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Dokumentenidentifikation DE19648917C2 12.10.2000
Titel Verfahren zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers, in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung
Anmelder TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH, 90411 Nürnberg, DE
Erfinder Held, Christian, Dipl.-Math., 86529 Schrobenhausen, DE;
Watzka, Willibald, 86551 Aichach, DE;
Schwarzbauer, Robert, Dipl.-Ing. (FH), 86570 Inchenhofen, DE;
Steurer, Helmut, Dipl.-Ing., 85302 Gerolsbach, DE
DE-Anmeldedatum 26.11.1996
DE-Aktenzeichen 19648917
Offenlegungstag 28.05.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse B60R 22/46
IPC-Nebenklasse B60R 22/18   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers, in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung.

Bei Sicherheitssystemen in Fahrzeugen zur Personenbeförderung, bei denen Sicherheitseinrichtungen, wie Airbags, Gurtstraffer, Überrollbügel und dergleichen im Falle eines gefährlichen Unfalls, insbesondere eines gefährlichen Aufpralls ausgelöst werden, um die im Fahrzeug befindlichen Personen soweit als möglich vor Verletzungen zu schützen, ist es nicht nur erforderlich, daß ein gefährlicher Unfall einwandfrei erkannt wird, sondern auch daß die einzelnen Sicherheitseinrichtungen jeweils zu einem optimalen Zeitpunkt ausgelöst werden, um ihre größtmögliche Schutzwirkung zu entfalten.

Um eine Kollision innerhalb einer bestimmten Zeitdauer, die ausreicht um ausreichenden Schutz der Ionen sicherzustellen, mit großer Zuverlässigkeit zu detektieren, wird in der US 5,081,587 vorgeschlagen, eine Änderung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges aus der mittels eines ersten Sensors gemessenen Beschleunigung zu berechnen und den berechneten Wert mit einem Referenzsignal zu vergleichen, das auf der mit einem zweiten Sensor gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs beruht. Damit wird das Referenzsignal in Abhängigkeit der aktuellen Geschwindigkeit erzeugt, womit eine sichere Detektion einer Kollision möglich sein soll.

Bei einem Frontalaufprall eines Fahrzeugs auf ein Hindernis ist es beispielsweise nötig, einen Gurtstraffer möglichst unmittelbar nach dem sicheren Erkennen des gefährlichen Aufpralls zu betätigen, um die im Fahrzeug befindlichen Personen sicher in ihren Sitzen festzuhalten, während die Auslösung des Airbags so auf die durch den Aufprall bewirkte relative Vorwärtsbewegung der Personen abgestimmt sein muß, daß der Kopf von Fahrzeuginsassen erst dann auf den Airbag auftrifft, wenn dessen Aufblasen beendet ist.

Bei einem schrägen Aufprall treten im Vergleich zu einem Frontalaufprall niedrige Beschleunigungen auf, die dazu führen können, daß ein solcher schräger Aufprall zu spät detektiert wird.

Um auch bei kritischen Aufprallvorgängen mit vergleichsweise niedrigen Beschleunigungen eine frühe und sichere Auslösung der Sicherheitseinrichtungen zu gewährleisten, schlägt die DE 36 21 580 C2 ein Audioverfahren vor, bei dem das um einen Integrationsschwellwert verminderte Ausgangssignal eines Beschleunigungsaufnehmers oder ein von diesem abgeleitetes Signal in einem Integrator integriert wird, wobei das Ausgangssignal des Integrators über eine Endstufe die Sicherheitseinrichtungen (Z) auslöst, sobald das Integrationsausgangssignal einen Auslöseschwellwert überschreitet, und bei der der Integrationsschwellwert bei steigendem Ausgangssignal des Integrators kontinuierlich erhöht wird.

Bei einem Unfall mit Heckaufprall, wenn also das betrachtete Fahrzeug von hinten gerammt wird, werden die Insassen zunächst fest in ihre Sitze gedrückt und dann wieder nach vorne geworfen, wobei sie in eine so ungünstige Position geraten, daß die Sicherheitseinrichtungen, also die Gurte und ggf. der Airbag, stark in ihrer Wirkung nachlassen. Erfolgt nach einem Heckaufprall kein weiterer Aufprall, so ist dies relativ unkritisch. Tritt jedoch nach einem Heckaufprall auch noch ein gefährlicher Frontaufprall auf, wie es häufig bei Serienunfällen insbesondere auf Autobahnen vorkommt, besteht jedoch die Gefahr, daß die durch den Heckaufprall aus ihrer üblichen Sitzposition herausgeworfenen Personen von den Sicherheitseinrichtungen nicht mehr hinreichend geschützt werden können.

Während bei einem alleinigen Heckaufprall die Betätigung von Sicherheitseinrichtungen, wie Gurtstraffern und Airbag kaum nötig ist, ist es jedoch bei einem Heckaufprall mit nachfolgendem Frontaufprall für die Insassen eines Fahrzeugs deutlich besser, wenn der Gurtstraffer beim Heckaufprall betätigt wird, so daß die Fahrzeuginsassen in ihren Sitzen festgezurrt werden. Diese Betätigung der Gurtstraffer sollte zweckmäßiger Weise dann erfolgen, wenn die Fahrzeuginsassen am weitesten in ihre Sitze hineingedrückt sind. Dieser Zeitpunkt liegt im Umkehrpunkt der Rückwärtsbewegung der Fahrzeuginsassen relativ zum Fahrzeug, fällt also mit dem Zeitpunkt zusammen, in dem die Rückwärtsbewegung in eine Vorwärtsbewegung übergeht.

In der nachveröffentlichten Druckschrift DE 195 32 192 A1 ist ein Verfahren zum Auslösen eines Gurtstraffers beschrieben, bei dem bei einem Heckaufprall eine auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung mit einem einen Extremwert aufweisenden zeitlichen Verlauf erfaßt und in ein Beschleunigungssignal umgesetzt wird, das der in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Beschleunigung entspricht, und bei dem mit dem Beschleunigungssignal ein mit einer Zeitfunktion und einem Korrekturterm gewichtetes Integral als Auswertesignal gebildet wird. Ein Auslösesignal wird zur Betätigung der Sicherheitseinrichtung erzeugt, wenn das aus dem Beschleunigungssignal ermittelte Auswertesignal einen Schwellenwert G1 überschreitet.

Dieses Integral wird jedoch erst gebildet, wenn eine positive Fahrzeugbeschleunigung erkannt wird. Dies kann durch einen Vergleich des Beschleunigungssignals mit einem Erkennungsschwellenwert erkannt werden. Darüber hinaus wird auch vorgeschlagen, ein Überwachungssignal zu bilden, dessen Betrag mit einem zugehörigen Grenzwert verglichen wird. Erst durch Überschreiten dieses Grenzwertes G2 durch den Betrag dieses Überwachungssignals wird ein Startzeitpunkt definiert, ab dem die Auswertung des Beschleunigungssignals durch Bildung des Auswertesignals hinsichtlich eines Heckaufpralls begonnen wird. Dieses Überwachungssignal kann durch das Beschleunigungssignal selbst oder durch das zeitlich integrierte Beschleunigungssignal gebildet werden, ist jedoch nicht identisch mit dem als Auswertesignal zu verwendenden Integral.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers, zu schaffen, das es insbesondere ermöglicht, nach einem Heckaufprall die Sicherheitseinrichtung zu einem optimalen Zeitpunkt hinsichtlich der Schutzfunktion des Gurtstraffers auszulösen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, indem eine auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung mit einem einen Extremwert aufweisenden zeitlichen Verlauf erfaßt und in ein Beschleunigungssignal umgesetzt wird, das der in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Beschleunigung entspricht und das Beschleunigungssignal summeriert oder integriert wird, um zumindest ein Integral zu bilden und indem ein Auslösesignal zur Betätigung der Sicherheitseinrichtung erzeugt wird, wenn ein aus dem Beschleunigungssignal ermitteltes Integral einen ersten Schwellenwert unter- bzw. überschreitet und anschließend einen Auslöseschwellenwert über- bzw. unterschreitet.

Erfindungsgemäß wird also aus einem der in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Beschleunigung entsprechenden Beschleunigungssignal ein Integral gebildet, das zur Erzeugung eines die Sicherheitseinrichtung betätigenden Auslösesignals mit einem ersten Schwellenwert und mit einem Auslöseschwellenwert verglichen wird, wobei das Auslösesignal bei einer Über- bzw. Unterschreitung des Auslöseschwellenwertes nur dann erzeugt wird, wenn das Integral vorher den ersten Schwellenwert bereits unter- bzw. überschritten hatte. Hierdurch läßt sich nicht nur der Umkehrpunkt der Rückwärtsbewegung in die Vorwärtsbewegung der Fahrzeuginsassen zuverlässig ermitteln, sondern es können auch Fehlfunktionen der Beschleunigungsaufnehmer, die zu einer Fehlauslösung infolge von Falschsignalen führen könnten, erkannt und damit abgefangen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Auffindung des optimalen Zeitpunkts für die Auflösung der Sicherheitseinrichtung im Falle eines Heckunfalls ein Fensterintegral und ein kontinuierliches Integral unabhängig voneinander hinsichtlich ihres negativen oder positiven Ausschlags bewertet werden. Das Fensterintegral kann dabei zusätzlich noch hinsichtlich seines positiven bzw. negativen Überschwingens beurteilt werden. Die Überwachung des negativen bzw. positiven Ausschlags der beiden Integrale dient hierbei zur sicheren Unterscheidung eines durch einen gefährlichen Aufprall erzeugten Beschleunigungssignal von einem Falschsignal, während das Überschwingen des Fensterintegralls zur positiven bzw. negativen Seite, auf der der Auslöseschwellenwert gewählt ist, zur Ermittlung des günstigsten Auslösezeitpunktes dient. Das Überschwingen des Beschleunigungssignals tritt jedoch nur auf, wenn ein Hochpaßfilter vorhanden ist, das schaltungstechnisch oder softwaremäßig realisiert werden kann.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zum Auffinden des optimalen Auslösezeitpunkts bei einem Heckaufprall allein das kontinuierliche, aus dem Beschleunigungssignal berechnete Integral überwacht, wobei der Auslöseschwellenwert nach dem Erreichen eines ersten Schwellenwerts dem Integral so lange nachläuft, bis es sein Minimum oder Maximum angenommen hat. Die Erzeugung des Auslösesignals erfolgt dabei in dem Moment, in dem der momentane Wert des kontinuierlichen Integrals nahezu unmittelbar nach dem Erreichen seines Minimums oder Maximums den Auslöseschwellenwert erreicht.

Um Fehlauslösungen infolge von Falschsignalen bei einem Sicherheitssystem, das mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer, also mehr als einen Beschleunigungsmeßkanal aufweist, noch sicherer ausschließen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zusätzlich eine Überprüfung von unfalleigentümlichen Minimalkriterien in den Beschleunigungssignalen geeigneter Meßkanäle vorzunehmen. Hierzu werden vorteilhafter Weise aus den einzelnen Beschleunigungssignalen der ausgewählten Kanäle Fensterintegrale gebildet, die mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Anordnung von Beschleunigungsaufnehmern,

Fig. 3 ein gefiltertes und ein ungefiltertes Beschleunigunssignal eines Heckaufpralls in einem Beschleunigungs-Zeit-Diagramm,

Fig. 4 verschiedene aus dem Beschleunigungssignal eines Heckaufpralls ermittelte Größen in einem Beschleunigungs-Zeit-Diagramm,

Fig. 5 ein weiteres Beschleunigungs-Zeit-Diagramm mit einem Beschleunigungssignal während eines Heckaufpralls, sowie einem daraus ermittelten kontinuierlichen Integral,

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines ersten Verfahrens zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung,

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung,

Fig. 8 ein Flußdiagramm eines dritten Verfahrens zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung und

Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Ausschließen einer Fehlauslösung einer Sicherheitseinrichtung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile und Verfahrensschritte mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Für die Ermittlung des Auslösezeitpunkts eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung, insbesondere in einem Personenkraftwagen, ist es erforderlich, den zeitlichen Verlauf der in Fahrzeuglängsrichtung auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigung ax(t) zu ermitteln. Hierzu kann ein einzelner, in Fahrzeuglängsrichtung, also wie in Fig. 1 gezeigt, in x-Richtung ausgerichteter Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen sein. Zweckmäßiger Weise werden jedoch zwei Beschleunigungsaufnehmer 11, 12 vorgesehen, die symmetrisch zur x-Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Die in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Beschleunigung ax(t) läßt sich besonders einfach ermitteln, wenn die Beschleunigungsaufnehmer 11, 12 unter einem Winkel von +45° bzw. -45° zur x-Richtung angeordnet sind.

Wirkt bei einem Heckaufprall eine Beschleunigung a(t) auf das Fahrzeug, so liefert jeder der Beschleunigungsaufnehmer 11, 12 ein Beschleunigungssignal a1, a2, das dem jeweils in Richtung des entsprechenden Beschleunigungsaufnehmers 11, 12 wirkenden Anteil der Beschleunigung a(t) entspricht. Aus den Beschleunigungssignalen a1, a2 läßt sich dann ein der in x-Richtung auf das Fahrzeug wirkenden Beschleunigung ax(t) entsprechendes Beschleunigungssignal ax nach folgender Gleichung berechnen:



ax = a1.cos 45° + a2.cos (-45°)

Bei der weiteren Erläuterung der Erfindung wird davon ausgegangen, daß eine in +x-Richtung auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung, die zu einem Geschwindigkeitsgewinn führt, als negativ angesehen wird, während eine in -x-Richtung wirkende Beschleunigung, die zu einer Verzögerung und damit zu einem Geschwindigkeitsverlust führt, als positiv angenommen wird. Anstelle dieser Vereinbarung kann für die Durchführung des erfindunsgemäßen Verfahrens auch festgelegt werden, daß eine in +x-Richtung des Fahrzeugs wirkende Beschleunigung positiv und eine in -x-Richtung wirkende, das Fahrzeug verzögernde Beschleunigung als negativ angesehen wird.

Fig. 3 zeigt, das von einer Beschleunigungsaufnehmeranordnung gelieferte Beschleunigungssignal ax sowie ein Beschleunigungssignal fx, das mittels eines Bandpaßfilters aus dem Beschleunigungssignal ax erhalten wurde. Es zeigt sich in Fig. 3 deutlich, daß das gefilterte Beschleunigungssignal fx vor dem ungefilterten Beschleunigungssignal ax in den positiven Bereich überschwingt. Dieses Phänomen wird durch die Hochpaßwirkung des Bandpaßfilters erzeugt und zur Feststellung des Zeitpunkts herangezogen, zu dem der Körper einer in einem Fahrzeug befindlichen Person nach einem Heckaufprall beginnt, sich wieder nach vorne zu bewegen.

Um den Auslösezeitpunkt konkret zu ermitteln, wird zunächst ein Fensterintegral SF gebildet, das jeweils zum momentanen Zeitpunkt tn eine Summe von Beschleunigungswerten ax,i aus einem bis kΔt zurückreichenden Zeitfenster enthält. Dabei ist Δt die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten tn und tn+1, zu denen jeweils der augenblickliche Beschleunigungswert ax,n des Beschleunigungssignals ax für eine weitere Auswertung festgehalten wird. Das Fensterintegral SF läßt sich als Summe der Beschleunigungswerte ax,n durch folgende Gleichung ausdrücken:





Mit Hilfe dieses Fensterintegrals SF läßt sich der Auslösezeitpunkt für eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere einem Gurtstraffer dadurch ermitteln, das, wie in Fig. 6 dargestellt, nach dem Start S10 einer Überwachungsroutine die einzelnen Beschleunigungswerte ax,n für die in Fahrzeuglängsrichtung wirkende Beschleunigung ax(t) erfaßt werden (Schritt S11), um im nachfolgendem Schritt S12 das Fensterintegral SF zu berechnen. Der zeitliche Verlauf des Fensterintegrals SF ist in Fig. 4 dargestellt. Nachdem das Fensterintegral SF berechnet wurde, wird im Schritt S13 festgestellt, ob das Fensterintegral SF kleiner oder gleich einer ersten Schwelle SCH1 ist. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt S14 überprüft, ob das Fensterintegral SF größer oder gleich einem Auslöseschwellenwert SCH3 ist. Falls dies ebenfalls nicht der Fall ist, liegt der Wert des Fensterintegrals SF zwischen den beiden Schwellenwerten SCH1 und SCH3 und die Überwachung wird fortgesetzt, da eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung momentan weder zu erwarten noch erforderlich ist.

Wird jedoch im Schritt S13 festgestellt, daß das Fensterintegral SF den Schwellenwert SCH1 erreicht oder unterschritten hat, wie im Punkt 13 in Fig. 4, so wird im Schritt S15 überprüft, ob ein Auslösemerker M1 gesetzt ist. Falls der Auslösemerker M1 nicht gesetzt ist, wird er in Schritt S16 gesetzt, ansonsten geht die Routine zurück zum Schritt S11, um weiterhin die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung zu überwachen.

Sobald das Fensterintegral SF den Schwellenwert SCH1 wieder überschritten hat, werden von der Überwachungsroutine kontinuierlich die Schritte S11, S12, S13 und S14 ausgeführt, um den Zeitpunkt zu erfassen, in dem das Fensterintegral SF die Auslöseschwelle SCH3 (Punkt 14 in Fig. 4) überschreitet. Sobald dies im Schritt S14 festgestellt wird, wird im Schritt S17 überprüft, ob der Auslösemerker M1 gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S18 die Sicherheitseinrichtung ausgelöst und die Routine beendet.

Wird in den Schritten S14, S17 festgestellt, daß das Fensterintegral SF die Auslöseschwelle SCH3 überschritten hat, ohne das der Auslösemerker M1 gesetzt wurde, so findet keine Auslösung der Sicherheitseinrichtung statt. Auf diese Weise läßt sich bei einem Überschreiten der Auslöseschwelle SCH3 durch das Fensterintegral SF infolge eines Falschsignals eine Fehlauslösung der Sicherheitseinrichtung verhindern.

Erfindungsgemäß wird also bei einem Heckaufprall eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung, insbesondere des Gurtstraffers nur dann durchgeführt, wenn das Fensterintegral SF zunächst einen ersten Schwellenwert SCH1 unterschritten hat und dann anschließend die Auslöseschwelle SCH3 übersteigt.

Um eine Fehlauslösung der Sicherheitseinrichtung infolge von Falschsignalen noch zuverlässiger ausschließen zu können, ist bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß neben dem Fensterintegral SF ein weiteres Integral SH auf das Erreichen eines Schwellenwertes SCH2 überwacht wird. Dieses weitere Integral SH, das im Folgenden Heckintegral genannt wird, berechnet sich nach folgender Gleichung:



SH0 = 0



SHn = SHn-1 + ax,n + fR(SFn)

In dieser Rekursionsformel ist die Funktion fR(SFn) eine Rückführfunktion, die wirksam wird, sobald der Wert des Fensterintegrals SF innerhalb eines um die Nullage symmetrischen Bandes zu liegen kommt. Die Aufgabe der Rückführfunktion fR(SFn) ist es, das Heckintegral SH bei fehlender Beschleunigung wieder gegen Null zu führen.

Wie in Fig. 7 dargestellt, wird zunächst, wie bei dem anhand von Fig. 6 beschriebenen Verfahren, zu jedem Zeitpunkt tn der Beschleunigswert ax,n im Schritt S11 erfaßt, um anschließend im Schritt S12 das Fensterintegral SF zu berechnen. Danach wird im Schritt S20 das Heckintegral SH berechnet. Danach wird in den Schritten S13 und S14, wie oben bereits anhand von Fig. 6 beschrieben, festgestellt, ob sich das Fensterintegral SF in dem Bereich zwischen dem ersten Schwellenwert SCH1 und der Auslöseschwelle SCH3 befindet. Solange dies der Fall ist, wird von einem normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ausgegangen.

Sobald jedoch das Fensterintegral SF den Schwellenwert SCH1 unterschreitet (Punkt 13 in Fig. 4), wird in den Schritten S15, S16 der Auslösemerker M1 überprüft und ggf. gesetzt. Anschließend wird im Schritt S21 festgestellt, ob das Heckintegral SH einen zweiten Schwellenwert SCH2 unterschritten hat. Solange dies nicht der Fall ist, werden das Fensterintegral SF und das Heckintegral SH wie beschrieben weiter überwacht.

Sobald jedoch das Heckintegral SH den zweiten Schwellenwert SCH2 unterschreitet (Punkt 15 in Fig. 4), wird im Schritt S22 geprüft, ob ein zweiter Auslösemerker M2 gesetzt ist. Falls dies der Fall ist, wird die Überwachung bei Schritt S11 fortgesetzt. Falls der Auslösemerker M2 noch nicht gesetzt ist, wird dieser in Schritt S23 gesetzt und die Routine kehrt zum Schritt S11 zurück, um die Überwachung fortzuführen.

Sobald das Heckintegral SH sein Minimum durchlaufen hat, was durch das Überschreiten der positiven Auslöseschwelle SCH3 durch das Fensterintegral SF (Punkt 14 in Fig. 4) festgestellt wird, führt die Abfrage im Schritt S14 zu einem positiven Ergebnis, woraufhin im Schritt S17 abgefragt wird, ob der erste Auslösemerker M1 gesetzt wurde. Falls dies der Fall ist, wird im Schritt S24 festgestellt, ob der zweite Auslösemerker M2 gesetzt ist. Falls auch das der Fall ist, wird im Schritt S18 die Sicherheitseinrichtung ausgelöst und die Routine beendet.

Ergibt sich jedoch nach einem Überschreiten der Auslöseschwelle SCH3 durch das Fensterintegral SF, daß einer der beiden voneinander unabhängigen Auslösemerker M1 oder M2 nicht gesetzt wurde, so findet keine Auslösung der Sicherheitseinrichtung statt, da ein derartiges Überschreiten der Auslöseschwelle SCH3 durch das Fenstersignal SF dann auf ein Falschsignal zurückzuführen ist.

Bei dem anhand von Fig. 7 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird also durch die Verwendung eines zweiten unabhängigen Auslösemerkers M2 eine zusätzliche Sicherheit gegen Fehlauslösungen geschaffen.

Bei einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren wird der Auslösezeitpunkt nur mit Hilfe des Heckintegrals SH ermittelt, wobei wie in Fig. 8 dargestellt ist, nach dem Start des Überwachungsprogramms zunächst im Schritt S30 eine Auslöseschwelle SCH4 auf den ersten Schwellenwert SCH2 gesetzt wird. Anschließend wird in den Schritten S11 und S20 für jeden Zeitpunkt tn der Beschleunigungswert ax,n erfaßt sowie das Heckintegral SH berechnet. Danach wird im Schritt S31 festgestellt, ob das Heckintegral SH den Schwellenwert SCH2 unterschritten hat oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so liegt ein normaler Fahrbetrieb des Fahrzeugs vor und die Schritte S11, S12, S20 und S31 werden ständig nacheinander durchgeführt.

Unterschreitet im Falle eines Heckaufpralls das Heckintegral SH den Schwellenwert SCH2 (Punkt 16 in Fig. 5), so geht die Routine vom Schritt S31 zum Schritt S32 weiter, in dem festgestellt wird, ob das momentane Heckintegral SH größer oder gleich dem Auslöseschwellenwert SCH4 ist. Nach dem ersten Unterschreiten des Schwellenwertes SCH2 ist dies ausgeschlossen. Somit wird im Schritt S33 zunächst überprüft, ob der aktuelle Wert des Heckintegrals SHn kleiner ist, als der unmittelbar vorhergehende Wert des Heckintegrals SHn-1. Wenn auch dies der Fall ist, wenn also das Heckintegral SH weiter kleiner wird, dann wird im Schritt S34 der Schwellenwert SCH4 aus dem aktuellen Wert des Heckintegrals SHn so berechnet, daß der Schwellenwert SCH4 um den Betrag ΔSH größer ist als der aktuelle Wert des Heckintegrals SHn. Danach wird die Überwachung beginnend mit dem Schritt S11 fortgesetzt.

Erfindungsgemäß wird also die Auslöseschwelle SCH4 nach dem Unterschreiten des ersten Schwellenwertes SCH2 mit dem weiter abfallenden Heckintegral SH mitgezogen, wobei ein geringfügiges Ansteigen des Heckintegrals infolge von Oszilationen unberücksichtigt bleibt. Erst wenn das Heckintegral SH nach dem Durchlaufen seines Minimums wieder ansteigt, wird die nachgezogene Auslöseschwelle SCH4 erreicht (Punkt 17 in Fig. 5), was in Schritt S32 festgestellt wird. Nach dem Erreichen der Auslöseschwelle SCH4 durch das Heckintegral SH wird im Schritt S18 die Sicherheitseinrichtung ausgelöst.

Einen zusätzlichen Schutz gegen Fehlauslösungen der Sicherheitseinrichtung infolge von Falschsignalen kann bei einem mit zwei Beschleunigungsaufnehmern arbeiteten Sicherheitssystem dadurch erreicht werden, daß eine zusätzliche Plausibilitätsprüfung durchgeführt wird. Hierzu werden zwei voneinander unabhängige Fensterintegrale SF1, SF2 aus den von den Beschleunigungsaufnehmern 11, 12 gelieferten Beschleunigungssignalen a1, a2 berechnet. Die beiden Fensterintegrale SF1 und SF2 werden dann daraufhin überwacht, ob sie einen Plausibilitätsschwellenwert SCHp unterschreiten (Punkt 18, Fig. 4).

Bei dieser Plausibilitätsprüfung wird, wie in Fig. 9 dargestellt, zunächst in einem Schritt S40 festgestellt, ob ein Auslösemerker Mp gesetzt ist. Ist dies der Fall, so wird die Plausibilitätsprüfung unmittelbar beendet und die Überwachung des Fensterintegrals SF und/oder des Heckintegrals SH wird wie anhand der Fig. 6 bis 8 beschrieben durchgeführt. Ist der Auslösemerker Mp nicht gesetzt, so werden in einem Schritt S41 die von dem Beschleunigungsaufnehmern 11, 12 gelieferten Beschleunigungssignale a1,n und a2,n erfaßt, um in den Schritten S42 und S43 die jeweiligen Fensterintegrale SF1 und SF2 zu berechnen. Danach wird in den Schritten S44 und S45 überprüft, ob beide Fensterintegrale SF1, SF2 den Plausibilitätsschwellenwert SCHp unterschritten haben. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S46 der Plausibilitätsmerker Mp gesetzt.

Um zu verhindern, daß der Plausibilitätsmerker Mp nicht gesetzt wird, wenn eines der beiden Fensterintegrale SF1 oder SF2 den Plausibilitätsschwellenwert SCHp nicht unterschritten hat, obwohl die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung dies erfordert, wird in den Schritten S47 und S48 die aktuelle Beschleunigungslage dadurch berücksichtigt, daß die betragsmäßig mittleren Beschleunigungswerte a1,n,mittel und a2,n,mittel der beiden Kanäle mit einem weiteren Schwellenwert SCHp' verglichen werden. Sind die aus den Beschleunigungswerten a1 und a2 berechnete mittleren Beschleunigungswerte a1,n,mittel und a2,n,mittel jeweils (UND-Verknüpfung) betragsmäßig größer als der weitere Schwellenwert SCHp', so wird ebenfalls im Schritt S46 der Auslösemerker Mp gesetzt. Die mittleren Beschleunigungswerte a1,n,mittel und a2,n,mittel errechnen sich z. B. aus den beiden letzten jeweiligen Meßwerten a1,n und a1,n-1 bzw. a2,n und a2,n-1.

Die Plausibilitätsprüfung wird zweckmäßiger Weise so durchgeführt, daß der weitere Auslösemerker Mp für jeden Zeitpunkt tn, zu dem jeweils eine der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Überwachungsroutinen mit den Überprüfungen des Fensterintegrals SF und/oder Heckintegrals SH beginnt, eindeutig gesetzt oder nicht gesetzt ist.

Insbesondere kann der von der Plausibilitätsprüfung ermittelte Auslösemerker Mp zur Verhinderung einer Fehlauslösung auf zwei verschiedene Arten genutzt werden. Zum einen kann der Auslösemerker Mp ähnlich wie die Auslösemerker M1, M2 nach dem Überschreiten der jeweiligen Auslöseschwelle SCH3, SCH4 abgefragt werden, um ein Auslösen der Sicherheitseinrichtung zuzulassen oder zu verhindern. Zum anderen ist es aber auch möglich, den von der Plausibilitätsprüfung gelieferten Auslösemerker Mp bereits nach dem Berechnen des Fensterintegrals SF und des Heckintegrals SH abzufragen, noch bevor im Schritt S13 bzw. im Schritt S31 das Unterschreiten eines ersten Schwellenwerts SCH1 bzw. SCH2 durch das Fensterintegral SF bzw. das Heckintegral SH überprüft wird, so daß die Überwachung des Fensterintegrals SF bzw. des Heckintegrals SH nur dann durchgeführt wird, wenn der Plausibilitäts-Auslösemerker Mp gesetzt ist. Anderenfalls kann auf die Überprüfung des Fensterintegrals SF und des Heckintegrals SH verzichtet werden und direkt mit deren Berechnung für den nächsten Zeitpunkt tn begonnen werden.

Durch diese zusätzliche Plausibilitätsprüfung wird eine besondere Sicherheit gegen Fehlauslösungen der Sicherheitseinrichtung geschaffen, so daß auf mechanische Sicherheitsschalter, die sonst zur Vermeidung von Fehlauslösungen infolge von Falschsignalen eingesetzt werden, verzichtet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit nicht nur die Betätigung einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers zu einem optimalen Auslösezeitpunkts, sondern auch die Verwendung einer vereinfachten Auslöseschaltung.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers bei einem Front- oder Heckaufprall, in einem Fahrzeug zur Personenbeförderung,
    1. a) bei dem eine auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung (a(t)) mit einem einen Extremwert aufweisenden zeitlichen Verlauf erfaßt und in ein Beschleunigungssignal (ax) umgesetzt wird, das der in Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Beschleunigung (ax(t)) entspricht,
    2. b) bei dem das Beschleunigungssignal (ax) summiert oder integriert wird, um zumindest ein Integral (SH; SF) zu bilden, und
    3. c) bei dem ein Auslösesignal zur Betätigung der Sicherheitseinrichtung erzeugt wird, wenn das aus dem Beschleunigungssignal (ax) ermittelte Integral (SH; SF) einen Auslöseschwellenwert (SCH3; SCH4) über- oder unterschreitet, nachdem es einen ersten Schwellenwert (SCH1; SCH2) unter- oder überschritten hat.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sich das ermittelte Integral um ein Integral über ein Zeitfenster (Fensterintegral SF) handelt, das jeweils zum momentanen Zeitpunkt (tn) eine Summe von Beschleunigungswerten (ax,i) eines über mehrere Zeitintervalle (kΔt) zurückreichenden Zeitfenster enthält und das nach folgender Formel berechnet wird:





    wobei ax,i der Wert des Beschleunigungssignals (ax) zur Zeit ti ist und n den aktuellen Zeitpunkt angibt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sich das ermittelte Integral um ein kontinuierliches Integral (Heckintegral SH) handelt, das nach folgender Formel berechnet wird:



    SH0 = 0



    SHn = SHn-1 + ax,n + fR(SFn) (2)



    wobei ax,n der aktuelle Wert des Beschleunigungssignals (ax) ist und fR(SFn) eine Rückführfunktion ist, die das Integral (SH) auf Null zurückführt, wenn keine Beschleunigung (a(t)) vorliegt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Auslösemerker (M1; M2) gesetzt wird, wenn das Integral (Fensterintegral SF oder Heckintegral SH) seinen ersten zugehörigen Schwellenwert (SCH1 oder SCH2) erreicht hat.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Auslösesignal erzeugt wird, wenn zusätzlich ein nach Formel (2) gebildetes Heckintegral (SH) einen zugeordneten Schwellenwert (SCH2) erreicht hat.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Unter- bzw. Überschreiten des ersten Schwellenwertes (SCH2) durch das Heckintegral (SH) der Auslöseschwellwert (SCH4) in Abhängigkeit vom Heckintegral (SH) berechnet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Auslöseschwellenwert (SCH4) aus dem aktuellen Wert (SHn) des Integrals (Heckintegral SH) nach folgender Formel berechnet wird:



    SCH4 = SHn - ΔSH,



    wobei ΔSH dasselbe Vorzeichen besitzt, wie das Integral (Heckintegral SH).
  8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Beschleunigungssignal (ax) einer Hochpaßfilterung unterzogen wird.
  9. 9. verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung (a(t)) mittels zweier Beschleunigungsaufnehmer (11; 12) erfaßt wird, daß die von den beiden Beschleunigungsaufnehmern (11; 12) gelieferten Beschleunigungssignale (a1, a2) jeweils für sich integriert werden, daß ein Auslösemerker (Mp) gesetzt wird, wenn jedes der beiden aus den Beschleunigungssignalen (a1, a2) ermittelten Integrale (SF1; SF2) einen Schwellenwert (SCHp) erreicht, oder wenn die jeweiligen Beträge der Mittelwerte der jeweiligen Beschleunigungssignale (a1, a2) einen entsprechenden Schwellenwert (SCHp') überschreiten, und daß ein Auslösesignal nur dann erzeugt wird, wenn der Auslösemerker (Mp) gesetzt ist.






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