DE19807124A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auslösen eines Rückhaltesystems - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Auslösen eines Rückhaltesystems

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Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auslösen eines Rückhaltesystems bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis, wobei eine Beschleunigungssensoranordnung mit zwei in unterschiedliche Richtungen orientierten Empfindlichkeitsachsen vorhanden ist und eine Auswerteschaltung aus den gemessenen Beschleunigungen ein Auslösesignal für das Rückhaltesystem bildet.
Wie aus der US 5,202,831 hervorgeht, sind zur Erkennung von Front-, Heck- und Seitenaufprallen zwei Beschleunigungssensoren vorgesehen, von denen der eine eine Empfindlichkeitsachse in Längsrichtung des Fahrzeugs und der andere eine Empfindlichkeitsachse in Querrichtung des Fahrzeugs aufweist. Mit einer solchen Vorrichtung kann zwischen einem Front- bzw. Heckaufprall und einem Seitenaufprall unterschieden werden, so daß dementsprechende Front- oder Seitenairbags ausgelöst werden können.
Ein vordringliches Ziel bei der Konzeption von Rückhaltesystemen im Fahrzeug ist es, daß Fehlauslösungen von Airbags verhindert werden, das heißt, es sollen in Abhängigkeit von der Aufprallrichtung nur diejenigen Airbags ausgelöst werden, die den Fahrzeuginsassen auch einen tatsächlichen Schutz bieten. Zur Sicherung gegen Fehlauslösungen von Rückhalteeinrichtungen ist es üblich (vgl. DE 195 14 082 C1), die Auslösung nicht nur von dem Ansprechsignal eines Beschleunigungssensors abhängig zu machen, sondern die Beschleunigungssensoranordnung redundant auszulegen. Oft werden zusätzlich zu Beschleunigungssensoren sogenannte Sicherheitsschalter (safing- oder arming-sensor) eingesetzt. Durch die redundante Auslegung erhöht sich in unerwünschter Weise der Aufwand für Rückhaltesysteme.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit einem möglichst geringen Aufwand bei der Beschleunigungssensoranordnung eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösungen des Rückhaltesystems schaffen.
Vorteile der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7 dadurch gelöst, daß eine Beschleunigungssensoranordnung mit zwei in unterschiedliche Richtungen orientierten Empfindlichkeitsachsen vorhanden ist und daß die bezüglich einer der beiden Empfindlichkeitsachsen gemessene Beschleunigung zur Plausibilitätsprüfung einer Auslöseentscheidung herangezogen wird, welche eine Auswerteschaltung aus der bezüglich der anderen Empfindlichkeitsachse gemessenen Beschleunigung herleitet. Es wird nur dann ein Auslösesignal abgegeben, wenn an den Eingängen einer UND-Verknüpfungsschaltung gleichzeitig ein Auslöseentscheidungssignal und ein Plausibilitätssignal anliegen. Der Aufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert sich gegenüber dem Stand der Technik deshalb, weil mit den für die Messung der Beschleunigungen des Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung erforderlichen Beschleunigungssensoren eine gegenseitige Plausibilitätsprüfung durchgeführt wird und daher redundante Beschleunigungssensoren nicht benötigt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
So kann bei zwei Beschleunigungssensorelementen mit unterschiedlichen Empfindlichkeitsachsen eine gegenseitige Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden.
Es können auch drei Beschleunigungssensorelemente vorhanden sein, von denen zwei in gleiche Richtung orientierte Empfindlichkeitsachsen aufweisen und das dritte Beschleunigungssensorelement eine in eine andere Richtung orientierte Empfindlichkeitsachse aufweist. Dabei wird eine der beiden Beschleunigungssensorelemente mit gleichgerichteten Empfindlichkeitsachsen für die Plausibilitätsprüfung des dritten Beschleunigungssensorelements herangezogen.
Um Front- bzw. Heckaufpralle und Seitenaufpralle eindeutig voneinander unterscheiden zu können, ist es zweckmäßig, daß eine Empfindlichkeitsachse in Längsrichtung und eine andere Empfindlichkeitsachse in Querrichtung des Fahrzeugs orientiert ist.
Ein zentral im Fahrzeug angeordnetes Beschleunigungssensorelement mit einer Empfindlichkeitsachse in Querrichtung des Fahrzeugs kann für die Plausibilitätsprüfung von einem oder mehreren peripher angeordneten Seitenaufprallsensoren herangezogen werden.
Die Plausibilitätsprüfung kann als Schwellwertentscheidung bezüglich der Amplitude oder der Steigung oder der Polarität der gemessenen Beschleunigung oder des Integrals der gemessenen Beschleunigung durchgeführt werden.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Auslösevorrichtung für Rückhaltesysteme mit zwei Beschleunigungssensorelementen und
Fig. 2 eine Auslösevorrichtung mit drei Beschleunigungssensorelementen.
Die in der Fig. 1 dargestellte Auslösevorrichtung für ein Rückhaltesystem enthält eine zentral im Fahrzeug angeordnete Beschleunigungssensoranordnung 1. Diese Beschleunigungssensoranordnung 1 besitzt zwei Beschleunigungssensorelemente, von denen das eine eine Empfindlichkeitsachse in Längsrichtung (X) und das andere Beschleunigungselemente eine Empfindlichkeitsachse in Querrichtung (Y) des Fahrzeugs aufweist.
Die beiden Beschleunigungssensorelemente sind vorzugsweise mikromechanische Sensoren, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Natürlich können die beiden Beschleunigungssensorelemente auch auf separaten Substraten angeordnet sein. Ein mikromechanischer Beschleunigungssensor ist z. B. in der Elektronik 23/1991, Seiten 46 bis 50 beschrieben. In der Autotechnik Nr. 1-2/1997, Seiten 28 bis 33 sind neben den mikromechanischen Sensoren auch andere Sensorprinzipien (piezoelektrischer Sensor, Sensor mit Dehnungsmeßstreifen, Magnet-Massesensor etc.) beschrieben, die ebenfalls bei dem hier vorliegenden Anwendungsfall eingesetzt werden können.
Während in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Empfindlichkeitsachsen der Beschleunigungssensorelemente orthogonal zueinander ausgerichtet sind, können auch Beschleunigungssensoren mit Empfindlichkeitsachsen in andere von 90 Grad abweichende Richtungen eingesetzt werden.
Im Fahrzeug sind einerseits Rückhaltemittel (z. B. Airbags, Gurtstraffer) installiert, die einen Schutz bieten bei Front-/Heckaufprallen und andererseits Rückhaltemittel, die Fahrzeuginsassen bei Seitenaufprallen schützen. Für jede der beiden Aufprallrichtungen ist ein Modul 2, 3 zur Ableitung einer Auslöseentscheidung aus einem gemessenen Beschleunigungssignal und ein Modul 4, 5 zur Plausibilitätsprüfung der Auslöseentscheidung vorgesehen. Die vom Beschleunigungssensorelement mit der Empfindlichkeitsachse in X-Richtung gemessene Beschleunigung wird dem Modul 2 zugeführt, in dem eine Auslöseentscheidung für Rückhaltemittel bei Front- bzw. Heckaufprallen ermittelt wird.
Die Auslöseentscheidung ist im allgemein eine Schwellwertentscheidung, die entweder auf die gemessene Beschleunigung selbst oder einem ersten oder einem zweiten Integral davon angewendet wird. Welcher Algorithmus für die Auslöseentscheidung angewendet wird, wird hier nicht näher beschrieben, da hier jeder aus dem Stand der Technik bekannte Auslösealgorithmus brauchbar ist.
Dem Modul 3 für die Ableitung einer Auslöseentscheidung für Seitenairbags wird das vom Beschleunigungssensorelement mit der Empfindlichkeitsachse in Y-Richtung gemessene Beschleunigungssignal zugeführt. Die von dem Beschleunigungssensor mit der Empfindlichkeitsachse in Y-Richtung gemessene Beschleunigung wird außerdem dem Modul 4 für die Plausibilitätsprüfung der Auslöseentscheidung für die bei einem Frontal- bzw. Heckaufprall zu zündenden Rückhaltemittel zugeführt. Die Plausibilitätsprüfung ist ein Schwellwertentscheidungsprozeß, dem entweder die Amplitude, oder die Steigung, oder die Polarität des Beschleunigungssignals selbst oder des Integrals der Beschleunigung unterzogen wird. Erst wenn sowohl das Modul 2 für die Auslöseentscheidung als auch gleichzeitig das Modul 4 für die Plausibilitätsprüfung ein Ausgangssignal an die Eingänge einer UND-Verknüpfungsschaltung 6 abgeben, wird das eigentliche Auslösesignal a1 für die Zündung der bei einem Front- bzw. Heckaufprall zu zündenden Rückhaltemittel abgegeben.
Selbst wenn das Fahrzeug einen Aufprall in seiner Längsrichtung (X) erfährt, also das Beschleunigungssensorelement mit seiner Empfindlichkeitsachse in der X-Richtung auf die durch einen solchen Aufprall verursachte Verzögerung des Fahrzeugs anspricht, so wird auch das Beschleunigungssensorelement mit seiner Empfindlichkeitsrichtung in die Y-Richtung einen Anteil der Verzögerung messen aufgrund der plastischen Strukturverformung des Fahrzeugs. Insofern kann also das Ausgangssignal desjenigen Beschleunigungssensorelements, dessen Empfindlichkeitsachse nicht in der Hauptrichtung des Aufpralls liegt, für die Plausibilitätsprüfung der Auslöseentscheidung herangezogen werden, die aus dem Ausgangssignal des in Hauptaufprallrichtung orientierten Beschleunigungssensorelements abgeleitet wird.
Für einen Seitenaufprall kann dementsprechend das von dem Beschleunigungssensorelement mit einer Empfindlichkeitsachse orthogonal zur Aufprallrichtung gemessene Beschleunigungssignal für die Plausibilitätsprüfung im Modul herangezogen werden. Auch hier wird ein Auslösesignal a2 für Seitenairbags von einer UND-Verknüpfungsschaltung 7 nur dann abgegeben, wenn an seinen Eingängen gleichzeitig sowohl ein Auslöseentscheidungssignal des Moduls 3 als auch ein Plausibilitätssignal des Moduls 5 anliegen. Das Modul 5 für die Plausibilitätsprüfung der Auslöseentscheidung bei einem Seitenaufprall erhält als Eingangssignal die vom Beschleunigungssensorelement mit der Empfindlichkeitsachse in Längsrichtung X des Fahrzeugs gemessene Beschleunigung.
Die beschriebenen Plausibilitätsprüfungen in den Modulen 4 und 5 garantieren eine größere Sicherheit der in den Modulen 2 und 3 ermittelten Auslöseentscheidungen, so daß Fehlauslösungen von Rückhaltemittel verhindert werden.
Für die Auslösung von Seitenairbags werden in der Regel Seitenaufprallsensoren 8 und 9 für die rechte und die linke Fahrzeugseite verwendet. Diese Seitenaufprallsensoren sind peripher am Fahrzeug angebrachte Beschleunigungs- oder Drucksensoren. Der Seitenaufprallsensor 8 an der linken Fahrzeugseite führt seine gemessene Beschleunigung einem Modul 10 zu, in dem eine Auslöseentscheidung für Seitenairbags an der linken Fahrzeugseite getroffen wird. Der Seitenaufprallsensor 9 an der rechten Fahrzeugseite ist mit einem Modul 11 verbunden, das eine Auslöseentscheidung für Seitenairbags auf der rechten Fahrzeugseite ermittelt. Für beide Auslöseentscheidungen in den Modulen 10 und 11 wird eine Plausibilitätsüberprüfung im Modul 12 durchgeführt. Dafür wird das vom zentral im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensorelement mit der Empfindlichkeitsachse in Y-Richtung (Fahrzeugquerrichtung) gemessene Beschleunigungssignal verwendet. Es gibt wiederum eine UND-Verknüpfungsschaltung 13, die ein Auslösesignal a3 für Seitenairbags an der linken Fahrzeugseite abgibt, wenn an seinen Eingängen ein Plausibilitätssignal aus dem Modul 12 und ein Auslöseentscheidungssignal aus dem Modul 10 anliegen. Ebenso gibt eine Verknüpfungsschaltung 14 ein Auslösesignal a4 für die Seitenairbags an der rechten Fahrzeugseite ab, wenn an seinen Eingängen ein Plausibilitätssignal aus dem Modul 12 und ein Auslöseentscheidungssignal aus dem Modul 11 anliegen.
Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel für eine Auslösevorrichtung enthält wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 Module 2, 3 für die Ableitung von Auslöseentscheidungssignalen bei Front- bzw. Heckaufprallen und bei Seitenaufprallen. Ebenso enthält diese Vorrichtung Module 4 und 5 für Plausibilitätsüberprüfungen. Wie aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bekannt, geben UND-Verknüpfungsschaltungen 6 und 7 Auslösesignale a1 und a2 ab, wenn an deren Eingängen jeweils Auslöseentscheidungssignale aus den Modulen 2 bzw. 3 und Plausibilitätssignale aus den Modulen 4 bzw. 5 anliegen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 werden hier nun drei Beschleunigungssensorelemente eingesetzt. Zwei Beschleunigungselemente mit Empfindlichkeitsachsen in die X- und in die Y-Richtung sind auf einem gemeinsamen Substrat 15 angeordnet, und es gibt ein zusätzliches Beschleunigungssensorelement 16 mit einer Empfindlichkeitsachse ebenfalls in die Y-Richtung. Die drei Beschleunigungssensorelemente können auch alle einzeln auf getrennten Substraten angeordnet sein.
In gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 wird die Auslöseentscheidung bei Front- bzw. Heckaufprallen aufgrund der in X-Richtung gemessenen Beschleunigung ermittelt und die Plausibilitätsprüfung dafür mit dem vom Beschleunigungssensorelement mit einer Empfindlichkeitsachse in Y-Richtung gemessenen Beschleunigungssignal durchgeführt.
Dasselbe in Y-Richtung gemessene Beschleunigungssignal wird auch dem Modul 3 für die Ermittlung einer Auslöseentscheidung bei Seitenaufprallen zugeführt. Das redundant vorhandene Beschleunigungselement mit einer Empfindlichkeitsachse ebenfalls in Y-Richtung dient ausschließlich zur Plausibilitätsprüfung des Auslöseentscheidungssignals bei Seitenaufprallen. Statt das Beschleunigungssensorelement mit seiner Empfindlichkeitsachse in Y-Richtung redundant auszulegen, könnte auch umgekehrt das Beschleunigungselement mit seiner Empfindlichkeitsachse in X-Richtung redundant ausgelegt werden. Man wird bevorzugt für diejenige Aufprallrichtung ein redundantes Beschleunigungssensorelement vorsehen, bei der es eher zu Fehlauslösungen kommen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Auslösen eines Rückhaltesystems bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis, wobei eine Beschleunigungssensoranordnung (1, 15, 16) mit zwei in unterschiedliche Richtungen orientierten Empfindlichkeitsachsen vorhanden ist und eine Auswerteschaltung aus den gemessenen Beschleunigungen ein Auslösesignal (a1, a2, a3, a4) für das Rückhaltesystem bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich einer der beiden Empfindlichkeitsachsen gemessene Beschleunigung zur Plausibilitätsprüfung (4, 5, 12) einer Auslöseentscheidung herangezogen wird, welche die Auswerteschaltung aus der bezüglich der anderen Empfindlichkeitsachse gemessenen Beschleunigung herleitet, und daß nur dann ein Auslösesignal (a1, a2, a3, a4) abgegeben wird, wenn an den Eingängen einer UND-Verknüpfungsschaltung (6, 7, 13, 14) gleichzeitig ein Auslöseentscheidungssignal und ein Plausibilitätssignal anliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Beschleunigungssensorelementen (1) mit unterschiedlichen Empfindlichkeitsachsen eine gegenseitige Plausibilitätsprüfung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Beschleunigungssensorelemente (15, 16) vorhanden sind, von denen zwei in gleiche Richtung orientierte Empfindlichkeitsachsen aufweisen und das dritte Beschleunigungssensorelement eine in eine andere Richtung orientierte Empfindlichkeitsachse aufweist, und daß eines der beiden Beschleunigungssensorelemente mit gleichgerichteten Empfindlichkeitsachsen für die Plausibilitätsprüfung des dritten Beschleunigungssensorelementes herangezogen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Empfindlichkeitsachse in Längsrichtung und eine Empfindlichkeitsachse in Querrichtung des Fahrzeugs orientiert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentral im Fahrzeug angeordnetes Beschleunigungssensorelement (1) mit einer Empfindlichkeitsachse in Querrichtung des Fahrzeugs für die Plausibilitätsprüfung von einem oder mehreren peripher angeordneten Seitenaufprallsensoren (8, 9) herangezogen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Plausibilitätsprüfung eine Schwellwertentscheidung bezüglich der Amplitude oder der Steigung oder der Polarität der gemessenen Beschleunigung oder des Integrals der gemessenen Beschleunigung durchgeführt wird.
7. Vorrichtung zum Auslösen eines Rückhaltesystems bei einem Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis, wobei eine Beschleunigungssensoranordnung (1, 15, 16) mit zwei in unterschiedliche Richtungen orientierten Empfindlichkeitsachsen vorhanden ist und eine Auswerteschaltung (2, 3, 4, 5, 10, 11, 12) aus den gemessenen Beschleunigungen ein Auslösesignal (a1, a2, a3, a4) für das Rückhaltesystem bildet, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4, 5, 12) vorgesehen sind, welche die bezüglich einer der beiden Empfindlichkeitsachsen gemessene Beschleunigung für eine Plausibilitätsprüfung einer Auslöseentscheidung verwenden, welche die Auswerteschaltung (2, 3, 4, 5, 10, 11, 12) aus der bezüglich der anderen Empfindlichkeitsachse gemessenen Beschleunigung herleitet, und daß eine UND-Verknüpfungsschaltung (6, 7, 13, 14) ein Auslösesignal (a1, a2, a3, a4) abgibt, wenn an ihren Eingängen gleichzeitig ein Auslöseentscheidungssignal und ein Plausibilitätssignal anliegen.
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