DE10130962A1 - System und Verfahren zum Steuern einer betätigbaren Insassenschutzeinrichtung - Google Patents
System und Verfahren zum Steuern einer betätigbaren InsassenschutzeinrichtungInfo
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Abstract
Ein System (10) zum Steuern einer betätigbaren Insassenschutzeinrichtung (44, 46, 52, 48, 50, 54) umfaßt eine betätigbare Kopfstützeneinrichtung (44, 48), die bei Betätigung hilft, einen Insassen eines Fahrzeugsitzes (42, 43) zu schützen. Ein Zusammenstoßsensor (22) funktioniert, um einen Zustand eines Fahrzeugs (20) abzufühlen und ein Zusammenstoßsensorsignal mit einer elektrischen Charakteristik zu liefern, die anzeigend für den abgefühlten Fahrzeugzustand ist. Eine Steuerung (24) ist an die betätigbare Kopfstützeneinrichtung (44, 48) und den Zusammenstoßsensor (22) gekoppelt. Die Steuerung (24) bestimmt einen Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und einen Zusammenstoßverschiebungswert, basierend auf dem Zusammenstoßsensorsignal. Die Steuerung (24) besitzt einen Schwellenwert, der in funktionaler Beziehung zum bestimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht. Die Steuerung (24) steuert die Betätigung der betätigbaren Kopfstützeneinrichtung (44, 48) ansprechend auf den bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswert relativ zum Schwellenwert.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuginsassenschutzsy
stem und, genauer gesagt, auf ein System und ein Verfahren zum Steuern
einer oder mehrerer betätigbarer Insassenschutzeinrichtungen, einschließlich
einer betätigbaren Kopfstützenrückhaltevorrichtung.
Betätigbare Insassenrückhaltesysteme, beispielsweise Airbags, für Fahrzeu
ge sind in der Technik wohl bekannt. Solche Rückhaltesysteme umfassen
eine oder mehrere zusammenstoßabfühlende Einrichtungen zum Abfühlen
von Fahrzeugzusammenstoßbeschleunigung. Airbagrückhaltesysteme um
fassen des weiteren einen elektrisch betätigbaren Zünder, als Zünder bzw.
Detonator bezeichnet. Wenn die zusammenstoßabfühlende Einrichtung ein
Einsatzzusammenstoßereignis abfühlt, wird ein elektrischer Strom mit aus
reichender Größe und Dauer durch den Zünder durchgeführt, um den Zünder
zu zünden. Bei Zündung initiiert der Zünder den Strom von Aufblasströ
mungsmittel in einen Airbag von einer Aufblasströmungsmittelquelle, wie in
der Technik bekannt ist.
Bestimmte bekannte zusammenstoßabfühlende Einrichtungen, die in betä
tigbaren Insassenrückhaltesystemen verwendet werden, sind mechanischer
Natur. Noch andere bekannte betätigbare Insassenrückhaltesysteme für
Fahrzeuge umfassen einen elektrischen Wandler, beispielsweise einen Be
schleunigungsmesser, zum Abfühlen von Fahrzeugzusammenstoßbeschleu
nigung. Ein System, das einen Beschleunigungsmesser als Zusammenstoß-
oder Kollisionssensor verwendet, umfaßt des weiteren einige Schaltungen,
z. B. eine Steuerung, um die Ausgabe des Beschleunigungsmessers zu
überwachen. Der Beschleunigungsmesser liefert ein Signal mit einer elektri
schen Charakteristik, die anzeigend für die Zusammenstoßbeschleunigung
des Fahrzeugs ist. Der Beschleunigungsmesser ist funktionsmäßig mit einer
Steuerung, beispielsweise einem Mikrocomputer, verbunden, die einen Zu
sammenstoßalgorithmus auf das Beschleunigungssignal angewandt, um zwi
schen einem Einsatz- und einem Nichteinsatzzusammenstoßereignis zu un
terscheiden. Wenn bestimmt wird, daß ein Einsatzzusammenstoßereignis
auftritt, wird die Rückhalteeinrichtung betätigt, z. B. ein Airbag wird einge
setzt.
Viele Arten von Zusammenstoßalgorithmen zum Unterscheiden zwischen
Einsatz- und Nichteinsatzzusammenstoßereignissen sind in der Technik be
kannt. Algorithmen werden typischerweise eingestellt, um bestimmte Arten
von Zusammenstoßereignissen für bestimmte Fahrzeugplattformen zu de
tektieren. Ein Beispiel eines solchen Algorithmus wird in US-Patent Nr.
5,586,906 gelehrt. Andere Beispiele für Systeme zum Unterscheiden von
Fahrzeugzusammenstoßereignissen sind in den US-Patenten Nr. 5,935,182
und US-Patent Nr. 5,758,899 offenbart.
Airbagrückhaltesysteme sind ebenfalls dafür bekannt, daß sie mehr als einen
Sensor für die Detektierung eines Einsatzzusammenstoßereignisses erfor
dern. Oft sind die mehreren Sensoren in einem Abstimm- bzw. Votierschema
angeordnet, in dem alle Sensoren "zustimmen" müssen, daß ein Einsatzzu
sammenstoßereignis auftritt, bevor die Rückhaltevorrichtungsbetätigung in
itiiert wird. In bestimmten bekannten Anordnungen mit einem ersten und
zweiten Sensor wird der zweite Sensor als ein "Sicherheits-" bzw. "Safing
sensor" bezeichnet. Eine Airbagbetätigung tritt nur auf, wenn der erste Sen
sor und der Sicherheitssensor anzeigen, daß ein Einsatzzusammensto
ßereignis auftritt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein System zum Steuern einer
betätigbaren Insassenschutzeinrichtung vor. Das System umfaßt eine betä
tigbare Kopfstützeneinrichtung, die bei Betätigung hilft, einen Insassen eines
Fahrzeugsitzes zu schützen. Ein Zusammenstoßsensor funktioniert, um ei
nen Zustand des Fahrzeugs abzufühlen und ein Zusammenstoßsensorsignal
mit einer elektrischen Charakteristik zu liefern, die anzeigend für den abge
fühlten Fahrzeugzustand ist. Eine Steuerung ist an die betätigbare Kopfstüt
zeneinrichtung und den Zusammenstoßsensor gekoppelt. Die Steuerung be
stimmt einen Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und einen Zusammen
stoßverschiebungs- bzw. -versetzungswert basierend auf dem Zusammen
stoßsensorsignal. Die Steuerung hat einen Schwellenwert, der in funktionaler
Beziehung zum bestimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht. Die
Steuerung steuert eine Betätigung der betätigbaren Kopfstützeneinrichtung
ansprechend auf den bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswert rela
tiv zum Schwellenwert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren vor, um
zu helfen, einen Fahrzeuginsassen während eines Fahrzeugzusammenstoß
ereignisses zu schützen. Das Verfahren umfaßt das Abfühlen von Beschleu
nigung und das Bestimmen eines Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes
basierend auf der abgefühlten Beschleunigung. Ein Zusammenstoßverschie
bungswert wird als eine Funktion der abgefühlten Beschleunigung bestimmt.
Ein Schwellenwert wird mit einem Wert vorgesehen, der in funktionaler Be
ziehung zur bestimmten Zusammenstoßverschiebung bzw. -versetzung steht.
Die Betätigung einer betätigbaren Kopfstützeneinrichtung wird ansprechend
auf den bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswert relativ zum Wert
des Schwellenwerts bestimmt.
Die vorangegangenen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung wer
den einem Fachmann beim Lesen der folgenden Beschreibung der Erfindung
offensichtlich werden, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen,
in denen zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das mit einem Insassenschutz
system gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 ein funktionales Blockdiagramm als Teil des Systems der Fig. 1, in
größerer Einzelheit gezeigt;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Federkraft eines Fahrzeuginsassen
als Funktion der Insassenverschiebung zur Verwendung mit einem Fe
dermassenmodell der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Dämpfkraft eines Fahrzeuginsassen
als eine Funktion der Insassengeschwindigkeit zur Verwendung mit
dem Federmassenmodell der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine graphische Darstellung von im Ausführungsbeispiel des Systems
der Fig. 2 verwendeten Schwellenwerten, wobei der Wert der Insas
senzusammenstoßgeschwindigkeit (relativ zu Fahrzeugkoordinaten)
auf der Y-Achse ist und die Insassenzusammenstoßverschiebung (re
lativ zu Fahrzeugkoordinaten) auf der X-Achse ist;
Fig. 6 eine graphische Darstellung bestimmter Insassenzusammenstoßge
schwindigkeit abhängig von Insassenzusammenstoßverschiebung, die
ein Beispiel eines Hinteraufprall-Fahrzeugzusammenstoßereignisses
darstellt; und
Fig. 7 eine graphische Darstellung bestimmter Insassenzusammenstoßge
schwindigkeit abhängig von Insassenzusammenstoßverschiebung, die
ein Beispiel eines Vorderaufprall-Fahrzeugzusammenstoßereignisses
darstellt.
Fig. 1 stellt ein Insassenschutzsystem 10 dar, das funktionsmäßig in einem
Fahrzeug 20 angebracht ist, um zu helfen, einen Fahrzeuginsassen während
eines Fahrzeugzusammenstoßereignisses zu schützen. Das System 10 um
faßt einen Beschleunigungssensor 22 zum Detektieren von Fahrzeugzu
sammenstoßbeschleunigung und zum Liefern eines Signals mit einer dafür
anzeigenden elektrischen Charakteristik. Der Beschleunigungssensor 22 ist
elektrisch mit einer Steuerung 24 durch einen geeigneten Filter 25 verbun
den. Der Filter 25 entfernt Geräusch- und Frequenzkomponenten vom Be
schleunigungssignal, die beim Unterscheiden eines Fahrzeugzusammen
stoßzustands nicht nützlich sind. Die Filterfunktion könnte im Beschleuni
gungssensor selbst und/oder durch separate Schaltungen in einem Modul,
das den Beschleunigungssensor 22 enthält, auftreten. Ein weiteres Filtern
des Beschleunigungssignals kann ebenfalls in der Steuerung 24 unter Ver
wendung digitaler Filtertechniken auftreten.
Die Steuerung 24 überwacht das gefilterte Beschleunigungssignal und führt
einen Zusammenstoßalgorithmus aus, um zwischen Einsatz- und Nichtein
satzzusammenstoßereignissen zu unterscheiden. Der von der Steuerung 24
ausgeführte Zusammenstoßalgorithmus verwendet, gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein Insassenfedermodell, um einen Wert des Zusammenstoßbe
schleunigungssignals einzustellen. Das eingestellte Zusammenstoßbe
schleunigungssignal wird von der Steuerung 24 verwendet, um zu bestim
men, ob ein Einsatzzusammenstoßereignis auftritt.
Das Insassenschutzsystem 10 umfaßt außerdem eine oder mehrere
Knautschzonenabfühleinrichtungen 26, 28, 30, 32, 34 und andere Sensoren
36, die mit der Steuerung 24 verbunden sind. Jede Knautschzonenabfühlein
richtung 26-34 und andere Sensoren 36 liefert ein Signal an die Steuerung
24 mit einer Charakteristik, die anzeigend für den davon abgefühlten Zustand
ist, beispielsweise der Beschleunigung. Der Zusammenstoßalgorithmus der
Steuerung 24 wertet diese Signale aus, um weiter zu helfen, zwischen Ein
satz- und Nichteinsatzzusammenstoßereignissen zu unterscheiden.
Anhand eines Beispiels sind die Knautschzonensensoren 26 und 28 in einem
rückwärtigen Teil des Fahrzeugs 20 angebrachte Knautschzonensensoren,
wobei jeder Sensor 26, 28 an einer zugeordneten Rückseite des Fahrzeugs
20 gelegen sind. Das System 10 umfaßt außerdem Vorderknautschzonen
sensoren 30, 32 und 34, die in einem vorderen Teil des Fahrzeugs 20 ange
bracht sind. Die Sensoren 30 und 34 sind an zugeordneten Vorderseiten des
Fahrzeugs 20 gelegen, und der Knautschzonensensor 32 ist in einem Vor
dermittelteil des Fahrzeugs gelegen. Die Signale von den Knautschzonen
sensoren 26-34 haben, zum Beispiel, Frequenz- und Amplitudenkomponen
ten, die in funktionaler Beziehung zur vom Fahrzeug erfahrenen Zusammen
stoßbeschleunigung stehen. Die Knautschzonensensoren 26-34 könnten al
ternativ Knautschsensorschalter sein, die ansprechend auf Verformung bzw.
Deformation oder Verschiebung des zugeordneten Teils des Fahrzeugs 20
sind, wo die Sensoren angebracht sind.
Die anderen Zusammenstoßsensoren 36 liefern ebenfalls ein Signal an die
Steuerung 24, wobei jedes Signal eine für das Auftreten eines Fahrzeugzu
sammenstoßereignisses anzeigende elektrische Charakteristik hat. Die ande
ren Sensoren 36 können, zum Beispiel, ein oder mehrere zusätzliche Be
schleunigungssensoren sein, ein trägheitsansprechender Schalter oder an
dere Abfühleinrichtungen, die in der Lage sind, das Auftreten eines Fahr
zeugzusammenstoßereignisses zu detektieren und ein dafür anzeigendes
Signal zu liefern.
Das System 10 umfaßt außerdem Schnallen- bzw. Verschlußschaltersenso
ren 38 und 40, die entsprechend einem Fahrerseitensitz 42 und einem Bei
fahrerseitensitz 43 zugeordnet sind. Jeder der Verschlußschaltersensoren
38, 40 ist elektrisch mit der Steuerung 24 verbunden, um ein Verschluß
schaltersignal zu liefern, das anzeigt, ob sein zugeordneter Sitzgurt ange
schnallt bzw. geschlossen oder unangeschnallt bzw. unverschlossen ist.
Die Steuerung 24 steuert die Betätigung einer oder mehrerer Fahrzeuginsas
senschutzeinrichtungen, die jedem entsprechenden Fahrzeugsitz zugeordnet
sind. Anhand eines Beispiels ist jedem Fahrzeugsitz 42, 43 eine aktive Kopf
stützenrückhalte(active headrest restraint)("AHR")einrichtung 44, 48 und eine
betätigbare vordere bzw. Frontalinsassenschutzeinrichtung zugeordnet, bei
spielsweise ein Airbag 46, 50, um bei Betätigung zu helfen, den Fahrzeugin
sassen jedes entsprechenden Sitzes 42, 43 zu schützen. Eine betätigbare
Sitzgurtvorspanneinrichtung 52, 54 ist ebenfalls jedem entsprechenden
Fahrzeugsitz 42, 43 zugeordnet. Die Vorspannvorrichtung wird durch die
Steuerung 24 während eines Fahrzeugzusammenstoßereignisses betätigt,
um einen Sitzgurt um den Fahrzeuginsassen herum in einer bekannten Wei
se zu straffen bzw. anzuziehen.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt jeder der vorderen
bzw. Frontalairbags 46, 50 und jede Sitzgurtvorspannvorrichtung 53, 54 ei
nen zugeordneten Zünder (nicht gezeigt). Wenn der Zünder mit ausreichend
elektrischem Strom für einen ausreichenden Zeitraum erregt wird, initiiert er
einen Strömungsmittelstrom von einer zugeordneten Strömungsmittelquelle,
wie in der Technik bekannt ist. Die AHR-Einrichtungen 44 und 46 können
ebenfalls aufblasbare Insassenschutzeinrichtungen mit Zündern sein. Alter
nativ könnten die AHR-Einrichtungen 44 und 46 mechanischer Natur sein,
die durch die Steuerung 24 ansprechend auf das Detektieren eines Hinter
bzw. Rückaufprallzusammenstoßereignisses betätigt werden. Die Steuerung
24 führt einen Zusammenstoßalgorithmus unter Verwendung von Zusam
menstoßmetriken aus und sendet ein oder mehrere Signale aus, um die ge
eigneten betätigbaren Insassenschutzeinrichtungen zu betätigen.
Fig. 2 ist ein funktionales Blockdiagramm, das schematisch einen von der
Steuerung 24 der Fig. 1 durchgeführten Steuerprozess gemäß der vorliegen
den Erfindung darstellt, um die Betätigung der Insassenschutzeinrichtungen
44, 46 und 52, die dem Fahrerseitensitz (z. B. 42 der Fig. 1) zugeordnet sind,
zu steuern. Obwohl Fig. 2 unter Bezug auf den Fahrerseitenfahrzeugsitz 42
und die zugeordneten Insassenschutzeinrichtungen 44, 46 und 52 beschrie
ben ist, wird eine ähnliche Steueranordnung für den Beifahrerseitenfahr
zeugsitz 43 und zugeordnete Insassenschutzeinrichtungen 48, 50 und 54
verwendet werden. Identische Bezugszeichen werden verwendet, um zuvor
gezeigte und mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene entsprechende Teile zu
identifizieren. Die im Steuerblock 24 gezeigten Elemente entsprechen von
der Steuerung intern durchgeführten Operationen. Die Steuerung 24 ist, zum
Beispiel, ein Mikrocomputer, der programmiert ist, um diese Operationen
durchzuführen. Solche Funktionen könnten alternativ mit diskreten Schaltun
gen, analogen Schaltungen, einer Kombination aus analogen und diskreten
Komponenten oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung
durchgeführt werden.
Der Beschleunigungssensor 22, zum Beispiel ein Beschleunigungsmesser,
sendet ein erstes Beschleunigungssignal 60 mit einer elektrischen Charakte
ristik (z. B. Frequenz und Amplitude) aus, das anzeigend für die Zusammen
stoßbeschleunigung des Fahrzeugs beim Auftreten eines Zusammenstoß
ereignisses ist. Anhand eines Beispiels besitzt der Beschleunigungsmesser
22 eine nominale Sensitivität bzw. Empfindlichkeit von ± 100 g (wobei g der
Wert der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft der Erde ist, d. h. 32 Fuß
pro Quadratsekunde oder 9,8 m/s2). Der Beschleunigungsmesser 22 besitzt
eine Achsenempfindlichkeit, die parallel mit der Bewegungsrichtung des
Fahrzeugs (z. B. sich von vorne nach hinten erstreckend) ausgerichtet ist.
Wie es hier der Erklärung wegen verwendet wird, führt ein Frontalaufprallzu
sammenstoß zu einem positiven Wert der Zusammenstoßbeschleunigung,
und eine Rückaufprallzusammenstoßsituation führt zu einem negativen Wert
der Zusammenstoßbeschleunigung.
Das Beschleunigungssignal 60 wird, zum Beispiel, durch einen analogen
Hochpaßfilter/Tiefpaßfilter (high-pass-filter/low-pass-filter) ("HPFILPF") 62
gefiltert. Der HPF/LPF-Filter 62 hilft, Frequenzen zu eliminieren, die von äu
ßeren Fahrzeugbetriebsereignissen stammen, und/oder von Straßenge
räusch stammende Ausgabesignale. Die durch Filtern entfernten Frequenz
komponenten sind nicht anzeigend für das Auftreten eines Zusammenstoß
ereignisses, für das die Betätigung einer oder mehrerer der Insassenschutz
einrichtungen 44, 46, 52 erwünscht ist. Empirisches Testen wird verwendet,
um die Frequenzwerte relevanter Zusammenstoßsignale für eine Fahrzeug
plattform von Interesse zu bestimmen. Äußere Signalkomponenten, die im
Zusammenstoßbeschleunigungssignal 60 anwesend sein können, werden
entsprechend gefiltert, und Frequenzen, die anzeigend für ein Einsatzzu
sammenstoßereignis sind, werden als ein gefiltertes Ausgabesignal 63 zur
weiteren Verarbeitung durchgeleitet.
Das gefilterte Ausgabesignal 63 wird an einen analog-zu-digital("A/D")-
Umwandler 64 geliefert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der A/D-
Umwandler 64 innerhalb der Steuerung 24 gelegen (z. B. ein A/D-Eingang
eines Mikrocomputers), obwohl er alternativ außerhalb der Steuerung sein
könnte. Der A/D-Umwandler 64 wandelt das gefilterte Zusammenstoßbe
schleunigungssignal 63 in ein digitales Signal um. Die Ausgabe des A/D-
Umwandlers 64 wird mit einer weiteren HPF/LPF-Filterfunktion 66 gefiltert.
Die Filterfunktion 66 besitzt Filterwerte, die empirisch bestimmt sind, um
kleine Drifts bzw. Abtreibungen und Versetzungen zu eliminieren als auch
weiterhin äußeres Signalgeräusch zu reduzieren, das beim Unterscheiden
eines Fahrzeugzusammenstoßereignisses nicht nützlich ist. In einem Mikro
computerausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, zum Beispiel,
die Filterfunktion 66 digital im Mikrocomputer implementiert. Die Filterfunkti
on 66 sendet ein gefiltertes Beschleunigungssignal 68 an einen positiven
Eingang 70 einer Summierfunktion 72.
Wie oben erwähnt, verarbeitet die Steuerung 24 das Zusammenstoßbe
schleunigungssignal 60 unter Verwendung eines Insassenfedermassenmo
dells. Das Federmassenmodell liefert ein eingestelltes Zusammenstoßbe
schleunigungssignal, das auf Federkraft und viskose Dämpfung eingestellt
ist. Im einzelnen wird das Federmassenmodell verwendet, um ein einge
stelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal 74 zu liefern, das von der
Summierfunktion 72 ausgesendet wird. Das eingestellte Beschleunigungs
signal 74 wird verwendet, um zwischen Einsatz- und Nichteinsatzzusammen
stoßereignissen für jede der jedem Fahrzeugsitz zugeordneten Insassen
schutzeinrichtungen zu unterscheiden. Wenn das Fahrzeug einem Zusam
menstoßzustand aus einer Richtung mit einer vorne-nach-hinten-
Komponente ausgesetzt wird (z. B. eine Frontal- oder Rückaufprallsituation),
wird die vom Fahrzeug erfahrene entstehende Zusammenstoßbeschleuni
gung als die Antriebsfunktion betrachtet, die einen Anfangs- bzw. Initialpuls
an das Insassenfedermassenmodell gibt. Eine Federkraft, die eine Funktion
von Verschiebung ist, ist eine Kraft auf dem Insassen, die aus dem Sitz und
dem Sitzgurtsystem entsteht. Eine Dämpfkraft, die eine Funktion sowohl der
bestimmten Geschwindigkeit als auch der bestimmten Verschiebung ist, ist
eine Kraft, die einen aus dem Sitzgurtsystem entstehenden Reibungseffekt
am Insassen vorsieht. Das heißt, die Reibung, die aus dem Dehnen des
Sitzgurtes aufgrund der Insassenbelastung während eines Fahrzeugzusam
menstoßzustands entsteht, definiert die Dämpfkraft. Eine beispielhafte Be
schreibung des Federmassenmodells zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung ist in US-Patent Nr. 5,935,182 von Foo et al. zu finden, das an
TRW Inc. erteilt ist.
Die Werte der Geschwindigkeit abhängig von der Verschiebung werden in
vier Quadranten I, II, III und IV aufgeteilt. Jeder Quadrant entspricht unter
schiedlichen Verschiebungs- und Geschwindigkeitsbereichen. Anhand eines
Beispiels wird Quadrant I verwendet, wenn die virtuelle Insassenverschie
bungs- und -geschwindigkeitswerte beide größer als oder gleich Null sind.
Die Steigung von Quadrant I reicht, zum Beispiel, von ungefähr 1 bis unge
fähr 12 Hz. Quadrant II wird eingesetzt, wenn der virtuelle Insassenverschie
bungswert als geringer als Null bestimmt wird, und der virtuelle Insassenge
schwindigkeitswert größer als oder gleich Null ist. Quadrant III wird in einer
Situation verwendet, wenn die virtuellen Insassenverschiebungs- und -
geschwindigkeitswerte beide geringer als Null sind. Schließlich wird Qua
drant IV in einer Situation verwendet, wenn der virtuelle Insassenverschie
bungswert größer als oder gleich Null ist, und der virtuelle Insassenge
schwindigkeitswert geringer als Null ist.
Bezug nehmend auf Fig. 3 sind verallgemeinerte Werte der Federkraft als
eine Funktion von Verschiebung für einen Federteil eines Federmassenmo
dells gezeigt. Im Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß die Federkraft linear
mit der Verschiebung variiert. Obwohl ein einzelner Satz von Werten der Fe
derkraft abhängig von Verschiebung für sowohl angeschnallte als auch un
angeschnallte Zustände gezeigt ist, ist es möglich, zwei verschiedene Feder
kraftwerte zu verwenden, d. h. einen für einen angeschnallten Insassen und
einen für einen unangeschnallten Insassen. Die Werte der Federkraft abhän
gig von Verschiebung werden in die vier Quadranten I, II, III, IV aufgeteilt, die
unterschiedlichen Bereichen von Verschiebung und Geschwindigkeit ent
sprechen. Im einzelnen wird jeder Quadrant durch das Vorzeichen (z. B. po
sitiv oder negativ) der virtuellen Insassenverschiebung und das Vorzeichen
der virtuellen Insassengeschwindigkeit definiert. Die variable Federkraft für
jeden Quadranten besitzt eine Steigung, die einer Federrate für diesen Qua
dranten entspricht.
Die Steigung (z. B. Federrate) für Quadrant I reicht, zum Beispiel, von unge
fähr 1 bis ungefähr 12 Hz. Die Steigung für Quadrant IV ist größer als oder
gleich der Steigung für Quadrant I. Die Steigung für Quadrant II wird gewählt,
um größer als oder gleich der von Quadrant III zu sein. Die einzelnen Feder
kraftwerte für jeden Quadranten, einschließlich dessen Steigung, werden ba
sierend auf empirischem Testen für eine bestimmte Fahrzeugplattform be
stimmt. Die Federkraftwerte werden, zum Beispiel, bestimmt, um dynamische
Kräfte an einem Fahrzeuginsassen vom zugeordneten Sitzgurtsystem als
auch dem Fahrzeugsitz selbst mit einzubeziehen bzw. zu berücksichtigen.
Bezug nehmend auf Fig. 4 sind verallgemeinerte Werte der Dämpfkraft als
eine Funktion von Geschwindigkeit entsprechend den vier unterschiedlichen
Quadranten der Fig. 3 gezeigt. Demgemäß stehen die Dämpfungswerte in
funktionaler Beziehung zu sowohl der bestimmten Geschwindigkeit als auch
der bestimmten Verschiebung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung werden die gleichen Dämpfkraftwerte für sowohl die an
geschnallten als auch die unangeschnallten Zustände verwendet. Natürlich
könnten unterschiedliche Dämpfwerte für angeschnallte und unangeschnallte
Zustände verwendet werden, um eine gewünschte Zusammenstoßunter
scheidung zu erreichen. Die Dämpfkraft könnte auch abhängig von der Kon
figuration des zugeordneten Fahrzeugsitzes variieren.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist gezeigt, daß die Dämpfkraft linear als
eine Funktion der bestimmten virtuellen Insassengeschwindigkeit in jedem
der entsprechenden Quadranten variiert. Die Steigung der Dämpfkraftfunkti
on für jeden Quadranten entspricht einem Dämpfungsverhältnis für den ent
sprechenden Quadranten. Wie oben festgestellt, werden die Quadranten ba
sierend auf dem Vorzeichen der bestimmten Verschiebungs- und Geschwin
digkeitswerte ausgewählt. In jedem Quadranten reicht die Steigung, zum
Beispiel, von ungefähr 1,4 bis ungefähr 1,8.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 2 umfaßt die Steuerung 24 eine Feder
kraftfunktion 76, die einen Federkraftwert (siehe Fig. 3) als Funktion be
stimmter Verschiebung für einen bestimmten Geschwindigkeitsquadranten
an einen negativen Eingang 78 der Summierfunktion 72 aussendet. Eine
Dämpffunktion 80 sendet einen Dämpfungswert (siehe Fig. 4) als eine Funk
tion bestimmter Geschwindigkeit für einen bestimmten Verschiebungsqua
dranten an einen negativen Eingang 82 der Summierfunktion 72 aus. Der
Ausgang 74 der Summierfunktion 72 liefert ein "eingestelltes Beschleuni
gungssignal", das ansprechend auf das Insassenfedermassenmodell modifi
ziert wurde, um die Beschleunigung des Fahrzeuginsassen klarer darzustel
len.
Spezifische Werte der Federkraftfunktion 76 und Werte für die Dämpffunkti
on 80 werden empirisch bestimmt, um die gewünschte Zusammenstoßunter
scheidung für eine bestimmte Fahrzeugplattform vorzusehen, und können
andere Parameter inkorporieren, beispielsweise Insassengewicht, wie es von
einem Insassengewichtssensor abgefühlt wird, und/oder eine andere abge
fühlte Insassencharakteristik. Anfangs werden die Werte der Federkraftfunk
tion 76 und der viskosen Dämpffunktion 80 auf Null gesetzt. Ihre Werte än
dern sich ansprechend auf eine kontinuierliche Bestimmung eines Zusam
menstoßgeschwindigkeitswertes und eines Zusammenstoßverschiebungs
wertes vom eingestellten Beschleunigungssignal 74.
Das eingestellte Beschleunigungssignal 74 wird an eine Eingabe 86 einer
Integratorfunktion 88 geliefert. Die Integratorfunktion 88 liefert einen Ausga
besignal 90-Wert, der anzeigend für einen Zusammenstoßgeschwindigkeits
wert ist, der durch das Integrieren des eingestellten Beschleunigungswertes
74 mit Bezug auf Zeit bestimmt wird. Der Geschwindigkeitswert 90 wird hier
als eine "virtuelle Insassengeschwindigkeit" bezeichnet, die aus der einge
stellten Beschleunigung 74 entsteht.
Der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90 wird an einen Eingang 92 ei
ner zweiten Integratorfunktion 94 angelegt und an einen Eingang 96 der vis
kosen Dämpfungsfunktion 80. Eine Ausgabe 98 des zweiten Integrators 94
ist ein auf dem eingestellten Beschleunigungssignal 74 basierender Zusam
menstoßverschiebungswert. Der Zusammenstoßverschiebungswert 98 wird
hier als eine "virtuelle Insassenverschiebung" bezeichnet, die aus der einge
stellten Beschleunigung 74 entsteht.
Der Verschiebungswert 98 wird an einen Eingang 100 der Federkraftfunktion
76 und an einen Eingang 102 der viskosen Dämpfungsfunktion 80 angelegt.
Im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Federkraft
werte, die eine Funktion der Verschiebung sind, und die viskosen Dämp
fungswerte, die eine Funktion der Geschwindigkeit für einen bestimmten
Verschiebungsbereich sind, in einer Nachschlagtabelle gespeichert werden
oder berechnet werden. In einem analogen Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung können konventionelle Schaltungsnetzwerktechniken ein
gesetzt werden, um funktionale Blocks mit gewünschten Übertragungscha
rakteristiken zu erzeugen.
Der virtuelle Verschiebungswert 98 wird an eine Verschiebungsindexierfunk
tion 104 ausgesendet ("D INDEX"). Die Indexierfunktion 104 kategorisiert den
Verschiebungswert 98 in einen einer Vielzahl möglicher diskreter Bereiche
von Verschiebungswerten und liefert einen indexierten Verschiebungswert
105 als eine Funktion des Verschiebungswertes 98. Der indexierte Verschie
bungswert 98 wird verwendet, um variable Schwellenwerte von Schwellen
wertbestimmungsfunktionen 106 und 108 als eine Funktion des bestimmten
Verschiebungsbereichs zu indexieren, in den der Verschiebungswert 98 fällt.
Im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die AHR-Schwellen
wertbestimmungsfunktion 106 (AHR threshold determining function)
("AHR_THRESHOLD_VD") einem variablen Schwellenwert, der zum Unter
scheiden eines Rückaufprallfahrzeugzusammenstoßereignisses verwendet
wird, für das eine Betätigung der AHR 44 erwünscht ist. Die AHR-
Schwellenwertfunktion 106 liefert einen Schwellenwert 110, der, beispiels
weise in einer stufenartigen Weise aufgrund der Indexierfunktion 104, als
eine Funktion des virtuellen Insassenverschiebungswertes 98 für einen Fahr
zeuginsassen variiert. Die funktionale Beziehung zwischen dem Schwellen
wert 110 und dem Verschiebungswert 98 wird, zum Beispiel, empirisch für
ein bestimmte Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt, um eine ge
wünschte Zusammenstoßunterscheidung zu erreichen. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel werden die Werte der AHR-Schwellenwertfunktion 106 für ei
nen unangeschnallten Fahrzeuginsassen durch empirische Verfahren be
stimmt und sollen die Betätigung der AHR 44 steuern. Die AHR-
Schwellenwerte müssen hoch genug gesetzt werden, um vor einem Einset
zen während Nichteinsatzrückaufprallzusammenstoßereignissen zu schüt
zen. Wie unten beschrieben sind andere Mittel vorgesehen, um zu helfen,
vor einem Einsetzen der AHR während Nichteinsatzzusammenstoßereignis
sen zu schützen.
Der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90 wird an eine Eingabe einer
Komparatorfunktion 112 geliefert. Der Ausgabewert 110 der AHR-Funktion
106 wird an eine weitere Eingabe des Komparators 112 geliefert. Der Kom
parator 112 bestimmt, ob der virtuelle Geschwindigkeitswert 90 des Insassen
geringer als der verschiebungsabhängige Schwellenwert 110 ist. Wenn die
Bestimmung bejahend ist, wird ein digitales HOCH (d. h. ein WAHR-Zustand)
an eine GESETZTE (SET) Eingabe ("S") einer Verriegelungsfunktion 116 ge
liefert. Die Verriegelungsfunktion 116 verriegelt den HOCH- oder WAHR-
Zustand an der Ausgabe der Verriegelungsfunktion 116.
Der Ausgabewert 105 der Indexierfunktion 104 wird auch an die Vorder
schwellenwertbestimmungsfunktion 108 (front threshold determining func
tion) ("FRONT_THRESHOLD_VD") geliefert. Die Vorderschwellenwertbe
stimmungsfunktion 108 ist ähnlich der AHR-Schwellenwertbestimmungs
funktion 106 indem sie einen relativen Geschwindigkeitsschwellenwert liefert,
der in einer stufenartigen Weise (aufgrund der Indexierfunktion 104) als eine
Funktion des bestimmten Verschiebungswertes 98 variiert. Nochmals, die
funktionale Beziehung zwischen der Vorderschwellenwertbestimmungsfunk
tion 108 wird empirisch für eine bestimmte Fahrzeugplattform bestimmt, um
eine gewünschte Zusammenstoßunterscheidung für ein Vorderfahrzeugzu
sammenstoßereignis zu erreichen.
Fig. 5 ist ein Graph, der im allgemeinen ein Beispiel des von der AHR-
Schwellenwertfunktion 106 (bei "SCHWELLENWERT 106") ausgesendeten
Schwellenwerts und des vom Vorderschwellenwert 108 (bei "SCHWELLEN
WERT 108" angezeigt) ausgesendeten Schwellenwerts darstellt. Die X-
Achse entspricht dem von der D INDEX-Funktion 104 gelieferten Verschie
bungsindexierwert, der anzeigend für die bestimmte Insassenverschiebung
ist. Wie gezeigt, variiert der Wert jeder Schwellenwertfunktion 106, 108 als
eine Funktion des Verschiebungsindexierwertes 105 ansprechend auf den
bestimmten Verschiebungswert 98. Eine Verschiebung nach rechts von Null
sind Verschiebungen, die von einer Frontalkollision stammen. Eine Verschie
bung nach links von Null stammen von einer Rückkollision.
Wiederum Bezug nehmend auf Fig. 2 wird eine Ausgabe 118 der Vorder
schwellenwertbestimmungsfunktion 108 an einen Eingang einer Kompara
torfunktion 120 geliefert. Die Komparatorfunktion 120 umfaßt einen weiteren
Eingang, der mit dem virtuellen Insassengeschwindigkeitswert 90 verbunden
ist. Der Komparator 120 liefert eine HOCH (d. h. einen WAHR-Zustand)-
Ausgabe, wenn der Geschwindigkeitswert 90 größer als der verschiebungs
abhängige variable Schwellenwert 118 ist. Der Ausgang des Komparators
120 ist mit einem GESETZTEN (SET) Eingang ("S") einer Verriegelungsfunk
tion 122 verbunden. Die Verriegelungsfunktion 122 verriegelt das Auftreten
eines HOCH- oder WAHR-Zustandes am Ausgang der Verriegelungsfunktion
122.
Jede der Verriegelungsfunktionen 116, 122 besitzt einen zugeordneten
RÜCKSETZ (RESET)-Eingang ("R"), der verbunden ist, um die virtuelle In
sassenverschiebungsausgabe 98 des Integrators 94 zu empfangen. Wenn
zum Beispiel der Wert des virtuellen Insassenverschiebungswertes 98 unter
einen vorbestimmten Wert fällt (z. B. entsprechend einer Vorwärtsinsassen
verschiebung relativ zur Orientierung des Beschleunigungsmessers im Fahr
zeug), wird die Verriegelung 122 zurückgesetzt. In einer ähnlichen Weise
wird, wenn der Verschiebungswert 98 über einen vorbestimmten Wert steigt
(z. B. entsprechend einer Rückwärtsinsassenverschiebung relativ zur Orien
tierung des Beschleunigungsmessers im Fahrzeug) die Verriegelung 116 zu
rückgesetzt. Wenn die Verriegelungen 116 und 122 zurückgesetzt werden,
liefern sie ein digitales NIEDRIG (d. h. NICHT WAHR-Zustand) an ihrem Aus
gang. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der Steuerung 24 werden
die Verriegelungsfunktionen 116 und 122, einschließlich dessen, daß sie als
Funktion bestimmter Verschiebung zurückgesetzt werden, als Softwarespei
cherung im Speicher implementiert.
Der Ausgang der Verriegelung 116 ist mit einem Eingang einer UND-
Funktion 126 verbunden. Der Ausgang der Verriegelung 122 ist mit einem
Eingang einer weiteren UND-Funktion 128 verbunden.
Ein weiterer Eingang der UND-Funktion 126 ist mit einer Rücksicherheits
funktion 130 verbunden. Die Rücksicherheitsfunktion 130 empfängt ein Si
gnal von einem Rücksicherheitssensor 131, wie zum Beispiel einem oder
mehreren der Hinterknautschzonensensoren 26 und 28 und/oder der ande
ren Sensoren 36 (Fig. 1). Ein weiterer Eingang der UND-Funktion 126 ist mit
einer rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 132 verbunden.
Die rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 132 bestimmt, ob der virtuelle Insas
senverschiebungswert 98 oder der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90
geringer als vorbestimmte Schwellenwerte sind. Genau gesagt wird der virtu
elle Insassenverschiebungswert 98 an einen Eingang einer Komparatorfunk
tion 134 geliefert. Ein weiterer Eingang der Komparatorfunktion 134 emp
fängt einen Wert von einer hinteren Verschiebungsschwellenwertfunktion 136
(rear displacement threshold) ("Threshold_DR"). Der Komparator 134 be
stimmt, ob der Verschiebungswert 98 geringer als der Wert der hinteren Ver
schiebungsschwellenwertfunktion 136 ist. Die Komparatorfunktion 134 liefert
eine logische HOCH-Ausgabe, wenn der bestimmte Verschiebungswert 98
geringer als der Schwellenwert ist. Die Komparatorfunktion 134 liefert ihren
Ausgabewert an einen Eingang einer ODER-Funktion 138. Ein Beispiel der
hinteren Verschiebungsschwellenwertfunktion 136 ist in Fig. 5 bei "THRES
HOLD_DR 136" dargestellt.
Ein weiterer Aspekt der rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 132 umfaßt das
Liefern des virtuellen Insassengeschwindigkeitswertes 90 an einen Eingang
einer weiteren Komparatorfunktion 140. Eine hintere Geschwindigkeits
schwellenwertfunktion 142 (rear velocity threshold) ("THRESHOLD_VR") wird
an einen weiteren Eingang der Komparatorfunktion 140 geliefert. Der Kom
parator 140 vergleicht den Insassengeschwindigkeitswert 90 mit dem
Schwellenwert 142 und liefert ein dafür anzeigendes Ausgabesignal. Genau
gesagt liefert der Komparator 140 ein digitales HOCH (d. h. einen WAHR-
Zustand) an seinen Ausgang, wenn der virtuelle Insassengeschwindigkeits
wert 90 geringer als der Wert der hinteren Geschwindigkeitsschwellenwert
funktion 142 ist. Die Ausgabe der Komparatorfunktion 140 wird an einen
weiteren Eingang der ODER-Funktion 138 geliefert. Die Schwellenwerte 136
und 142 werden ausgewählt, um zumindest entweder Minimalverschiebungs-
oder Minimalgeschwindigkeitswerte zu erfordern, um die Betätigung der AHR
44 freizugeben. Die ODER-Funktion 138 liefert ein Ausgabesignal an einen
weiteren Eingang der UND-Funktion 126, das anzeigt, ob solche Minimalkri
terien erfüllt werden. Eine Beispiel der hinteren Geschwindigkeitsschwellen
wertfunktion 142 ist in Fig. 5 bei "THRESHOLD_VR 142" dargestellt.
Die UND-Funktion 126 liefert nur eine digitale WAHR-Ausgabe, wenn alle
drei Eingaben WAHR sind. Genau gesagt muß die hintere Sicherheitsfunkti
on 130 eine WAHR-Ausgabe liefern (d. h. das Auftreten eines hinteren Auf
pralls durch einen weiteren Sensor 131 verifizieren). Zusätzlich muß die
ODER-Funktion 138 eine WAHR-Ausgabe an eine UND-Funktion 126 liefern,
die anzeigt, daß zumindest entweder ein Minimalverschiebungs- oder -
geschwindigkeitswert bestimmt worden ist. Auf diese Weise helfen der hinte
re Sicherheitssensor 130 und die rauhe-Straße-Immunitätsmetrik 132, vor
einer Betätigung der AHR 44 während Nichteinsatzzusammenstoßereignis
sen zu schützen, auch wenn die Komparatorfunktion 112 ein WAHR-
Ausgabesignal liefert.
Um zu helfen, vor einer Betätigung des Vorderairbags 46 bei Nichteinsatz
frontalzusammenstößen zu schützen, ist eine Frontalsicherheitsfunktion 150
mit einem Eingang der UND-Funktion 128 verbunden. Die Frontalsicher
heitsfunktion 150 empfängt ein Signal von einem Frontalsicherheitssensor
151, wie zum Beispiel einem oder mehreren der Vorderknautschzonensenso
ren 30-34 und/oder dem anderen Sensor 36 (Fig. 1). Ein weiterer Eingang
der UND-Funktion 128 ist mit einer vorderen rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik
152 verbunden.
Die rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 152 ist ähnlich der oben beschriebenen
rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 132. Kurz festgestellt umfaßt die Immuni
tätsmetrik 152 eine Komparatorfunktion 154, die bestimmt, ob der virtuelle
Insassenverschiebungswert 98 größer als der Wert einer vorderen Verschie
bungsschwellenwertfunktion 156 (front displacement threshold) ("Threshold-
DF") ist. Der Komparator 154 liefert einen logischen Ausgabewert an einen
Eingang einer ODER-Funktion 158 basierend auf dem Vergleich. Ein weiterer
Aspekt der rauhe-Straßen-Immunitätsmetrik 152 umfaßt eine Komparator
funktion 160, die bestimmt, ob der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90
größer als der Wert ist, der von einer vorderen Geschwindigkeitsschwellen
wertfunktion 162 (frontal velocity threshold) ("THRESHOLD_VF") geliefert
wird. Der Komparator 160 liefert ein digitales Signal (d. h. WAHR oder
FALSCH) an einen weiteren Eingang der ODER-Funktion 158 basierend auf
dem Vergleich des Insassengeschwindigkeitswertes 90 und des Wertes der
vorderen Geschwindigkeitsschwellenwertfunktion 162. Beispiele der vorderen
Verschiebungs- und vorderen Geschwindigkeitsschwellenwerte 156 und 162
sind in Fig. 5 bei "THRESHOLD_DF 156" bzw. "THRESHOLD_VF 162" dar
gestellt.
Nun der Erklärung wegen angenommen, daß die Ausgabe der hinteren Si
cherheitsfunktion 130 HOCH ist (d. h. ansprechend darauf, daß der hintere
Sicherheitssensor 131 ein Rückaufprallzusammenstoßereignis detektiert),
und entweder (i) der virtuelle Insassenverschiebungswert 98 als geringer als
der hintere Verschiebungsschwellenwert 136 bestimmt wird, oder (ii) daß der
virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90 als geringer als der hintere Ge
schwindigkeitsschwellenwert 142 bestimmt wird, dann wäre die Ausgabe der
UND-Funktion 126 HOCH, angenommen, daß der virtuelle Insassenge
schwindigkeitswert 90 ebenfalls geringer als der Schwellenwert 110 ist. Dies
errichtet einen WAHR-Zustand an einer TTF_AHR-Funktion 166. Die
TTF_AHR-Funktion 166 verriegelt den Ausgang der UND-Funktion 126 an
einer Zündsteuerung 168. Die Zündsteuerung 168 ist wiederum mit zumin
dest einer der AHR 44 und/oder der zugeordneten Sitzgurtvorspannvorrich
tung 52 verbunden, um ihre Betätigung ansprechend auf den Wert der
TTF_AHR-Funktion 166 zu steuern.
In einer ähnlichen Weise wird die Ausgabe der UND-Funktion 128 an eine
TTF_FRONT-Funktion 170 geliefert. Der Erklärung wegen angenommen, daß
die Ausgabe der vorderen Sicherheitsfunktion 150 HOCH ist (d. h. anspre
chend darauf, daß der vordere Sicherheitssensor ein Frontalfahrzeugzu
sammenstoßereignis detektiert), und daß entweder (i) der virtuelle Insassen
verschiebungswert 98 als größer als der vordere Verschiebungsschwellen
wert 156 bestimmt wird oder (ii) der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert
90 als größer als der vordere Geschwindigkeitsschwellenwert 162 bestimmt
wird, dann wäre die Ausgabe der UND-Funktion 128 HOCH, angenommen,
daß der virtuelle Insassengeschwindigkeitswert 90 ebenfalls größer als der
vordere Schwellenwert 118 ist. Dies errichtet einen WAHR-Zustand an einer
TTF_FRONT-Funktion 170. Der Wert der TTF_FRONT-Funktion 170 wird an
die Zündsteuerung 168 zur Steuerung der Betätigung zumindest eines des
Frontalairbags 46 und/oder der zugeordneten Sitzgurtvorspannvorrichtung 52
geliefert.
Der dem Fahrzeugsitz (z. B. 42 der Fig. 1) zugeordnete Verschlußschalter 38
liefert ebenfalls ein Verschlußschaltersignal an die Zündsteuerung 168, um
die Betätigung der Sitzgurtvorspannvorrichtung 52 zu steuern. Die Zünd
steuerung 168 betätigt die Sitzgurtvorspannvorrichtung 52, wenn das Ver
schlußschaltersignal einen Wert hat, der anzeigend für einen angeschnallten
Zustand ist, und entweder die TTF_AHR-Funktion 166 oder die TTF_FRONT-
Funktion 170 einen digitalen WAHR-Zustand an die Zündsteuerung liefert.
Die Sitzgurtvorspannvorrichtung 52 kann so während eines Frontalfahrzeug
zusammenstoßereignisses oder eines Rückaufprallzusammenstoßereignis
ses betätigt werden.
Während der Kürze wegen das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 einen Einzel
stufen-Vorderairbag 46 beschrieben hat, der ansprechend auf die TTF-
Bestimmung 170 betätigt wird, faßt die vorliegende Erfindung auch die Ver
wendung eines Mehrfachstufenairbags ins Auge. Ein Beispiel eines Steu
eralgorithmus für eine Mehrfachstufenairbageinrichtung ist in der US-
Patentanmeldung Nr. 09/108,819 offenbart. Andere Steueralgorithmen
könnten ebenfalls verwendet werden, um gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Einzel- oder Mehrfachstufen-Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung zu
steuern.
Fig. 6 stellt ein Beispiel eines Rückaufprallfahrzeugzusammenstoßereignis
ses dar, bei dem die AHR 44 betätigt wird. Der Wert des hinteren AHR-
Schwellenwertes (z. B. AHR THRESHOLD_VD 106 der Fig. 2) ist bei 200 an
gezeigt. Wie oben erwähnt ist, steht der AHR-Schwellenwert 200 in funktio
naler Beziehung zur Insassenverschiebung, wie es vom in Fig. 2 gezeigten
diskreten Wert 105 der Verschiebungsindexierfunktion 104 vorgesehen ist.
Die virtuellen Insassengeschwindigkeitswerte (z. B. 90 der Fig. 2) abhängig
von indexierten Verschiebungswerten für diesen Fahrzeugzusammenstoßzu
stand sind durch Punkte bei 202 gezeigt. Die virtuelle Insassengeschwindig
keit 202 beginnt ungefähr bei Null und nimmt aufgrund der Orientierung des
Beschleunigungsmessers im Fahrzeug ab. Der Geschwindigkeitswert 202
kreuzt den Schwellenwert 200 bei Punkt 204, der einem bestimmten Ge
schwindigkeitswert von -V1 und einem bestimmten Verschiebungswert von
-D1 entspricht.
Fig. 6 zeigt außerdem, daß beide Zustände der hinteren rauhe-Straßen-
Immunitätsmetrik (z. B. 132 der Fig. 1) erfüllt sind. Genau gesagt kreuzt der
bestimmte Insassenverschiebungswert, wie er vom virtuellen Insassenge
schwindigkeitswert 202 definiert wird, einen hinteren Verschiebungsschwel
lenwert 206 (z. B. THRESHOLD_DR 136 der Fig. 2) bei Punkt 208. Die be
stimmte Geschwindigkeit 202 fährt fort abzunehmen und kreuzt den hinteren
Geschwindigkeitsschwellenwert 210 (z. B. THRESHOLD_VR 142 der Fig. 1)
bei Punkt 212. Vorausgesetzt die hintere Sicherheitsfunktion (z. B. 130 der
Fig. 1) liefert ebenfalls einen digitalen WAHR-Ausgabewert, wird die
TTF_AHR-Funktion einen WAHR-Zustand an die Zündsteuerung weiterge
ben, um die AHR 44 beim Kreuzen des Schwellenwerts 200 bei Punkt 204 zu
betätigen. Wenn der Verschlußschalter 38 anzeigt, daß der Insasse ange
schnallt ist, würde die Sitzgurtvorspannvorrichtung 52 ebenfalls in dieser Si
tuation betätigt.
Fig. 7 stellt ein Beispiel eines Frontalfahrzeugzusammenstoßereignisses für
einen Einsatzzusammenstoßzustand dar. Der variable vordere Schwellenwert
(z. B. der Ausgabewert 118 vom FRONT_THRESHOLD_VD 108 der Fig. 2) ist
bei 220 angezeigt. Wie oben erwähnt ist, besitzt der variable vordere
Schwellenwert 220 einen Wert, der in funktionaler Beziehung zu einem inde
xierten Wert der Insassenverschiebung steht, der basierend auf dem einge
stellten Zusammenstoßbeschleunigungswert bestimmt wird. Ebenfalls in Fig.
7 dargestellt sind ein rauhe-Straßen-Immunitätsschwellenwert für Geschwin
digkeit 222 (z. B. THRESHOLD_VF 162 der Fig. 2) und ein Immunitäts
schwellenwert für Verschiebung 224 (z. B. THRESHOLD_DF 156 der Fig. 2).
Die virtuellen Geschwindigkeitswerte abhängig von indexierter Verschiebung
während des Frontalfahrzeugzusammenstoßereignisses sind als Punkte bei
226 dargestellt. Sowohl die virtuellen Insassenverschiebungs- als auch die
virtuellen Insassengeschwindigkeitswerte werden basierend auf der einge
stellten Zusammenstoßbeschleunigung bestimmt. In Kontrast zum bestimm
ten virtuellen Geschwindigkeitswert für das in Fig. 6 gezeigte Rückaufprallzu
sammenstoßereignis beginnt die bestimmte virtuelle Geschwindigkeit 226 bei
0 und steigt an (d. h. in der positiven Richtung relativ zur Orientierung bzw.
Ausrichtung des Beschleunigungsmessers im Fahrzeug). Der bestimmte vir
tuelle Geschwindigkeitswert 226 kreuzt den Verschiebungsschwellenwert 224
bei Punkt 228 und fährt fort, anzusteigen, um bei Punkt 232 den Geschwin
digkeitsschwellenwert 222 zu kreuzen. Wie oben erwähnt ist das Kreuzen
eines der Schwellenwerte 224, 230 ausreichend, um anzuzeigen, daß das
Fahrzeug mehr als gewöhnliche rauhe-Straßen-Zustände erfährt. Der be
stimmte virtuelle Geschwindigkeitswert 226 steigt dann von Punkt 232 an,
um den vorderen variablen Schwellenwert 220 bei Punkt 234 zu kreuzen, der
einem virtuellen Insassenverschiebungswert von D2 und einem virtuellen In
sassengeschwindigkeitswert von V2 entspricht. Vorausgesetzt, daß die vor
dere Sicherheitsfunktion (z. B. 150 der Fig. 2) auch ein Frontalfahrzeugzu
sammenstoßereignis detektiert hat, wird zumindest der vordere Airbag 46
betätigt werden. Die TTF_FRONT-Funktion (z. B. 170 der Fig. 2) liefert dann
einen WAHR-Zustand an die Zündsteuerung, um die Betätigung zumindest
des vorderen Airbags 46 zu steuern. Wenn die Zündsteuerung 168 auch ein
Signal vom Verschlußschalter 38 empfängt, das einen angeschnallten Fahr
zeuginsassenzustand anzeigt, würde die Sitzgurtvorspannvorrichtung 52
ebenfalls in dieser Situation betätigt werden.
Während das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit Bezug auf den Fahrersei
tenfahrzeugsitz 42 und den zugeordneten Insassenschutzeinrichtungen 44,
46 und 52 beschrieben wurde, wird ein ähnlicher Algorithmus zur Steuerung
der Betätigung der Beifahrerseitenfahrzeuginsassenschutzausrüstung 48, 50
und 54 eingesetzt. Andere Sensoren können ebenfalls vorgesehen sein, um
zu helfen, die Betätigung der Insassenschutzeinrichtungen zu steuern. Zum
Beispiel können ein oder mehrere Insassenzustandssensoren, beispielswei
se Insassenanwesenheitssensoren, Gewichtssensoren und Insassenpositi
onssensoren mit einem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwen
det werden, um die zugeordneten Insassenschutzeinrichtungen freizugeben
oder zu sperren, basierend auf den dadurch abgefühlten Zuständen. Solche
anderen Insassenzustandssensoren können ebenfalls verwendet werden, um
die Betätigung der Schutzeinrichtung zu steuern, beispielsweise in einer Si
tuation, in der eine aufblasbare Mehrfachstufeninsassenschutzeinrichtung
verwendet wird.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserun
gen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Solche Verbesserun
gen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen
von den angefügten Ansprüchen abgedeckt werden.
Claims (22)
1. Ein System zum Steuern einer betätigbaren Insassenschutzeinrich
tung, wobei das System folgendes aufweist:
eine betätigbare Kopfstützeneinrichtung, die bei Betätigung hilft, einen Insassen eines Fahrzeugsitzes zu schützen;
einen Zusammenstoßsensor, der funktioniert, um einen Zusammen stoßzustand eines Fahrzeugs abzufühlen und ein Zusammenstoßsen sorsignal mit einer elektrischen Charakteristik liefert, die anzeigend für den abgefühlten Fahrzeugzustand ist; und
eine Steuerung, die an die betätigbare Kopfstützenrückhalteeinrichtung und den Zusammenstoßsensor gekoppelt ist, wobei die Steuerung ei nen Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und einen Zusammenstoß verschiebungswert basierend auf dem Zusammenstoßsensorsignal be stimmt, wobei die Steuerung einen Schwellenwert besitzt, der in funk tionaler Beziehung zum bestimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht, wobei die Steuerung die Betätigung der betätigbaren Kopfstüt zeneinrichtung ansprechend auf den bestimmten Fahrzeugzusammen stoßwert relativ zum Schwellenwert steuert.
eine betätigbare Kopfstützeneinrichtung, die bei Betätigung hilft, einen Insassen eines Fahrzeugsitzes zu schützen;
einen Zusammenstoßsensor, der funktioniert, um einen Zusammen stoßzustand eines Fahrzeugs abzufühlen und ein Zusammenstoßsen sorsignal mit einer elektrischen Charakteristik liefert, die anzeigend für den abgefühlten Fahrzeugzustand ist; und
eine Steuerung, die an die betätigbare Kopfstützenrückhalteeinrichtung und den Zusammenstoßsensor gekoppelt ist, wobei die Steuerung ei nen Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und einen Zusammenstoß verschiebungswert basierend auf dem Zusammenstoßsensorsignal be stimmt, wobei die Steuerung einen Schwellenwert besitzt, der in funk tionaler Beziehung zum bestimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht, wobei die Steuerung die Betätigung der betätigbaren Kopfstüt zeneinrichtung ansprechend auf den bestimmten Fahrzeugzusammen stoßwert relativ zum Schwellenwert steuert.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Betätigung der be
tätigbaren Kopfstützeneinrichtung ansprechend darauf steuert, daß der
bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert den Schwellenwert
kreuzt.
3. System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung die Betätigung der be
tätigbaren Kopfstützeneinrichtung ansprechend darauf steuert, daß der
bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert geringer als der
Schwellenwert ist.
4. System nach Anspruch 2, wobei der Zusammenstoßsensor ein Be
schleunigungssensor ist, der die Fahrzeugzusammenstoßbeschleuni
gung abfühlt und ein Zusammenstoßbeschleunigungssignal mit einer
elektrischen Charakteristik liefert, die anzeigend für die abgefühlte
Fahrzeugzusammenstoßbeschleunigung ist, wobei jeder der Zusam
menstoßgeschwindigkeits- und Zusammenstoßverschiebungswerte als
eine Funktion des Zusammenstoßbeschleunigungssignals bestimmt
wird.
5. System nach Anspruch 4, wobei das System des weiteren eine betä
tigbare Sitzgurtvorspanneinrichtung umfaßt, die dem Fahrzeugsitz zu
geordnet ist, einen Sitzgurtzustandssensor, um abzufühlen, ob der In
sasse relativ zum Fahrzeugsitz angeschnallt oder unangeschnallt ist,
und ein Sitzgurtsensorsignal zu liefern, das anzeigend dafür ist, wobei
die Steuerung die Betätigung der Sitzgurtvorspanneinrichtung anspre
chend darauf steuert, daß (i) der bestimmte Zusammenstoßgeschwin
digkeitswert den Schwellenwert kreuzt und (ii) das Sitzgurtsensorsignal
einen angeschnallten Insassenzustand anzeigt.
6. System nach Anspruch 4, das des weiteren eine betätigbare Frontalin
sassenschutzeinrichtung umfaßt, wobei der Schwellenwert ein erster
Schwellenwert ist, der in funktionaler Beziehung zum bestimmten Zu
sammenstoßverschiebungswert steht, wobei die Steuerung einen
zweiten Schwellenwert besitzt, der in funktionaler Beziehung zum be
stimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht, wobei die Steue
rung die Betätigung der Frontalinsassenschutzeinrichtung anspre
chend darauf steuert, daß der bestimmte Zusammenstoßgeschwindig
keitswert den zweiten Schwellenwert kreuzt.
7. System nach Anspruch 6, wobei die Steuerung die Betätigung der be
tätigbaren Kopfstützeneinrichtung ansprechend darauf steuert, daß der
bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert geringer als der erste
Schwellenwert ist, wobei die Steuerung die Betätigung der Frontalin
sassenschutzeinrichtung ansprechend darauf steuert, daß der be
stimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert größer als der zweite
Schwellenwert ist.
8. System nach Anspruch 4, das des weiteren einen Sicherheitssensor
umfaßt, der funktioniert, um ein Fahrzeugzusammenstoßereignis zu
detektieren, und ein Sicherheitssignal ansprechend auf das Detektie
ren des Fahrzegzusammenstoßereignisses zu liefern, wobei die Steue
rung die Betätigung der betätigbaren Kopfstützeneinrichtung anspre
chend darauf steuert, daß (i der bestimmte Zusammenstoßgeschwin
digkeitswert den Schwellenwert kreuzt und (ii) das Sicherheitssignal
einen Fahrzeugzusammenstoß anzeigt.
9. System nach Anspruch 8, wobei der Sicherheitssensor ein
Knautschzonensensor ist, der in einer hinteren Position des Fahrzeugs
gelegen ist, um einer Zusammenstoßbeschleunigung relativ früh wäh
rend eines Rückzusammenstoßzustands ausgesetzt zu werden, wobei
der Knautschzonensensor ein dafür anzeigendes Knautschzonensignal
liefert.
10. System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung, um die Betätigung der
betätigbaren Kopfstützeneinrichtung zu bewirken, des weiteren zumin
dest erfordert, daß (i) der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeits
wert geringer als ein Geschwindigkeitsschwellenwert ist und (ii) der
bestimmte Zusammenstoßverschiebungswert geringer als ein Ver
schiebungsschwellenwert ist.
11. System nach Anspruch 4, wobei die Steuerung Verarbeitungsmittel
zum Verarbeiten des Beschleungigungssignals mit einem Insassenfe
dermassenmodell umfaßt, um ein eingestelltes Zusammenstoßbe
schleunigungssignal zu liefern, wobei die Steuerung den Zusammen
stoßgeschwindigkeitswert basierend auf dem eingestellten Beschleuni
gungssignal bestimmt.
12. System nach Anspruch 11, wobei die Verarbeitungsmittel des weiteren
Mittel umfassen, um den Wert des Beschleunigungssignals durch ei
nen Federkraftterm und einen Viskosedämpfungsterm des Feder
massenmodells einzustellen.
13. Ein Verfahren zum Helfen beim Schützen eines Fahrzeuginsassen
während eines Fahrzeugzusammenstoßereignisses, wobei das Verfah
ren folgende Schritte aufweist:
Abfühlen der Fahrzeugzusammenstoßbeschleunigung;
Bestimmen des Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes als eine Funk tion der abgefühlten Zusammenstoßbeschleunigung;
Bestimmen eines Zusammenstoßverschiebungswertes als eine Funkti on der abgefühlten Zusammenstoßbeschleunigung;
Vorsehen eines Schwellenwertes mit einem Wert, der in funktionaler Beziehung zur Insassenzusammenstoßverschiebung steht; und
Steuern der Betätigung einer betätigbaren Kopfstützeneinrichtung, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet ist, ansprechend auf den bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswert relativ zum Wert des Schwellen werts.
Abfühlen der Fahrzeugzusammenstoßbeschleunigung;
Bestimmen des Zusammenstoßgeschwindigkeitswertes als eine Funk tion der abgefühlten Zusammenstoßbeschleunigung;
Bestimmen eines Zusammenstoßverschiebungswertes als eine Funkti on der abgefühlten Zusammenstoßbeschleunigung;
Vorsehen eines Schwellenwertes mit einem Wert, der in funktionaler Beziehung zur Insassenzusammenstoßverschiebung steht; und
Steuern der Betätigung einer betätigbaren Kopfstützeneinrichtung, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet ist, ansprechend auf den bestimmten Zusammenstoßgeschwindigkeitswert relativ zum Wert des Schwellen werts.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Steuerns des wei
teren das Steuern der Betätigung der betätigbaren Kopfstützenein
richtung ansprechend darauf umfaßt, daß der bestimmte Zusammen
stoßgeschwindigkeitswert den Schwellenwert kreuzt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Steuerns des wei
teren das Steuern der Betätigung der betätigbaren Kopfstützenein
richtung ansprechend darauf umfaßt, daß der bestimmte Zusammen
stoßgeschwindigkeitswert geringer als der Schwellenwert ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, das des weiteren die Schritte aufweist,
eine dem Fahrzeugsitz zugeordnete betätigbare Sitzgurtvorspannein
richtung vorzusehen, abzufühlen, ob der Insassen relativ zum Fahr
zeug angeschnallt oder unangeschnallt ist, und die Betätigung der
Sitzgurtvorspanneinrichtung ansprechend darauf zu steuern, daß (i)
bestimmt wird, daß der Zusammenstoßgeschwindigkeitswert geringer
als der Schwellenwert ist, und (ii) daß abgefühlt wird, daß ein Fahr
zeuginsasse relativ zum Fahrzeugsitz angeschnallt ist.
17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schwellenwert ein Rück
schwellenwert ist und wobei das Verfahren des weiteren umfaßt, einen
Frontalschwellenwert vorzusehen, der in funktionaler Beziehung zum
bestimmten Zusammenstoßverschiebungswert steht, und die Betäti
gung einer dem Fahrzeugsitz zugeordneten vorderen Insassenschutz
einrichtung ansprechend darauf zu steuern, daß der bestimmte Zu
sammenstoßgeschwindigkeitswert den Frontalschwellenwert kreuzt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, das des weiteren das Steuern der Betä
tigung der betätigbaren Kopfstützeneinrichtung ansprechend darauf
umfaßt, daß der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert ge
ringer als der hintere Schwellenwert ist, und das Steuern der Betäti
gung der vorderen Insassenschutzeinrichtung ansprechend darauf,
daß der bestimmte Zusammenstoßgeschwindigkeitswert größer als der
vordere Schwellenwert ist.
19. Verfahren nach Anspruch 14, das des weiteren den Schritt umfaßt, ein
Sicherheitssignal ansprechend darauf zu liefern, daß ein Sicherheits
sensor das Fahrzeugzusammenstoßereignis detektiert, wobei der
Schritt des Steuerns der Betätigung der betätigbaren Kopfstützenein
richtung des weiteren das Steuern der Betätigung der betätigbaren
Kopfstützeneinrichtung ansprechend darauf umfaßt, daß (i) der Zu
sammenstoßgeschwindigkeitswert geringer als der Schwellenwert ist
und (ii) das Sicherheitssignal ein Fahrzeugzusammenstoßereignis an
zeigt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Steuerns der Betä
tigung der betätigbaren Kopfstützeneinrichtung des weiteren abhängig
davon ist, daß zumindest bestimmt wird, daß (i) der Zusammenstoßge
schwindigkeitswert geringer als der Schwellenwert ist und/oder (ii) der
Zusammenstoßverschiebungswert geringer als der Verschiebungs
schwellenwert ist.
21. Verfahren nach Anspruch 13, das des weiteren den Schritt umfaßt, das
Beschleunigungssignal mit einem Insassenfedermassenmodell zu ver
arbeiten, um ein eingestelltes Zusammenstoßbeschleunigungssignal
zu liefern, wobei der Zusammenstoßgeschwindigkeitswert und der Zu
sammenstoßverschiebungswert basierend auf dem eingestellten Be
schleunigungssignal bestimmt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, das des werteren umfaßt, den Wert des
Beschleunigungssignals durch einen Federkraftterm und einen Visko
sedämpfungsterm des Federmassenmodells einzustellen.
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