DE10130962A1

DE10130962A1 - System und Verfahren zum Steuern einer betätigbaren Insassenschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE10130962A1
Application number: DE10130962A
Authority: DE
Inventors: Chek-Peng Foo; Huahn-Fern Yeh
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: US6459366B1; JP2002046571A; DE10130962B4

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

Technisches Gebiet

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.

Hintergrund der Erfindung

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

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

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.

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.

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.