT sind Gewichtungsfaktoren, die dazu bestimmt sind, der letzten Gruppe von 20 Meßwerten aus dem laufenden Meßfenster die größte Wichtigkeit zu geben. Erinnern sie sich daran, daß der Ausdruck (n) für die letzten 20 Messungen und (n-1) für die ersten vorhergehenden 20 Messungen und (n-2) für die zweiten vorhergehenden 20 Messungen steht, usw. Die Gewichtungsfaktoren sind gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung folgende:
W1(0) = 7
W1(1) = 6
W1(2) = 5
W1(3) = 4
W1(4) = 4
W1(5) = 4
W1(6) = 3
W1(7) = 2
W1(8) = 1
W2(0) = 6
W2(1) = 4 und
W2(3) = 2.
Und deshalb ist bSUMTOT gleich:
(bSUM(n)·7) + (bSUM(n-1)·6) + (bSUM(n-2)·5) + (bSUM(n-3)·4) + (bSUM(n-4)·4) + (bSUM(n-5)·4) + (bSUM(n-6)·3) + (bSUM(n-7)·2) + (bSUM(n-8)·1).
Ferner ist cSUMTOT gleich:
(cSUM(n)·6) + (cSUM(n-1)·4) + (cSUM(n-2)·2).
Das Steuerungsverfahren läuft zum Schritt 328 weiter, wo festgestellt wird, ob das STARTED-Kennzeichen auf wahr gesetzt ist, d. h. ob die Bremskraft 2 G glich oder größer war. Fällt die Bestimmung negativ aus, so läuft das Steuerungsverfahren in der Schleife zurück zum Schritt 302, wo weitere Messungen des Ausgangs der Beschleunigungsmesseranordnung vorgenommen werden.
Ist die Bestimmung im Schritt 312 positiv, geht das Steuerungsverfahren zum Schritt 350 weiter, wo das STARTED-Kennzeichen auf T (wahr) gesetzt wird, T0 auf die gegenwärtige Zeit gesetzt wird, der Wert der Geschwindigkeit auf Null gesetzt wird und der Wert von cPART2 auf Null gesetzt wird. Das Steuerungsverfahren läuft zum Schritt 352 vom Schritt 350 oder einer bejahenden Bestimmung im Schritt 310 weiter. Im Schritt 352 wird die Geschwindigkeit VEL bestimmt und der cPART2 wird bestimmt gemäß folgenden Algorithmen:
cPART2 - cPART2 + a(i)-M
VEL - VEL +a(i)
worin der Ausdruck a(i) sich auf die laufende Messung vom A/D-Wandler bezieht.
Das Steuerungsverfahren geht weiter zum Schritt 354, wo bestimmt wird, ob das FIRE-ON-VEL-Kennzeichen falsch ist. Da das FIRE-ON-VEL-Kennzeichen ursprünglich im Schritt 300 auf falsch gesetzt war, ist die Bestimmung im Schritt 354 bejahend. Das Steuerungsverfahren läuft weiter zum Schritt 356, wo bestimmt wird, ob die im Schritt 352 bestimmte Geschwindigkeit geringer ist als vorherbestimmter Schwellenwert, der V gleicht. Ist die Bestimmung negativ, wird das FIRE- ON-VEL-Kennzeichen auf T (wahr) im Schritt 358 gesetzt und das Steuerungsverfahren geht weiter zum Schritt 360, wo bestimmt wird, ob das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen auf wahr gesetzt ist. Wenn das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen noch aus der Einstellung im Schritt 300 falsch ist, läuft das Steuerungsverfahren zum Schritt 314 weiter. Das Steuerungsverfahren geht auch zum Schritt 314 weiter bei einer bejahenden Feststellung im Schritt 356.
Ist die Bestimmung im Schritt 328 positiv, läuft das Steuerungsverfahren zum Schritt 380 weiter, wo bestimmt wird, ob die seit dem Zeitpunkt T0 abgelaufene Zeit weniger ist als eine erste Zeitgrenze T1 oder dieser gleicht. Ist die Bestimmung im Schritt 380 bejahend, was bedeutet, daß die Zeit T1 noch nicht eingetreten ist, fährt das Steuerungsverfahren mit dem Schritt 382 fort, wo bestimmt wird, ob das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen falsch ist. Ist die Bestimmung im Schritt 382 negativ, so führt das Steuerungsverfahren zurück zum Schritt 302. Wenn die Bestimmung im Schritt 382 bejahend ist, läuft das Steuerungsverfahren zum Schritt 384 weiter, wo bestimmt wird, ob die im Schritt 326 bestimmten Werte von bSUMTOT und cSUMTOT jeweils X1 oder X2 gleichen oder größer sind als diese. Ist die Bestimmung im Schritt 384 negativ, läuft das Steuerungsverfahren in der Schleife zurück zum Schritt 302. Ist die Bestimmung im Schritt 384 bejahend, geht das Steuerungsverfahren weiter zum Schritt 386, wo das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen auf wahr gesetzt wird. Das Steuerungsverfahren läuft vom Schritt 386 zurück zum Schritt 302.
Ist die Bestimmung im Schritt 380 negativ, was bedeutet, daß die vom Zeitpunkt T0 an abgelaufene Zeit größer ist als T1, dann geht das Steuerungsverfahren zum Schritt 390 über, wo festgestellt wird, ob die seit T0 abgelaufene Zeit der Zeit T0 plus einer zweiten Zeit T2 gleich oder größer ist als diese. Ist die Bestimmung im Schritt 390 negativ, was bedeutet, daß die Zeit T2 noch nicht gekommen ist, läuft das Steuerungsverfahren in der Schleife zurück zum Schritt 302. Ist die Bestimmung im Schritt 390 bejahend, geht das Steuerungsverfahren-zum Schritt 392 über, wo das STARTED- Kennzeichen, das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen und das FIRE-ON- VEL-Kennzeichen auf F (falsch) gesetzt wird. Das nächste Mal, wenn das Verfahren den Schritt 310 durchläuft, fällt die Bestimmung negativ aus. Wenn die Fahrzeugverlangsamung größer ist als 2 G, führt das Verfahren zum Schritt 350 weiter, wo VEL und cPART2 auf Null zurückgestellt werden. Allerdings kann VEL und cPART2 auch auf einen anderen Wert als Null, beispielsweise einen Wert zurückgestellt werden, der zu ihren vorherigen Werten in Abhängigkeitsbeziehung steht. Dies Verfahren würde für den Erhalt von Informationen hinsichtlich eines andauernden Ereignisses sorgen.
Ist die Bestimmung im Schritt 360 bejahend, was bedeutet, daß sowohl das FIRE-ON-SUMS-Kennzeichen als auch das FIRE- ON-VEL-Kennzeichen wahr ist, geht das Programm zum Schritt 396 weiter, wo das Betätigungssignal zur Verfügung gestellt wird, um das betätigbare Insassenfesthaltesystem zu betätigen. Das Betätigungssignal im Schritt 396 wird nur dann geliefert, wenn sowohl aSUMTOT als auch bSUMTOT innerhalb des Zeitintervalls zwischen T0 und T1 ihren entsprechenden vorherbestimmten Grenzwerten gleichen oder diese übersteigen und der Geschwindigkeitswert innerhalb der Zeitspanne zwischen T0 und T2 seiner vorherbestimmten Grenze entspricht oder diese übersteigt.
Unter Hinweis auf Fig. 10 und 11 ist eine zusammengesetzte graphische Darstellung des Beschleunigungsmessersignals, des Ergebnisses des Geschwindigkeitsalgorithmus, des Ergebnisses des bSUMTOT-Algorithmus und des Ergebnisses des cSUMTOT-Algorithmus gezeigt. Die Amplitude ist auf der Y- Achse und die Zeit auf der X-Achse. Jede der Kurvenlinien ist bezeichnet. Fig. 10 stellt eine Aufprallbedingung ohne Entfaltung dar, und Fig. 11 stellt eine Aufprallbedingung mit Entfaltung dar. Jede der in Fig. 10 und 11 gezeigten Kurvenlinien besteht aus einer Vielzahl einzelner Punkte, die durch eine Linie verbunden sind, wobei jeder Punkt einer zugehörigen Kurvenlinie das Ergebnis seines Algorithmus an diesem zugeordneten Zeitpunkt wiedergibt. Die im Steuerungsverfahren verwendeten Grenzen X1, X2 und V sind durch empirische Methoden bestimmt. Ein Fahrzeug des Typs, bei dem die Erfindung angewandt wird, wird wiederholt verschiedenen Arten von Aufprallbedingungen sowohl mit Entfaltung als auch ohne Entfaltung unterworfen. Die Werte für Geschwindigkeit, bSUMTOT und cSUMTOT werden für jede der Arten von Aufprallbedingungen bestimmt und aufgetragen. Ausgehend von der Vielzahl empirisch abgeleiteter Kurven werden Schwellenwerte ausgewählt, um sicherzustellen, daß rechtzeitig ein Betätigungssignal zur Verfügung gestellt wird, um einen angemessenen Insassenschutz zu erzielen, wenn dieser Fahrzeugtyp einer Aufprallbedingung mit Entfaltung ausgesetzt ist und daß bei einer Aufprallbedingung ohne Entfaltung kein Betätigungssignal zur Verfügung gestellt wird. Die ausgewählten Schwellenwerte werden im internen Speicher des Mikrorechners 254 gespeichert.
Da die Schwellenwerte von dem jeweiligen Fahrzeugtyp abhängen, müssen empirische Aufpralldaten für jeden Fahrzeugtyp, an dem die Erfindung benutzt werden wird, erhalten werden.
Wie zuvor schon angemerkt, veranschaulicht Fig. 10 eine Aufprallbedingung ohne Entfaltung. Wenn die Bremskraft dem 2 G-Niveau entspricht oder dieses übersteigt, wird die Zeit als T0 markiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Geschwindigkeitswert auf Null gesetzt und der Ausdruck cPART2 wird auf Null gesetzt. Wie aus der Kurve erkennbar ist, übersteigt der Wert von cSUMTOT die zugehörige Grenze X2 nicht ehe die Zeit T1 eintritt. Wie gleichfalls aus der Kurve zu entnehmen ist, gleicht der Wert von bSUMTOT allerdings nicht der zugehörigen Grenze X1 und übersteigt diese auch nicht vor dem Eintreten der Zeit T1. Die Geschwindigkeit übersteigt vor der Zeit T2 die ihr zugeordnete Grenze V nicht. Jedoch wird das Betätigungssignal nicht geliefert, um das Insassenfesthaltesystem zu betätigen, weil cSUMTOT seinem Grenzwert X1 vor der Zeit T1 nicht gleicht oder diesen über- steigt.
Fig. 11 veranschaulicht, wie zuvor schon angemerkt, eine Aufprallbedingung mit Entfaltung. Wenn die Bremskraft dem 2 G-Niveau gleicht oder dieses übersteigt, wird die Zeit mit T0 markiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Geschwindigkeitswert auf Null gesetzt und der Ausdruck cPART2 wird auf Null gesetzt. Wie aus der Kurve zu entnehmen ist, übersteigt der Wert von cSUMTOT seine zugehörige Grenze X2 nicht, ehe die Zeit T1 eintritt. Wie ferner aus der Kurve zu entnehmen ist, übersteigt der Wert von bSUMTOT seine zugehörige Grenze X1 vor dem Eintreten der Zeit T1. Die Geschwindigkeit übersteigt ihre zugeordnete Grenze V vor der Zeit T2. Das Betätigungssignal wird geliefert, um das Insassenfesthaltesystem zu betätigen, weil die drei Kriterien, nämlich die Geschwindigkeit (aSUM), bSUMTOT und cSUM- TOT alle innerhalb der ihnen zugeordneten Zeitspannen ihren zugeordneten Grenzen gleichen oder diese überschreiten. Das Insassenfesthalte-Betätigungssignal wird zu der späteren der Zeit zur Verfügung gestellt, wenn VEL seine Grenze überschreitet oder wenn sowohl bSUMTOT als auch cSUMTOT gleichzeitig ihre Grenzen überschreiten.
Obwohl das zum Beschreiben des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung benutzte spezielle Beispiel es erforderlich machte, daß VEL, bSUMTOT und cSUMTOT alle innerhalb der ihnen zugeordneten Zeitspannen ihren zugeordneten Grenzen gleichen oder diese überschreiten, ist die Erfindung nicht in dieser Weise beschränkt. Es ist festgestellt worden, daß für bestimmte Fahrzeuge bSUMTOT oder cSUMTOT allein herangezogen werden kann, um zwischen einem Aufprall von ausreichender Heftigkeit, daß der Airbag erforderlich ist, um die Fahrzeuginsassen zu schützen und einem Aufprall ohne Entfaltung zu unterscheiden. Für gewisse
Fahrzeugtypen ist es deshalb möglich, auf einen kinetischen Energiewert hin zu überwachen und diesen kinetischen Energiewert mit einer vorherbestimmten Grenze zu vergleichen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Energie des Aufpralls durch Integrieren des Potenzspektrumdichtewertes über alle Frequenzen des analogen Spannungswertes des elektrischen Signals vom Wandler bestimmt. Das Integral der Potenzspektrumdichte steht in Abhängigkeitsbeziehung zur Aufprallenergie des Fahrzeugs während einer Aufprallbedingung. In diesem zeitabhängigen Signal vorhandene, vorherbestimmte Frequenzwerte können aus der Potenzspektrumdichteintegration zur Bestimmung eines Teils der Aufprallenergie ähnlich der oben beschriebenen cSUMTOT-Berechnung eliminiert werden. Für den Fachmann liegt auf der Hand, daß die Frequenz bei Null Hertz aus der Potenzspektrumdichteberechnung entfernt werden kann, um die DC-Komponente aus dem Aufprall in ähnlicher Weise wie oben beschrieben zu entfernen.
Diese Erfindung ist unter Hinweis auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Abwandlungen und Änderungen können Anderen beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung einfallen. Beispielsweise sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Betätigung eines Festhaltesystems mit Luftsack beschrieben worden. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist aber ebenso anwendbar bei anderen Insassenfesthaltesystemen. Z.B. kann das Betätigungssignal benutzt werden, um einen Sicherheitsgurt in einem verriegelbaren Sicherheitsgurtsystem zu verriegeln oder um einen Vorspanner für eine Sitzgurtrückziehvorrichtung in einem Sicherheitsgurtsystem zu betätigen. Die Erfindung ist auch unter Bezugnahme auf einen Mikrorechner beschrieben worden. Der Fachmann weiß zu würdigen, daß die vom Mikrorechner erfüllten Funktionen unter Verwendung gesonderter Schaltungsanordnungen durchgeführt werden können. Ferner wird erwogen, daß die Erfindung in einer "anwendungsspezifischen integrierten Schaltung" verkörpert werden kann, die in der Technik als ASIC bekannt ist. Die Wörter "Beschleunigung" und "Verlangsamung" sind austauschbar benutzt. Dem
Fachmann ist klar, daß der Unterschied allein im eigenen Bezugsrahmen liegt.

Claims

1. Vorrichtung (20) zum Bereitstellen eines Insassenfesthalte-Betätigungssignals zur Verwendung beim Steuern der Betätigung eines Insassenfesthaltesystems in einem Fahrzeug mit:

- Meßfühleinrichtungen (24, 222), die an der Fahrzeugkarrosserie anbringbar sind, um einen Fahrzeugaufprall wahrzunehmen;

- Einrichtungen (28, 250, 252, 254, 256) zum Überwachen des Ausgangs der Meßfühleinrichtungen und zum Bestimmen eines zum Aufprall in Beziehung stehenden Wertes anhand des Ausgangs;

- Einrichtungen (112, 254) zum Vergleichen des bestimmten Wertes mit einer Grenze (114);

- Einrichtungen (124, 128, 260, 264, 266) zum BereitsteIlen des Insassenfesthalte-Betätigungssignals, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß der verglichene Wert der Grenze gleicht oder größer ist als diese;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Meßfühleinrichtung (24, 222) ein zeitabhängiges elektrisches Signal (26, 228) liefert, welches ein elektrisches Merkmal hat, das zu der Fahrzeugaufprallverlangsamung in Abhängigkeitsbeziehung steht;

- die Einrichtung (28, 250, 252, 254, 256) zum Bestimmen eines Wertes mindestens einen Energiewert bestimmt, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht;

- die Einrichtung (112, 254) zum Vergleichen den bestimmten mindestens einen Energiewert mit einer zugehörigen Grenze (114) vergleicht, welche ein maximales Energieniveau bezeichnet, jenseits dessen die Insassenfesthaltevorrichtung betätigt werden muß, um den Schutz der Insassen zu maximieren; und

- die Bereitstellungseinrichtung das Insassenfesthalte- Betätigungssignal zur Verfügung stellt, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß der oder jeder der verglichenen Werte seiner zugehörigen Grenze gleicht oder größer ist als diese.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Zeiteinrichtungen (254) aufweist, um ein Zeitsignal bereitzustellen, und bei der die Einrichtung (254) zum Vergleichen den mindestens einen Energiewert mit seiner zugeordneten Grenze innerhalb mindestens einer zugeordneten Zeitspanne vergleicht, die von dem Zeitsignal zeitlich festgelegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen Energiewertes Einrichtungen (28) zum Bestimmen des Effektivwertes das analogen Spannungswertes des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung (24) einschließt, wobei der Effektivwert zu der Aufprallenergie des Fahrzeugs während einer Aufprallbedingung in Abhängigkeitsbeziehung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen Energiewertes Einrichtungen (252, 254, 256) zum Messen des analogen Spannungswertes des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zeiten einschließt, Einrichtungen (252) zum Umwandeln jedes der gemessenen analogen Spannungswerte in einen entsprechenden digitalen Wert, Einrichtungen (254) zum Summieren des absoluten Wertes jedes der digitalen Werte zur Bestimmung eines summierten digitalen Wertes, der in Abhängigkeitsbeziehung steht zu dem in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Gesamtenergiewert, wobei die Vergleichseinrichtung (254) den summierten digitalen Wert mit der zugeordneten Grenze für den mindestens einen Energiewert vergleicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen Energiewertes Einrichtungen (252, 254, 256) zum Messen des analogen Spannungswertes des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zeiten einschließt, Einrichtungen (252) zum Umwandeln jedes der gemessenen analogen Spannungswerte in einen entsprechenden digitalen Wert, Einrichtungen (254) zum Bestimmen eines durchschnittlichen Wertes, der zum Mittelwert einer vorherbestimmten Anzahl der neuesten Meßwerte des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung in Abhängigkeitsbeziehung steht, Einrichtungen (254) zum Subtrahieren des durchschnittlichen Wertes von jedem der Meßwerte, Einrichtungen (254) zum Summieren des absoluten Wertes jedes der digitalen Werte minus des durchschnittlichen Wertes zum Bestimmen einer Summe, die in Abhängigkeitsbeziehung steht zu dem in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Gesamtenergiewert des Aufpralls unter Ausschluß der Energie, die aus der Null-Hertz-Frequenz des zeitabhängigen elektronischen Signals resultiert, wobei die Vergleichseinrichtung (254) den resultierenden summierten absoluten Wert mit der zugehörigen Grenze für den Energiewert vergleicht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Einrichtungen (254) aufweist zum Multiplizieren jedes festgestellten Energiewertes mit einem Gewichtungsfaktor, um gewissen erworbenen Datenmessungen einen größeren Wert als anderen bestimmten Energiewerten zu geben, Einrichtungen (254) zum Summieren der gewichteten Energiewerte zwecks Bestimmung eines Summengesamtwertes, wobei die Vergleichseinrichtung (245) den resultierenden Summengesamtwert mit der zugeordneten Grenze für den Energiewert vergleicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren so gewählt sind, daß sie den als letztes erworbenen Daten das größte Gewicht geben.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Einrichtungen (252, 254, 256) einschließt zum Messen des analogen Spannungswertes des zeitabhängigen elektrischen Signals zu einer Vielzahl gesonderter Zeitpunkte während eines vorherbestimmten Zeitintervalls, Einrichtungen (252) zum Umwandeln jedes der gemessenen analogen Spannungswerte in einen digitalen Wert, Einrichtungen (254) zum Bestimmen des Energiewertes, Einrichtungen (256) zum Speichern einer vorherbestimmten Anzahl der Werte in Speichern, Einrichtungen (254) zum Kombinieren der gespeicherten Werte zu einem Summengesamtwert, wobei die Vergleichseinrichtung (254) den Summengesamtwert mit der zugeordneten Grenze für den Energiewert vergleicht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Einrichtungen (252, 254, 256) einschließt zum Aktualisieren eines Teils der gespeicherten digitalen Werte durch Ersetzen eines Teils der gespeicherten digitalen Werte durch neu bestimmte digitale Werte, wobei die Einrichtungen (254) zum Bestimmen des Summengesamtwertes ihre Bestimmungen auf der Grundlage der aktualisierten, gespeicherten, digitalen Werte vornehmen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen in Abhängigkeitsbeziehung zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls stehenden Energiewertes anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals eine Einrichtung (254) einschließt, um aus der Energiebestimmung Energie auszuschließen, die aus mindestens einer vorherbestimmten Frequenz in dem zeitabhängigen Signal resultiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen Energiewerts eine Einrichtung (254) einschließt, um das Integral der Potenzspektrumdichte über alle Frequenzen des analogen Spannungswertes des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung zu bestimmen, wobei das Integral der Potenzspektrumdichte zu der Aufprallenergie des Fahrzeugs während einer Aufprallbedingung in Abhängigkeitsbeziehung steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des Integrals der Potenzspektrumdichte eine Einrichtung (254) einschließt, um aus der Bestimmung Energie auszuschließen, die aus mindestens einer vorherbestimmten Frequenz in dem zeitabhängigen Signal resultiert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeschlossene Frequenz Null Hertz beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen der mindestens einen Energie eine Einrichtung (254) einschließt, um zu erfassen, wann die Fahrzeugverlangsamung größer ist als ein vorherbestimmter Wert, wobei ein Vergleich des mindestens einen Energiewertes mit einer zugeordneten Grenze nicht beginnt, ehe die erfaßte Fahrzeugverlangsamung größer ist als der vorherbestimmte Wert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen des mindestens einen Energiewertes Einrichtungen (252, 254, 256) zum Messen des analogen Spannungswertes des elektrischen Signals von der Meßfühleinrichtung zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zeiten einschließt, Einrichtungen (252) zum Umwandeln jedes der gemessenen analogen Spannungswerte in einen entsprechenden digitalen Wert, Einrichtungen (254) zum Quadrieren der individuellen digitalen Werte, Summieren der quadrierten Werte und Wurzelziehen aus der Summe der Quadrate, wobei die Vergleichseinrichtung (254) die Quadratwurzel der Summe der Quadrate mit der zugeordneten Grenze für den mindestens einen Energiewert vergleicht.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Einrichtungen (254) zum Bestimmen eines Fahrzeuggeschwindigkeitswertes anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals einschließt;

- Einrichtungen (254) zum Vergleichen des bestimmten, mindestens einen Energiewertes und des Fahrzeuggeschwindigkeitswertes mit zugeordneten Grenzen; und

- Einrichtungen (260, 264, 266, 268, 270) zur Bereitstellung des Insassenfesthalte-Betätigungssignals, wenn die Vergleichseinrichtung (254) anzeigt, daß jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühleinrichtung (222) ein zeitabhängiges elektrisches Signal (228) bereitstellt, welches eine elektrische Charakteristik proportional zur Fahrzeugaufprallverlangsamung hat, und worin die Einrichtung zum Bestimmen Einrichtungen (250, 252, 254, 256) einschließt, die anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals (228) einen ersten Energiewert bestimmen, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Gesamtenergie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht, und Einrichtungen (250, 252, 254, 256), die anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals (228) einen zweiten Energiewert bestimmen, der in Abhängigkeitsbeziehung steht zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls minus der mindestens einem vorherbestimmten Frequenzband zugeordneten Energie, und worin die Vorrichtung ferner Einrichtungen (254) zum Bestimmen eines Fahrzeuggeschwindigkeitswertes anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals (228) einschließt, wobei die Einrichtung (254) zum Vergleichen den ersten Energiewert, den zweiten Energiewert und den Fahrzeuggeschwindigkeitswert gegen zugeordnete Grenzen bestimmt, wobei die Einrichtungen (260, 264, 266) zur Bereitstellung des Insassenfesthalte-Betätigungssignals das Betätigungssignal zur Verfügung stellen, wenn die Vergleichseinrichtung anzeigt, daß jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.

18. Verfahren zur Bereitstellung eines Insassenfesthalte- Betätigungssignals zur Verwendung beim Steuern der Betätigung eines Insassenfesthaltesystems in einem Fahrzeug, mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen (24, 222) eines elektrischen Signals (26, 228), welches eine elektrische Charakteristik hat, die zum Fahrzeugaufprall in Abhängigkeitsbeziehung steht,

- Bestimmen (28, 250, 252, 254, 256) mindestens eines für den Fahrzeugaufprall bezeichnenden Wertes anhand des elektrischen Signals;

- Vergleichen (112, 254) des bestimmten mindestens eines Wertes mit einer Grenze (114); und

- Bereitstellen (124, 128, 260, 264, 266) des Insassenfesthalte-Betätigungssignals, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der verglichene Wert der Grenze gleicht oder größer ist als diese; dadurch gekennzeichnet, daß:

- der Schritt der Bereitstellung (24, 222) einschließt, daß ein zeitabhängiges elektrisches Signal (26, 228) zur Verfügung gestellt wird, welches eine elektrische Charakteristik hat, die zu der Fahrzeugaufprallverlangsamung in Abhängigkeitsbeziehung steht;

- daß der Schritt der Bestimmung einschließt, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals mindestens ein Energiewert bestimmt (28, 250, 252, 254, 256) wird, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht;

- daß der Schritt des Vergleichens (112, 254) den bestimmten, mindestens einen Energiewert mit einer zugeordneten Grenze (114) vergleicht, die ein maximales Energieniveau bezeichnet, jenseits dessen die Insassenfesthaltevorrichtung betätigt werden muß, um den Schutz der Insassen zu maximieren; und

- der Schritt der Bereitstellung (124, 128, 260, 264, 266) das Insassenfesthalte-Betätigungssignal zur Verfügung stellt, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der oder jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte des Bestimmens (254) eines Fahrzeuggeschwindigkeitswertes anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals;

- Vergleichens (254) des bestimmten, mindestens einen Energiewertes und des Fahrzeuggeschwindigkeitswertes mit zugeordneten Grenzen; und

- Bereitstellens (260, 264, 266) des Insassenfesthalte- Betätigungssignals aufweist, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.

20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens einschließt, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein erster Energiewert bestimmt wird, der zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Gesamtenergie des Aufpralls in Abhängigkeitsbeziehung steht; und

daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein zweiter Energiewert bestimmt wird, der in Funktionsbeziehung steht zu der in der Fahrzeugkarrosserie verteilten Energie des Aufpralls minus der Energie, die mindestens einem vorherbestimmten Frequenzband zugeordnet ist;

- und das Verfahren ferner einschließt, daß anhand des zeitabhängigen elektrischen Signals ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert bestimmt wird;

- und der Vergleichsschritt einschließt, daß der bestimmte erste Energiewert, der zweite Energiewert und der Fahrzeuggeschwindigkeitswert mit zugeordneten Grenzen verglichen wird; und

- der Schritt der Bereitstellung einschließt, daß das Insassenfesthalte-Betätigungssignal zur Verfügung gestellt wird, wenn der Vergleichsschritt anzeigt, daß der oder jeder der verglichenen Werte seiner zugeordneten Grenze gleicht oder größer ist als diese.