Steuereinheit mit einem Luftdruckdetektor für ein Insassen¬ schutzsystem eines Fahrzeuges
Die Erfindung wurde vor allem für das rechtzeitige Detektie- ren von Seitenaufprall-Unfällen bei Straßenfahrzeugen ent- wickelt, deren Insassenschutzsystem mittels des Ausgangssi¬ gnales eines den Verkehrsunfall erkennenden Sensors ausgelöst wird. Sie eignet sich aber im Prinzip auch zur Erkennung an¬ dersartiger Zusammenstöße, bei denen Teile des Fahrzeuges verformt werden.
Beim Unfall entstehen Stöße und Vibrationen an der verformten Aufprallstelle, wobei sich diese Stöße und Vibrationen mit KörperSchallgeschwindigkeit über mechanisch feste Fahrzeug¬ teile und / oder mit Luftschallgeschwindigkeit über die Luft von der Aufprallstelle bis zu jenem Sensor ausbreiten, wel¬ cher der Elektronik der Steuereinheit des Insassenschutz- systemes Daten über den detektierten Unfall liefert.
Eine Vielzahl von Sensoren ist bekannt, die in einem Fahrzeug einen Verkehrsunfall, zusätzlich auch die Schwere eines sol¬ chen Unfalles, zu erkennen gestatten und gegebenenfalls ein Insassenschutzsystem, z.B. ein Airbagsystem, auszulösen ge¬ statten. Nur bei einem ausreichend schweren Unfall soll das Insassenschutzsystem - dann aber möglichst zuverlässig - aus- gelöst werden, hingegen bei einem leichten Unfall soll es noch nicht ausgelöst werden. Ein schwerer Unfall ist z.B. der seitliche Zusammenprall mit einem Lkw oder einem dicken Baum bei höherer Geschwindigkeit, also z.B. oberhalb von 25 km/h Relativgeschwindigkeit. Ein leichter Unfall liegt vor, wenn diese Relativgeschwindigkeit besonders klein ist und / oder wenn ein nur leichter Gegenstand, z.B. ein Fahrrad, die Sei¬ tentüre etwas einbeult, dieses vielleicht sogar nur vorüber¬ gehend elastisch verformt ohne sonstige Schäden anzurichten.
Die Steuereinheit soll also mittels des Sensors auch den Grad der Schwere der Unfalls ausreichend erkennen können.
Beim Seitenaufprall sind große Laufzeiten zwischen der Auf- prallstelle und dem Sensor der Steuereinheit zu vermeiden, wenn die Steuereinheit rechtzeitig das Insassenschutzsystem auslösen soll. Daher ist es ungünstig, den einen Seitenauf¬ prall detektierenden Sensor an einer zentralen Stelle im Fahrzeug anzubringen. Der Sensor muß möglichst nahe an der Aufprallstelle angebracht werden. Die Zeit zwischen dem Be¬ ginn eines Seitenaufpralls und dem Auslösen des Airbag o.dgl. darf nämlich i.allg. höchstens wenige msec betragen, wobei ein zentral im Fahrzeug angebrachter Sensor wegen der Lauf¬ zeiten oft erst nach 10 msec anfängt, den Seitenaufprall zu detektieren.
Außerdem braucht man einen in sich extrem rasch ansprechenden Sensor, weil sonst der Airbag nur noch viel zu spät ausgelöst werden könnte, selbst wenn dieser Sensor, oder mehrere solche Sensoren, dezentral an (mehreren) seitlichen Stellen des Fahrzeuges angebracht wurden, wie z.B. unmittelbar in den Türen und / oder in den A-, B- und C-Säulen, vgl. die in der Figur 3 dargestellte Unfallsituation.
Im allgemeinen handelt es sich bei den Sensoren von Steuer¬ einheiten eines Insassenschutzsystemes von Fahrzeugen um Be- schleunigungs- bzw. Verzögerungssensoren, die also die beim Unfall spontan auftretenden Beschleunigungen oder Verzögerun- gen des Fahrzeuges - genauer: des Sensors - detektieren, also z.B. präzise die betreffenden, im Sensor auftretenden Beschleunigungs- oder Verzögerungswerte messen oder - zumin¬ dest grob, oft fast nur noch qualitativ statt quantitativ - auf jene Beschleunigungen und / oder Verzögerungen anspre- chen, die typisch für solche Unfälle sind. Dieser Typ von Sensoren weist z.B. einen mechanischen Kontakt auf, der von einer seismischen Masse oder von einem durch den Unfall de-
formierten Körper der Kfz-Karosserie berührt / gestoßen und damit betätigt wird, vgl. z.B.
DE-Al-22 12 190, insbesondere Figuren 2 bis 4, DE-A-24 38 842, - DE-Al-42 01 822, insbesondere Spalte 3, Zeilen 20 bis 49 und
US-A-5 032 696. Diese Sensoren detektieren also im allgemeinen nur, ob ein mehr oder weniger genau definierbarer Grenzwert einer Verzö- gerung oder Beschleunigung überschritten wird oder nicht.
Diese Sensoren liefern also JA-/NEIN-Aussagen, sozusagen ein binäres Ausgangssignal als nicht sehr präzises Kriterium für das Eintreten des Unfalles. Man kann aus dem Ausgangssignal des Sensors nicht mehr den zeitlichen Verlauf der detektier- ten Verformung des Fahrzeuges erkennen. Daher läßt dieses bloße JA-/NEIN-Kriterium kaum zu, das Insassenschutzsystem individuell der Unfallschwere angepaßt auszulösen, also z.B. auch nicht, eine der Schwere des Unfalls angepaßte Optimie¬ rung des Gasdruckes im Airbag zu erreichen - z.B. durch Zün- düng von nur einer oder gleich mehrerer Sprengladungen, die den Airbag aufblasen. Erst recht läßt eine solches bloßes JA- /NEIN-Kriterium keine Optimierung des Zündzeitpunktes zu, in¬ dem z.B. bei relativ leichten Unfällen die Zündung der Sprengladung möglichst leicht verzögert wird, falls überhaupt gezündet werden soll.
Mitunter sind derartige Sensoren sogar bevorzugt für die Er¬ kennung eines Seitenaufpralls bestimmt, vgl.
DE-Al-42 01 822, insbesondere Figur 2, - GB-A-2 225 660 und
GB-A-2 244 378.
Daneben gibt es Sensoren, welche weniger die Verzögerung oder Beschleunigung, sondern eher die Stärke der Verformung von Körpern der Kfz-Karosserie messen und teilweise sogar aus¬ drücklich zur Erkennung eines Seitenaufpralls bestimmt sind, vgl. z.B.
den mechanisch arbeitenden, nämlich Zugkräfte messenden Sensor gemäß GB-A-2 243 933, die optisch arbeitenden Sensoren gemäß US-A-4 988 862 und DE-Al-37 16 168, dort insbesondere Figur 1, - den hydraulisch / piezoelektrisch arbeitenden Sensor ge¬ mäß US-A-5 112 079, den induktiv arbeitenden Sensor gemäß DE-Al-42 01 822, Figur 4 und den kapazitiv arbeitenden Sensor gemäß EP-A2-0 305 655 und EP-B1-0 305 655.
Diese Sensoren eignen sich, von ihrem Konzept her betrachtet, an sich sogar oft auch dazu, sehr viel aussagekräftigere Kri¬ terien für die Schwere eines Unfalles zu liefern als nur reine JA-/NEIN-Aussagen - obwohl manche derartige bekannte Sensoren an ihrem Ausgang trotzdem noch einen Schalter ent¬ halten, der nur JA-/NEIN-Aussagen an die Elektronik der Steu¬ ereinheit liefert. Analoge Ausgangssignale - oder z.B. mit¬ tels A/D-Wandler digitalisierte quasi-analoge Ausgangssignale - des Sensors können nämlich die Schwere des Unfalles noch genauer beschreiben als die oben genannten, reine JA-/NEIN- Aussagen liefernden Schalter der Sensoren. Solche genaueren Sensoren können im Prinzip statt eines Schalters zur Aus¬ gangssignalerzeugung ein Bauteil - z.B. einen entsprechend betriebenen Transistor - enthalten, das jenes analoge oder quasi-analoge Ausgangssignal liefert, aus dem die Elektronik der Steuereinheit besonders genau die Stärke des Unfalls, nämlich z.B. die Geschwindigkeit der Verformung, erkennen kann.
In den beiden zuletzt genannten Schriften EP-A2-0 305 655 und EP-B1-0 305 655 ist gemäß den dortigen Figuren 1 auch beschrieben, daß die Seitentüre beim Unfall tief eingebeult wird, wodurch unter anderem Schallschwingungen, also Vibrationen in Form von
Luft- und Körperschall entstehen, - offensichtlich vor allem wenn dabei, wie in diesen Figuren angedeutet ist, auch Teile
der Fensterscheibe zu Bruch gehen, also mit einem entspre¬ chenden Knall. Dementsprechend ist dort beiläufig in den Be¬ schreibungseinleitungen, jeweils im Rahmen der Besprechung des Standes der Technik, auch erwähnt, daß zur Unfallerken- nung schon "Schallsensoren, die mit einem Körperschallsensor kombiniert sind" vorgeschlagen waren, ohne daß dort eine Fundstelle oder weitere Details der Konstruktion dieser Sen¬ sorkombination beschrieben ist. Der Schallsensor dieser Kom¬ bination detektiert also vor allem die beim Unfall auftreten- den Schall-VIBRATIONEN. Alle solche Mikrofone stellen für sich jeweils gleichzeitig Luftdrucksensoren dar, welche die Luftdruckschwingungen messen und analoge oder quasi-analoge Ausgangssignale liefern.
Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspru¬ ches 1 definierten Gegenstand aus, der also einen - oder auch mehrere - Luftdrucksensoren enthält und der, wie zuletzt an¬ gegeben, beiläufig in den
Beschreibungseinleitungen der EP-A2-0 305 655 und der EP- Bl-0 305 655 erwähnt ist.
Übrigens sind Schallschwingungs- bzw. Vibrationendetektoren, nämlich Mikrofone, vor allem für Einbruchwarnanlagen - auch in Fahrzeugen - in vielfacher Weise für sich bekannt. Es han¬ delt sich dort z.B. um auf Fahrzeugscheiben geklebte Mikro¬ fone, die das Bersten der Scheiben überwachen.
Die Aufgabe, - eine besonders rasch ansprechende Steuereinheit zu bie¬ ten, die einschließlich ihres Sensors leicht und damit preiswert herstellbar und montierbar sein soll, ohne bei ihrer Anwendung im Fahrzeug merklich die Umwelt zu bela¬ sten, - aus dem Verlauf der Verformung des betreffenden Seiten¬ teils mit besonders wenig Aufwand besonders zuverlässig einen schweren Unfall von einem leichten Unfall unter-
scheiden zu können, also mit wenig Aufwand recht zuver¬ lässig - je nach Bedarf für den betreffenden Fahrzeugtyp - z.B. das seitliche Aufprallen eines fremden Pkw unter¬ scheiden zu können vom seitlichen Aufprallen eines Fahr- rades oder eines Kleintieres wie Hasen, damit die Steu¬ ereinheit das Insassenschutzsystem zwar beim Aufprall des Pkw aber nicht mehr beim Aufprall des Fahrrades oder Kleintieres auslöst, dazu möglichst einen Sensor benutzen zu können, der ein geringes Eigengewicht, eine hohe Lebensdauer und einen geringem Raumbedarf aufweist und auch zum raschen Detek¬ tieren von Seitenaufprallen geeignet ist, wobei dieser Sensor möglichst schon für sich bekannt und unkompliziert käuflich erwerbbar sein soll, aber evtl. auch an den spe- ziellen Bedarf anpaßbar sein soll, wird erfindungsgemäß durch den im Patentanspruch 1 definier¬ ten Gegenstand gelöst. Bei der Erfindung wird also ausge¬ nutzt, daß beim Unfall die Luft im Fahrzeug, und zwar die Um¬ gebungsluft des Sensors, komprimiert wird, sobald sich das Fahrzeug im Bereich der Aufprallstelle verformt.
Umfangreiche Versuche zeigten, daß der Druckanstieg, der beim Zuschlagen der Türen im Fahrzeuginneren entsteht, klein im Vergleich zum Druckanstieg beim schweren Unfall, ebenso wenn ein Fußball gegen das Seitenteil geschossen wird, dort ein Fahrrad aufprallt oder im Seitenteil leistungsstarke Laut¬ sprecher des Radios angebracht sind. Unnötig sind daher im allgemeinen Sondermaßnahmen, um solche relativ harmlosen "Unfälle" bzw. Störungen vom Druckanstieg durch einen schwe- ren Unfall zu unterscheiden, damit nur bei schweren Unfällen das Insassenschutzsystem ausgelöst wird.
Wenn von Schallwellen die Rede ist, denkt man meistens an die sich mehr oder weniger periodisch abwechselnden Luftvibratio- nen in Form von Überdruck- und Unterdruckphasen, die sich durch das Schallmedium ausbreiten. Die Erfindung betrifft aber primär nicht die Detektierung von Schall-VIBRATIONEN.
Die Erfindung betrifft stattdessen das Ermitteln und Bewerten des beim Unfall auftretenden Luft-STOSSES bzw. Luftdruck-AN- STIEGS, also an die unfallbedingte Luftkompression, weshalb bei der Erfindung ein den LUFTDRUCK messender Sensor benutzt wird, auch wenn dafür im Einzelfall ein Mikrofon benutzt wird. Wenn aber bei der Erfindung ein Mikrofon als Luftdruck¬ sensor benutzt wird, dann primär nicht um den Schall in Form von Luftvibrationen zu detektieren, sondern primär um jenen extrem niederfrequenten Anteil im Schall, nämlich gerade den Luftdruckanstieg zu detektieren, welcher der durch den Unfall bewirkten Kompression der Luft im Fahrzeug entspricht.
Diesem erfindungsgemäß ausgewerteten Druckanstieg überlagern sich zwar mehr oder weniger ausgeprägt auch noch die höher- frequenten Luftvibrationen. Diese höherfrequenten Luftvibra¬ tionen können aber, soweit im Einzelfall dazu ein Bedarf be¬ steht, für sich - in der Elektronik der Steuereinheit oder schon im Sensor selbst - elektronisch oder auf andere Weise weggefiltert werden, also z.B. mit Hilfe eines Tiefpaßfil- ters, um erfindungsgemäß den Luftdruckanstieg zu detektieren.
In manchen Fällen, insbesondere bei manchen Fahrzeugtypen, kann aber auch bei der Erfindung neben dem Luftdruckanstieg zusätzlich noch ein höherfrequenter, eigens dafür ausgefil¬ terter Schallanteil durch die Steuereinheit ausgewertet wer- den, nicht nur, um aus dem Druckanstieg zu erkennen, ob das Insassenschutzsystem auszulösen ist, sondern z.B. auch um noch besser die Richtung eines Seitenaufpralls und / oder die Aufprallstelle am Fahrzeug zu ermitteln und um daraus das In¬ sassenschutzsystem noch differenzierter bzw. präziser steuern zu können, z.B. hinsichtlich des Auslösezeitpunktes und / oder hinsichtlich z.B. der Stärke des Aufblasens eines Airbag und / oder hinsichtlich des Auslösens mehrerer statt nur ei¬ nes einzigen Airbag.
Der Sensor kann den Luftdruck erfindungsgemäß z.B. mittels einer nachgebenden Membran detektieren, deren Bewegung grund¬ sätzlich z.B. piezoelektrisch oder auch magnetisch oder kapa-
zitiv wie bei vielen Mikrofonen gemessen werden kann. Demnach eignen sich solche den Luftdruck ermittelnden Sensoren zwar an sich mehr oder weniger auch zur Detektierung von Schallvi¬ brationen. Bei der Erfindung werden sie aber eben zur Luft- druckmessung bzw. zur Messung des Druckanstieges benutzt.
Vor allem durch entsprechende Crashversuche kann für den je¬ weils betreffenden Fahrzeugtyp jener Mindestwert des Druckan¬ stieges ermittelt werden, der das Insassenschutzsystem gerade noch erfindungsgemäß auslösen soll und der einem seitlichen Zusammenprall mit z.B. 25 km/h relativer Geschwindigkeit mit einem schweren Gegenstand entspricht, also einem seitlichen Zusammenprall mit z.B. einem Lkw oder einem dicken Baum.
Bei der Erfindung detektiert also der Sensor einen durch den Unfall ausgelösten, z.B. weitgehend adiabatischen Druckan¬ stieg. Bei einer besonders raschen Verformung des Seitenteils detektiert der Sensor in seiner Umgebungsluft evtl. zusätz¬ lich das Auftreten einer sich rasch ausbreitenden Druckwel- lenfront, welche Ähnlichkeiten mit der vorderen Druckwellenfront hat, die durch den Bug von schnellen Fahrzeugen und Flug¬ zeugen vor und neben diesen Fahrzeugen erzeugt wird und welche durch die Verformung eines speziellen Ab- Schnittes des betreffenden Seitenteils - also z.B. durch eine beim Unfall entstehende Beule in der Seitentüre - erzeugt wird. Ob die adiabatisch entstandene Komponente des detektierten Druckanstieges stärker ist als die durch die Druckwellenfront erzeugte Komponente, hängt vor allem davon ab, wie stark der vom Sensor überwachte Luftraum in sich ab¬ geschlossen ist, also davon, ob dieser Luftraum durch eine weitgehend dichte Kapsel umgeben ist oder ob er durch Öffnungen mit dem Freien verbunden ist, - sowie von der Größe dieses Luftraumes, z.B. gemessen in Litern.
Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a. gestatten nämlich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß dem Patentanspruch
2, die für die Beschreibung des Druckanstieges besonders ty- pischen niedrigen Frequenzen in den vom Sensor abgegebe¬ nen Ausgangssignalen auszuwerten,
3, durch derartiges Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen unterscheiden zu können, 4, (auch) durch derartiges Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen unterscheiden zu können,
5, (auch) durch derartiges Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen unterscheiden zu können,
6, (auch) durch derartiges Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen unterscheiden zu können, indem nämlich bei einem seitlichen Aufprall an einer besonders stark versteiften Karosseriestelle - z.B. mit der B-Säule - die Steuereinheit ein zusätzliches Kriterium für die Notwen¬ digkeit oder Unnötigkeit der Auslösung des Insassen- schutzsystemes ausnutzen kann; die Steuereinheit kann dann nämlich entweder schon alleine das Ausgangssignal des Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssensors für sich dahin bewerten, daß auszulösen ist, und / oder die Steu¬ ereinheit kann dann, wenn die Ausgangssignale des Be¬ schleunigungs- bzw. Verzögerungssensors einen bedenklich starken Unfall erkennen lassen, auch die Schwelle für die Bewertung des Luftdruckes stark erniedrigen, um schon bei relativ niedrigen Luftdruckanstiegen auslösen zu können,
7, bei dem besonders gefährlichen Aufprall unmittelbar auf die relativ weichen Teile der Türe besonders gut schützen zu können, 8, zusätzliche Bewertungskriterien mittels des zusätzlichen Sensors auswerten zu können, um z.B. die Aufschlagrich- tung, die Auf rallgeschwindigkeit und / oder die Auf-
prallstelle am Fahrzeug noch genauer als alleine mit dem Luftdrucksensor ermitteln zu können, und 9, ' (auch) durch derartiges Bewerten der Schwere des Unfalles besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen un- terscheiden zu können.
Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schemen von Ausführungsbei- spielen der Erfindung weiter erläutert, welche der Übersicht- lichkeit wegen jeweils möglichst einfach dargestellt wurden. Dabei zeigt die Figur
1 als Beispiel die Seitentüre eines Fahrzeuges mit dem Sen¬ sor der erfindungsgemäßen Steuereinheit, wobei der Sensor in der Mitte des Hohlraumes unterhalb der Fensterscheibe, aber die zugehörende Elektronik der Steuereinheit irgendwo, z.B. also auch zentral, im Fahrzeug un¬ tergebracht sein kann, und
2 ein Beispiel für einen verwendbaren, analoge Ausgangssi¬ gnale liefernden Luftdrucksensor.
Die Figur 2 zeigt also beispielhaft einen für die Erfindung benutzbaren Luftdrucksensor, der hier ein Halbleiter-Mikrofon darstellt und eine Membran besitzt, deren luftdruckabhängige Bewegung z.B. nach einem piezoresistiven Prinzip gemessen wird. Man kann aber auch ein andersartig aufgebautes Mikrofon als Luftdrucksensor benutzen, das z.B. nach einem piezoelek¬ trischen, induktiven oder auch sonstigem Prinzip arbeitet - es muß nur (auch) die extrem niederfrequenten Komponenten detektieren, die dem Druckanstieg innerhalb von z.B. 1 msec oder von wenigen msec entsprechen. Bei der Erfindung kann auch ein Luftdrucksensor ohne Membran benutzt werden, der z.B. eine vom Luftdruck deformierbare Kapsel darstellt, deren Deformation detektiert wird.
Dieser Sensor ist beispielhaft gemäß der Figur 1 zentral im Inneren der Fahrzeugtüre neben der Außenhaut dieser Türe an¬ gebracht. Der Sensor kann aber auch nahe bei irgendeinem an-
deren Seitenteil des Fahrzeuges, das durch den Seitenaufprall deformiert werden kann, angebracht werden. Dieser Sensor lie¬ fert bei einem Unfall, bei dem das betreffende Seitenteil de¬ formiert und damit der Luftdruck in der Umgebungsluft des Sensors komprimiert wird, an die in den Figuren nicht ge¬ zeigte Elektronik der Steuereinheit des Insassenschutzsyste- mes Ausgangssignale, die diese Elektronik auswertet. Erkennt die Elektronik aus den AusgangsSignalen, daß ein entsprechend schwerer Verkehrsunfall vorliegt, dann löst es das Insassen- Schutzsystem aus, also z.B. dessen Airbag. Eine Besonderheit der Erfindung besteht also darin, daß die Steuereinheit den beim Verkehrsunfall auftretenden stoßartigen Druckanstieg in der Umgebungsluft des Sensors auswertet.
Der erfindungsgemäß angebrachte Sensor kann also z.B. analoge oder auch quasi-analoge Ausgangssignale liefern, die mehr oder weniger der Stärke der Deformationen und damit einem wichtigen Gesichtspunkt zur Bewertung der Schwere des Unfalls entsprechen. Dabei gestattet der beim Unfall auftretende Luftdruckverlauf Rückschlüsse auf den zeitlichen Verlauf des Unfalles.
Zudem entspricht der gemessene Luftdruckverlauf mehr oder we¬ niger den beim Unfall auftretenden Verzögerungs- oder Be- schleunigungskraften, die auf das Fahrzeug wirken. Daher kön¬ nen im Prinzip die detektierten Luftdruckdaten ähnlich wie Ausgangssignale von Beschleunigungs- und Verzögerungssensoren ausgewertet werden, um das Insassenschutzsystem entsprechend der Schwere des Unfalles zeitgerecht zu steuern. So kann die Steuereinheit aus dem detektierten Luftdruckverlauf, also aus den analogen oder quasi-analogen AusgangsSignalen, auch die Geschwindigkeit der detektierten Deformation abschätzen und damit bei Bedarf auch die Stärke des Aufblasens eines Airbag des Insassenschutzsystemes der detektierten Schwere des Un- falles anpassen. Der detektierte Luftdruckverlauf gestattet der Steuereinheit überdies im Prinzip sogar, auch den Zeit¬ punkt der Auslösung des Insassenschutzsystemes zu optimieren.
Diese Schwere des Unfalles und damit die optimale Steuerung des Insassenschutzsystemes sind besonders genau zu ermitteln, wenn mehrere erfindungsgemäße Luftdrucksensoren angebracht werden, oder wenn zusätzlich zur Erfindung ein sonstiger
Crashsensor angebracht wird. Dabei kann z.B. der eine Crash¬ sensor besonders nahe am Außenblech des Fahrzeugseitenteiles - z.B. der Türe - angebracht sein und der zweite z.B. näher einer Säule, z.B. B-Säule des Fahrzeuges. Aus der Zeitdiffe- renz und aus den unterschiedlichen Schallamplituden kann man nämlich zusätzlich mehr oder weniger genaue Hinweise auf die Aufprallrichtung und auf die Aufprallstelle gewinnen.
Die Laufzeit zwischen der Verformung des betreffenden Seiten- teils und dem Detektieren des Druckanstieges ist, wie Versu¬ che zeigte, besonders kurz. Schon nach Bruchteilen von 1 msec kann bei einem Sensor, der wie in der Figur 1 im Zentrum der Türe angebracht ist, der Luftdruckanstieg bei einem Aufprall im Bereich dieser Türe deutlich detektiert werden, was kurz ist gegen die Laufzeit zwischen einer solchen Aufprallstelle und einem zentral, z.B. im Lenkrad, angebrachten Sensor. Überdies kann man ein Mikrofon als Luftdrucksensor benutzen, das in sich rasch auf den Druckanstieg reagiert, also an sich z.B. auch für die Registrierung von relativ hohen Schallfre- quenzen geeignet ist. Dadurch bietet die Erfindung eine be¬ sonders rasch ansprechende Steuereinheit, die überdies ein¬ schließlich ihres Sensors grundsätzlich leicht und damit preiswert herstellbar und montierbar ist, übrigens auch ohne bei ihrer Anwendung im Fahrzeug merklich die Umwelt zu bela- sten.
Dieser Sensor gestattet der Steuereinheit überdies, aus dem zeitlichen Verlauf des Druckanstieges mit insgesamt besonders wenig Aufwand und trotzdem besonders zuverlässig Rückschlüsse auf den Verlauf der Verformung des betreffenden Seitenteils zu ziehen, vor allem um einen schweren Unfall von einem leichten Unfall zu unterscheiden. Die erfindungsgemäße Steu-
ereinheit kann daher mit wenig Aufwand recht zuverlässig - je nach Bedarf für den betreffenden Fahrzeugtyp - z.B. das seit¬ liche Aufprallen eines fremden Pkw unterscheiden vom seitli¬ chen Aufprallen eines Fahrrades oder eines Kleintieres wie Hasen, so daß die Steuereinheit das Insassenschutzsystem zwar beim Aufprall des Pkw auslöst, aber nicht mehr beim Aufprall des Fahrrades oder Kleintieres. Überdies gestattet die Erfin¬ dung, einen Sensor mit geringem Eigengewicht, hoher Lebens¬ dauer und geringem Raumbedarf zu benutzen, wobei sogar ein für sich schon bekannter, unkompliziert käuflich erwerbbarer Luftdrucksensor - eben z.B. ein Mikrofon - benutzt werden kann, das aber evtl. bei Bedarf auch an den speziellen Ver¬ wendungszweck angepaßt werden kann, z.B. hinsichtlich seiner äußeren Form und Befestigungsmöglichkeiten.
Besonders um die für die Beschreibung des Druckanstieges be¬ sonders typischen niedrigen Frequenzen in den vom Sensor ab¬ gegebenen Ausgangssignalen auswerten zu können, kann die Steuereinheit die Ausgangssignale des Sensors zusätzlich ent- sprechend ihrem Frequenzengehalt filtern und, abhängig vom
Fahrzeugtyp, für die Ermittlung des Luftdruckanstieges bevor¬ zugt den Frequenzbereich unterhalb einer Grenzfrequenz, z.B. unterhalb von 1 kHz, auswerten.
Um durch Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen unter¬ scheiden zu können, kann die Elektronik der Steuereinheit die vom Sensor gelieferten analogen oder quasi-analogen Luft¬ druckwerte integrieren. Dabei ist das Zeitintegral über der Druckkurve an sich weitgehend proportional zur Deformations- energie, welche die Türe aufnimmt, und damit ein mögliches Maß für die Schwere des Unfalles. Integrationen von Sensor¬ ausgangssignalen sind übrigens für sich bei Steuereinheiten von Insassenschutzsystemes vielfach vorbekannt, vgl. z.B. - EP-A2-0 440 133,
EP-B-0 327 853 und DE-A-41 17 811.
Um durch das Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruc¬ kes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen un¬ terscheiden zu können, kann die Steuereinheit zusätzlich, z.B. durch jeweils nachträgliche Bildung der Differenz zwi¬ schen dem soeben ermittelten Wert des Integrals und dem zuvor ermittelten Wert des Integrals, jeweils die Steilheit des vom Seitenaufprall ausgelösten Druckanstieges in der Umgebungs- luft des Sensors ermittelt werden, um das Insassenschutzsy- stem nur bei Überschreiten von Mindeststeilheitswerten auszu¬ lösen.
Um durch das Bewerten des zeitlichen Verlaufes des Luftdruc¬ kes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen un- terscheiden zu können, kann die Steuereinheit aber auch - zu¬ sätzlich oder alternativ - die Amplituden des vom Seitenauf¬ prall ausgelösten Druckanstieges in der Umgebungsluft des Sensors ermitteln und das Insassenschutzsystem nur bei Über¬ schreiten einer Mindestamplitude auslösen.
Eine besondere Weiterbildung der Erfindung gestattet, anhand des zeitlichen Verlaufes des Luftdruckes besonders genau schwere Unfälle von leichten Unfällen zu unterscheiden. Wenn nämlich gemäß den Figuren 1 und 2 der Sensor erfindungsgemäß z.B. zentral im Türinneren angebracht ist, aber der seitliche Aufprall daneben, z.B. an einer besonders stark versteiften Karosseriestelle - z.B. mit der B-Säule - stattfindet, dann ist in Grenzfällen der gemessene Luftdruckanstieg an sich ge¬ rade noch zu klein, um das Insassenschutzsystem auszulösen, obwohl es idealerweise wegen der objektiven Schwere dieses Unfalls evtl. schon auszulösen wäre. Damit auch dann die Steuereinheit ein zusätzliches Kriterium für die Notwendig¬ keit oder Unnötigkeit der Auslösung des Insassenschutzsyste¬ mes ausnutzen kann, wenn der Aufprall ausnahmsweise an einer solchen besonders versteiften Stelle erfolgte, kann die
Steuereinheit zusätzlich einen den Seitenaufprall detektie- renden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungssensor enthalten und
das Insassenschutzsystem auch dann auslösen, wenn zwar die AusgangsSignale des Luftdrucksensors für sich noch nicht ein für die Auslösung des Insassenschutzsystemes ausreichendes Kriterium liefern, aber die Ausgangssignale des Beschleuni- gungs- bzw. Verzögerungssensors - zumindest in Verbindung mit den Ausgangssignalen des Luftdrucksensors - ein für die Aus¬ lösung des Insassenschutzsystemes ausreichendes Kriterium liefern.
Um bei dem besonders gefährlichen Aufprall unmittelbar auf die besonders weichen Teile der Türe besonders gut schützen zu können, kann jener Raum in der Türe, innerhalb dessen der Sensor angebracht ist, zumindest weitgehend als eine dichte Kapsel gestaltet sein, statt gegen den Fahrzeuginnenraum re- lativ luftdurchlässig zu sein. Wenn dann also das betreffende Seitenteil - insbesondere wenn es sich bei diesem Seitenteil um eine Seitentüre handelt - der Sensor in etwa gemäß der Fi¬ gur 1 nahe dem Zentrum des mehr oder weniger rundum geschlos¬ senen, mehr oder weniger eine dichte Kapsel bildenden Hohl- raumes befestigt ist, dann ist der vom Sensor gemessene Luft¬ druckanstieg bei einem Aufprall auf dieses gekapselte Seiten¬ teil, sobald also dieses Seitenteil deformiert wird, beson¬ ders steil und hoch und damit besonders signifikant.
Außerdem reagiert der Sensor auch besonders schnell, wenn er in etwa im Zentrum des als mehr oder weniger dichten Hohlraum gestalteten Seitenteils angebracht wird. Dann ist nämlich, statistisch gesehen, beim Unfall die Aufprallstelle in etwa gleich wahrscheinlich nahe dem Zentrum wie nahe den Rändern der äußeren Schale des Seitenteils. Daher ist aber die Lauf¬ zeit der von der Deformation ausgelösten Druckwelle zwischen der jeweiligen Aufprallstelle einerseits und dem Sensor ande¬ rerseits optimiert, nämlich statistisch gesehen minimiert, sobald der Sensor in etwa im Zentrum innerhalb des Hohlraumes des Seitenteils angebracht ist.
Um zusätzliche Bewertungskriterien mittels des zusätzlichen Sensors auswerten zu können, um z.B. die AufSchlagrichtung, die Aufprallgeschwindigkeit und / oder die Aufprallstelle am Fahrzeug noch genauer als alleine mit dem Luftdrucksensor er- mittein zu können, kann die Steuereinheit zusätzlich einen weiteren Sensor enthalten, der nicht oder nicht ausschlie߬ lich zur Luftdrucküberwachung dient. Dieser weitere Sensor kann auch nach anderen Kriterien als Luftdruckanstieg reagie¬ ren, also auch z.B. gemäß einer der oben genannten Schriften zum Stand der Technik. Insbesondere kann auch ein einzelner spezieller kompletter Sensor, der in diesen Schriften be¬ schrieben ist, - oder mehrere dieser Sensoren - zusammen mit der Erfindung räumlich zu einer Sensorgruppe kombiniert wer¬ den, um - mittels des unterschiedlichen Ansprechverhaltens dieser Sensoren und / oder mittels unterschiedlicher Befestigungsweise bzw. unter¬ schiedlicher Befestigungsorte dieser Sensoren im Fahrzeug noch präziser und / oder noch schneller als allein mit einem erfindungsgemäß angeordneten Luftdrucksensor z.B. den Aufprallwinkel und / oder die Aufprallstelle am Fahrzeug und / oder die Schwere des Unfalles, z.B. die Geschwindigkeit, mit der sich das Fahrzeug verformt, möglichst differenziert bzw. präzise ermitteln zu können.
Um besonders genau die Schwere des Unfalles erkennen zu kön¬ nen, kann die Steuereinheit also z.B. gemeinsam mit einem Körperschallsensor im Seitenteil angebracht werden, damit diese Sensorgruppe zusätzlich bei deutlich höheren Frequenzen auftretenden Körperschall auswertet, z.B. den zwischen 10 kHz und 100 kHz. Weil der Luftdrucksensor im allgemeinen selbst durch ein Mikrofon gebildet sein kann, kann dieses Mikrofon im Prinzip auch als Körperschallsensor wirken. Man kann dazu Filter anbringen, welche der Steuereinheit gestatten, ge¬ trennt erfindungsgemäß den Luftdruckanstieg und den Körper¬ schall auszuwerten. Auch bei diesem Beispiel kann man aus
Zeitdifferenzen der Sensorausgangssignale und aus ihren un¬ terschiedlichen Amplituden zusätzlich mehr oder weniger ge¬ naue Hinweise auf die Aufprallrichtung und auf die Auf¬ prallstelle gewinnen.