DE19812830A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionserkennung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit SitzpositionserkennungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Ansteuerung eines Airbags (2) mit einem Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition, wobei der Sensor (5) bei Überschreitung einer Verzögerungsschwelle aktiviert wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit
Sitzpositionserkennung.
Ein Airbag entfaltet dann seine optimale Wirkung, wenn der Fahrzeuginsasse unmittelbar
vor einem Frontalzusammenstoß eine normale Haltung im Fahrzeugsitz einnimmt. Tritt der
Fall ein, daß der Fahrzeuginsasse in der gegebenen Situation sich beispielsweise gerade
nach vorne zur Armaturentafel vorbeugt, so kann es aufgrund des geringen Abstandes zu
dem zunächst zusammengefalteten Airbag bei dessen explosionsartiger Entfaltung
gegebenenfalls zu schwerwiegenden Verletzungen kommen.
Zur Vermeidung dieser Probleme ist aus der DE 38 09 074 bekannt, den Airbag, der
vollständig oder nur teilweise füllbar ist, mit einer Steuerschaltung mit zugeordneten
Sitzplatzpositionssensoren auszubilden. In Abhängigkeit von den erfaßten Sitzpositionen
der Sensoren wird der Airbag dann entweder vollständig oder nur teilweise aufgeblasen.
Die Sensoren können dabei entweder als Kamera, IR-Sensoren, Ultraschallsensoren oder
ähnliche Sensoren ausgebildet sein. Des weiteren sind auch Sensoranordnungen bekannt,
die separat Fuß-, Körper- und Kopfstellung erfassen und aus den Einzelergebnissen auf die
Sitzposition schließen.
Ein solches Verfahren zur angepaßten Auslösung eines Airbags an die Unfallsituation ist
beispielsweise aus der DE 195 46 297 bekannt. Das Airbagsystem weist dabei eine
Steuereinheit auf, die das Airbagsystem aufgrund von elektrischen Signalen eines im
Kraftfahrzeug vorgesehenen Beschleunigungssensors aktiviert. Weiter sind Sensor
elemente vorgesehen, durch die Parameter erfaßt werden, die die individuelle kinetische
Energie des Fahrzeuginsassen bestimmen. Die Sensorelemente übergeben elektrische
Signale, die diese Parameter repräsentieren, an eine mit der Steuereinheit verbundene
Auswerteelektronik, in welcher aufgrund dieser Signale ein Zeitpunkt t4 errechnet wird, zu
welchem der Fahrzeuginsasse voraussichtlich den aufgeblasenen Airbag berühren wird,
wobei die Auswerteelektronik aufgrund des errechneten Zeitpunktes t4 einen davor
liegenden Zeitpunkt t2, zu welchem das Aufblasen des Airbags beginnen soll, errechnet und
an die Steuereinheit weitergibt, welche zum Zeitpunkt t2 das Aufblasen des Airbags auslöst.
Zusätzlich zu den bereits bekannten Parametern wird vorgeschlagen, auch neben und
hinter dem Fahrzeugsitz befindliche Personen zu berücksichtigen. Des weiteren wird auch
die Kopfaufprallgeschwindigkeit errechnet und miteinbezogen.
Aus der DE 196 19 412 ist es weiter bekannt, daß die Signale vorhandener
Beschleunigungssensoren quantifiziert werden, d. h. nicht nur ein fester Schwellwert
berücksichtigt wird, sondern das Maß der Überschreitung der Schwelle für die Verzögerung
bei der Auslösung des Airbags mitberücksichtigt wird.
Des weiteren ist aus der DE 196 54 821 eine Vorrichtung zur Kollisionsbestimmung für
einen Airbag bekannt, der ein Signal eines Beschleunigungssensors auswertet. Die
Vorrichtung verwendet zwei Verzögerungsschwellen für ein Signal des
Beschleunigungssensors, um eine Airbagauslösung bei einer Fahrt über eine unebene
Straße zu vermeiden. Dazu weist die Vorrichtung einen Integrator auf, der durch die
Ansprechschwellen sowie einen Beschleunigungsbereich des gleichen Signals definiert ist.
Die Vorrichtung weist eine Meßeinheit auf, die eine Kollision bestimmt, falls ein durch den
Signalintegrator geliefertes Integral oberhalb eines Wertes liegt, der einer Abschalt-Kollision
entspricht, die keine Auslösung des Airbags erfordert.
Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen zur Auslösung eines Airbags mit
Sitzpositionierung ist, daß diese kontinuierlich die Sitzposition erfassen. Dies führt
einerseits zu einer kontinuierlichen Strahlenbelastung des Insassen und andererseits
aufgrund des Dauerbetriebes zu einer Belastung der Sensorik, die deren Lebensdauer
reduziert.
Aus der JP 90 86 336 ist eine Vorrichtung zur Auflösung eines Airbags bekannt, die eine
Sensorik zur Erfassung des Abstandes zwischen Fahrzeuginsassen und Airbag umfaßt. Ein
Komparator vergleicht dabei den aktuell erfaßten Abstand mit einem zuvor erfaßten
Abstand. Ist der aktuell erfaßte Abstand größer als der zuvor erfaßte Abstand, so wird der
Abstand in der Auswerteelektronik nicht aktualisiert. Eine Aktualisierung findet nur statt, falls
sich der Abstand über einen bestimmten Bereich hinaus verringert. Zwar wird dadurch die
notwendige Rechenleistung der Auswerteelektronik reduziert, jedoch verbleiben die zuvor
beschriebenen Probleme. Des weiteren wird darüber hinaus die Anpassung der
Airbaglösung an die Sitzposition verschlechtert.
Aus der JP 90 02 172 ist eine Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags bekannt, die eine
Sitzplatzbelegungssensorik umfaßt, die mit einer Auswerteeinheit zur Auslösung des
Airbags verbunden ist. Des weiteren ist der Auswerteeinheit ein Geschwindigkeitssensor
zugeordnet, wobei bei Überschreitung einer Geschwindigkeitsschwelle die Auswerteeinheit
die Sitzbelegungssensorik aktiviert. Dadurch wird die Sitzplatzerkennungssensorik nur in
Geschwindigkeitsbereichen aktiviert, in denen eine Auslösung des Airbags erforderlich sein
könnte, was einerseits die Strahlenbelastung für den Insassen und andererseits die
Beanspruchung für die Sensorik reduziert, was deren Lebensdauer erhöht.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine solche Vorrichtung zur
Auslösung eines Airbags dahingehend zu verbessern, daß die Belastung für
Fahrzeuginsassen und die Sensorik weiter reduziert wird, ohne daß es hinsichtlich der
Sicherheit zu Einbußen kommt.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche
1 und 6. Durch die Aktivierung des Sensors zur Erkennung der Sitzposition durch einen
zweiten Schwellwert für die Verzögerung wird sichergestellt, daß nur in kritischen
Verkehrssituationen, in denen ohnehin der Airbag ausgelöst werden muß, die Sensorik in
Betrieb genommen wird. Dadurch reduziert sich im Verhältnis zu der
geschwindigkeitsabhängigen Aktivierung die aktive Betriebszeit der Sensorik erheblich, was
einerseits deren Lebensdauer erhöht sowie die Strahlenbelastung für die Insassen auf ein
absolute Minimum reduziert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Die Figur zeigen:
Fig. 1 eine schematische Zeitleiste für die Auslösung eines Airbags,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem Beschleunigungssensor,
Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung bei einer Aktivierung des Sensors zur
Erkennung der Sitzposition durch das Airbagsteuergerät und
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem zweiten Beschleunigungs
sensor.
In der Fig. 1 ist schematisch der Zeitablauf der Zündung eines Airbags dargestellt. Dabei
wird zu einem Zeitpunkt t0 von einem Beschleunigungssensor eine Verzögerung g, die
größer als ein erster Schwellwert gref ist, erfaßt. Diese Überschreitung des ersten
Schwellwertes gref bewirkt im Airbaggerät den Ablauf eines Algorithmus zur Berechnung des
Beginns t1 und des Endes tz des Zündvorganges, wobei t1 und tz im Regelfall von der
erfaßten Verzögerung g und einer erfolgten Sitzpositionserkennung abhängig sind.
Beispielsweise bei einem sehr schweren Unfall mit vorangegangener Vollbremsung muß
der Zeitpunkt tz aufgrund der sehr kurzen Reaktionszeit möglichst gering sein. Prinzipiell gilt
dies auch für t1, wobei hier jedoch auch die zu schützende Person mitberücksichtigt wird. Ist
die Differenz zwischen tz und t1 zu gering, so könnte beispielsweise die Wucht des Airbags
einen zierlichen Fahrzeuginsassen verletzen. Daher erfolgt die Berechnung von t1 und tz
unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien.
In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Auslösung eines Airbags 2
dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfaßt ein Airbagsteuergerät 3, einen
Beschleunigungssensor 4 und einen Sensor 5 zur Erkennung der Sitzposition eines
Fahrzeuginsassen. Der Airbag 2 bzw. dessen Zündpillenwiderstand ist in einem
Ausgangsschaltkreis des Airbagsteuergeräts 3 angeordnet. Der Beschleunigungssensor 4
ist mit seinem einen Ausgang mit einem Eingang des Airbagsteuergerätes 3 und mit einem
anderen Ausgang mit einem Aktivierungseingang des Sensors 5 verbunden. Der Sensor 5 ist
mit einem Signalausgang mit einem weiteren Eingang des Airbagsteuergerätes 3
verbunden.
Erfaßt der Beschleunigungssensor 4 eine Verzögerung g, die größer als ein erster
Schwellwert gref ist, so überträgt dieser ein der erfaßten Verzögerung entsprechendes
Signal an das Airbagsteuergerät 3. Im Airbagsteuergerät 3 beginnt darauf ein Algorithmus
die Zeitpunkte t1 und tz für die Zündung des Airbags 2 zu berechnen. Wie bereits zuvor
beschrieben, ist jedoch die Wahl von t1 und tz auch von der Position des Fahrzeuginsassen
bzw. ob überhaupt der Fahrzeugsitz belegt ist, abhängig. Dazu ist dem Sensor 5 ein zweiter
Schwellwert für die Verzögerung zugeordnet, bei dessen Einreichen der Sensor 5 aktiviert
wird. Dieser zweite Schwellwert kann kleiner, gleich oder größer als der erste Schwellwert
für die Verzögerung gewählt werden. Wird der zweite Schwellwert kleiner als der erste
Schwellwert gref gewählt, so ergibt sich der Vorteil, daß bereits zu Beginn des Algorithmus
Daten über die Sitzbelegung vorhanden sind, so daß gegebenenfalls mit nicht belegtem
Sitzplatz der Algorithmus nicht durchgeführt werden braucht. Dieser Vorteil wird mit einer
etwas längeren Betriebsdauer der Sensorik 5 erreicht. Werden die beiden Schwellen
hingegen gleich groß gewählt, so reduziert sich der Hardware-Aufwand, da dann der eine
Ausgang des Beschleunigungssensors 4 sowohl für die Sensorik 5 als auch für das
Airbagsteuergerät 3 verwendet werden kann, wobei die Betriebsdauer der Sensorik 5
verringert wird. Wird die zweite Schwelle größer als die erste Schwelle gewählt, so
verringert sich die Betriebsdauer der Sensorik 5 weiter. Dabei muß nur sichergestellt
werden, daß das Airbagsteuergerät 3 vor dem Zeitpunkt t1 die Daten der Sensorik 5 erhält.
Die Sensorik 5 kann beispielsweise als IR-, Ultraschall-Sensor oder als Kamera ausgebildet
sein. Aufgrund der erfaßten Beschleunigung g und der Sitzposition errechnet dann das
Airbagsteuergerät 3 die Zeitpunkte t1 und tz. Zum Zeitpunkt t1 beginnt dann das
Airbagsteuergerät 3 Strom durch den Airbag 2 bzw. den Zündwiderstand zu schicken und
zwar derart dosiert, daß zum Zeitpunkt tz der Airbag 2 vollständig aufgeblasen ist.
In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der nicht der
Beschleunigungssensor 4 die Sensorik aktiviert, sondern das Airbagsteuergerät 3 im Laufe
des Algorithmus die Sensorik 5 einschaltet. Dies entspricht ebenfalls einer Aktivierung
durch eine Verzögerungsschwelle, da der Algorithmus erst nach Überschreitung von gref
abläuft. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Sensorik 5 ein
separater Beschleunigungssensor 6 zugeordnet ist, der die Sensorik 5 nach Überschreitung
der zweiten Verzögerungsschwelle aktiviert.
Claims (5)
1. Verfahren zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionserkennung mittels eines
elektrisch mit dem Airbag verbundenen Airbagsteuergerätes, mindestens einem dem
Airbagsteuergerät zugeordneten Beschleunigungssensor und einem Sensor zur
Ermittlung der Sitzposition, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- a) Übertragen eines elektrischen Signals vom Beschleunigungssensor an das Airbagsteuergerät, falls der Beschleunigungssensor eine Verzögerung oberhalb eines ersten Schwellwertes erfaßt,
- b) Berechnen eines ersten Zeitpunktes t1, bei dem mit der Zündung des Airbags begonnen werden soll,
- c) Berechnen eines zweiten Zeitpunktes tz, bei dem die Zündung des Airbags abgeschlossen sein soll,
- d) bei Überschreitung einer zweiten Verzögerungsschwelle der Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition aktiviert wird und
- e) die Sitzposition eines Insassen repräsentierende elektrische Signale an das Airbagsteuergerät (3) überträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitpunkte t1 und tz in
Abhängigkeit von der Überschreitung des ersten Schwellwertes gref für die
Verzögerung und von der erfaßten Sitzposition vom Airbagsteuergerät (3) berechnet
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassung
eines unbesetzten Fahrzeugsitzes durch den Sensor (5) zur Erkennung der
Sitzposition der Zündimpuls vom Airbagsteuergerät (3) unterdrückt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Verzögerungsschwelle für den Sensor (5) gleich dem ersten Schwellwert gref
für die Verzögerung gewählt wird.
5. Vorrichtung zur Auslösung eines Airbags mit Sitzpositionierung, umfassend ein
Airbagsteuergerät, mindestens einen Beschleunigungssensor und einen Sensor zur
Erkennung der Sitzposition, wobei der Beschleunigungssensor und der Sensor zur
Erkennung der Sitzposition ausgangsseitig jeweils mit Dateneingang des
Airbagsteuergerätes verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor (5) zur Erkennung der Sitzposition mit einem Steuereingang zur
Aktivierung des Sensors (5) ausgebildet ist, der mit einem Datenausgang des
Beschleunigungssensors (4), des Airbagsteuergerätes (3) und/oder eines separaten
zweiten Beschleunigungssensors (6) verbunden ist.
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