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Verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung ist begründet auf die US Provisional Application Nr. 60/679 586, eingereicht am 10. Mai 2005.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer vom Fahrzeug betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltvorrichtung. Insbesondere gestattet die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Detektion von Aufprallereignissen mit versetzter verformbarer Barriere, schräge Aufprallereignisse bzw. Aufprallereignisse im Winkel und Aufprallereignisse auf Pfosten.
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Hintergrund der Erfindung
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Airbag-Rückhaltesysteme in Fahrzeugen für Fahrzeuginsassen sind in der Technik bekannt. Eine Airbag-Rückhaltvorrichtung kann eine mehrstufige Aufblasvorrichtung aufweisen, wo die Stufen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ansprechend auf Fahrzeugaufprallbedingungen betätigt werden.
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Das
US-Patent 5 935 182 von Foo u. a., der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Fahrzeugaufprallbedingungen unter Verwendung von virtueller Abfühlung. Das
US-Patent 6 036 225 von Foo u. a., der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines mehrstufigen betätigbaren Rückhaltsystems in einem Fahrzeug unter Verwendung von Aufprallstärkenindexwerten. Das
US-Patent 6 186 539 von Foo u. a., ebenfalls der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer mehrstufigen betätigbaren Rückhaltvorrichtung unter Verwendung von Aufprallstärkenindexierungssensoren und Knautschzonensensoren. Das
US-Patent 6 529 810 von Foo u. a., ebenfalls der TRW Inc. zu eigen, offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer betätigbaren mehrstufigen Rückhaltvorrichtung unter Verwendung von geschalteten Schwellen basierend auf Querbeschleunigung.
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Die Offenlegungsschrift
DE 100 44 918 A1 betrifft ein Verfahren zum Schutz der Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Unfall, wobei Signale von wenigstens zwei Beschleunigungssensoren ausgewertet und miteinander verknüpft werden.
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Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslösung eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems im Falle eines Seitenaufpralls offenbart die Druckschrift
DE 695 23 379 T2 . Im Besonderen wird hier ein Einsatzsignal zum Einsetzen einer Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung während eines Seitenaufpralls geliefert.
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In der Offenlegungsschrift
DE 197 51 336 A1 wird eine Einrichtung und ein Verfahren offenbart, bei der mit einem Bodensensor eine in Längsrichtung eines Fahrzeugs wirkende Verlangsamung gemessen wird und die Verlangsamung als Messwert ausgegeben wird.
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Eine Einrichtung für den Insassenschutz in einem Kraftfahrzeug wird in der Offenlegungsschrift
DE 197 40 019 A1 beschrieben. Diese Einrichtung weist eine in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Aufprallsensoreinheit und eine in einem zentralen Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Steuereinheit mit einem Beschleunigungssensor zum Steuern eines Insassenschutzmittels auf.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines mehrstufigen betätigbaren Fahrzeuginsassenrückhaltsystems gerichtet, welches XY-Knautschzonensatellitenbeschleunigungsmesser verwendet.
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Eine Vorrichtung entsprechend der Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 ist vorgesehen, um ein betätigbares Fahrzeuginsassenrückhaltsystem zu steuern, welches einen mit dem Aufprallbeschleunigungsmesser aufweist, der eine Aufprallbeschleunigung an einer mittigen Fahrzeugstelle abfühlt, und der ein erstes Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches diese anzeigt. Die Vorrichtung weist weiter einen Knautschzonenaufprallbeschleunigungsmesser auf, der eine Querbeschleunigung an einer vorderen Stelle des Fahrzeugs abfühlt, und eine Steuervorrichtung zur Betätigung des betätigbaren Insassenrückhaltsystems ansprechend auf das Mittenaufprallbeschleunigungssignal und das Queraufprallbeschleunigungssignal vom Knautschzonensensor. Ferner ist ein Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 vorgesehen, um ein betätigbares Fahrzeuginsassenrückhaltsystem zu steuern, welches die Schritte aufweist, die Aufprallbeschleunigung an einer mittigen Fahrzeugstelle abzufühlen, die Querbeschleunigung an einer vorderen Stelle des Fahrzeugs abzufühlen und das betätigbare Insassenrückhaltsystem ansprechend auf die abgefühlte Mittenaufprallbeschleunigung und die abgefühlte Queraufprallbeschleunigung zu betätigen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorangegangenen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der Erfindung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen die Figuren folgendes darstellen:
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1 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs mit einem betätigbaren Insassenrückhaltsystem mit einer Steueranordnung gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches Blockdiagramm des in 1 gezeigten betätigbaren Insassenrückhaltsystems, welches die den Aufprall abfühlenden Beschleunigungsmesser genauer zeigt;
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3 ist ein schematisches elektrisches Blockdiagramm des betätigbaren Insassenrückhaltsystems, das in 1 gezeigt ist;
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4 zeigt graphische Darstellungen von bestimmten mit dem Aufprall in Beziehung stehenden Werten und Schwellen, die in der Steueranordnung der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
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5 ist ein Logikdiagramm, welches die Einsatzsteuerlogik unter Verwendung der XY-Knautschzonensatellitenbeschleunigungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 ist eine Darstellung, die die Aufblasvorrichtungsanweisungen (Kennfelder, eng. mapping) gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf die 1–3 weist ein betätigbares Insassenrückhaltsystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeug 12 eine mehrstufige vordere betätigbare Fahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 14 und eine mehrstufige vordere betätigbare Beifahrer-Rückhaltvorrichtung 18 auf. Andere betätigbare Rückhaltvorrichtungen könnten vorgesehen sein, wie beispielsweise eine betätigbare Fahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 16 und eine betätigbare Beifahrerseiten-Rückhaltvorrichtung 20. Das betätigbare Insassenrückhaltsystem 10 könnte weiter einen Fahrerseiten-Vorspanner 22 und einen Beifahrerseiten-Vorspanner 24 aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei einem Airbag-Rückhaltsystem eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auf irgendeine betätigbare Rückhaltvorrichtung mit mehreren betätigbaren Stufen oder mit einer Vielzahl von betätigbaren Rückhaltvorrichtungen anwendbar, die gleichzeitig oder sequentiell betätigt werden können. Ein vorderer Airbag mit mehreren betätigbaren Stufen wird zu Erklärungszwecken beschrieben. Die Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug mit mehreren Airbags anwendbar, wobei mindestens einer der Airbags ein mehrstufiger Airbag ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
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Das System 10 weist mindestens eine Aufprall- oder Kollisionssensoranordnung 30 auf, die an einer im wesentlichen mittigen Stelle des Fahrzeugs gelegen ist. Vorzugsweise weist die Sensoranordnung 30 einen ersten Aufprallbeschleunigungssensor 32 auf, dessen Empfindlichkeitsachse im wesentlichen derart orientiert ist, dass sie eine Aufprallbeschleunigung in der X-Richtung des Fahrzeugs abfühlt (d. h. parallel zur Vorwärts-Rückwärts-Achse des Fahrzeugs), die ein Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches als CCU_1X bezeichnet wird. Die Sensoranordnung 30 weist weiter einen zweiten Aufprallbeschleunigungssensor 34 auf, dessen Empfindlichkeitsachse im wesentlichen orientiert ist, um eine Aufprallbeschleunigung in der Y-Richtung des Fahrzeugs abzufühlen (d. h. senkrecht zur Vorwärts-Rückwärts-Achse des Fahrzeugs), der ein Queraufprallbeschleunigungssignal liefert, welches als CCU_1Y bezeichnet wird. Die Sensoranordnung 30 weist weiter einen dritten Aufprallbeschleunigungssensor 36 auf, dessen Empfindlichkeitsachse im wesentlichen orientiert ist, um eine Aufprallbeschleunigung in der X-Richtung des Fahrzeugs abzufühlen (d. h. parallel zur Vorwärts-Rückwärts-Achse des Fahrzeugs), der ein Aufprallbeschleunigungssignal liefert, welches als CCU_2X bezeichnet wird.
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Die Aufprallbeschleunigungssignale von den Aufprallsensoren 32, 34, 36 können irgendeine von verschiedenen Formen annehmen. Jedes der Aufprallbeschleunigungssignale kann eine Amplitude, eine Frequenz, eine Impulsdauer usw. oder irgendwelche anderen elektrischen Charakteristiken haben, die als eine Funktion der abgefühlten Aufprallbeschleunigung variieren können. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel haben die Aufprallbeschleunigungssignale Frequenz- und Amplitudencharakteristiken, die die abgefühlte Aufprallbeschleunigung anzeigen.
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Zusätzlich zu den Aufprallbeschleunigungssensoren 32, 34, 36 weist das System vorne gelegene Knautschzonensatellitenbeschleunigungssensoren 40, 41, 42 und 43 auf, die an einer Knautschzonenstelle des Fahrzeugs 12 gelegen sind. Die Sensoren 40 und 41 sind in einem einzigen Gehäuse, welches auf der Fahrerseite des Fahrzeugs gelegen ist und haben eine XY-Empfindlichkeitsachse, die im wesentlichen orientiert ist, um die Aufprallbeschleunigung parallel zur X-Achse bzw. zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Die Sensoren 42 und 43 sind in einem einzigen Gehäuse, welches auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs gelegen ist, und haben eine Empfindlichkeitsachse, die im wesentlichen orientiert ist, um eine Aufprallbeschleunigung parallel zur X-Achse bzw. zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Die Signale von den Knautschzonensensoren 40, 41 der Fahrerseite werden als CZS_3X bzw. als CZS_3Y bezeichnet. Die Signale von den Knautschzonensensoren 42, 43 der Beifahrerseite werden als CZS_4X bzw. CZS_4Y bezeichnet.
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Die Signale von den Knautschzonensensoren 40, 41, 42 und 43 haben auch Frequenz- und Amplitudencharakteristiken, die die Aufprallbeschleunigung anzeigen, die bei jenen Sensorstellen des Fahrzeugs erfahren werden. Die Knautschzonensensoren sind vorzugsweise an oder nahe der Stelle des Kühlers des Fahrzeugs montiert und dienen dazu, besser gewisse Arten von Aufprallbedingungen zu unterscheiden, und zwar durch Unterstützung der Anzeigen, die von den Aufprallsensoren 32, 34, 36 geliefert werden. Insbesondere gestattet die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Detektion von Aufprallereignissen auf versetzte verformbare Barrieren, schräge/abgewinkelte Aufprallereignisse und Aufprallereignisse auf Säulen.
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Ein Satellitenaufprallbeschleunigungssensor 46 der Fahrerseite ist auf der Fahrerseite des Fahrzeugs montiert, wie beispielsweise in der B-Säule, und hat eine Empfindlichkeitsachse, die im wesentlichen orientiert ist, um die Aufprallbeschleunigung parallel zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Der Aufprallbeschleunigungssensor 46 liefert ein Aufprallbeschleunigungssignal, welches als RAS_1Y bezeichnet wird, und zwar mit Frequenz- und Amplitudencharakteristiken, die eine Aufprallbeschleunigung in der Y-Achsenrichtung anzeigen, und zwar mit einer Beschleunigung auf der Fahrerseite des Fahrzeugs mit einem positiven Wert. Ein Satellitenaufprallbeschleunigungssensor 48 der Beifahrerseite ist auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs montiert, wie beispielsweise in der B-Säule, und ist orientiert, um die Aufprallbeschleunigung parallel zur Y-Achse des Fahrzeugs abzufühlen. Der Aufprallbeschleunigungssensor 48 liefert ein Aufprallbeschleunigungssignal, welches als RAS_2Y bezeichnet ist, und zwar mit Frequenz- und Amplitudencharakteristiken, die die Aufprallbeschleunigung in der Y-Achsenrichtung anzeigen, wobei eine Beschleunigung in die Beifahrerseite des Fahrzeugs einen positiven Wert hat. Andere Y-Achsen-Satellitenbeschleunigungssensoren können in den C-Säulen auf jeder Seite des Fahrzeugs und in den D-Säulen auf jeder Seite des Fahrzeugs montiert sein. Wenn die C-Säulen- und D-Säulen-Beschleunigungssensoren verwendet werden, liefern sie Beschleunigungssignale, die als RAS_3Y (C-Säule der Fahrerseite), als RAS_4Y (C-Säule der Beifahrerseite), als RAS_5Y (D-Säule der Fahrerseite) und als RAS_6Y (D-Säule der Beifahrerseite) bezeichnet werden. Für die Zwecke der Erklärung der vorliegenden Erfindung sei angenommen, dass nur die B-Säulenseitensatellitensensoren vorhanden sind.
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Die Aufprallbeschleunigungssignale CCU_1X, CCU_1Y, CCU_2X, CZS_3X, CZS_3Y, CZS_4X, CZS_4Y, RAS_1Y und RAS_2Y werden an eine Steuervorrichtung 50 durch assoziierte Hochpass/Tiefpass-Komponentenfilter 52 bzw. 54 bzw. 56 bzw. 58 bzw. 59 bzw. 60 bzw. 61 bzw. 62 bzw. 64 geliefert. Die Steuervorrichtung 50 ist vorzugsweise ein Mikrocomputer. Obwohl das beispielhafte Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Mikrocomputer verwendet, ist die Erfindung nicht auf die Anwendung eines Mikrocomputers eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung zieht in Betracht, dass die von dem Mikrocomputer ausgeführten Funktionen von anderen digitalen und/oder analogen Schaltungen ausgeführt werden könnten, die auf einer oder mehreren Schaltungsplatinen oder als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (”ASIC” = application specific integrated circuit) montiert sein könnten. Die Filter 52, 54, 56, 58, 59, 60, 61, 62 und 64 filtern die Aufprallbeschleunigungssignale, um Frequenzkomponenten zu entfernen, die nicht nützlich bei der Unterscheidung eines Fahrzeugaufprallereignisses sind, beispielsweise Frequenzkomponenten, die aus Straßengeräuschen resultieren. Frequenzen, die zur Aufprallunterscheidung nützlich sind, können durch empirische Tests auf einer Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden.
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Die Steuervorrichtung 50 überwacht die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale und führt einen oder mehrere Aufprallalgorithmen aus, um zu unterscheiden, ob ein Einsatz- oder Nicht-Einsatzaufprallereignis für das Fahrzeug auftritt. Jeder Aufprallalgorithmus misst und/oder bestimmt Werte eines Aufprallereignisses aus den Aufprallbeschleunigungssignalen. Diese Werte werden in Einsatz- und Betätigungsentscheidungen verwendet. Solche gemessenen und/oder bestimmten Aufprallwerte werden auch als ”Aufprallmesswerte” bezeichnet und weisen eine Aufprallbeschleunigung, eine Aufprallenergie, eine Aufprallgeschwindigkeit, eine Aufprallversetzung, einen Aufprallstoß usw. auf. Basierend auf den Aufprallbeschleunigungssignalen steuert die Steuervorrichtung 50 die mehrstufig betätigbaren Rückhaltvorrichtungen 14, 18.
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Andere mit dem Fahrer assoziierte Sensoren werden verwendet, um Charakteristiken des Fahrers zu detektieren, die von der Steuervorrichtung 50 in ihrem Steueralgorithmus verwendet werden oder verwendet werden könnten, um die betätigbaren Rückhaltvorrichtungen 14 und 16 zu steuern. Diese Sensoren weisen einen Fahrergurtschlossschaltersensor 70 auf, der ein Signal an die Steuervorrichtung 50 liefert, welches anzeigt, ob der Fahrer seinen Sitzgurt eingesteckt hat. Fahrergewichtssensoren 72, sie im Sitz 74 des Fahrers gelegen sind, liefern ein Signal, welches das abgefühlte Gewicht des Fahrers anzeigt. Andere mit dem Fahrer assoziierte Sensoren 76 liefern andere Informationen an die Steuervorrichtung 50, die mit dem Fahrer in Beziehung stehen, wie beispielsweise Position, Höhe, Haltung, Bewegung usw.
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Andere mit dem Beifahrer assoziierte Sensoren werden verwendet, um Charakteristiken des Beifahrers zu detektieren, die von der Steuervorrichtung 50 in ihrem Steueralgorithmus verwendet werden oder verwendet werden könnten, um die betätigbaren Rückhaltvorrichtungen 18 und 20 zu steuern. Diese Sensoren weisen einen Beifahrergurtschlossschaltersensor 80 auf, der ein Signal an die Steuervorrichtung 50 liefert, welches anzeigt, ob der Beifahrer seinen Sitzgurt eingesteckt hat. Beifahrergewichtssensoren 82, die im Sitz 84 des Beifahrers gelegen sind, liefern ein Signal, welches das abgefühlte Gewicht des Beifahrers anzeigt. Andere mit dem Beifahrer assoziierte Sensoren 86 liefern andere Insasseninformationen an die Steuervorrichtung 50, die mit dem Beifahrer in Beziehung stehen, wie beispielsweise Position, Höhe, Haltung, Bewegung usw. Andere Sensoren 88 liefern Signale an die Steuervorrichtung 50, die anzeigen, ob ein Beifahrer auf dem Sitz 84 vorhanden ist, ob ein Kindersitz auf dem Sitz 84 vorhanden ist usw..
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In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist die Airbag-Rückhaltvorrichtung 14 eine erste betätigbare Stufe 90 und eine zweite betätigbare Stufe 92 auf, beispielsweise zwei getrennte Quellen für Aufblasströmungsmittel in Strömungsmittelverbindung mit einer einzigen Airbag-Rückhaltvorrichtung 14. Jede Stufe 90, 92 hat einen (nicht gezeigten) assoziierten Zündkopf, der, wenn er mit ausreichend Strom für eine ausreichende Zeitperiode erregt wird, einen Strömungsmittelfluss von einer assoziierten Strömungsmittelquelle einleitet. Wenn eine Stufe betätigt wird, tritt ein Prozentsatz von weniger als 100% des maximal möglichen Aufblasvorgangs auf. Um einen Aufblasvorgang bzw. Luftdruck von 100% zu erreichen, muss die zweite Stufe innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Betätigung der ersten Stufe betätigt werden. Insbesondere führt die Steuervorrichtung 50 einen Aufprallalgorithmus unter Verwendung von bestimmten Aufprallmesswerten aus und gibt ein oder mehr Signale an die betätigbare Rückhaltvorrichtung 14 aus, um eine Betätigung von einer oder beiden betätigbaren Aufblasstufen 90 und 92 zu Zeiten zu bewirken, um ein erwünschtes Aufblasprofil und einen erwünschten Aufblasdruck zu erreichen. Wie bemerkt würden andere betätigbare Rückhaltvorrichtungen, wie beispielsweise ein Vorspanner 22 oder andere Vorrichtungen, wie beispielsweise Seitenrückhaltvorrichtungen 16, gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden.
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Wie erwähnt, weist jede der betätigbaren Stufen 90, 92 einen (nicht gezeigten) assoziierten Zündkopf der Bauart auf, die in der Technik wohl bekannt ist. Jeder Zündkopf ist betriebsmäßig mit einer assoziierten Quelle von gaserzeugendem Material und/oder mit einer Flasche mit unter Druck gesetztem Gas assoziiert. Die Zündköpfe werden gezündet durch Durchleiten einer vorbestimmten Menge von elektrischem Strom durch diese hindurch für eine vorbestimmte Zeitperiode. Jeder Zündkopf zündet sein assoziiertes gaserzeugendes Material und/oder durchsticht seine assoziierte Flasche mit unter Druck gesetztem Gas. Die Menge des Gases, die in den Airbag abgegeben wird, ist eine direkte Funktion der Anzahl der betätigten Stufen und der Zeitsteuerung ihrer Betätigung. Je mehr Stufen während vorbestimmter Zeitperioden betätigt werden, desto mehr Gas ist in dem Airbag vorhanden. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel weist die Airbag-Rückhaltvorrichtung 14 zwei betätigbare Stufen auf. Wenn nur eine Stufe betätigt wird, treten 40% des maximal möglichen Aufblasdruckes auf. Wenn die zwei Stufen innerhalb von 5 ms nacheinander betätigt werden, treten 100% des maximal möglichen Aufblasdruckes auf. Wenn die Stufen ungefähr um 20 ms getrennt betätigt werden, tritt ein anderer, geringerer Prozentsatz des maximal möglichen Aufblasvorgangs auf. Durch Steuerung der Betätigungszeitsteuerung der Vielzahl von Stufen wird das dynamische Profil des Airbags gesteuert, beispielsweise die Aufblasrate, der Aufblasdruck usw..
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Die Rückhaltvorrichtung 18 der Beifahrerseite weist eine erste betätigbare Stufe 94 und eine zweite betätigbare Stufe 96 auf, die so gesteuert werden, wie oben mit Bezug auf die Rückhaltvorrichtung 14 der Fahrerseite beschrieben, um den Prozentsatz des maximal möglichen Aufblasdruckes des Airbags zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung steuert eine Einsatzsteuervorrichtung 100 in der Steuervorrichtung 50 die Betätigung der ersten betätigbaren Stufen 90, 94 und der zweiten betätigbaren Stufen 92, 96 unter Verwendung von bestimmten Aufprallmessgrößen und anderen überwachten Sensoreingangsgrößen.
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Mit Bezug auf die 4 und 5 wird der Steuerprozess, der durch die Steuervorrichtung 50 ausgeführt wird, um die ersten und zweiten Stufen zu steuern, besser für die mehrstufige Rückhaltvorrichtung 14 der Fahrerseite verständlich werden. Es sei bemerkt, dass die mehrstufige Rückhaltvorrichtung 18 der Beifahrerseite in ähnlicher Weise gesteuert wird, wobei die Unterschiede unten erwähnt sind. Wie erwähnt ist die Steuervorrichtung 50 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ein Mikrocomputer, der programmiert ist, um diese Funktionen auszuführen.
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Der Beschleunigungssensor 32, ein Beschleunigungsmesser in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, gibt ein Beschleunigungssignal CCU_1X mit einer Charakteristik (beispielsweise Frequenz und Amplitude) aus, die die Aufprallbeschleunigung des Fahrzeugs beim Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigt. Das Beschleunigungssignal CCU_1X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter (”HPF/LPF”, HPF = high-pass-filter, LPF = low-pass-flter) in Komponenten bzw. Hardware (d. h. getrennt von der Steuervorrichtung 50) gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen und/oder Eingangssignalen resultieren, die aus Straßengeräuschen resultieren. Die Frequenzkomponenten, die durch Filterung entfernt werden, zeigen nicht das Auftreten eines Aufprallereignisses an, für welches ein Einsatz der Rückhaltvorrichtung 14 erwünscht ist. Empirische Tests werden verwendet, um die Frequenzwerte von relevanten Aufprallsignalen für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse zu bestimmen. Äußere Signalkomponenten, die in dem Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sein können, werden in geeigneter Weise gefiltert, und Signalcharakteristiken, die ein Einsatzaufprallereignis anzeigen, werden zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
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Der Beschleunigungsmesser 32 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel hat eine nominelle Empfindlichkeit von ±100 g (wobei g der Wert der Beschleunigung aufgrund der Erdschwerkraft ist, d. h. 32 Fuß pro Sekunde im Quadrat oder 9,8 m/s2). In einem mehrstufigen betätigbaren Rückhaltsystem ist es wünschenswert, die Aufprallbeschleunigung während des Aufprallereignisses weiter abzufühlen, auch nachdem eine erste oder anfängliche Auslöseschwelle erreicht wurde. Da eine Betätigung der ersten Stufe beim Auftreten einer Aufprallbeschleunigung gut innerhalb ±100 g erwünscht ist, wird die weitere Notwendigkeit einer Abfühlung erleichtert, wenn der Beschleunigungsmesser 32 eine nominelle Empfindlichkeit von ±100 g hat.
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Das gefilterte Ausgangssignal wird zu einem Analog/Digital-Wandler geliefert, der vorzugsweise in der Steuervorrichtung 50 ist (beispielsweise ein A/D-Eingang eines Mikrocomputers) oder an einen externen A/D-Wandler. Der A/D-Wandler wandelt das gefilterte Aufprallbeschleunigungssignal in ein Digitalsignal um. Die Ausgabe des A/D-Wandlers wird vorzugsweise mit einem weiteren Hochpass/Tiefpass-Filter mit Filterwerten gefiltert, die empirisch zum Zwecke des Eliminierens von kleineren Drifts und Versetzungen bestimmt wurden, die mit der A/D-Umwandlung assoziiert sind. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung würde der Filter digital in dem Mikrocomputer eingerichtet werden. Eine Bestimmungsfunktion der Steuervorrichtung 50 bestimmt zwei Aufprallmesswerte Vel_Rel_1X (”Aufprallgeschwindigkeit”) und Displ_Rel_1X (”Aufprallversetzung”) aus dem gefilterten Aufprallbeschleunigungssignal CCU_1X. Dies wird durch erste und zweite Integrationen des Beschleunigungssignals aus CCU_1X ausgeführt.
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Der Aufprallversetzungswert und der Aufprallgeschwindigkeitswert werden vorzugsweise unter Verwendung eines virtuellen Aufprallabfühlprozesses bestimmt, der vollständig im
US-Patent 6 186 539 von Foo u. a. und im
US-Patent 6 036 225 von Foo u. a. beschrieben wird, und zwar unter Verwendung eines Federmassenmodells des Insassen, um Federkräfte und Dämpfungskräfte zu berücksichtigen. Eine detaillierte Erklärung eines Federmassenmodells ist zu finden im
US-Patent 5 935 182 von Foo u. a..
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Die Werte, die bei der Geschwindigkeits- und Versetzungsbestimmungsfunktion bestimmt werden, werden verwendet, um den Wert Vel_Rel_1X als eine Funktion von Displ_Rel_1X mit einer Aufprallversetzung zu vergleichen, wobei Schwellen in einer Vergleichsfunktion der Steuervorrichtung 50 variiert werden. Die Vergleichsfunktion 124 vergleicht den Wert Vel_Rel_1X gegen eine LOW-Schwelle 130 oder eine SWITCHED-LOW-Schwelle 132 und vergleicht auch den Wert Vel_Rel_1X mit einer HIGH-Schwelle 134. Welche der zwei LOW-Schwellen 130 und 132 zur Steuerung des Einsatzes der Betätigung der ersten Stufe 90 der Rückhaltvorrichtung 14 ausgewählt werden, wird ansprechend auf einen bestimmten CZS-Wert entweder in der X- oder Y-Richtung gesteuert, der mit assoziierten Schwellenwerten verglichen wird die hier als asymmetrische CZS-Segmentwerte bezeichnet werden, die als eine Funktion des Wertes Displ_Rel_1X variieren, wie unten besprochen. Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung wünschenswert, eine erste Stufe 90 einzusetzen, wenn Vel_Rel_1X die LOW-Schwelle 130 oder die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 überschreitet (abhängig davon, welche von der Steuervorrichtung 50 verwendet wird, wie unten beschrieben). Die zweite Stufe 92 wird als eine Funktion der Zeit zwischen einem LOW-Schwellendurchgang (oder einem SWITCHED-LOW-Schwellendurchgang) und einem HIGH-Schwellendurchgang und gemäß einer vorbestimmten Kennfeld- bzw. Mapping-Funktion betätigt. Alle drei Schwellen 130, 132 und 134 variieren als eine Funktion des Aufprallversetzungswertes Displ_Rel_1X und werden empirisch für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt.
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Die Steuervorrichtung 50 bestimmt die Zeitperiode von dem Zeitpunkt, wenn der bestimmte Aufprallgeschwindigkeitswert Vel_Rel_1X die LOW-Schwelle 130 oder die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 überschreitet, bis zu dem Zeitpunkt, wo er die HIGH-Schwelle 134 überschreitet. Diese Zeitperiode wird hier als die ”Δt-Messung” bezeichnet. Dieser Wert ist ein Maß für die Aufprallintensität. Je kürzer die Zeitperiode ist, desto intensiver ist der Fahrzeugaufprall. Es ist dieses Maß von Δt, welches in der Steuerungsbetätigung der zweiten Stufe 92 verwendet wird. Die zweite Stufe wird nicht notwendigerweise zu dem Zeitpunkt des HIGH-Schwellendurchgangs eingesetzt, sondern als eine Funktion der Δt-Messung gemäß einer Aufzeichnungsfunktion, wie unten beschrieben.
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Wenn die Knautschzonensensoren 40, 41, 42 und 43 gewisse Aufprallereignisse detektiert haben, wird die LOW-Schwelle 130 vom LOW-Schwellenwert 130 auf die SWITCHED-LOW-Schwelle 132 umgeschaltet, um den Einsatz der ersten Stufe 90 zu steuern, und zur Bestimmung der Δt-Messung, die wiederum verwendet wird, um die Betätigung der zweiten Stufe 92 zu steuern.
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Die Knautschzonensensoren 40, 41 können eine einzige XY-Beschleunigungsmesseranordnung sein, die Signale CZS_3X und CZS_3Y mit Charakteristiken (beispielsweise Frequenz- und Amplitudencharakteristiken) liefert, die die Aufprallbeschleunigung des Fahrzeugs beim Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen, wie an der vorderen linken Vorwärts-Stelle des Fahrzeugs in den Richtungen entlang der X- und Y-Achse des Fahrzeugs abgefühlt. Das Beschleunigungssignal CZS_3X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter 58 (”HPF/LPF”) aus Hardware bzw. Komponenten gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen resultieren und/oder Eingangsgrößen, die vom Straßengeräusch herkommen. Die durch Filterung entfernten Frequenzkomponenten sind jene Frequenzen, die nicht das Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen. In ähnlicher Weise wird CZS_3Y durch den Hochpassfilter 59 gefiltert. Ein empirischer Test wird verwendet, um einen Frequenzbereich oder Frequenzbereiche der relevanten Aufprallsignale einzurichten, so dass äußere Signalkomponenten, die im Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sind, gefiltert werden können, und dass Frequenzen, die ein Aufprallereignis anzeigen, zur weiteren Verarbeitung durchgelassen werden.
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Die gefilterten Ausgangssignale werden zu assoziierten Analog/Digital-Wandlern (”A/D-Wandlern”) geliefert, die in der Steuervorrichtung 50 (beispielsweise ein A/D-Eingang eines Mikrocomputers) oder ein externen A/D-Wandler sein können. Die A/D-Wandler wandeln die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale in Digitalsignale um. Die Ausgabe der A/D-Wandler wird vorzugsweise unter Verwendung von Hochpass/Tiefpass-Filtern mit Werten gefiltert, die empirisch zum Zwecke der Eliminierung von kleinen Abweichungen und Versetzungen bzw. Offsets bestimmt wurden, die aus der Umwandlung resultieren. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung würden die Filter digital in dem Mikrocomputer eingerichtet werden. Die Filterfunktionen liefern gefilterte Beschleunigungssignale RAS_1X und RAS_1Y.
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Die Steuervorrichtung 50 bestimmt Beschleunigungswerte, die als A_MA_CZS_3X und A_MA_CZS_3Y bezeichnet werden. Diese Werte werden bestimmt durch Berechnung von fließenden Mittelwerten der assoziierten gefilterten Beschleunigungssignale vom den Knautschzonensensoren 40 bzw. 41. Ein fließender Mittelwert ist die Summe der letzten vorbestimmten Anzahl von Samples bzw. Aufnahmen des gefilterten Beschleunigungssignals. Der Mittelwert wird aktualisiert durch Wegnehmen des ältesten Wertes, durch dessen Ersatz mit der neuesten Aufnahme und dann durch Bestimmung des neuen Mittelwertes.
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Der bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_3X als eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird mit einer asymmetrischen CZS_3X-Schwelle 220 und einer Spezialkennfeldsegmentschwelle 222 in einer Schwellenvergleichsfunktion 226 verglichen. Die Schwelle 222 und die Schwelle 220 variieren als eine Funktion von Displ_Rel_1X in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung zu erreichen. Die Schwellen können empirisch für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das Ergebnis der Vergleichsfunktion 226 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Der bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA-CZS_3Y als eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird mit einer asymmetrischen CZS_3Y-Schwelle 232 und einer Spezialkennfeldsegmentschwelle 234 in einer Schwellenvergleichsfunktion 236 verglichen. Die Schwelle 232 und die Schwelle 236 variieren als eine Funktion von Displ_Rel_1X in einer vorbestimmten Weise, um die erwünschte Steuerung zu erreichen. Die Schwellen können empirisch für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das Ergebnis der Vergleichsfunktion 236 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Die Knautschzonensensoren 42 und 43 sind vorzugsweise Beschleunigungsmesser, die ein Signal CZS_4X bzw. CZS_4Y liefern, und zwar mit Charakteristiken (beispielsweise Frequenz und Amplitude), die die Aufprallbeschleunigung des Fahrzeugs in der X- bzw. Y-Richtung anzeigen, und zwar beim Auftreten eines Aufprallereignisses, wie es an der vorderen rechten Vorwärts-Stelle des Fahrzeugs abgefühlt wird. Das Beschleunigungssignal CZS_4X wird vorzugsweise durch einen Hochpassfilter/Tiefpassfilter 60 (”HPF/LPF”) aus Hardware bzw. Komponenten gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen resultieren und/oder Eingangsgrößen, die vom Fahrgeräusch herkommen. In ähnlicher Weise wird das Beschleunigungssignal CZS_4Y vorzugsweise durch einen Hardware-Hochpassfilter/Tiefpassfilter (”HPF/LPF”) 61 gefiltert, um Frequenzen zu eliminieren, die aus äußeren Fahrzeugbetriebsereignissen resultieren und/oder Eingangsgrößen, die vom Straßengeräusch herkommen. Die durch Filterung entfernten Frequenzkomponenten sind jene Frequenzen, die nicht das Auftreten eines Aufprallereignisses anzeigen. Empirische Tests werden verwendet, um einen Frequenzbereich oder Frequenzbereiche von relevanten Aufprallsignalen einzurichten, so dass äußere Signalkomponenten, die in dem Aufprallbeschleunigungssignal vorhanden sind, gefiltert werden können, und dass Frequenzen, die ein Aufprallereignis anzeigen, zur weiteren Verarbeitung durchgelassen werden.
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Die gefilterten Ausgangssignale werden zu assoziierte Analog/Digital-Wandlern (”A/D-Wandlern”) geliefert, die in der Steuervorrichtung 50 sein können (beispielsweise ein A/D-Eingang eines Mikrocomputers) oder zu einem externen A/D-Wandler. Die A/D-Wandler wandeln die gefilterten Aufprallbeschleunigungssignale in digitale Signale um. Die Ausgangsgrößen der A/D-Wandler werden vorzugsweise mit Hochpass/Tiefpass-Filtern mit Filterwerten gefiltert, die empirisch zum Zwecke des Eliminierens von kleinen Drifts und Abweichungen bestimmt wurden, die aus den Umwandlungen resultieren. In einem Mikrocomputerausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung würden die Filter digital in den Mikrocomputer eingerichtet sein. Die Filterfunktionen geben gefilterte Beschleunigungssignale CZS_4X und CZS_4Y aus.
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Die Steuervorrichtung 50 bestimmt Beschleunigungswerte, die als A_MA_CZS_4X und als A_MA_CZS_4Y bezeichnet werden, aus CZS_4X bzw. CZS_4Y. Diese Werte werden bestimmt durch Berechnung von fließenden Mittelwerten der gefilterten Beschleunigungssignale der Knautschzonensensoren 42 bzw. 43. Ein fließender Mittelwert ist eine Summe der letzten vorbestimmten Anzahl von Samples bzw. Aufnahmen des gefilterten Beschleunigungssignals. Der Mittelwert wird aktualisiert durch Entfernung des ältesten Wertes, durch Ersetzen dieses Wertes mit der letzten Aufnahme und dann durch Bestimmung des neuen Mittelwertes.
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Dieser bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_4X als eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird mit einer asymmetrischen CZS_4X-Schwelle 250 und einem Spezialkennfeld 252 in einer Schwellenvergleichsfunktion 256 der Steuervorrichtung 50 verglichen. Die Schwelle 252 und die Schwelle 250 variieren als eine Funktion von Displ_Rel_1X in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung zu erreichen. Die Werte können empirisch für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das Ergebnis des Vergleiches von der Vergleichsfunktion 256 ist eine Eingabe für die ODER-Funktion 230.
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Der bestimmte Knautschzonensensorbeschleunigungswert A_MA_CZS_4Y als eine Funktion des bestimmten Versetzungswertes Displ_Rel_1X wird mit einer asymmetrischen CZS_4Y-Schwelle 262 und einer Spezialkennfeldsegmentschwelle 264 in einer Schwellenvergleichsfunktion 266 verglichen. Die Schwelle 262 und die Schwelle 266 variieren als eine Funktion von Displ_Rel_1X in vorbestimmter Weise, um die erwünschte Steuerung zu erreichen. Die Schwellen können empirisch für eine spezielle Fahrzeugplattform von Interesse bestimmt werden. Das Ergebnis der Vergleichsfunktion 266 wird an die ODER-Funktion 230 ausgegeben.
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Mit der ODER-Funktion 230 steuert die Steuervorrichtung 50, welche Schwelle 130 oder 132 verwendet wird, um den Einsatz der ersten Stufe zu betätigen. Wenn keiner der bestimmten Werte A_MA_CZS_3X, A_MA_CZS_3Y, A_MA_CZS_4X oder A_MA_CZS_4Y die assoziierte Schwelle 220 (asymmetrisches CZS_3X-Segment), 232 (asymmetrisches CZS_3Y-Segment), 250 (asymmetrisches CZS_4X-Segment) oder 262 (asymmetrischens CZS_4Y-Segment) überkreuzt, dann wird die Schwelle 130 verwendet. Wenn irgendeiner davon die assoziierte Schwelle überkreuzt, dann wird die Schwelle 132 verwendet. Die Schwelle 130 wird hier auch als symmetrische CCU-Schwelle der ersten Stufe bezeichnet. Die Schwelle 132 wird hier auch als asymmetrische CCU-Schwelle der ersten Stufe bezeichnet.
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Mit Bezug auf 5 wird die Logiksteuerung, die von der Steuervorrichtung 50 verwendet wird, abgebildet, um einen Einsatz der ersten Stufe einzuleiten. Wie zu sehen ist, wird ein HIGH-Logikwert aus der ODER-Funktion 230 resultieren, wenn irgendeiner der CZS_3X- oder CZS_4X- oder CZS_3Y- oder CZS_4Y-Segmentwerte der ersten Stufe überschritten wird. Der CCU_1X-Wert wird auch bestimmt, wenn Vel_Rel_1X gegenüber Displ_Rel_1X außerhalb des Fehlanwendungsbereiches ist, der in der Funktion 124 gezeigt ist, der Werte definiert, unter denen ein Nicht-Einsatzzustand existiert. Unter der Annahme, dass die CCU_1X-Werte Vel- und Displ-Werte außerhalb des Fehlanwendungsbereiches zur Folge haben, d. h., die Fehlanwendungsbereichswerte werden überschritten, und der asymmetrische CCU-Wert der ersten Stufe überschritten worden ist oder der symmetrische CCU-Wert der ersten Stufe um CCU_1X überschritten worden ist, wird die erste Stufe 94 des mehrstufigen Airbags eingesetzt. Ein Einsatz der zweiten Stufe basiert auf der Zeit zur Überschreitung der zweiten Schwelle 134 und dem in 6 gezeigten Aufblasvorrichtungskennfeld.
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Mit Bezug auf 6 ist ein Kennfeld zur Steuerung des Einsatzes der zweiten Stufe für ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zwei Aufblasvorrichtungskennfelder existieren. Ein normales Aufblasvorrichtungskennfeld und ein spezielles Aufblasvorrichtungskennfeld. Welches Kennfeld verwendet wird, wird von den CZS-Werte und den Vergleichen in den Funktionen 226, 236, 256 und 266 gesteuert. Wenn alle der A_MA_CZS_3X-, A_MA-CZS_3Y-, A_MA_CZS_4X- oder A_MA_CZS_4Y-Werte als eine Funktion von Displ_Rel_1X unter den Schwellen 222 bzw. 234 bzw. 252 bzw. 264 der Spezialkennfelder sind, dann wird das normale Kennfeld verwendet. Wenn irgendeiner der A_MA_CZS_3X-, A_MA-CZS_3Y-, A_MA_CZS_4X- oder A_MA_CZS_4Y-Werte als eine Funktion von Displ_Rel_1X größer als die jeweiligen Schwellen 222, 234, 252 und 264 des speziellen Kennfeldes sind, dann wird das spezielle Kennfeld verwendet.
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In dem Spezialkennfeld tritt eine Eins-zu-Eins-Zeitsteuerung zwischen dem Durch der zweiten Schwelle und dem Einsatzsignal für die zweite Betätigung von 1–30 ms auf. In dem normalen Kennfeld würde eine Betätigung der zweiten Stufe 10 ms nach der ersten Stufe auftreten, wenn der Durchgang der zweiten Schwelle zwischen 1–10 ms nach dem Durchgang der ersten Stufe wäre, eine Eins-zu-Eins-Zeitsteuerung würde zwischen 10–20 ms auftreten, und ein Einsatz bei 30 ms nach dem ersten Einsatz würde auftreten, wenn der zweite Durchgang zwischen 21–30 ms nach dem Einsatz der ersten Stufe aufgetreten wäre.
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Andere Sensoren 88 könnten verwendet werden, um weitere Steuereinstellungen vorzunehmen. Wenn beispielsweise ein nach hinten weisender Kindersitz auf dem Beifahrersitz 84 detektiert wird, könnte die Betätigung der ersten und zweiten Stufen 94, 96 verhindert werden.
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Aus der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und/oder Modifikationen innerhalb der Fähigkeiten des Fachmanns sollen von den beigefügten Ansprüchen abgedeckt werden.
