DE10261859A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen (4, 10) von Kraftfahrzeugen (2) bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs (2) auf ein Hindernis (20), wobei die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) in Bezug zum Hindernis (20) sowie eine wirksame Masse des Hindernisses (20) ermittelt und bei der Aktivierung oder Einstellung der Schutzsysteme (4. 10) berücksichtigt wird. Um auch bei üblichen Kraftfahrzeugen (2) eine Ermittlung der wirksamen Masse des Hindernisses (20) ohne konstruktive Änderungen zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass dazu der Verlauf einer Kraft ermittelt wird, die zu Beginn des Aufpralls auf mindestens einen elastischen Körper (42, 44) mit bekannter Federkennlinie einwirkt, dass anschließend aus dem Kraftverlauf und der Federkennlinie ein Verformungsweg des Körpers (42, 44) berechnet wird, dass aus dem Kraftverlauf und dem Verformungsweg die Federenergie berechnet wird, die der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs (2) und des Hindernisses (20) entspricht, und dass aus der Federenergie, der Relativgeschwindigkeit und der bekannten Masse des Kraftfahrzeugs (2) die wirksame Masse des Hindernisses (20) berechnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis. Spezieller betrifft die Erfindung ein solches Verfahren, bei dem die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis sowie eine wirksame Masse des Hindernisses ermittelt und bei der Aktivierung oder Einstellung der Schutzsysteme berücksichtigt wird, sowie eine solche Vorrichtung, die Einrichtungen zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis und einer wirksamen Masse des Hindernisses aufweist und die ermittelte Relativgeschwindigkeit und Masse bei der Aktivierung oder Einstellung der Schutzsysteme berücksichtigt.
  • Für den Fall eines Aufpralls eines Kraftfahrzeugs auf ein ortsfestes oder bewegliches Hindernis, zum Beispiel ein entgegenkommendes Fahrzeug oder einen Fußgänger, ist es von großem Vorteil, wenn es bereits vor dem Aufprall oder spätestens zu Beginn desselben gelingt, die voraussichtlich zu erwartende Unfallschwere abzuschätzen. In diesem Fall kann es dann von der Unfallschwere abhängig gemacht werden, ob vorhandene Schutzsysteme für die Fahrzeuginsassen oder Für anderen Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger oder Fahrradfahrer, aktiviert werden sollen bzw. in welchem Umfang oder mit welcher Einstellung die Aktivierung erfolgen soll. Auf diese Weise können bei drohenden schweren Unfällen bereits frühzeitig alle möglichen Maßnahmen getroffen werden, wie zum Beispiel das Aufblasen von Airbags, die Neigungsverstellung von Rückenlehnen oder das Straften von Gurten, um die Fahrzeuginsassen weitestgehend zu schützen, während die Maßnahmen bei Kollisionen mit einem Fußgänger oder Fahrradfahrer zum Beispiel das Anheben der Motorhaube einschließen können bzw. bei leichten Unfällen zumindest eine Aktivierung derjenigen Schutzsysteme unterbleiben kann, die nach ihrer Aktivierung ausgetauscht werden müssen.
  • Zur Ermittlung der voraussichtlichen Unfallschwere bei einem Unfall sind bereits Pre- und Early-Crash-Sensoriken bekannt, bei denen aus der Masse des Kraftfahrzeugs und aus seiner Eigengeschwindigkeit oder seiner Relativgeschwindigkeit in Bezug zum Hindernis auf die voraussichtlich zu erwartende Aufprallenergie geschlossen wird und dementsprechende Maßnahmen getroffen werden. Mit dieser Vorgehensweise kann jedoch nicht festgestellt werden, ob es sich bei dem Hindernis um ein unnachgiebiges Hindernis, wie beispielsweise einen Laternenmast oder Baumstamm, handelt, der selbst bei einer mäßigen Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs zu schweren Verletzungen der Fahrzeuginsassen führen kann, oder zum Beispiel um einen Fußgänger, bei dessen Aufprall für die Fahrzeuginsassen mit oder ohne Aktivierung von Schutzsystemen nur ein geringes Gefährdungspotential besteht, während dasjenige des Fußgängers durch eine Aktivierung von vorhandenen Fußgängerschutzsystemen stark verringert werden könnte.
  • Im Augenblick existieren zwar noch keine Hilfsmittel, mit denen sich diese Feststellung treffen lässt, allerdings könnten aus der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis, der Masse des Kraftfahrzeugs und der Masse des Hindernisses Rückschlüsse auf die Art des Hindernisses gezogen und damit die Grundlagen für eine richtige Entscheidung über eine Aktivierung der entsprechenden Schutzsysteme gelegt werden.
  • Während die Masse des Kraftfahrzeugs bekannt ist und seine Relativgeschwindigkeit in Bezug zum Hindernis mit Hilfe von Radargeräten oder Auslöseschaltern einer Pre- oder Early-Crash-Sensorik des Fahrzeugs vor oder gleich zu Beginn des Aufpralls gemessen werden kann, bereitet die Messung der Masse des Hindernisses größere Probleme.
  • Aus der DE 101 00 880 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Aufprallerkennung bei einem Kraftfahrzeug bekannt. In Abhängigkeit von Signalen einer Pre-Crash-Sensorik des Kraftfahrzeugs wird dort eine Knautschzonenverlängerung in Aufprallrichtung ausgefahren, die das Aufprallobjekt erfasst und wegschiebt, woraufhin aus der von Beschleunigungssensoren gemessenen Verzögerung des Kraftfahrzeugs und der von der Pre-Crash-Sensorik gemessenen Relativbeschleunigung des Aufprallobjekts eine effektive Beschleunigung des Aufprallobjekts berechnet wird. Aus der effektiven Beschleunigung kann unter Einbeziehung der Masse und der Verzögerung des Kraftfahrzeugs eine effektive Masse des Aufprallobjekts berechnet werden, die zusammen mit der Relativgeschwindigkeit ein Maß für die Unfallschwere darstellt. In Abhängigkeit von diesen beiden Größen können dann die Rückhaltemittel des Kraftfahrzeugs adaptiv aktiviert werden. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nur für Kraftfahrzeuge, die mit einer ausfahrbaren Knautschzonenverlängerung ausgestattet sind.
    •
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie sich ohne konstruktive Änderungen auch bei üblichen Kraftfahrzeugen einsetzen lassen.
  • Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Verlauf einer Kraft ermittelt wird, die zu Beginn des Aufpralls auf mindestens einen elastischen Körper mit bekannter Federsteifigkeit oder Federkennlinie einwirkt, dass anschließend aus dem Kraftverlauf und der Federsteifigkeit oder Federkennlinie ein Verformungsweg des Körpers berechnet wird, dass aus dem Kraftverlauf und dem Verformungsweg die Federenergie berechnet wird, die der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses entspricht, und dass aus der Federenergie, der Relativgeschwindigkeit und der bekannten Masse des Kraftfahrzeugs die wirksame Masse des Hindernisses berechnet wird. Demgegenüber ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Ermittlung der Masse des Hindernisses mindestens einen elastischen Körper mit bekannter Federkennlinie oder Federsteifigkeit und einen Sensor zur Messung des Verlaufs einer zu Beginn des Aufpralls auf den elastischen Körper einwirkenden Kraft umfasst, sowie einen Rechner zur Berechnung eines Verformungswegs des Körpers aus dem Kraftverlauf und der Federkennlinie oder Federsteifigkeit, zur Berechnung einer der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses entsprechenden Federenergie aus dem Kraftverlauf und dem Verformungsweg sowie zur Berechnung der wirksamen Masse des Hindernisses aus der berechneten Federenergie, der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einer bekannten Masse des Kraftfahrzeugs.
  • Durch Anordnung des elastischen Körpers und des Sensors an der Vorderseite eines vorderen Stoßfängers des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise über dessen gesamten Breite, wird bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis als erstes der elastische Körper mit der Aufprallkraft beaufschlagt und infolgedessen elastisch verformt.
  • Der Betrag der vom Sensor gemessenen Aufprallkraft hängt dabei zum einen von der Masse des Kraftfahrzeugs sowie von dessen Relativgeschwindigkeit in Bezug zum Hindernis zum Zeitpunkt des Aufpralls ab, sowie zum anderen von der wirksamen Masse des Hindernisses, die nur bei einem beweglichen Hindernis in etwa der tatsächlichen Masse entspricht, während sie bei einem stationären, im Boden verankerten Hindernis, wie beispielsweise einem Baum oder Laternenmast, derjenigen Masse entspricht, die infolge ihrer Trägheit dem aufprallenden Kraftfahrzeug einen zum Widerstand des stationären Hindernisses äquivalenten Widerstand entgegensetzt. Für die Berechnung der Unfallschwere ist die wirksame Masse des Hindernisses jedoch besser geeignet als seine tatsächliche Masse.
  • Aus dem zeitlichen Verlauf der Aufprallkraft, das heißt den gemessenen Momentanwerten der Aufprallkraft über der seit Aufprallbeginn verstrichenen Zeit, sowie aus der bekannten Federsteifigkeit oder Federkennlinie des elastischen Körpers lässt sich dann dessen Verformungsweg für jeden Momentanwert der Aufprallkraft berechnen. Aus der gemessenen Aufprallkraft und dem zugehörigen berechneten Verformungsweg jedes Wertepaars lässt sich in einem weiteren Rechenschritt diejenige Federenergie berechnen, die theoretisch einer vollständigen Umwandlung der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses entspricht. Dazu werden die zuvor genannten Wertepaarungen über die ermittelten Wertepaarungen hinaus weiter bis zu einem Kraftwert von Null und dem zugehörigen Verformungsweg fortgeschrieben und anschließend aus allen Wertepaarungen die Federenergie berechnet, gemäß der Gleichung: ΣEFeder = Σ(F·s) (1)wobei F die gemessenen oder fortgeschriebenen Momentanwerte der Aufprallkraft und s die jeweils zugehörigen Verformungswege sind.
  • Unter Zugrundelegung des Energieerhaltungssatzes gemäß der Gleichung: ΣEFeder = Ekin (2) wobei Ekin die gesamte kinetische Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses ist, lässt sich daraus die wirksame Masse meff des Hindernisses berechnen, und zwar gemäß der Gleichung:
    Figure 00050001
    wobei mKfz die Masse des Kraftfahrzeugs und v die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis im Zeitpunkt des Aufpralls ist und bei einem ortsfesten Hindernis der Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs im Zeitpunkt des Aufpralls entspricht.
  • Diese Relativgeschwindigkeit v kann zum Beispiel berührungslos mit Hilfe eines in das Kraftfahrzeug eingebauten Radargeräts ermittelt werden oder alternativ im Augenblick des Aufpralls mit Hilfe eines Auslöseschalters, wie er zum Beispiel in der EP 1 138 559 A1 der Anmelderin beschrieben ist.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Sensor ein in Aufprallrichtung vor oder hinter dem elastischen Körper angeordnetes Piezoelement umfasst, mit dem der Verlauf der Aufprallkraft ermittelt wird, indem die beim Aufprall infolge der Druckkraft des elastischen Körpers vom Piezoelement erzeugten Spannungssignale ausgewertet werden. Vorzugsweise werden zwei elastische Körper verwendet, die unterschiedliche Federsteifigkeiten aufweisen, wobei zweckmäßig ein elastisch weicher Körper vor dem Piezoelement und ein elastisch harter Körper hinter dem Piezoelement angeordnet sind, deren beider Kennlinien bei der Berechnung des Verformungswegs und der Federenergie berücksichtigt werden.
    •
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Seitenansicht eines nur teilweise dargestellten Personenkraftwagens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2: eine vergrößerte Querschnittsansicht des vorderen Stoßfängers des Personenkraftwagens.
  • Der in 1 schematisch dargestellte Personenkraftwagen 2 ist unter anderen mit einem Insassenschutzsystem 4 in Form einer Airbagvorrichtung 6 mit zwei Frontairbags für Fahrer und Beifahrer sowie einer Gurtstraffereinrichtung 8 mit zwei Gurtstraffern für die Sicherheitsgurte der beiden Vordersitze ausgestattet. Außerdem ist der Personenkraftwagen 2 mit einem Fußgängerschutzsystem 10 in Form einer durch einen Airbag 12 anhebbaren Motorhaube 14 ausgestattet. Während die Gurtstraffer der Gurtstraffereinrichtung 8 elektrisch angetrieben werden und damit reversibel sind, weisen die Frontairbags der Airbagvorrichtung 6 und der Airbag 12 des Fußgängerschutzsystems pyrotechnische Gasgeneratoren (nicht dargestellt) auf, die nach einer Aktivierung ausgetauscht werden müssen.
  • Um bei einem Aufprall des Personenkraftwagens die Entscheidung zu erleichtern, ob die Schutzsysteme 4, 10 aktiviert werden sollen, und wenn ja, welche Schutzsysteme 4, 10 in welchem Umfang, ist eine Schutzsystemsteuerung 16 vorgesehen, die bei Bedarf in Abhängigkeit von der zu erwartenden Unfallschwere das Insassenschutzsystem 4 und/oder das Fußgängerschutzsystem 10 ganz oder teilweise aktiviert.
  • Wenn zum Beispiel ein leichter Unfall droht, wird von den Insassenschutzsystemen 4, 10 entweder keines oder nur die beiden reversiblen Gurtstraffer 8 aktiviert, während die Frontairbags nur dann aktiviert werden, wenn ein schwererer Unfall zu erwarten ist. In diesem Fall kann auch eine sequentielle Aktivierung des Insassenschutzsystems 4 erfolgen, indem bereits vor einem drohenden Aufprall die Gurtstraffer 8 und unmittelbar nach dem Aufprall die Frontairbags aktiviert werden. Das Fußgängerschutzsystem 10 wird dann aktiviert, wenn das Hindernis als möglicher Fußgänger eingestuft wird, wie nachfolgend erläutert wird.
  • Um die Unfallschwere eines drohenden Unfalls und ggf. die Art des Hindernisses zu ermitteln, ist der Personenwagen 2 zum einen in an sich bekannter Weise mit einer Pre-Crash-Sensorik und einer Early-Crash-Sensorik ausgestattet, von denen die erstere unter anderem ein mit der Schutzsystemsteuerung 16 verbundenes Radargerät 18 zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Personenwagens in Bezug zu einem vor diesem auftauchenden Hindernis, zum Beispiel einem Fußgänger 20 umfassen kann.
  • Derartige Radargeräte sind bekannt und sollen daher hier nicht näher beschrieben werden. Alternativ, und wie am besten in 2 der Zeichnung dargestellt, kann zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Personenkraftwagens in Bezug zum Hindernis auch die Early-Crash-Sensorik des Personenkraftwagens mit einem Auslöseschalter 22 ausgestattet werden, wie er im Einzelnen in der bereits genannten EP 1 138 559 A1 der Anmelderin beschrieben ist, deren Offenbarung im Hinblick auf die Konstruktion und Funktionsweise des Auslöseschalters 22 hiermit zu einem Teil der vorliegenden Anmeldung gemacht werden soll.
  • Wie in 2 dargestellt und in der EP 1 138 559 A1 näher erläutert, steht der Auslöseschalter 22 nach vorne über die Vorderseite des vorderen Stoßfängers 24 über, so dass er denjenigen Teil des Personenkraftwagens 2 bildet, der bei einem Frontalaufprall auf ein Hindernis, z.B. 20, als erstes mit diesem in Berührung tritt. Der Auslöseschalter 22 besteht aus einem aus zwei Werkstoffen extrudierten Doppelkammerprofil 26, das eine erste Kammer 28 und eine zweite Kammer 30 umschließt und beim Aufprall infolge der Nachgiebigkeit der Werkstoffe eingedrückt wird. Bei der Verformung des Auslöseschalters 22 infolge des Frontalaufpralls treten nacheinander zwei in das Doppelkammerprofil integrierte Kontaktpaare 32, 34 bzw. 34, 36 miteinander in Berührung, womit sich aus der Zeitverzögerung zwischen dem Schließen des Kontakts am vorderen Kontaktpaar 32, 34 und dem Schließen des Kontakts am hinteren Kontaktpaar 34, 36 die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Personenkraftwagen 2 und dem Hindernis 20 unmittelbar zu Beginn des Aufpralls berechnen lässt. Diese Berechnung erfolgt in der Schutzsystemsteuerung 16, die dazu über ein Kabel 38 (1) mit dem Auslöseschalter 22 verbunden und mit einem geeigneten Rechner (nicht dargestellt) ausgestattet ist.
  • Zwischen dem Auslöseschalter 22 und dem Stoßfänger 24 ist weiter ein Detektor 40 angeordnet, mit dessen Hilfe sich ebenfalls zu Beginn eines Frontalaufpralls auf ein Hindernis, z.B. 20, die wirksame Masse des Hindernisses berechnen lässt. In Verbindung mit der vom Radargerät 18 bzw. vom Auslöseschalter 22 gemessenen Relativgeschwindigkeit des Personenkraftwagens 2 in Bezug zum Hindernis lässt dies aussagekräftige Rückschlüsse auf die zu erwartende Unfallschwere und ggf. auch über die Art des Hindernisses zu.
  • Der Detektor 40 erstreckt sich wie der Auslöseschalter 22 über die gesamte Breite des vorderen Stoßfängers 24 und besteht im Wesentlichen aus zwei massiven elastisch verformbaren homogenen Körpern 42, 44 mit unterschiedlicher Federsteifigkeit und über ihre Länge gleichbleibendem Querschnitt, die durch ein dazwischen angeordnetes Piezoelement 46 voneinander getrennt sind. Von den beiden Körpern 42, 44 ist der weichere 42 zwischen dem Auslöseschalter 22 und dem Piezoelement 46 angeordnet, während der härtere 44 zwischen dem Piezoelement 46 und der Vorderseite des Stoßfängers 24 angeordnet ist. Die Federsteiflgkeiten der beiden Körper 42, 44 werden durch die Materialwahl und die Abmessungen der Körper 42, 44 festgelegt. Das Piezoelement 46 ist wie der Auslöseschalter 22 über das Kabel 38 mit der Schutzsystemsteuerung 16 verbunden. Diese umfasst eine Auswerteschaltung, in der in die beim Aufprall die im Piezoelement 46 erzeugten Spannungssignale ausgewertet werden, um daraus zu Beginn des Aufpralls über einen kurzen Zeitraum von einigen Millisekunden den Betrag der auf die Körper 42, 44 einwirkenden momentanen Aufprallkraft und deren Kraftverlauf über den Messzeitraum hinweg zu ermitteln.
  • Aus dem zeitlichen Verlauf der Aufprallkraft über den Messzeitraum sowie aus der bekannten Federsteifigkeit der beiden elastischen Körper 42, 44 lässt sich deren Verformungsweg für jeden Momentanwert der Aufprallkraft berechnen. Aus diesen Momentanwertepaaren der gemessenen Aufprallkraft und des zugehörigen berechneten Verformungswegs kann die theoretische Federenergie berechnet werde, die einer vollständigen Umwandlung der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses in Federenergie in den Körpern 42, 44 entspricht, das heißt der kinetischen Energie, die bei einem Abbau der Relativgeschwindigkeit auf Null theoretisch in Federenergie umgesetzt werden könnte. Dazu werden die Momentanwertepaarungen über die ermittelten Wertepaarungen hinaus weiter bis zu einem Kraftwert von Null und dem zugehörigen Verformungsweg fortgeschrieben und anschließend aus allen Wertepaarungen die Federenergie berechnet, gemäß der Gleichung: ΣEFeder = Σ(F·s) (1)wobei F die gemessenen oder fortgeschriebenen Momentanwerte der Aufprallkraft und s die jeweils zugehörigen Verformungswege sind.
  • Unter Zugrundelegung des Energieerhaltungssatzes gemäß der Gleichung: ΣEFeder = Ekin (2)wobei Ekin die gesamte kinetische Energie des Personenwagens 2 und des Hindernisses 20 ist, lässt sich daraus die wirksame Masse meff des Hindernisses 20 berechnen, und zwar gemäß der Gleichung:
    Figure 00090001
    wobei mKfz die Masse des Personenkraftwagens und v dessen Relativgeschwindigkeit in Bezug zum Hindernis im Zeitpunkt des Aufpralls ist und bei vor dem Personenkraftwagen auftauchenden Fußgänger 20 etwa der Fahrtgeschwindigkeit des Personenkraftwagens entspricht.
  • Aus der berechneten wirksamen Masse meff des Hindernisses lassen sich in Verbindung mit der Relativgeschwindigkeit v und der Masse des Personenkraftwagens mKfz aussagekräftige Rückschlüsse über die zu erwartende Unfallschwere und ggf. auch über die Natur des Hindernisses ziehen.
  • Ergibt sich zum Beispiel eine verhältnismäßig geringe wirksame Masse meff von weniger als 200 kg und wird gleichzeitig eine verhältnismäßig geringe Relativgeschwindigkeit v von weniger als 40 km/h gemessen, so braucht das Insassenschutzsystem 4 und insbesondere die Frontairbags der Airbagvorrichtung 6 nicht aktiviert zu werden, während eine sofortige Aktivierung des Fußgängerschutzsystems 10 durch aufblasen des Airbags 12 von Vorteil ist, da es sich bei dem Hindernis um einen Fußgänger 20 oder Radfahrer handeln kann. Ergibt sich demgegenüber eine sehr hohe wirksame Masse meff von mehr als 800 kg und wird gleichzeitig eine verhältnismäßig hohe Relativgeschwindigkeit von mehr als 60 km/h gemessen, so kann es sich bei dem Hindernis entweder um ein stehendes oder langsam entgegenkommendes Fahrzeug oder um ein ortsfestes unnachgiebiges Hindernis handeln, das am besten zu einer sofortigen Aktivierung der Gurtstraffer 8 und Frontairbags der Airbagvorrichtung 6 führen sollte, sofern die ersteren nicht bereits zuvor von der Pre-Crash-Sensorik aktiviert worden sind.
  • An Stelle eines einzigen Detektors 40 können auch mehrere diskrete Detektoren entlang des vorderen Stoßfängers 24 angeordnet werden, die, wenn sie bei einem Aufprall auf ein Hindernis nur teilweise ansprechen, weitere Hinweise auf die Art des Hindernisses liefern.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, bei welchem Verfahren die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis sowie eine wirksame Masse des Hindernisses ermittelt und bei der Aktivierung oder Einstellung der Schutzsysteme berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf einer Kraft ermittelt wird, die zu Beginn des Aufpralls auf mindestens einen elastischen Körper (42, 44) mit bekannter Federkennlinie einwirkt, dass anschließend aus dem Kraftverlauf und der Federkennlinie ein Verformungsweg des Körpers (42, 44) berechnet wird, dass aus dem Kraftverlauf und dem Verformungsweg die Federenergie berechnet wird, die der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs und des Hindernisses entspricht, und dass aus der Federenergie, der Relativgeschwindigkeit und der bekannten Masse des Kraftfahrzeugs die wirksame Masse des Hindernisses (20) berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Kraftverlaufs das Spannungssignal eines in Aufprallrichtung vor oder hinter dem elastischen Körper (42, 44) angeordneten Piezoelements (469 ausgewertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf einer Kraft ermittelt wird, die infolge des Aufpralls auf zwei elastische Körper (42, 44) mit unterschiedlichen Federkennlinien einwirkt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Kraftverlaufs das Spannungssignal eines in Aufprallrichtung zwischen den beiden elastischen Körpern (42, 44) angeordneten Piezoelements (46) ausgewertet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) in Bezug zum Hindernis (20) mittels Radar ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) in Bezug zum Hindernis (20) anhand der Zeitverzögerung zwischen dem Schließen zweier Kontaktpaare (32, 34; 34, 36) eines Schalters (22) am Stoßfänger (24) des Kraftfahrzeugs (2) ermittelt wird.
  7. Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, mit Einrichtungen zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug zum Hindernis sowie einer wirksamen Masse des Hindernisses, wobei die Vorrichtung die ermittelte Relativgeschwindigkeit und die wirksame Masse bei der Aktivierung oder Einstellung der Schutzsysteme berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (40, 16) zur Ermittlung der wirksamen Masse des Hindernisses (20) mindestens einen elastischen Körper (42, 44) mit bekannter Federkennlinie und einen Sensor (46) zur Messung des Verlaufs einer zu Beginn des Aufpralls auf den elastischen Körper (42, 44) einwirkenden Kraft umfasst, sowie einen Rechner zur Berechnung eines Verformungswegs des Körpers (42, 44) aus dem Kraftverlauf und der Federkennlinie, zur Berechnung einer der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs (2) und des Hindernisses (20) entsprechenden Federenergie aus dem Kraftverlauf und dem Verformungsweg und zur Berechnung der wirksamen Masse des Hindernisses (20) aus der Federenergie, der Relativgeschwindigkeit und einer bekannten Masse des Kraftfahrzeugs (2).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (46) ein in Aufprallrichtung vor oder hinter dem elastischen Körper (42, 44) angeordnetes Piezoelement (46) umfasst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (40, 16) zur Ermittlung der wirksamen Masse des Hindernisses (20) zwei elastische Körper (42, 44) mit unterschiedlicher Federkennlinie umfassen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (46) ein in Aufprallrichtung zwischen den elastischen Körpern (42, 44) angeordnetes Piezoelement (46) umfasst.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (46) und der elastische Körper (42, 44) an der Vorderseite eines vorderen Stoßfängers (24) des Kraftfahrzeugs (2) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) in Bezug zum Hindernis (20) ein Radargerät (18) umfassen.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) in Bezug zum Hindernis (20) einen am Stoßfänger (24) des Kraftfahrzeugs (2) angebrachten Schalter (22) mit zwei Kontaktpaare (32, 34; 34, 36) umfassen, die beim Aufprall durch Verformung des Schalters (22) zeitverzögert in Kontakt treten.
DE2002161859 2002-12-20 2002-12-20 Verfahren und Vorrichtung zur Aktivierung oder Einstellung von Insassen- oder Fußgänger-Schutzsystemen von Kraftfahrzeugen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis Expired - Fee Related DE10261859B4 (de)

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