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Die Erfindung betrifft eine Beschleunigungsmessvorrichtung für ein Insassenschutzsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzsystems nach Anspruch 8.
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Zum Messen, Erfassen oder Aufnehmen (die Ausdrücke werden im folgenden synonym verwendet) einer Beschleunigung oder der bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auftretenden Beschleunigungswirkung sind verschiedene Systeme mit unterschiedlichen Anordnungen von Beschleunigungssensoren bekannt. Man unterscheidet im wesentlichen zentral im Fahrzeug angeordnete Sensoren, die häufig zusammen mit einem Steuergerät in einem Zentralgerät angeordnet sind, und weitere, dezentral oder ausgelagert im Fahrzeug angeordnete Sensoren, die so genannten Satelliten-, oder Assistenzsensoren, die meist in der Nähe der Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet sind. Die beschleunigungsempfindlichen Sensoren werden im folgenden auch „Beschleunigungssensoren” genannt oder noch kürzer als „Sensoren” bezeichnet; ihre Empfindlichkeitsrichtung wird synonym auch mit „Empfindlichkeitsachse” oder „Wirkrichtung” bezeichnet. Eine Richtung parallel zur Fahrzeuglängsachse in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs wird auch als „x-Richtung” bezeichnet, und eine Richtung parallel zu einer Fahrzeugquerachse auch als „y-Richtung”.
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Zur schnellen Erkennung eines Frontalaufpralls werden Satellitensensoren beispielsweise in der Nähe der Fahrzeugfront angebracht, wobei man dann von „Upfrontsensoren” spricht. Zur sicheren Erkennung eines Seitenaufpralls werden Satellitensensoren entsprechend in der Seitenhaut des Fahrzeugs, beispielsweise im Türbereich, angebracht, wobei man dann von Seitensensoren spricht.
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Insbesondere bei einem Seitenaufprall ist die für das Aktivieren der Rückhaltemittel zur Verfügung stehende Zeit vom ersten Kontakt eines seitlich aufprallenden Kollisionspartners bis zum vollständigen Einsatz von Schutzmitteln besonders kurz, bedingt durch die schmale Knautschzone im Bereich der Fahrzeugseite. Daher ist es notwendig, eine Auslöseentscheidung zum Einsetzen eines Schutzmittels wie eines Airbags möglichst frühzeitig zu treffen, und das entsprechende Schutzmittel möglichst schnell anzusprechen. Hierbei ist eine abschließende Bewertung der Signale der Beschleunigungssensoren (Beschleunigungssignale) zu einem Zeitpunkt erforderlich, bei dem die durch den Aufprall bedingte Beschleunigung ihren Maximalwert meist noch nicht erreicht hat. Um dennoch eine zuverlässige Entscheidung über die Schwere des Aufpralls, beispielsweise die Unfallschwere, und soweit möglich über die Aufprallart bzw. Unfallart zu treffen, sind die Satellitensensoren vorgesehen. Das zentrale Steuergerät wertet die erfassten Beschleunigungssignale der in den Satellitensensoren vorgesehenen Sensoren und die der zentral angeordneten Sensoren aus, um hieraus eine Auslöseentscheidung zu treffen.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sensoranordnungen mit Satellitensensoren zur Sensierung eines Seitenaufpralls bekannt, von denen im folgenden einige beispielhaft erläutert werden.
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Die
DE 44 25 846 A1 offenbart ein Verfahren zum Auslösen von Seitenairbags in einer Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge, bei dem die Informationen von zentral im Fahrzeug angeordneten Sensoren mit der von Satellitensensoren verknüpft wird. Jedes der Sensorsignale wird daraufhin überprüft, ob es bestimmte vorgegebene Schwellwerte überschreitet und entsprechend in Beschleunigungsklassen eingeordnet. Die Klassenzuordnung der Sensorsignale wird mittels einer Auswertematrix bewertet und abhängig vom Ergebnis davon gegebenenfalls ein Auslösesignal erzeugt. In der Auslösematrix ist festgelegt, welche Kombination der erfassten Beschleunigungen zu einem Auslösesignal führen und bei welchen Kombinationen keine Auslösung der Rückhaltemittel erfolgt.
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Die
DE 101 14 277 C1 schlägt ein System zur Erkennung eines Seitenaufpralls eines Kraftfahrzeugs vor, bei der eine Auslöseentscheidung auf der Grundlage der zeitlichen Signalverläufe mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung getroffen wird. Satellitensensoren sind unsymmetrisch bezüglich der Fahrzeuglängsachse angeordnet, und die Empfindlichkeitsrichtungen der Sensoren sind entweder in der Fahrzeuglängs- oder der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet. Durch die unsymmetrische Anordnung der Sensoren kann aufgrund geometrischer Betrachtungen und mittels der erfassten Signalverläufe auf den Aufprallort sowie auf den Betrag und die Richtung des Impulsübertrags geschlossen werden.
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Die
EP 866 971 B1 offenbart eine Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls auf ein Kraftfahrzeug, bei der in jeder linken bzw. rechten Fahrzeughälfte jeweils ein Satellitensensor, der zwei Beschleunigungssensoren mit unterschiedlich ausgerichteten Empfindlichkeitsachsen umfasst, angeordnet ist, wodurch jeder Satellitensensor empfindlich ist für auf das Fahrzeug einwirkende Stöße (Beschleunigungen) mit einem beliebigen Winkel in Bezug auf die Fahrzeugslängsachse, insbesondere auf Stöße von vorne und von der Seite. Die Empfindlichkeitsrichtungen sind dabei vorzugsweise in einer durch die Fahrzeuglängsachse bzw. die Fahrzeugquerachse festgelegten Ebene bzw. Richtung ausgerichtet.
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Die bekannten Beschleunigungsmesssysteme, bei denen die Empfindlichkeitsrichtung der Sensoren in Fahrzeuglängs- oder Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist, weisen den Nachteil auf, dass nur die Beschleunigungssignale bzw. -richtungen aus einer Crashrichtung von vorne oder von der Seite erfasst werden können.
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Aus der
DE 101 42 272 A1 ist eine Steuereinheit für ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs bekannt, an die an gegenüberliegenden Fahrzeugrändern angeordnete Beschleunigungssensoren angeschlossen sind, die quer zur Fahrzeuglängsachse wirkende Beschleunigungen sensieren. Die Signale dieser beiden Beschleunigungssensoren werden bei einem Seitenaufprall in Relation zueinander gesetzt, um deren Funktion zu überprüfen. Dadurch kann der üblicherweise noch im zentral angeordneten Steuergerät vorgesehene Beschleunigungssensor eingespart werden, der für eine Sensierung in y-Richtung vorgesehen ist. Die beiden seitlichen Beschleunigungssensoren können laut der
DE 101 42 272 A1 auch Beschleunigungswerte in Richtung der Fahrzeuglängs- und -querachse aufnehmen. In diesem Fall sind sie zwischen 30° und 45° gegenüber der Fahrzeugquerachse geneigt angeordnet. Zwar kann bei dieser Steuereinheit eine Ersparnis an Bauelementen, hier zumindest eines Beschleunigungssensors erzielt werden, allerdings steht bei Insassenschutzsystemen die Sicherheit, vor allem die Funktionssicherheit der steuernd wirkenden Elemente, die letztendlich die Auslöseentscheidung bewirken, im Vordergrund.
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Aus der
DE 101 53 015 A1 hingegen ist eine Auslösevorrichtung für Sicherheitseinrichtungen zu entnehmen, bei welcher einerseits die zentrale Steuereinheit gerade keine Sensoren aufweisen soll, andererseits die jeweils dezentral angeordneten Sensoreinheiten jedoch gerade eine Mehrzahl von Beschleunigungssensorelementen aufweisen, um an jedem separate signale zu erzeuegn, welche die Beschleunigung des Fahrzeugs in jeweils einer anderen Richtung repräsentieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beschleunigungsmessvorrichtung für ein Insassenschutzsystem und ein Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzsystems zu schaffen, mit denen ein gutes Auslöseverhalten des Insassenschutzsystems erzielt werden kann, insbesondere eine besonders hohe Sicherheit vor möglichen Fehlauslösungen gegeben ist, den Aufwand und damit die Kosten des Systems jedoch zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beschleunigungsmessvorrichtung für ein Insassenschutzsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzsystems mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, je Vorrichtung nur genau einen zur Fahrzeuglängs- und -querachse geneigten ausgelagerten Sensor einzusetzen und dessen Ausgangssignal in Falle eines Aufpralls zum Plausibilisieren eines Signals eines zentralen Beschleunigungssensors zu verwenden. Durch die geneigte Anordnung liefert der ausgelagerte Sensor ein zur weiteren Verarbeitung bzw. Auswertung ausreichend starkes Ausgangssignal sowohl bei einem Frontal- als auch bei einem Seitenaufprall. Vor allem bei einem Seitenaufprall liefert der ausgelagerte Sensor in der Regel ein wesentlich aussagekräftigeres Signal als ein zentral angeordneter Sensor, der „weiter” vom Aufprallort entfernt ist. Das Signal des ausgelagerten Sensors eignet sich daher besonders gut zum Plausibilisieren und damit zum Erhöhen der Auslösesicherheit eines Insassenschutzsystems.
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Die Erfindung betrifft nun konkret eine Beschleunigungsmessvorrichtung für ein Insassenschutzsystem eines Fahrzeugs, mit einem zentral im Fahrzeug angeordneten Steuergerät, das mindestens einen zentralen Beschleunigungssensor aufweist, einer Sensoranordnung zum Erkennen eines Aufpralls mit einer Richtung in einer Bewegungsebene des Fahrzeugs, die außerhalb des Steuergeräts angeordnet ist und mindestens zwei Vorrichtungen zum Aufnehmen jeweils einer Beschleunigung umfasst, wobei jede der mindestens zwei Vorrichtungen nur einen Beschleunigungssensor mit einer Empfindlichkeitsrichtung, die in der die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeugquerachse enthaltenden Bewegungsebene des Fahrzeugs liegt, umfasst und die Empfindlichkeitsrichtung jedes der Beschleunigungssensoren in der Bewegungsebene weder parallel noch senkrecht zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet ist, so dass jeder Beschleunigungssensor sowohl Beschleunigungen in Richtung parallel zur Fahrzeuglängsachse als auch parallel zur Fahrzeugquerachse erfassen kann. Das Steuergerät ist ausgebildet, um mit mindestens einem Sensorsignal eines der beiden Beschleunigungssensoren der mindestens zwei Vorrichtungen und dem Sensorsignal des zentralen Beschleunigungssensors ein auf Plausibilität basierendes Entscheidungssignal zu erzeugen. Bedingt durch die spezielle, vom Stand der Technik abweichende Ausrichtung der Beschleunigungssensoren besitzt die erfindungsgemäße Sensoranordnung den Vorteil, dass jede Vorrichtung (beispielsweise ein Satellitensensor) bereits mit nur einem beschleunigungsempfindlichen Sensorelement sowohl Beschleunigungswirkungen in der Fahrzeugslängsrichtung als auch in der Fahrzeugquerrichtung erfassen kann, wobei dies für jede der beiden Vorrichtungen für sich genommen gilt. Darüber hinaus liefert das Signal des Sensors der zweiten Vorrichtung zusätzlich zum Signal des Sensors aus der ersten Vorrichtung eine gewisse Redundanz sowie die Möglichkeit der weiteren Verbesserung der Plausibilitätsüberprüfung des Signals des Sensors aus der ersten Vorrichtung mit Hilfe des Signals des Sensors aus der zweiten Vorrichtung.
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Die Empfindlichkeitsrichtung des ersten Beschleunigungssensors der ersten Vorrichtung und die Empfindlichkeitsrichtung des zweiten Beschleunigungssensors der zweiten Vorrichtung können einen Winkel α bzw. β in Bezug auf eine durch einen Winkel von 0° gekennzeichnete Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs aufweisen, wobei die Winkel α und β jeweils in einem Bereich von über 0° bis kleiner als 90° liegen, insbesondere in einem Bereich von etwa 10° bis etwa 80°. Dadurch können durch jeden der beiden Beschleunigungssensoren der mindestens zwei Vorrichtungen die bei Zusammenstössen im vorderen Bereich des Fahrzeugs entstehenden Beschleunigungen besonders effizient erfasst werden, beispielsweise bei einem Aufprall eines Objekts von schräg vorne auf das Fahrzeug.
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Einen besonderen Vorteil erzielt man, wenn die Winkel α und β jeweils im wesentlichen gleich 45° gewählt werden. Dann ist die Empfindlichkeit des (einzelnen) Sensors in jeder der ersten bzw. zweiten Vorrichtung für Beschleunigungswirkungen in Richtung der Fahrzeuglängsachse, wie sie bei einem Frontalaufprall vorkommen, in etwa gleich groß wie die Empfindlichkeit in Richtung der Fahrzeugquerachse.
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Die Vorrichtungen sind vorzugsweise an zwei verschiedenen Orten im Fahrzeug angeordnet sein, d. h. räumlich weit auseinander liegend. Die Vorrichtungen sind vorzugsweise symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sein. Durch die Wahl verschiedener Orte im Fahrzeug wird einerseits die Funktionssicherheit erhöht, weil es unwahrscheinlicher wird, dass beide Sensoren gleichzeitig in ihrer Funktion gestört werden, beschädigt werden oder ausfallen, und durch die Auslagerung beispielsweise entfernt von einem zentralen Punkt im Fahrzeug wird andererseits die Messempfindlichkeit für einen Aufprall in der Richtung vom Anbringungsort des Sensors zum zentralen Ort im Fahrzeug vergrößert und die bis zum Treffen der Auslöseentscheidung zur Verfügung stehende Zeit wird verlängert.
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Insbesondere kann die erste Vorrichtung in der Nähe einer linken Fahrzeugaußenhaut und die zweite Vorrichtung in der Nähe einer rechten Fahrzeugaußenhaut angeordnet sein. Dadurch wird die Empfindlichkeit zum Erfassen von Seitenaufprallen vergrößert und die verfügbare Zeit bis zum Treffen der Auslöseentscheidung bei Seitencrashs verlängert. Anstatt dem Türbereich kann alternativ auch der „äußere Bodenbereich des Fahrgastraums”, wie beispielsweise die Sitzquerträger unter den Sitzen, gewählt werden.
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Zusätzlich kann die Beschleunigungsmessvorrichtung einen, zwei oder mehrere weitere Beschleunigungssensoren umfassen, die vorzugsweise paarweise symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind. Dadurch wird die Redundanz und die Möglichkeiten zur Plausibilitätsüberprüfungen vergrößert.
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Alternativ kann wenigstens eine der beiden Vorrichtungen im Wesentlichen zentral im Fahrzeug angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung in einer zentralen Steuereinheit angeordnet sein, wodurch sich der Verkabelungsaufwand im Fahrzeug verringert.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Insassenschutzsystem für ein Fahrzeug mit einer Beschleunigungsmessvorrichtung gemäß der Erfindung und mit mindestens einem Schutzmittel zum Seitenaufprallschutz in jeder Fahrzeughälfte in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse und mindestens einem Schutzmittel zum Frontaufprallschutz.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Auslösung des obigen Insassenschutzsystems in einem Fahrzeug und mit einer Beschleunigungsmessvorrichtung gemäß der Erfindung. Das Verfahren zur Auslösung eines Insassenschutzsystems umfasst die Schritte
- (A) Ableiten eines ersten Freigabesignals durch Auswerten eines Sensorsignals des ersten Beschleunigungssensors oder des Sensorsignals des zweiten Beschleunigungssensors,
- (B) Ableiten eines zweiten Freigabesignals durch Auswerten des anderen Sensorsignals des ersten Beschleunigungssensors oder des zweiten Beschleunigungssensors, oder durch Auswerten eines Signals eines weiteren Beschleunigungssensors, und
- (C) Verknüpfen des ersten Freigabesignals mit zumindest dem zweiten Freigabesignal und Erzeugen eines Plausibilitätssignals zum Plausibilisieren eines Auslösesignals für Schutzmittel des Insassenschutzsystems.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform geschieht das Ableiten von wenigstens einem der Freigabesignale durch Integrieren eines Beschleunigungssignals zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals, Vergleichen des Geschwindigkeitssignals mit einem Schwellwert und Erzeugen des Freigabesignals, wenn das Geschwindigkeitssignal den Schwellwert überschreitet.
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Vorzugsweise umfasst das Verknüpfen des ersten Freigabesignals mit zumindest dem zweiten Freigabesignal eine logische UND Verknüpfung des ersten und zweiten Freigabesignals.
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Das erste Freigabesignal kann aus dem Signal des ersten Beschleunigungssensors und das zweite Freigabesignal aus dem Signal des zweiten Beschleunigungssensors abgeleitet werden.
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Alternativ kann das erste Freigabesignal aus dem Signal des ersten Beschleunigungssensors und das zweite Freigabesignal aus dem Signal eines zentralen Beschleunigungssensors abgeleitet werden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Aufpralls gemäß dem Stand der Technik, für Seiten- und Frontcrasherkennung;
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2 eine weitere Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Aufpralls gemäß dem Stand der Technik, mit einer im Unterschied zur Anordnung von 1 anderen Empfindlichkeitsrichtung der Beschleunigungssensoren;
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3 eine Ausführungsform einer Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug, zum Erkennen eines Aufpralls, wie sie für eine Beschleunigungsmessvorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt wird;
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4 eine Ausführungsform einer Beschleunigungsmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zum Erkennen eines Aufpralls gemäß der Erfindung; und
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5 eine Prinzipdarstellung einer Auswertevorrichtung bzw. eines Verfahrens zur Auswertung der Signale von zwei Beschleunigungssensoren gemäß der Erfindung.
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Die 1 zeigt eine mögliche Sensoranordnung für ein Fahrzeug 40, insbesondere Kraftfahrzeug, zum Erkennen eines Aufpralls gemäß dem Stand der Technik, für die Seiten- und Frontcrasherkennung. Die Sensoranordnung umfasst eine Zentraleinheit 130, in der ein Beschleunigungssensor 132 und eine Auswertevorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet sind, sowie ausgelagerte Satellitensensoren. Die Satellitensensoren umfassen die in der Nähe der Vorderseite des Fahrzeugs angebrachten Satellitensensoren 152, 154 und 156 (Upfrontsensoren) mit jeweils einem Beschleunigungssensor, deren Empfindlichkeitsrichtung in Vorwärtsrichtung 44 (X-Richtung) ausgerichtet ist, weshalb man von einer x-Sensierung spricht. Die Empfindlichkeitsrichtung der Sensoren in den Upfrontsensoren 152, 154 und 156 sind in 1 durch Pfeile angedeutet.
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Zu den Satellitensensoren gehört ferner die in der Nähe der linken Außenseitenhaut des Fahrzeugs angebrachte Vorrichtung 112, die zwei Beschleunigungssensoren umfasst, von denen die Empfindlichkeitsrichtung des einen Sensors zur x-Sensierung in Fahrzeuglängsrichtung und die des anderen Sensors zur y-Sensierung in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist. Die Satellitensensoren umfassen weiterhin eine Vorrichtung 114, die zur Vorrichtung 112 im wesentlichen symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse in der Nähe der rechten Außenseitenhaut des Fahrzeugs angebracht ist. Die Vorrichtung 114 umfasst ebenso wie die Vorrichtung 112 zwei Beschleunigungssensoren, von denen die Empfindlichkeitsrichtung des einen Sensors zur x-Sensierung in Fahrzeuglängsrichtung und die des anderen Sensors zur y-Sensierung in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet ist. Die Empfindlichkeitsrichtung der Sensoren in den Vorrichtungen 112 und 114 sind in 1 durch Pfeile angedeutet.
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Die Empfindlichkeitsrichtungen der Upfrontsensoren 152, 154 und 156 sind jeweils parallel zur Fahrzeuglängsachse (in x-Richtung) ausgerichtet, und können daher Beschleunigungswirkungen aus einer seitlichen Richtung, d. h. einer Richtung in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) nicht erfassen. Die Seitensatelliten 112 und 114 können Beschleunigungswirkungen sowohl in Fahrzeuglängs- und -querrichtung erfassen, weil sie jeweils zwei Sensoren mit zueinander orthogonalen Empfindlichkeitsrichtungen, von denen der eine in x-Richtung und der andere in y-Richtung ausgerichtet ist. Die Upfrontsensoren 152, 154 und 156 haben die Aufgabe, eine zusätzliche Plausibilisierung für Aufprallarten in Fahrzeuglängsrichtung zu ermöglichen.
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2 zeigt eine andere Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere zeigt 2 eine alternative Möglichkeit zur Anordnung von zwei Beschleunigungssensoren in einer Vorrichtung. Die Sensoranordnung des Fahrzeugs 40 von 2 zeigt alternativ eine erste Vorrichtung 134 und eine zweite Vorrichtung 136, in denen jeweils zwei Beschleunigungssensoren angeordnet sind. Von den zwei Beschleunigungssensoren der Vorrichtung 134 ist die Empfindlichkeitsrichtung des einen Sensors zur x-Sensierung in Fahrzeuglängsrichtung (Vorwärtsrichtung 44) und die des anderen Sensors zur y-Sensierung in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet. Im Gegensatz dazu ist von den zwei Beschleunigungssensoren der Vorrichtung 136 die Empfindlichkeitsrichtung des einen Sensors in einem Winkel von –45° zur Vorwärtsrichtung 44 (zur Fahrzeuglängsrichtung) und die des anderen Sensors in einem Winkel von +45° zur Vorwärtsrichtung 44 ausgerichtet. Die Empfindlichkeitsrichtung der Sensoren in den Vorrichtungen 134 und 136 sind in 2 durch Pfeile angedeutet. Die Vorrichtungen 134 und 136 sind beispielsweise zentral im Fahrzeug 40 angeordnet; jedoch sind die Vorrichtungen 134 und 136 nicht auf diese Anordnung beschränkt und können an beliebigen Positionen im Fahrzeug angeordnet sein.
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Bei der Ausrichtung der Empfindlichkeitsrichtung der zwei Beschleunigungssensoren in den Vorrichtungen
134,
136 von
2 sind im Prinzip alle denkbaren Winkelanordnungen mit unterschiedlichen Richtung der Empfindlichkeitsrichtungen möglich, da mittels zwei Beschleunigungssensoren mit unterschiedlicher Ausrichtung ihrer Empfindlichkeitsrichtung in der (in
2 horizontalen) Ebene die Beschleunigungswirkungen aus jeder beliebigen Richtung in der Ebene erfasst werden können und durch Umrechnung der erfassten Beschleunigungsvektoren in jede andere Winkelanordnung von zwei Achsen mit ebenfalls unterschiedlichen Richtungen umrechnen lassen. In der Praxis nach dem Stand der Technik haben sich die Winkelanordnungen von zwei orthogonalen Empfindlichkeitsrichtungen in den beiden in
2 gezeigten Varianten als vorteilhaft erwiesen. So wurden Vorrichtungen mit zwei parallel zur Fahrzeuglängs- bzw. Fahrzeugquerachse ausgerichteten Sensoren wie in der Vorrichtung
134 in den Druckschriften
EP 0 434 679 B1 und
US 5 737 224 A vorgeschlagen. Vorrichtungen mit zwei diagonal (+45° und –45°) zur Fahrzeuglängs- bzw. Fahrzeugquerachse ausgerichteten Sensoren wie in der Vorrichtung
136 sind dagegen beispielsweise in den Druckschriften
EP 0 292 669 B1 und
EP 0 311 039 A2 vorgeschlagen.
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3 zeigt eine Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Aufpralls, die eine erste Vorrichtung 10 und eine zweite Vorrichtung aufweist, die jeweils nur einem einzigen Beschleunigungssensor 12 bzw. 22 mit einer Empfindlichkeitsrichtung 18 bzw. 28 umfassen. Die erste Empfindlichkeitsrichtung 18 der ersten Vorrichtung 10 und die zweite Empfindlichkeitsrichtung 28 der zweiten Vorrichtung 20 sind in 3 durch einen dicken Pfeil dargestellt. Die Empfindlichkeitsrichtungen 18 und 28 liegen beide in der Ebene, in der sich das Fahrzeug bewegt und die die Fahrzeuglängsachse 42 und die Fahrzeugquerachse 46 enthält.
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Die Empfindlichkeitsrichtung 18 der ersten Vorrichtung 10 ist weder parallel noch senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 42 ausgerichtet, sondern in einer durch einen Winkel α in Bezug auf die Vorwärtsrichtung (X-Richtung) 44 festgelegten Richtung. Ebenso ist die Empfindlichkeitsrichtung 28 der zweiten Vorrichtung 20 weder parallel noch senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 42 ausgerichtet, sondern in einer durch einen Winkel β in Bezug auf die Vorwärtsrichtung (X-Richtung) 44 festgelegten Richtung. Die durch den Winkel α bzw. β in Bezug auf die Vorwärtsrichtung 44 gekennzeichnete Empfindlichkeitsrichtung 18 bzw. 28 ist derart ausgerichtet, insbesondere in einem gewissen Mindestwinkelabstand von der Vorwärtsrichtung 44 des Fahrzeugs 40 und in einem gewissen Mindestwinkelabstand von der Querrichtung 46 des Fahrzeugs 40, dass der Beschleunigungssensor 12 bzw. 22 sowohl Beschleunigungen in Richtung parallel zur Fahrzeuglängsachse 42 als auch senkrecht dazu sicher erfassen kann.
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Der Mindestwinkelabstand der Empfindlichkeitsrichtung 18 der ersten Vorrichtung 10 in Bezug auf eine Vorwärtsrichtung 44 wird durch das Symbol Δ1 bezeichnet und stellt eine Winkeluntergrenze 14 für den Winkel α dar.
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Entsprechend wird der Mindestwinkelabstand der Empfindlichkeitsrichtung 18 in Bezug auf die Querrichtung 48 senkrecht zur Vorwärtsrichtung 44 durch das Symbol Δ2 bezeichnet und stellt eine Winkelobergrenze 16 für den Winkel α dar. Entsprechendes gilt für die Empfindlichkeitsrichtung 28 der zweiten Vorrichtung 20. Der Mindestwinkelabstand der Empfindlichkeitsrichtung 28 der zweiten Vorrichtung 20 in Bezug auf die Vorwärtsrichtung 44 wird durch das Symbol Δ3 bezeichnet und stellt eine Winkeluntergrenze 24 für den Winkel β dar. Entsprechend wird der Mindestwinkelabstand der Empfindlichkeitsrichtung 28 in Bezug auf die Querrichtung 48 senkrecht zur Vorwärtsrichtung 44 durch das Symbol Δ4 bezeichnet und stellt eine Winkelobergrenze 26 für den Winkel β dar. Die Vorwärtsrichtung 44 des Fahrzeugs 40 ist durch einen Winkel von 0° gekennzeichnet. Mithin gilt für die Winkel der Empfindlichkeitsrichtungen α bzw. β der Beschleunigungssensoren 12 bzw. 22 der ersten bzw. zweiten Vorrichtung 10 bzw. 20: 0° + Δ1 = α = 90° – Δ2, bzw. 0° + Δ3 = –β = 90° – Δ4.
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Dabei ist jede der Größen (Mindestwinkelabstände) Δ1, Δ2, Δ3 und Δ4 größer als 0°.
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Die Winkel α und β können wie oben erläutert aus einem weiten Winkelbereich gewählt werden, je nachdem aus welcher Richtung Beschleunigungen mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden sollen. Wenn beispielsweise Zusammenstösse bzw. Crashs von schräg vorne mit einer hohen Empfindlichkeit detektiert werden sollen, und für die Detektion von reinen Seitencrashs eine geringere Empfindlichkeit der Sensoren 12 und 22 ausreicht, können die Winkel α und β aus einem Bereich von beispielsweise etwa 5° bis etwa 20° gewählt werden. Die Winkel α und β müssen übrigens nicht gleicht sein, sondern können unterschiedliche Werte aufweisen, abhängig vom Einsatzzweck. Falls es auf eine große Empfindlichkeit bei der Detektion von Seitencrashs ankommt, werden die Winkel α und β eher in einem Bereich von etwa 70° bis zu etwa 90° gewählt. Wesentlich ist bei der Auswahl der Winkel α und β jedoch, dass mit den Sensoren 12 und 22 sowohl Beschleunigungskomponenten in Richtung der Fahrzeuglängs- als auch -querachse mit einer zur weiteren Verarbeitung ausreichenden Signalstärke detektiert werden können, insbesondere um die Signale von zentral angeordneten Beschleunigungssensoren plausibilisieren zu können.
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In den Vorrichtungen 10 und 20 können herkömmliche Beschleunigungssensoren verwendet werden, solange die Beschleunigungssensoren eine Richtungscharakteristik mit einer ausgeprägten Haupt-Empfindlichkeitsrichtung aufweisen.
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Der Winkel α kann beispielsweise ungefähr gleich 45° und der Winkel β ungefähr gleich –45° in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse 42 gewählt werden. Dann ist die Empfindlichkeit des (einzelnen) Sensors in jeder der ersten bzw. zweiten Vorrichtung für Beschleunigungswirkungen in Richtung der Fahrzeuglängsachse, wie sie bei einem Frontalaufprall vorkommen, in etwa gleich groß wie die Empfindlichkeit in Richtung der Fahrzeugquerachse.
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Die Vorrichtungen 10, 20 können an zwei verschiedenen Orten im Fahrzeug 40 angeordnet sein. Die Vorrichtungen 10, 20 können auch symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse 42 angeordnet sein. Durch die Wahl verschiedener Orte im Fahrzeug 40 wird einerseits die Funktionssicherheit der Sensoren 12, 22 erhöht, weil es unwahrscheinlicher wird, dass beide Sensoren 12, 22 gleichzeitig in ihrer Funktion gestört werden, beschädigt werden oder ausfallen, und durch die Auslagerung beispielsweise entfernt von einem zentralen Punkt im Fahrzeug 40 wird andererseits die Messempfindlichkeit für einen Aufprall in der Richtung vom Anbringungsort eines Sensors 12, 22 zum zentralen Ort im Fahrzeug 40 vergrößert und die bis zum Treffen der Auslöseentscheidung der Rückhaltemittel zur Verfügung stehende Zeit wird verlängert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Vorrichtung 10 in der Nähe einer linken Fahrzeugaußenhaut und die zweite Vorrichtung 20 in der Nähe einer rechten Fahrzeugaußenhaut angeordnet ist, weil bei einem Seitenaufprall die Knautschzone besonders klein ist.
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Es ist nicht notwendig für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Lehre, doch können die Vorrichtungen 10, 20 vorteilhaft auch symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse 42 angeordnet werden.
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Die oben genannten Vorteil der Erfindung erhält man auch, wenn wenigstens eine der beiden Vorrichtungen 10, 20 im Wesentlichen zentral im Fahrzeug angeordnet ist. Dann kann die zentral angeordnete der beiden Vorrichtungen in einem Gehäuse zusammen mit einer Auswerteeinheit für die von Beschleunigungssensoren erzeugten Signale angeordnet werden.
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Die Sensoranordnung kann zusätzlich einen, zwei oder mehrere weitere Beschleunigungssensoren (nicht gezeigt) umfassen, wobei die Sensoren vorzugsweise paarweise und/oder symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind.
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4 zeigt eine eine Beschleunigungsmessvorrichtung mit einer Sensoranordnung für ein Kraftfahrzeug zum Erkennen eines Aufpralls, neben den in 3 beschriebenen Vorrichtungen 10 und 20 eine zentral im Fahrzeug 40 angeordnete Steuereinheit 30 umfasst, die einen darin angeordneten zentralen Beschleunigungssensor 32 aufweist und mit einem Mikroprozessor μP 34 zum Auswerten der von den Beschleunigungssensoren 12, 22 und 32 erzeugten elektrischen Signale kommunikationsmäßig verbunden ist. Zum Zuführen der Signale von den Sensoren zum Mikroprozessor 34 ist letzterer elektrisch mit den Beschleunigungssensoren 12, 22 und 32 verbunden. Durch den zentralen Beschleunigungssensor 32 kann in der Auswerte- und Steuereinheit 30 ein auf Plausibilität basiertes Entscheidungssignal zum Auslösen von Schutzmitteln erzeugt werden. Dabei wird zur Plausibilisierung des Signals des zentralen Beschleunigungssensors 32 zusätzlich die aus der Auswertung der Signale der Sensoren 12, 22 gewonnenen Information über die Art, Stärke, Richtung, usw. der Beschleunigungswirkung, beispielsweise des Aufprall verwendet. Bei der Ausführungsform von 4 ermöglichen also die beiden Sensoren 12 und 22 eine Plausibilisierung des zentralen Beschleunigungssensors 32 und bewirken damit eine Vergrößerung der Zuverlässigkeit der Auslöseentscheidung
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Die 5 zeigt in einem Blockdiagramm eine Auswertevorrichtung, deren Funktionsweise und ein Prinzip eines darin verwirklichten Verfahrens (Algorithmus) zur Auswertung der Beschleunigungssignale und zum Erzeugen eines Auslösesignals im folgenden erläutert wird. In einem ersten Auswertepfad oder Auswertekanal wird das Ausgangssignal a1(t) eines ersten Beschleunigungssensors, hier des Sensors 12 der ersten Vorrichtung 10, einer Vorrichtung 50 zum Integrieren zugeführt. Am Ausgang der Integrationsvorrichtung 50 steht ein Geschwindigkeitssignal v1(t) zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Das Geschwindigkeitssignal v1(t) wird einer Vorrichtung 52 zum Vergleichen zugeführt. Der Vergleichsvorrichtung 52 wird auch ein Schwellwert 56 zugeführt, der von einer Einstellvorrichtung 54 variabel bestimmten Erfordernissen wie beispielsweise der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend eingestellt werden kann und als Kritizismuskriterium bzw. als Auslöseschwelle benutzt wird. Am Ausgang der Vergleichsvorrichtung 52 wird, wenn das Geschwindigkeitssignal v1(t) den Schwellwert 56 überschreitet, ein erste Freigabesignal 58 erzeugt, das einer Insassenschutzvorrichtung 70 zugeführt wird. Das erste Freigabesignal 58 wird für eine Plausibilitätsprüfung mit mindestens einem weiteren Freigabesignal aus einem anderen, unabhängigen Auswertekanal zur Erzeugung eines Auslösesignals 74 für die Rückhaltemittel der Insassenschutzvorrichtung 70 verknüpft.
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Analog zum ersten Auswertekanal wird in einem zweiten Auswertepfad (Auswertekanal) das Ausgangssignal a2(t) eines zweiten Beschleunigungssensors, hier des zentralen Beschleunigungssensors 32, einer Vorrichtung 60 zum Integrieren zugeführt. Am Ausgang der Integrationsvorrichtung 60 steht ein Geschwindigkeitssignal v2(t) zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Das Geschwindigkeitssignal v2(t) wird einer Vorrichtung 62 zum Vergleichen zugeführt. Der Vergleichsvorrichtung 62 wird auch ein Schwellwert 66 zugeführt, der von einer Einstellvorrichtung 64 variabel den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden kann und als Kritizismuskriterium bzw. als Auslöseschwelle benutzt wird. Am Ausgang der Vergleichsvorrichtung 62 wird, wenn das Geschwindigkeitssignal v2(t) den Schwellwert 66 überschreitet, ein zweites Freigabesignal 68 erzeugt, das ebenfalls der Insassenschutzvorrichtung 70 zugeführt wird. Das zweite Freigabesignal 68 wird für die Plausibilitätsprüfung mit dem ersten Freigabesignal aus dem ersten Auswertekanal in der Vorrichtung 72 zur Erzeugung des Auslösesignals 74 verknüpft.
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Im zweiten Auswertekanal kann anstelle des Beschleunigungssignals, das durch den zentral angeordneten Beschleunigungssensor 32 oder durch einen weiteren Beschleunigungssensors erzeugt wird, auch das Signal des zweiten Beschleunigungssensors 22 der zweiten Vorrichtung ausgewertet werden.
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Im Beispiel des in 5 gezeigten Auswerterichtung bewirkt die Verknüpfungsvorrichtung 72 zur Plausibilisierung eine logische „UND” Verknüpfung des ersten und zweiten Freigabesignals 58 und 68. Es können auch andere Verknüpfungen als die UND-Verknüpfung verwendet werden.
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Es können auch mehr als zwei Auswertekanäle bereitgestellt werden, beispielsweise indem in die Plausibilitätsprüfung weiterhin das Signal des Sensors 22 einfließt. Eine zugehörige Plausibilisierung kann entsprechend auch eine Verknüpfung von mehr als zwei in den Auswertekanälen erzeugten Freigagesignalen umfassen.
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Zur Vollständigkeit sei erwähnt, dass die Plausibilisierung und dadurch bewirkte Erzeugung des Auslösesignals nicht auf die logische UND-Verknüpfung der beiden Freigabesignale 58, 68 beschränkt ist, sondern auch durch einen Vergleich der unabhängigen unbearbeiteten Beschleunigungssignale a1(t) und a2(t) und/oder weiterverarbeiteten Arbeitssignalen aus den beiden Auswertekanälen durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erste Vorrichtung
- 12
- erster Beschleunigungssensor
- 14
- Richtung zum Untergrenzwinkel Δ1 der ersten Empfindlichkeitsrichtung
- 16
- Richtung zum Obergrenzwinkel Δ2 der ersten Empfindlichkeitsrichtung
- 18
- erste Empfindlichkeitsrichtung (des ersten Beschleunigungssensors)
- 20
- zweite Vorrichtung
- 22
- zweiter Beschleunigungssensor
- 24
- Richtung zum Untergrenzwinkel Δ3 der zweiten Empfindlichkeitsrichtung
- 26
- Richtung zum Obergrenzwinkel Δ4 der zweiten Empfindlichkeitsrichtung
- 28
- zweite Empfindlichkeitsrichtung (des zweiten Beschleunigungssensors)
- 30
- zentral angeordnetes Steuergerät
- 32
- zentraler Beschleunigungssensor
- 40
- Fahrzeug
- 42
- Fahrzeuglängsachse
- 44
- Vorwärtsrichtung (X-Richtung) des Fahrzeugs
- 46
- Fahrzeugquerachse
- 48
- Querrichtung (Y-Richtung) des Fahrzeugs
- α
- Winkel der ersten Empfindlichkeitsrichtung
- Δ1
- Untergrenzwinkel der ersten Empfindlichkeitsrichtung
- Δ2
- Obergrenzwinkel der ersten Empfindlichkeitsrichtung
- β
- Winkel der zweiten Empfindlichkeitsrichtung
- Δ3
- Untergrenzwinkel der zweiten Empfindlichkeitsrichtung
- Δ4
- Obergrenzwinkel der zweiten Empfindlichkeitsrichtung
- 50
- Integrationsvorrichtung im ersten Auswertekanal
- 52
- Vergleichsvorrichtung im ersten Auswertekanal
- 54
- Einstellvorrichtung im ersten Auswertekanal
- 56
- Schwellwert im ersten Auswertekanal
- 58
- Freigabesignal des ersten Auswertekanals
- 60
- Integrationsvorrichtung im zweiten Auswertekanal
- 62
- Vergleichsvorrichtung im zweiten Auswertekanal
- 64
- Einstellvorrichtung im zweiten Auswertekanal
- 66
- Schwellwert im zweiten Auswertekanal
- 68
- Freigabesignal des zweiten Auswertekanals
- 70
- Insassenschutzvorrichtung
- 72
- Plausibilisierungsvorrichtung
- 74
- Auslösesignal
- 112, 114
- seitliche Satellitensensoren nach dem Stand der Technik
- 130
- Zentraleinheit
- 132
- Beschleunigungssensor
- 152, 154, 156
- Satellitensensor (Upfrontsensor) nach dem Stand der Technik
