ES2302245T3 - Dispositivo de puesta en marcha de medidas de seguridad pasiva para ocupantes. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para poner en marcha medidas de seguridad pasiva para los ocupantes de un vehículo automóvil, que presenta una unidad de control, un gran número de transductores de aceleración para captar la aceleración en diferentes lugares del vehículo automóvil originada por un choque de dicho vehículo, y líneas de alimentación asociadas a los transductores de aceleración, a través de las cuales se transmiten señales de salida de los transductores de aceleración a la unidad de control, la cual evalúa señales de salida de valor continuo de al menos una parte de los transductores de aceleración, determina a partir de las señales de salida la naturaleza y/o gravedad de un choque y, en función de éstas, pone en marcha medidas de seguridad adecuadas, caracterizado porque al menos un transductor de aceleración está instalado de tal modo en una parte del vehículo con pequeña rigidez estructural situada en los contornos exteriores de dicho vehículo y todas las partes del vehículo están construidas de tal modo en cuanto a su forma, disposición y material que, después de un choque del vehículo de gravedad pequeña o media, el transductor de aceleración no entre en contacto, dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, con una parte del vehículo dotada de alta rigidez estructural.

Description

Dispositivo de puesta en marcha de medidas de seguridad pasiva para ocupantes.

La invención concierne a un dispositivo de puesta en marcha de medidas de seguridad pasiva para los ocupantes de un vehículo automóvil (medidas para la seguridad pasiva de ocupantes de un vehículo), que presenta una unidad de control, un gran número de transductores de aceleración para captar la aceleración en lugares diferentes del vehículo automóvil, originada por un choque de dicho vehículo automóvil, y líneas de alimentación asociadas a los transductores de aceleración, a través de las cuales se transmiten señales de salida de los transductores de aceleración hacia la unidad de control, la cual evalúa señales de salida de valor continuo de al menos una parte de los transductores de aceleración, determina a partir de las señales de salida la naturaleza y/o la gravedad de un choque y, en función de ellas, pone en marcha medidas de seguridad adecuadas.

Las medidas de seguridad pasiva para la protección de los ocupantes de un vehículo automóvil son puestas en marcha sobre la base de señales que se obtienen típicamente de sensores montados en posiciones distribuidas dentro del vehículo. Con miras a una puesta en marcha de tales medidas de seguridad efectuada a su debido tiempo y adecuada a la respectiva situación se adjudica una gran importancia a la instalación espacial adecuada de los sensores y a su fiabilidad.

Para que, junto con la producción de un choque, se puedan valorar también su naturaleza y su gravedad, es ventajoso captar la evolución temporal de la aceleración que actúa sobre diferentes partes del vehículo. A este fin, se emplean frecuentemente transductores de aceleración en dispositivos de seguridad pasiva para ocupantes. Estos transductores son típicamente adecuados para suministrar como señal de salida una señal de valor continuo proporcional a la aceleración actuante. Asimismo, existen sensores en los que se integra ya en el sensor una señal de aceleración y, por tanto, se emite una señal de velocidad o de posición. En lo que sigue, tales sensores se denominan también transductores de aceleración.

Aparte de transductores de aceleración en el sentido anteriormente citado, se utilizan frecuentemente sensores que varían su señal de salida solamente cuando la aceleración, velocidad o deformación actuante sobre ellos sobrepasa un umbral determinado. En lo que sigue, tales sensores se denominan sensores binarios. En lo que sigue, se denominan también sensores binarios unos sensores que suministran una señal de valor continuo que es evaluada por una unidad de control a la que se transmite la señal, pero que se basa únicamente en un umbral para obtener una señal binaria.

Para el reconocimiento rápido de un choque, especialmente un choque frontal, se conocen numerosos dispositivos en los que se montan los llamados sensores frontales cerca de los contornos exteriores del vehículo. Se conoce por US 3,861,488 un sensor para captar una velocidad de choque que está montado directamente en el lado de un parachoques que queda vuelto hacia el interior del vehículo. Sin embargo, en el dispositivo de seguridad descrito no están previstos medios para diferenciar entre un choque del vehículo relevante para la seguridad y unas influencias perturbadoras no relevantes para la seguridad. La alta probabilidad de disparos fallidos ligada a esto ha de considerarse como una seria desventaja en un dispositivo de seguridad pasiva. Además, el sensor empleado y su línea de alimentación en la forma de realización descrita, que se caracteriza por un lugar de instalación frecuentemente descubierto, están insuficientemente protegidos contra influencias ambientales (climatología, agua de salpicaduras, etc.), lo que puede repercutir desventajosamente sobre la durabilidad de estos componentes y conducir a funcionamientos
erróneos.

La clase de instalación de sensores frontales más frecuente según el estado de la técnica es la instalación en una parte de la carrocería cerca de los contornos exteriores del vehículo definidos por los parachoques del mismo. Por ejemplo, se conoce por el documento de carácter genérico US 4,995,639 un dispositivo de seguridad pasiva en el que un sensor frontal está montado en un travesaño delantero del vehículo. En esta clase de instalación tiene una repercusión desventajosa en lo que respecta a la capacidad de medida y de evaluación de las señales del sensor el hecho de que, debido a la alta rigidez de la carrocería en comparación con los parachoques, se tiene que, en el caso de un choque, actúan sobre el transductor de aceleración, dentro de un espacio de tiempo relativamente pequeño, unas puntas de aceleración muy altas. Asimismo, debido a la rigidez de la carrocería se pueden presentar en forma amplificada unas vibraciones mecánicas de resonancia que se superponen a la señal de aceleración que se quiere medir y que dificultan la evaluación de la misma. Además, en el caso de una instalación de un transductor de aceleración desplazada desde los contornos exteriores del vehículo hacia el interior del mismo - la figura 1 de US 4,995,639 no representa todas las partes relevantes del vehículo - existe tan sólo un acoplamiento mecánico indirecto entre el sitio del choque y el sitio de instalación del transductor de aceleración. La transmisión mecánica de la energía de choque a través de este acoplamiento mecánico indirecto provoca un falseamiento de la aceleración medida por el transductor de aceleración en comparación con la aceleración que actúa en los contornos exteriores del vehículo. De este modo, un choque puede ser detectado tan sólo muy tarde y solamente se le puede valorar con poca exactitud en lo que respecta a su clase y gravedad. Esto se aplica especialmente para un choque de gravedad pequeña o media. Según estudios realizados, un choque grave puede detectarse mejor con sensores instalados en otros lugares de medida.

Por choque de gravedad media o pequeña ha de entenderse en lo que sigue un choque con una velocidad relativa de choque de hasta 40 km/h contra un objeto blando o con una velocidad relativa de choque de hasta 30 km/h contra un objeto duro.

Se conoce por DE 101 42 925 C1 un dispositivo de seguridad pasiva con sensores frontales instalados directamente en los parachoques delanteros. Sin embargo, los sensores frontales están construidos aquí como sensores binarios que sirven únicamente para la detección prematura de un choque. La valoración de la naturaleza y la gravedad de un choque se efectúan sobre la base de más transductores de aceleración instalados en el interior del vehículo. Se han explicado ya en un pasaje anterior las desventajas relacionadas con la detección y valoración de un choque de gravedad pequeña o media, las cuales van acompañadas de un acoplamiento mecánico indirecto, resultante de la instalación en el interior del vehículo, entre el sitio del choque y el lugar de instalación del sensor.

El problema de la invención consiste en crear un dispositivo de la clase citada al principio afectado de un pequeño riesgo de funcionamientos erróneos, que permita una detección temprana del choque y una valoración exacta de la naturaleza y/o la gravedad de un choque. En particular, se pueden realizar una detección temprana y una valoración exacta para un choque de gravedad pequeña o media.

Este problema se resuelve por medio de un dispositivo de seguridad pasiva en el que los transductores de aceleración previstos para la captación de señales están instalados de tal modo en los contornos exteriores del vehículo sobre partes de éste de pequeña rigidez estructural y en el que todas las partes del vehículo están construidas de tal modo en cuanto a su forma, disposición y material que, después de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media, los transductores de aceleración no entran en contacto, dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, con partes del vehículo dotadas de alta rigidez estructural.

En caso de un choque del vehículo con un objeto, los máximos valores de aceleración actúan sobre las partes del vehículo que se encuentran más próximas al sitio del choque en los contornos exteriores del vehículo. Asimismo, para tales partes del vehículo se consigue en un momento muy temprano el máximo cuantitativo de la evolución temporal de la aceleración que sigue a un choque. Esto se aplica especialmente cuando las partes citadas del vehículo poseen una pequeña rigidez estructural, es decir que reaccionan al choque con una fuerte deformación y, por tanto, con grandes valores de aceleración. Si se instala un transductor de aceleración en una parte de esta clase del vehículo, un choque producido cerca del sitio de instalación del transductor de aceleración tiene como consecuencia una variación temprana y fuerte de la señal de salida del transductor de aceleración.

El resultado del acoplamiento mecánico directo entre el objeto impactante y una parte del vehículo en los contornos exteriores de éste cerca del sitio del choque es un acoplamiento mecánico directo entre el objeto impactante y el transductor de aceleración montado en la parte del vehículo. Por tanto, la aceleración actuante en el sitio del choque actúa sobre el sensor de aceleración en estado no falseado o bien en estado menos falseado que en caso de la instalación del sensor de aceleración en otro sitio del vehículo. Las evoluciones temporales de aceleración que pueden ser registradas con un transductor de aceleración instalado según la invención son típicamente adecuadas, en cuanto a la calidad de las señales y el intervalo de valores, para realizar una evaluación de valor continuo.

La temprana habilitación -realizada por un dispositivo según la invención- de evoluciones temporales de aceleración mecánicamente no falseadas y evaluables continuamente en su valor hace posible que, con una retransmisión y evaluación correspondientes de las señales, se efectúe una valoración exacta y fiable de la naturaleza y la gravedad de un choque y se favorezca así la puesta en marcha de medidas de seguridad pasiva adecuadas. Se mejora así netamente la seguridad de los ocupantes del vehículo.

Una ventaja de la instalación según la invención de un transductor de aceleración en una parte del vehículo dotada de pequeña rigidez estructural consiste en que se reduce así, en comparación con la instalación en una parte de la carrocería, la acción de vibraciones sobre el transductor de aceleración que no son relevantes para la seguridad.

Otra ventaja esencial de un dispositivo según la invención reside en que la aceleración que actúa sobre el transductor de aceleración en caso de un choque perdura durante un espacio de tiempo más largo en comparación con el caso de la instalación en una parte de la carrocería. Debido al tiempo de acción más largo se puede obtener una señal de evaluación temporal mejor evaluable y aprovechable, por ejemplo, en una unidad de control para su comparación con modelos archivados allí en una base de datos. Es deseable aquí una longitud mínima del espacio de tiempo de acción de, por ejemplo, aproximadamente 4 ms, designada en lo que sigue tiempo de acción mínimo. El tiempo de acción mínimo exacto depende del respectivo procedimiento empleado para valorar el choque.

Sin embargo, se puede garantizar un tiempo de acción mínimo únicamente cuando, incluso en el caso de una deformación del vehículo resultante de un choque, el transductor de aceleración no es destruido dentro del espacio de tiempo de acción mínimo ni tampoco falla por otros motivos. Como espacio de tiempo de acción mínimo se designa el espacio de tiempo con la longitud del tiempo de acción mínimo que comienza en el momento del choque entre el vehículo y el objeto.

Para impedir la destrucción de los transductores de aceleración dentro del espacio de tiempo de acción mínimo se han instalado los transductores de aceleración en un dispositivo según la invención y se han construido todas las partes del vehículo respecto de su forma, disposición y material de tal modo que, después de un choque, los transductores de aceleración contenidos no entren en contacto con partes del vehículo de alta rigidez estructural dentro del espacio de tiempo de acción mínimo.

\newpage

Según un perfeccionamiento de la invención, se prevé para ello en el lado del transductor de aceleración que queda vuelto hacia el interior del vehículo un espacio de deformación que es hueco o está ocupado exclusivamente por partes del vehículo de pequeña rigidez estructural. Hacia el exterior del vehículo se limita preferiblemente el espacio de deformación por medio de un plano que discurre a través del transductor de aceleración y cuya normal mira desde el transductor de aceleración hacia el interior del vehículo. La forma del espacio de deformación hacia el interior del vehículo viene definida por la forma y disposición de las partes contiguas del vehículo. Las deformaciones de estas partes del vehículo pueden variar el espacio de deformación.

En lugar de un plano que pase por el transductor de aceleración se puede definir también como limitación más restrictiva del espacio de deformación hacia el exterior del vehículo un hiperplano que parta del transductor de aceleración, por ejemplo en forma cónica. De esta manera, se pueden tener en cuenta posibles direcciones de movimiento del transductor de aceleración originadas por una deformación. El plano o el hiperplano se elige según la invención de modo que el transductor de aceleración se encuentre siempre completamente en el lado interior al vehículo del plano o del hiperplano, especialmente en el caso de un choque.

Siempre que esté ya presente en una parte del vehículo un espacio de deformación de esta clase situado en el lado -vuelto hacia el interior del vehículo- de un sitio adecuado en principio para instalar según la invención un transductor de aceleración, se puede instalar un transductor de aceleración en este sitio.

Según el modo de consideración, el propio acelerador de aceleración se encuentra dentro del espacio de deformación asociado al mismo o en el borde de este espacio que mira hacia el exterior del vehículo. En caso de un choque, el transductor de aceleración es desplazado en mayor medida hacia el interior del espacio de deformación debido a la deformación de la parte del vehículo automóvil en la que dicho transductor está fijado. Debido al hecho de que en el espacio de deformación no se encuentran partes del vehículo dotadas de alta rigidez estructural, se garantiza que el transductor de aceleración no sea destruido por el contacto con una parte del vehículo dotada de alta rigidez estructural en tanto que dicho transductor se encuentre completamente en el interior del espacio de deformación.

Las dimensiones del espacio de deformación que ha de preverse, especialmente la profundidad del mismo hacia el interior del vehículo, se fijan con ayuda del intervalo de las velocidades de choque a detectar por el transductor de aceleración, el tiempo de acción mínimo y la rigidez estructural de la parte del vehículo en la que está instalado el transductor de aceleración. Siempre que esté disponible información para ello, se pueden tener en cuenta también en la estimación la masa, la forma, la rigidez, la velocidad y otras magnitudes físicas de objetos impactantes. En principio, el dimensionamiento del espacio de deformación puede efectuarse sobre la base de estimaciones de valor límite y/o de cálculos y/o de simulaciones (por ejemplo, FEM).

Basándose en métodos avanzados de desarrollo y fabricación, la toma en consideración del espacio de deformación puede efectuarse ya en el proceso de desarrollo temprano de un vehículo y se puede poner generalmente en práctica en el proceso de fabricación con el menor incremento posible del coste de fabricación. En el proceso de fabricación se puede verificar, por ejemplo mediante simulaciones en modelos de datos, especialmente los llamados prototipos virtuales, si un dimensionamiento determinado garantiza o permite esperar con alta probabilidad un tiempo de acción mínimo deseado en el caso de un choque de naturaleza y gravedad prefijadas.

Además de evitar la destrucción mecánica de los propios transductores de aceleración, la disponibilidad de señales de salida adecuadas de los transductores de aceleración para la evaluación en la unidad de control depende también de si se puede impedir la destrucción mecánica de las líneas de alimentación de los transductores de aceleración en el caso de un choque.

En aras de una mayor sencillez, en lo que sigue se parte de que cada transductor de aceleración posee una única línea de alimentación que lo une directamente con la unidad de control. Sin embargo, las consideraciones realizadas pueden transferirse sin mayores complicaciones a la conexión directa de los transductores de aceleración a la unidad de control a través de otros componentes de un sistema de bus de datos y/o a una conexión en red entre los transductores de aceleración. Por tanto, tales formas de realización caen también dentro del ámbito de la invención. Asimismo, mediante la unidad de control, que puede consistir en uno o más componentes, se evalúan otros sensores con la misma finalidad o con otras finalidades. Dependiendo del tipo de sensor del transductor de aceleración, la línea de alimentación alimenta eventualmente los transductores de aceleración con una magnitud de alimentación, de desviación o de referencia necesaria para su funcionamiento.

Conforme a un segundo perfeccionamiento de la invención, la línea de alimentación del al menos un transductor de aceleración es de construcción elástica, especialmente elástica a la flexión, y discurre dentro de un canal de dicha línea de alimentación definido por la forma, la disposición y eventualmente la deformación de las partes contiguas del vehículo. La destrucción mecánica de la línea de alimentación puede ser excluida con alta probabilidad cuando, en caso de un choque, este canal de la línea de alimentación no sea interrumpido en ningún sitio por la deformación de partes del vehículo y cuando la longitud del canal de la línea de alimentación no se modifique debido a la deformación de tal modo que la longitud de la línea de alimentación no sea ya suficiente para extenderse por todo el canal previsto para dicha línea. Por tanto, conforme al segundo perfeccionamiento citado de la invención, la forma, la disposición y el material de todas las partes del vehículo están concebidos de modo que, después de un choque del vehículo de gravedad pequeña o media, el diámetro más pequeño del canal de la línea de alimentación siga siendo mayor que el diámetro de dicha línea de alimentación dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo.

La sección transversal de la línea de alimentación se presupone aquí de momento como sustancialmente constante y de forma circular en toda la longitud de dicha línea de alimentación. En el caso de una línea de alimentación con sección transversal no constante y/o de forma no circular, se tiene que aplicar una consideración correspondientemente más complicada del canal restante de la línea de alimentación. Esta consideración y la construcción derivada de ella para las partes del vehículo que forman el canal de la línea de alimentación están también dentro del ámbito de la invención.

Además, conforme al segundo perfeccionamiento citado de la invención, la longitud de la línea de alimentación, eventualmente teniendo en cuenta una elasticidad a la dilatación, así como la disposición y fijación de la línea de alimentación en las partes del vehículo están concebidas de modo que la línea de alimentación pueda adaptarse a un gran número de posibles movimientos del transductor de aceleración y posibles variaciones del canal de la línea de alimentación, originados por la deformación de partes del vehículo, especialmente a todos los movimientos del transductor de aceleración y variaciones del canal de la línea de alimentación que resultan de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, sin que dicha línea se rompa o sea dañada.

Análogamente a lo que ocurre con el espacio de deformación anteriormente citado, las dimensiones y la forma exacta del canal de la línea de alimentación que se ha de prever se fijan con ayuda del intervalo de las velocidades de choque a detectar por el transductor de aceleración, con ayuda del tiempo de acción mínimo, con ayuda de las rigideces estructurales de las partes del vehículo que forman el canal de la línea de alimentación y con ayuda de la constitución de las partes del vehículo situadas entre el canal de la línea de alimentación y un potencial sitio de choque en el vehículo. Siempre que esté disponible información para ello, se pueden tener en cuenta también para la estimación, como en el caso del dimensionamiento del espacio de deformación, la masa, la forma, la rigidez, la velocidad y otras magnitudes físicas de los objetos impactantes. En principio, el dimensionado del canal de la línea de alimentación puede realizarse sobre la base de estimaciones de valor límite y/o cálculos y/o simulaciones (por ejemplo,
FEM).

Las ventajas anteriormente citadas del dispositivo según la invención se consiguen a causa de la instalación descubierta aquí implicada en los contornos exteriores del vehículo por efecto de la necesidad de una ejecución robusta de los transductores de aceleración y sus líneas de alimentación contra influencias del medio ambiente, especialmente la humedad.

En contraste con la mayoría de los transductores de aceleración que se utilizan según el estado de la técnica, la carcasa de un transductor de aceleración empleado en un dispositivo según la invención es de construcción resistente a la humedad. Asimismo, el sitio de unión entre la carcasa y la línea de alimentación del transductor de aceleración es de construcción resistente a la humedad.

Es especialmente ventajoso aquí el empleo de material hidrolíticamente estabilizado para la carcasa de un transductor de aceleración utilizado en un dispositivo según la invención.

Se puede conseguir una resistencia especialmente alta a la humedad cuando, alternativa o adicionalmente, la carcasa del transductor de aceleración se haya soldado con láser, especialmente cuando esta carcasa posea una tapa soldada con láser.

En la carcasa de un transductor de aceleración empleado en otra forma de realización especialmente ventajosa de un dispositivo según la invención están previstos medios para realizar una compensación de presión. Debido a esta compensación de presión se puede impedir que, a consecuencia de una depresión en el interior de la carcasa, se aspire humedad hacia dicho interior de la carcasa.

Además de resistencia a la humedad, en la construcción de los transductores de aceleración y de las líneas de alimentación hay que prestar atención a su alta robustez contra daños mecánicos (estallido de la caja del sensor, desprendimiento o rotura de la línea de alimentación) a causa de su instalación descubierta en el vehículo. Sin embargo, el cumplimiento de los requisitos citados se puede garantizar con ayuda de técnicas avanzadas en la fabricación de transductores de aceleración y líneas de alimentación.

Las carcasas resistentes a la humedad empleadas según la invención para transductores de aceleración poseen una alta elasticidad. En caso de un contacto con partes del vehículo originado por la deformación y que idealmente debe ser evitado, y/o en caso de una deformación de la parte del vehículo sobre la que está instalado el sensor de aceleración, los materiales elásticos son menos propensos a la destrucción que los materiales empleados en dispositivos según el estado de la técnica. Según el estado de la técnica, los sensores de aceleración están alojados casi siempre, por ejemplo, en carcasas metálicas con tapa pegada. Cuando se emplean carcasas elásticas de los transductores de aceleración, las vibraciones de la parte del vehículo en la que está instalado el sensor de aceleración producen menores señales perturbadoras que en el caso del empleo de carcasas más rígidas, por ejemplo carcasas metálicas.

Aparte del empleo de materiales elásticos a la flexión e idealmente también elásticos a la dilatación para las líneas de alimentación, el afianzamiento mecánico de las líneas de alimentación se efectúa ya en la mayoría de los casos durante el proceso temprano de desarrollo de un vehículo.

En la consideración realizada hasta ahora se ha supuesto que la aceleración que actúa sobre un transductor de aceleración instalado en los contornos exteriores del vehículo coincide ampliamente con la aceleración de las partes circundantes del vehículo y que las señales de salida del transductor de aceleración proporcionan así una buena representación de la aceleración que actúa sobre las partes correspondientes del vehículo.

No obstante, en caso de que se empleen transductores de aceleración con dirección de acción preferida se puede efectuar fiablemente una valoración de la naturaleza y la gravedad de un choque basándose en esta premisa únicamente cuando los transductores de aceleración estén instalados en los contornos exteriores del vehículo de modo que, en caso de un choque, no sean girados hacia fuera de su dirección de acción preferida. Por tanto, para una captación óptima de señales con transductores de aceleración hay que cuidar de que la aceleración que, originada por un choque, actúa sobre el transductor de aceleración posea una alta proporción de traslación y una proporción de rotación lo más pequeña posible.

Para garantizar una aceleración predominantemente de traslación en el caso de un choque es especialmente ventajoso que la sección transversal del transductor de aceleración en la dirección del interior del vehículo se solape sustancialmente con la sección transversal de un elemento de apoyo en la parte del vehículo que lleva el transductor de aceleración. Cuando, por motivos de construcción, no es posible un solapamiento, es deseable entonces una separación lo más pequeña posible (por ejemplo, menos de 10 cm).

Por este motivo, según una forma de realización preferida de la invención, un transductor de aceleración empleado en un dispositivo conforme a la invención esta posicionado de modo que la sección transversal del transductor de aceleración en la dirección del interior del vehículo posea una pequeña separación de la sección transversal de un elemento de apoyo, por ejemplo un amortiguador de rebote.

Cuando lo permitan las condiciones marginales de construcción, se posiciona entonces un transductor de aceleración según una forma de realización especialmente preferida de la invención de modo que su sección transversal en la dirección del interior del vehículo se solape sustancialmente con la sección transversal de un elemento de apoyo.

Por otro lado, si se emplean transductores de aceleración que estén en condiciones de captar metrotécnicamente aceleraciones en varias direcciones y/o una torsión, especialmente alrededor del eje vertical propio, la torsión del transductor de aceleración no tiene que evitarse entonces forzosamente con ayuda de medidas constructivas, sino que puede ser tenida en cuenta en el cálculo para la evaluación de sus señales de salida.

Las señales de salida de los transductores de aceleración son retransmitidas a una unidad de control a través de las líneas de alimentación. La unidad de control es adecuada para determinar la naturaleza y la gravedad de un choque, por ejemplo con ayuda de la comparación de las señales de aceleración recogidas de valor continuo con datos de referencia archivados. En particular, la unidad de control de un dispositivo ventajoso según la invención es adecuada para realizar, sobre la base de las señales de salida de los transductores de aceleración, una diferenciación entre un choque del vehículo e influencias perturbadoras que no son relevantes para la seguridad.

En función de la naturaleza y la gravedad de un choque, la unidad de control pone en marcha medidas de seguridad adecuadas. La puesta en marcha de medidas de seguridad adecuadas puede comprender también la puesta en marcha de medidas de preparación que permitan que se desarrollen de manera mejorada, por ejemplo más rápida, una o más medidas de seguridad que sólo se ponen en marcha más tarde.

En lo que sigue se explica la invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran en estos:

La figura 1, esquemáticamente, la instalación de un transductor de aceleración como sensor frontal en un dispositivo de seguridad pasiva para los ocupantes de un vehículo automóvil según una forma de realización de la presente invención,

La figura 2, una comparación entre las evoluciones temporales cualitativas de la aceleración negativa que actúa durante un choque frontal de un vehículo automóvil (a) sobre un transductor de aceleración dispuesto según la invención como sensor frontal y (b) sobre un transductor de aceleración dispuesto como sensor frontal según el estado de la técnica, y

La figura 3, esquemáticamente, la estructura de comunicación de un dispositivo de seguridad pasiva según la invención para los ocupantes de un vehículo automóvil.

La figura 1 muestra esquemáticamente la instalación de un transductor de aceleración como sensor frontal en un dispositivo de seguridad pasiva para los ocupantes de un vehículo automóvil según una forma de realización de la presente invención. El transductor de aceleración 1 que funciona como sensor frontal está inmovilizado en este caso directamente en el parachoques 2. De esta manera, el transductor de aceleración se encuentra en las proximidades inmediatas de los contornos exteriores del vehículo.

El dispositivo según la invención sirve especialmente para la detección y diferenciación de choques de gravedad pequeña o media (los llamados choques a "baja velocidad" con velocidades relativas de choque de hasta 40 km/h contra un objeto blando o con velocidades relativas de choque de hasta 30 km/h contra un objeto duro). Las señales de aceleración medidas en este caso están casi siempre en el rango de valores situado por debajo de 50 veces la aceleración terrestre. Los estudios han demostrado que los choques a "alta velocidad" pueden ser reconocidos antes y con mayor seguridad en otros lugares de medida, por ejemplo en el centro del vehículo.

El dispositivo según la invención puede preverse completamente por separado de un dispositivo para la detección y diferenciación de choques a "alta velocidad" o bien determinados componentes pueden utilizarse junto con tal dispositivo.

Debido a la pequeña rigidez estructural del parachoques 2, el transductor de aceleración 1 está expuesto a menores vibraciones que, por ejemplo, en el caso de una instalación en una parte 5 de la carrocería que se caracterice por una mayor rigidez estructural.

En el lugar de amarre representado el transductor de aceleración 1 está ampliamente protegido por la envoltura exterior del vehículo contra influencias del medio ambiente exterior (por ejemplo, golpes directos, climatología, agua de salpicaduras,...). Una carcasa de construcción elástica y resistente a la humedad, hecha de material hidrolíticamente estabilizado, con tapa soldada por láser, confiere una robustez adicional al transductor de aceleración 1.

En el lado del transductor de aceleración 1 que queda vuelto hacia el interior del vehículo está formado un espacio de deformación. Hacia el exterior del vehículo, el espacio de deformación está limitado por un hiperplano de forma cónica que abarca un ángulo de apertura de +/- 15 grados alrededor de un vector espacial que mira hacia el interior del vehículo a través del transductor de aceleración situado en su posición de partida. El hiperplano se ha elegido de modo que, antes, durante y después de una deformación originada por un choque, el transductor de aceleración 1 se encuentre con alta probabilidad completamente en el lado del hiperplano que mira hacia el interior del vehículo. Hacia el interior del vehículo, el espacio de deformación está limitado sustancialmente por la parte 5 de la carrocería. Otras partes
del vehículo no ilustradas aquí limitan en su caso adicionalmente el espacio de deformación, por ejemplo hacia arriba.

Debido al volumen del espacio de deformación, especialmente su profundidad, agrandado en comparación con el estado de la técnica en el que no se ha previsto deliberadamente este espacio de deformación, es decir, debido sustancialmente a la distancia entre el lugar de instalación del transductor de aceleración 1 y la siguiente parte 5 de la carrocería situada detrás del mismo, resulta en el caso de un choque un espacio de tiempo correspondientemente prolongado entre la primera aceleración mensurable del sensor frontal y su contacto con la carrocería, por efecto del cual se produce potencialmente un daño mecánico en el transductor de aceleración 1. Por tanto, se prolonga el espacio de tiempo de acción del transductor de aceleración 1 en comparación con el estado de la técnica.

En el ejemplo de realización ilustrado en la figura 1 el espacio de deformación es hueco. Como alternativa, un espacio de deformación puede contener según la invención partes del vehículo que posean todas ellas una rigidez estructural tan pequeña que el transductor de aceleración 1 protegido por este espacio de deformación no sea dañado por estas partes del vehículo como consecuencia de una deformación de las partes circundantes del vehículo que siga a un choque.

El espacio de deformación o las partes del vehículo que definen este espacio de deformación están construidos en el presente caso de modo que, después de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media, el transductor de aceleración 1 no entre en contacto dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo de 40 ms con una parte del vehículo de alta rigidez estructural, especialmente con la parte 5 de la carrocería. Por tanto, el transductor de aceleración 1 no es destruido dentro del espacio de tiempo de acción mínimo de 40 ms y sigue siendo plenamente capaz de funcionar.

Como espacio de tiempo de acción de un transductor de aceleración se define el espacio de tiempo entre el choque a detectar y el fallo o la destrucción del transductor de aceleración. El espacio de tiempo de acción puede determinarse ya en una fase temprana del desarrollo con ayuda de modelos de datos, los llamados prototipos virtuales, por medio de simulaciones FEM para diferentes lugares de instalación de un transductor de aceleración, para diferentes situaciones de choque y para diferentes formas de realización del espacio de deformación, y tal espacio de tiempo de acción puede ser comparado con el espacio de tiempo de acción mínimo deseado de 40 ms.

En el vehículo se encuentra un gran número de transductores de aceleración para captar la aceleración en lugares diferentes del vehículo automóvil originada por un choque de este vehículo. Al menos uno de estos transductores de aceleración está dispuesto y protegido según las explicaciones anteriores. Los transductores de aceleración están unidos con una unidad de control a través de líneas de alimentación asociadas a dichos transductores de aceleración. A través de las líneas de alimentación se transmiten a la unidad de control las señales de salida de los transductores de aceleración. La unidad de control evalúa señales de salida de valor continuo de al menos una parte de los transductores de aceleración, determina la naturaleza y/o la gravedad de un choque a partir de las señales de salida y, en función de ellas, pone en marcha medidas de seguridad adecuadas.

La sección transversal del transductor de aceleración 1 en la dirección del interior del vehículo está alejada, en el ejemplo según la figura 1, tan sólo unos pocos centímetros de la sección transversal del amortiguador de rebote 3. En caso de un choque y una deformación del parachoques 2, el transductor de aceleración 1 apenas es torsionado hacia fuera de su dirección de acción orientada hacia el interior del vehículo.

Según formas de realización ventajosas de la invención, que no se ha representado aquí expresamente, el transductor de aceleración 1 está posicionado de modo que la sección transversal de dicho transductor de aceleración 1 en dirección al interior del vehículo se solapa total o parcialmente con la sección transversal del amortiguador de rebote 3.

Dado que con las medidas de construcción descritas se puede garantizar que el transductor de aceleración 1 no sea sensiblemente torsionado, en el caso de un choque, hacia fuera de su dirección de acción orientada hacia el interior del vehículo, se puede emplear en el presente ejemplo de realización un transductor de aceleración con una única dirección de acción preferida.

En formas de realización alternativas de la invención que no se ilustran aquí por separado se emplean transductores de aceleración que son adecuados para captar metrotécnicamente aceleraciones en varias direcciones y/o una torsión, especialmente alrededor del eje vertical propio. Cuando se emplean tales transductores de aceleración, se puede tener en cuenta en el cálculo una torsión de los mismos para la evaluación de las señales de salida.

La instalación descubierta según la invención de los transductores de aceleración que funcionan como sensores frontales, aparte de requerir la protección mecánica ya comentada de los propios transductores de aceleración, requiere también una protección mecánica separada de las líneas de alimentación de los sensores frontales.

A este fin, se construyen las líneas de alimentación de los transductores de aceleración de modo que, por un lado, sean elásticas, en particular elásticas a la flexión. Por otro lado, para proteger la línea de alimentación 4 de un transductor de aceleración 1 de la figura 1 dentro del espacio de tiempo de acción mínimo después de un choque contra daños mecánicos, se prevé un canal para la línea de alimentación a través del cual se extienda dicha línea de alimentación 4.

El canal de la línea de alimentación está limitado por las partes circundantes del vehículo y, por tanto, su geometría viene definida por la forma y disposición de estas partes del vehículo. Por consiguiente, una deformación de las partes del vehículo varía también la geometría del canal de la línea de alimentación. En el ejemplo según la figura 1 la forma, la disposición y el material de todas las partes del vehículo están concebidos de modo que, después de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media, el diámetro mínimo del canal de la línea de alimentación siga siendo, dentro del espacio de tiempo de actuación mínimo, mayor que el diámetro de la línea de alimentación, que posee aquí una sección transversal de forma circular. La longitud de la línea de alimentación, eventualmente teniendo en cuenta una elasticidad a la dilatación de la línea de alimentación, y la disposición y fijación de la línea de alimentación en las partes circundantes del vehículo están concebidas de modo que la línea de alimentación se pueda adaptar a un gran número de posibles movimientos del transductor de aceleración y variaciones del canal de la línea de alimentación que sean originados por la deformación de partes del vehículo, sin que dicha línea se rompa ni resulte dañada. Para garantizar el tiempo de acción mínimo, los componentes citados están construidos en el ejemplo de modo que la línea de alimentación se pueda adaptar a todos los movimientos del transductor de aceleración y variaciones del canal de la línea de alimentación que resulten de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, sin que dicha línea se rompa, forme un acodamiento excesivo o sea seccionada completamente.

Con sujeción a las premisas de modernos métodos de desarrollo y fabricación de la industria de los vehículos automóviles se pueden realizar o crear ya en el proceso temprano de desarrollo de un vehículo automóvil canales para líneas de alimentación que permitan la protección mecánica descrita de las líneas de alimentación. Por tanto, los correspondientemente necesarios espesores y longitudes de la línea de alimentación, sujetadores de esta línea y eventuales conductos de paso a través de partes del vehículo se pueden prever y dimensionar ya en un estadio temprano de la planificación y pueden materializarse en el proceso de fabricación con un insignificante incremento del coste de producción. La verificación de si una determinada realización de las respectivas partes del vehículo garantiza el tiempo de acción mínimo deseado o se puede esperar éste con alta probabilidad, se efectúa por vía simulativa como en el caso de la verificación del espacio de deformación, por ejemplo a base de un análisis FEM.

La disponibilidad -obtenible por medio de un dispositivo según la invención- de señales de salida de los transductores de aceleración en el espacio de tiempo de acción mínimo total garantiza la posibilidad de una valoración exacta y fiable de la naturaleza y gravedad de un choque por parte de la unidad de control.

Además, como consecuencia del lugar de instalación aproximado a los contornos exteriores del vehículo en comparación con el estado de la técnica, se puede medir ya una aceleración en un momento más temprano, con lo que se pueden activar también medidas de seguridad pasiva del vehículo automóvil en un momento más temprano o bien se pueden poner éstas en situación de espera.

Para ilustrar las características anteriormente descritas, la figura 2 muestra una comparación de las evoluciones temporales cualitativas de la aceleración negativa que actúa durante un choque frontal de un vehículo automóvil en el instante t = 0 ms sobre un transductor de aceleración dispuesto como sensor frontal según la invención (señal 201) y sobre un transductor de aceleración dispuesto según el estado de la técnica (señal 202).

En caso de un choque, actúa primero una aceleración negativa relativamente pequeña sobre un transductor de aceleración instalado en una parte de la carrocería según el estado de la técnica (señal 202), mientras que, a consecuencia del choque, se deforman ya partes flexibles del vehículo en los contornos exteriores de éste. En esta fase la aceleración mensurable por el transductor de aceleración viene determinada en esencia únicamente por la aceleración que actúa sobre todo el vehículo y eventualmente una ligera deformación de la parte de la carrocería a consecuencia de un acoplamiento mecánico con partes del vehículo situadas más al exterior. Únicamente en un instante relativamente tardío (en la figura 2 en t > 100 ms) aumenta netamente el valor de la aceleración negativa en caso de que, después de una deformación excesiva de las partes del vehículo situadas más al exterior, la parte de la carrocería se deforme ella misma aún más fuertemente.

Con la instalación según la invención (señal 201) se puede medir una fuerte aceleración negativa en un momento sensiblemente más temprano, ya que la deformación de las partes del vehículo en los perímetros exteriores del mismo interviene plenamente en la medición del transductor de aceleración.

Como orientación, la figura 2 contiene, además, una marcación que identifica el final del espacio de tiempo de acción mínimo que se extiende desde t = 0 ms hasta t = 40 ms.

La instalación al descubierto según la invención de los sensores frontales puede conducir a que incluso en el caso de influencias exteriores no relevantes para la seguridad actúen aceleraciones mensurables sobre los sensores frontales. Por este motivo, aparte de la protección mecánica de los transductores de aceleración y de su línea de alimentación, una instalación según la invención requiere también una protección de todo el dispositivo de seguridad contra puestas en marcha erróneas. Esta protección se resuelve según la invención por medio de técnicas de la información.

La figura 3 muestra esquemáticamente la estructura de comunicación de un dispositivo de seguridad pasiva según la invención para los ocupantes de un vehículo automóvil. Los transductores de aceleración 101, 102 montados en forma distribuida en el vehículo y utilizados como sensores frontales se comunican con una unidad de control central 103 a través de un bus de datos. La unidad de control 103 evalúa evoluciones temporales casi continuas de las señales de los transductores de aceleración 101, 102, compara eventualmente estas evoluciones con modelos de señales diferentes archivados en una base de datos 104, determina la aparición, la clase y la gravedad de un choque y pone en marcha correspondientes medidas de seguridad pasiva. A este fin, la unidad de control 103 se comunica, a través del mismo u otro bus de datos, con aparatos de control 105, 106 mediante los cuales se pueden poner en marcha medidas de seguridad pasiva.

Claims (10)

1. Dispositivo para poner en marcha medidas de seguridad pasiva para los ocupantes de un vehículo automóvil, que presenta una unidad de control, un gran número de transductores de aceleración para captar la aceleración en diferentes lugares del vehículo automóvil originada por un choque de dicho vehículo, y líneas de alimentación asociadas a los transductores de aceleración, a través de las cuales se transmiten señales de salida de los transductores de aceleración a la unidad de control, la cual evalúa señales de salida de valor continuo de al menos una parte de los transductores de aceleración, determina a partir de las señales de salida la naturaleza y/o gravedad de un choque y, en función de éstas, pone en marcha medidas de seguridad adecuadas, caracterizado porque al menos un transductor de aceleración está instalado de tal modo en una parte del vehículo con pequeña rigidez estructural situada en los contornos exteriores de dicho vehículo y todas las partes del vehículo están construidas de tal modo en cuanto a su forma, disposición y material que, después de un choque del vehículo de gravedad pequeña o media, el transductor de aceleración no entre en contacto, dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, con una parte del vehículo dotada de alta rigidez estructural.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en el lado -vuelto hacia el interior del vehículo- de la parte del vehículo en la que está instalado el transductor de aceleración, está previsto un espacio de deformación que es hueco o contiene exclusivamente partes del vehículo dotadas de pequeña rigidez estructural.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el espacio de deformación está limitado hacia el exterior del vehículo por un plano o un hiperplano sustancialmente de forma cónica que se elige de modo que el transductor de aceleración se encuentre siempre, especialmente en el caso de un choque, dispuesto completamente en el lado del plano o hiperplano que corresponde al interior del vehículo.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la línea de alimentación del al menos un transductor de aceleración es de construcción elástica, especialmente elástica a la flexión, porque la línea de alimentación discurre a lo largo de un canal previsto para ella, definido por la forma, disposición y eventualmente deformación de las partes contiguas del vehículo, porque la forma, disposición y material de todas las partes del vehículo están concebidos de modo que, después de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media, el diámetro mínimo del canal de la línea de alimentación siga siendo, dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, mayor que el diámetro de la línea de alimentación, y porque la longitud de la línea de alimentación, eventualmente teniendo en cuenta una elasticidad a la dilatación, así como la disposición y fijación de la línea de alimentación en las partes del vehículo están concebidas de modo que la línea de alimentación se pueda adaptar a un gran número de posibles movimientos del transductor de aceleración y variaciones del canal de la línea de alimentación originados por la deformación de partes del vehículo, especialmente a todos los movimientos del transductor de aceleración y variaciones del canal de la línea de alimentación resultantes de un choque del vehículo automóvil de gravedad pequeña o media dentro de un espacio de tiempo de acción mínimo, sin que dicha línea se rompa ni sea dañada.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la carcasa del al menos un transductor de aceleración y/o el sitio de unión entre la carcasa y la línea de alimentación del transductor de aceleración están construidos de manera que sean resistentes a la humedad.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque la carcasa del al menos un transductor de aceleración es de material hidrolíticamente estabilizado y/o porque la carcasa del al menos un transductor de aceleración está soldada con láser, poseyendo especialmente una tapa soldada con láser.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque en la carcasa del al menos un transductor de aceleración están previstos medios para una compensación de presión.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el al menos un transductor de aceleración está posicionado de modo que la sección transversal de dicho transductor de aceleración en dirección al interior del vehículo posea una pequeña separación de la sección transversal de un elemento de apoyo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el al menos un transductor de aceleración está posicionado de modo que la sección transversal de dicho transductor de aceleración en dirección al interior del vehículo se solape sustancialmente con la sección transversal de un elemento de apoyo.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la unidad de control es adecuada para establecer, sobre la base de las señales de salida de los transductores de aceleración, una diferenciación entre un choque del vehículo y unas influencias perturbadoras que no sean relevantes para la seguridad.