DE19946407A1 - System zur gezielten Aktivierung von passiven Rückhaltekomponenten in einem Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der Masse- bzw. Ortsfestigkeit des Hindernisses - Google Patents

Abstract

Es wird ein System zur gezielten Aktivierung von passiven Rückhaltekomponenten in einem Kraftfahrzeug beschrieben. DOLLAR A Das System detektiert mittels eines Pre-Crashsensors (3) nicht nur, daß ein Aufprall mit einem Hindernis (H) unmittelbar bevorsteht, sondern es trifft auch eine Aussage über die Masse- bzw. Ortsfestigkeit des Hindernisses (H). Hierzu veranlaßt der Pre-Crashsensor (2) das Herausfahren mindestens eines Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensors (3) aus der Fahrzeugkarosserie (4), und zwar in Richtung auf das detektierte Hindernis (H). Das Hindernis (H) kommt sodann in Kontakt mit dem Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor (3) und übt auf diesen in Abhängigkeit von seinen Eigenschaften eine Beschleunigung, Druck, eine Kraft etc. aus, die in einer Steuereinheit ausgewertet werden. Übersteigen diese Werte vorgebbare Werte, so werden die Rückhaltekomponenten aktiviert. Jede Rückhaltekomponente kann bei für sie gesondert vorgebbaren Werten ausgelöst werden. DOLLAR A Stellt das System fest, daß eine Aktivierung einer Rückhaltekomponente unnötig ist, da das Hindernis (H) beispielsweise ein Pappkarton ist, so wird das System wieder deaktiviert und die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) wieder in die Fahrzeugkarosserie (4) zurückgefahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur gezielten Aktivierung von passiven Rückhaltekomponenten in einem Kraftfahrzeug.

Passive Rückhaltekomponenten sind beispielsweise Airbags, Gurtstraffer, Knieschutzpolster etc., die auf ein Auslösesignal hin nach Sensierung einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Hindernis aktiviert werden, um so ihre Schutzwirkung gegenüber den Fahrzeuginsassen ausüben zu können.

Gerade im Hinblick auf die Sensorik ist in letzter Zeit eine Weiterent­ wicklung zu vermerken, insbesondere auf dem Gebiet der sogenannten Pre- Crashsensoren. Derartige Pre-Crashsensoren können einen unmittelbar bevorstehenden Aufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis detektieren. Sie können beispielsweise als Radarsensor oder als optischer Sensor mit nachgeschalteter Auslöseelektronik realisiert sein. Hier gibt es unter­ schiedliche Prinzipien, für einen solchen Precrash-Sensor, welcher für sich genommen jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Typischer­ weise ist es mittels eines Pre-Crashsensors ca. 1/2 bis 1 Sekunde vor der ersten Deformation möglich, eine gesicherte Auskunft darüber zu erhalten, daß es sogleich zum Aufprall kommen wird.

Eine Einrichtung zum Schutz für Fahrzeuginsassen, bei welcher ein Pre- Crashsensor eingebunden ist, ist bekannt aus der DE A-44 26 090. Hier ist der Pre-Crashsensor als sogen. Annäherungssensor dazu vorgesehen, bereits vor dem tatsächlichen Aufprall des Fahrzeugs aktive Einrichtungen, wie beispielsweise an der Außenseite des Fahrzeugs angebrachte Airbags zu aktivieren. Andere aktive Einrichtungen sind Ausfahrvorrichtungen, mit denen die Stoßstangen von der Karosserie als stoßabsorbierende Einrichtungen verfahren werden können in Erwartung des unmittelbar bevorstehenden Aufpralls. Diese Ausfahrvorrichtungen können nach erfolgtem Aufprall wieder eingefahren werden, sofern sie nicht in ihrer Funktion geschädigt sind.

Nachteilig bei diesem System ist u. a., daß es zwar über den Annäherungs­ sensor ermittelt, ob sich das Fahrzeug dem Hindernis nähert, nicht aber die Qualität des Hindernisses selbst. Dies führt beispielsweise dazu, daß ein Karton zur Auslösung des System führen kann, obgleich es aus sicherheits­ technischen Gründen nicht erforderlich wäre. Dies führt zur Aktivierung der irreversiblen Schutzeinrichtungen wie Airbags oder pyrotechnische Gurtstraffer etc. und letztlich zu hohen Wiederherstellungskosten für den Fahrzeughalter, da in einem solchen Falle die unnötigerweise aktivierten Rückhaltekomponenten kostspielig in Werkstätten ersetzt werden müssen.

Ein als "Collision-Avoidance" bekannt gewordenes Konzept hingegen ist bemüht, einen Aufprall des Fahrzeugs aktiv zu unterbinden, dadurch, daß ein System aktiv in das Fahrgeschehen eingreift. Einen Überblick hierzu verschafft der Aufsatz "Collision-Avoidance", Hans Spies, Martin Spies, anläßlich des 4. Internationalen Symposiums über fortgeschrittene Fahrzeuginsassen- Sicherheitssysteme in Karlsruhe, 1998. Aktive Systeme sind beispielsweise ESP und ACC mit Abstandswarnung. Vor Kontrollverlust des Fahrers über­ nimmt das Collosion-Avoidance-System die Kontrolle des Fahrzeuges, um einen Aufprall oder Überschlag zu vermeiden. Tritt eines dieser Ereignisse trotzdem ein, schützt das Sicherheitsmanagement-System den Insassen mit allen seinen Komponenten, d. h. auch die Airbags werden aktiviert. Eine Einschätzung der Qualität des Hindernisses, mit welchem die Kollision erwartet wird, findet auch hierbei nicht statt.

Vor dem aufgezeichneten Hintergrund ist es nun die Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung, ein System der eingangs genannten Art vorzu­ schlagen, welches nicht nur in der Lage ist, ein Hindernis zu detektieren und beliebige passive Rückhaltesysteme zu aktivieren, sondern in Abhängigkeit von der ermittelten Qualität des Hindernisses die Rückhaltekomponenten zu aktivieren bzw. von einer Aktivierung abzusehen, wenn die Qualität des Hindernisses eine Auslösung nicht rechtfertigt. Unter Qualität des Hindernisses wird hierbei seine Masse bzw. Ortsfestigkeit verstanden, wobei erstere bei sich be­ wegenden Hindernissen und letzere bei ruhenden Objekten die ent­ scheidende Rolle spielen wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein System gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach weist das erfindungsgemäße System wenigstens einen Pre-Crash­ sensor, der bei Detektion einer unmittelbar bevorstehenden Kollision des bewegten Fahrzeugs mit einem Hindernis ein Aktivierungssignal generiert, sowie wenigstens einen Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor auf, der auf das Aktivierungssignal vom Pre-Crashsensor hin aus der Fahrzeug­ karroserie in Richtung auf das festgestellte Hindernis verfahren wird, wo­ raufhin er dann in unmittelbarem Kontakt mit dem Hindernis tritt, wo­ bei die dabei auftretenden Widerstandskräfte von einer zentralen Steuereinheit erfaßt werden und die passiven Rückhaltekomponenten erst nach Überschreitung der Widerstandskräfte über vorgebbare Werte aktiviert werden und bei Unterschreiten der Widerstandskräfte unter die vorgeb­ baren Werte das System wieder deaktiviert wird und die Masse- bzw. Orts­ festigkeitserkennungssensoren wieder in die Fahrzeugkarroserie zurück­ verfahren werden. Unter Widerstandskräften werden die ermittelte Beschleunigung, der ausgeübte Druck und die ermittelten Kräfte ver­ standen, sowie weitere Werte, die einen Schluß auf die Masse bzw. Ortsfestigkeit des Hindernisses zulassen.

Vor der Aktivierung der passiven Rückhaltekomponenten durch den mindestens einen Pre-Crashsensor tritt also noch eine Zwischenstufe, nämlich die Er­ fassung der Qualität des Hindernisses in dem Sinne, welchen mechanischen Widerstand das Hindernis, mit welchem ein Aufprall unmittelbar bevorsteht, im Falle des Aufpralles tatsächlich bieten würde. Nach Ermittlung der tatsächlich geleisteten Widerstands- oder Trägheitskräfte wird in der Steuereinrichtung entschieden, ob die Rückhaltekomponenten alle oder selektiv aktiviert werden. So ist es im Falle des bereits oben erwähnten Pappkartons als Hindernis sicherlich nicht gerechtfertigt, Airbags, die nicht reversible Rückhaltekomponenten darstellen, auszulösen, wenn der Masse- bzw. Orts­ festigkeitserkennungssensor festgestellt hat, daß der Pappkarton vom Fahrzeug einfach zur Seite gedrängt werden kann, da der Karton eben nur geringste Widerstandskräfte bietet. Anders kann die Entscheidung aussehen, wenn beispielsweise ein recht unscheinbares leichtes Stück Holz als Hindernis fungiert, welches aber mit dem Boden durch eine starke Schraubverbindung verankert ist. Hier wird der Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor entsprechend hohe Widerstandskräfte ermitteln und an die zentrale Steuerein­ heit weiterleiten, in der dann - je nach Einstellung der vorgegebenen Schwellenwerte - entschieden werden kann, die eine oder andere passive Rückhaltekomponente zu aktivieren.

Mit dem erfindungsgemäßen System werden die Wiederherstellungskosten unnötig ausgelöster passiver Rückhaltekomponenten entscheidend minimiert.

Als weiterer Vorteil wird folgendes angesehen: Grundsätzlich ist die Verwendung eines Pre-Crashsensors in Verbindung mit Airbag-Systemen wenig sinnvoll aufgrund der nicht differenzierten Aussage eines Pre- Crashsensors, ob die Schwere des zu erwartenden Aufpralls tatsächlich das Auslösen der irreversiblen Airbag-Systeme rechtfertigt. Vorliegend ist der Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor funktionell zwischen Pre- Crashsensoren und den Rückhaltekomponenten geschaltet, so daß im Falle eines gerechtfertigten Aktivierens eines Airbags gegenüber rein passiven Systemen, bei denen erst ein tatsächlich erfolgter Aufprall detektiert wird und die Airbag-Systeme ausgelöst werden, ein Zeitgewinn im Bereich von einigen Millisekunden erzielt wird. Dieser Zeitgewinn nimmt sich bei Frontalairbags nicht wesentlich heraus. Im Bereich von Seitenairbags hingegen ist eine zusätzliche Zeitspanne von einigen Millisekunden bereits eine deut­ liche Größe. Aufgrund der Anwendung eines Pre-Crashsensors zur Auslösung von Airbag-Systemen wird also gegenüber herkömmlichen Systemen eine zusätzliche Zeitspanne zur Entfaltung des Gassackes gewonnen, so daß dieser seine Schutzwirkung früher als herkömmliche Systeme entfalten kann, ohne daß unnötige Aktivierungen erfolgen würden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auf jeder Seite des Fahr­ zeugs wenigstens ein Pre-Crashsensor und wenigstens ein Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor vorgesehen. Somit werden sämtliche Fahrtrichtungen bzw. Aufprallrichtungen eines Hindernisses erfaßt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Verbin­ dung der Masse- bzw Ortsfestigkeitserkennungssensoren zur Fahrzeug­ karroserie im ausgefahrenen Zustand starr ist, und zwar so, daß die auftretenden Widerstandskräfte bei Kontakt der Sensoren mit dem Hindernis über die starre Verbindung in die zentrale Steuereinheit geleitet werden. Die Verbindung kann beispielsweise durch ein ratschenartiges System realisiert sein, welches das beispielsweise motorische Verfahren der Sensoren in Richtung auf das Hindernis zuläßt, den Sensor aber in der Endstellung arretiert, so daß die Kräfte nach Kontakt mit dem Hindernis ungedämpft über die starre Verbindung in die Steuereinheit gelangen. Eine spezielle Me­ chanik kann die Verrastung wieder aufheben und die Sensoren in die Karroserie zurückverfahren, für den Fall, daß eine Auslösung von Rückhaltekomponenten als unnötig erkannt wurde.

Wie bereits erwähnt, können die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserken­ nungssensoren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform elektromotorisch aus der Fahrzeugkarroserie bzw. wieder in diese hinein verfahrbar sein.

Besonders bevorzugt wird die Ausführungsform, bei der die Masse- bzw. Ortsfertigkeitserkennungssensoren zusammen mit den Stoßfängern des Fahrzeugs verfahrbar sind. In diesem Falle wird also der hintere oder vordere Stoßfänger aus seiner Halterung in Richtung auf das Hindernis verfahren. Im Gegensatz zu den Ausfahrvorrichtungen gemäß der er­ wähnten DE-A 44 26 090 dient dies hier jedoch nicht einer Verlängerung des stoßabsorbierenden Weges, sondern ausschließlich zur Erfassung der Widerstandskräfte nach der Kollision mit dem Hindernis.

Im seitlichen Bereich können die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkenn­ ungssensoren mit Vorteil zusammen mit den Seitenleisten des Fahrzeugs verfahrbar sein. Die Seitenleisten könnten beispielsweise Zierleisten sein, welche die Funktion wahrnehmen. Die zwei vorstehend erwähnten Weiterbildungen haben den Vorteil, nicht mehr oder weniger punktuell, sondern über eine größere Fläche verteilt die Aufprallkräfte oder Widerstandskräfte erfassen zu können. Darüber hinaus dienen diese Ausführungen der Sicherheit beispielsweise von Fußgängern oder Fahrradfahrern, wenn mit diesen ein Aufprall prognostiziert wurde, da dann die Stoßfänger bzw. die Seitenleisten gleichzeitig eine den Aufprall bereits abmildernde Funktion ausüben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der einzigen Zeichnungsfigur näher erläutert.

Diese zeigt schematisch ein Fahrzeug von oben gesehen mit verschiedenen Hindernissen.

Das Fahrzeug 1 mit seiner Fahrzeugkarroserie 4 weist an allen vier Seiten jeweils einen Pre-Crashsensor 2 auf. Dieser Precrash-Sensor 2 ist in der Lage, eine unmittelbar bevorstehende Kollision mit einem Hindernis H zu detektieren und ein entsprechendes Signal zu generieren. Beispielsweise kann der Pre­ crash-Sensor ein Radarsensor sein. Das Signal vom Precrash-Sensor 2 wird dazu benutzt, um ein Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor 3 in Richtung auf das detektierte Hindernis H aus der Karosserie 4 des Fahr­ zeugs 1 herauszubewegen.

Vorliegend sind die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren 3 als punktuell wirkende Fühler oder Taster dargestellt, die in unmittelbaren Kontakt mit dem Hindernis H kommen. Es ist jedoch auch denkbar, daß je Seite beispielsweise zwei Sensoren zusammen mit den Stoßfängern bzw. Seitenleisten verfahrbar gestaltet sind, die dann einen großflächigeren Kontakt mit dem aufprallenden Hindernis H herstellen.

Die Sensoren 3 ermitteln nach Kontakt mit dem Hindernis H sodann das Verhalten des Hindernisses H, also seine Masse bzw. seine Ortsfestigkeit. Je schwerer und schneller das Hindernis H ist, desto stärkere Kräfte wird es auf den Sensor 3 ausüben, der Signale an die Steuereinheit liefert, die in diesem Falle die Aktivierung der Rückhaltekomponenten freigibt. Ist das Hindernis hingegen ein in der Bewegungsbahn des Fahrzeugs 1 liegender Pappkarton, so werden die vom Sensor 3 ermittelten beispielsweise Druck­ kräfte sehr gering sein, woraufhin die Steuereinheit die Aktivierung der Rückhaltekomponenten unterdrückt. Zwischen diesen beiden extremen Beispielen läßt sich das optimale Verhalten anhand der Festlegung der Schwellwerte zur Auslösung der einen oder anderen Komponente ermitteln. Nicht sämtliche Rückhaltekomponenten müssen bei demselben Schwellenwert aktiviert werden. Die irreversiblen Komponenten wie Airbag sollten erst bei einem relativ hohen Schwellwert ansprechen, wohingegen elektromotorisch betriebene Gurtstraffer schon früher angesteuert werden sollten.

Claims (6)

1. System zur gezielten Aktivierung von passiven Rückhaltekomponenten in einem Kraftfahrzeug (1), aufweisend wenigstens einen Precrash- Sensor (2), der bei Detektion einer unmittelbar bevorstehenden Kollision des bewegten Fahrzeugs (1) mit einem Hindernis (H) ein Aktivierungssignal generiert, sowie wenigstens einen Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor (3), der auf das Aktivierungssignal vom Precrash-Sensor (2) aus der Fahrzeugkarosserie (4) in Richtung auf das Hindernis (H) verfahren wird, um dann in unmittelbaren Kontakt mit dem Hindernis (H) zu treten, wobei die dabei auftretenden Widerstandskräfte von einer zentralen Steuereinheit erfaßt werden und die einzelnen passiven Rückhaltekomponenten erst nach Überschreiten der Widerstandskräfte über für jede Rückhaltekomponente gesondert vorgebbare Werte aktiviert werden und beim Unterschreiten der Widerstandskräfte unter die vorgebbaren Werte das System wieder deaktiviert wird und die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) wieder in die Fahrzeugkarosserie (4) zurückverfahren werden.

2. System nach Anspruch 1, bei dem auf jeder Seite des Fahrzeugs (1) wenigstens ein Precrash-Sensor (2) und wenigstens ein Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensor (3) vorgesehen ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verbindung der Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) zur Fahrzeugkarosserie (4) im ausgefahrenen Zustand starr ist, derart, daß die auftretenden Widerstandskräfte bei Kontakt der Sensoren (3) mit dem Hindernis (H) über die starre Verbindung in die zentrale Steuereinheit geleitet werden.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) elektromotorisch aus der Fahrzeugkarosserie (4) bzw. wieder in diese hinein verfahrbar sind.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) zusammen mit den Stoßfängern des Fahrzeugs (1) verfahrbar sind.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Masse- bzw. Ortsfestigkeitserkennungssensoren (3) zusammen mit Seitenleisten des Fahrzeugs (1) verfahrbar sind.