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    • 专利摘要:
    Verfahrenzur insassengefährdungsrelevantenAktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeugbei Crashfällen,bei dem mithilfe eines prozessorgestützten Auslösesystems Signale von Crash-Sensorenausgewertet und die Insassen-Schutzeinrichtungen angesteuert werden,wobei die Schritte: Erfassung und Vorverarbeitung von durch Einwirkungenauf die Fahrzeugkarosserie erzeugten Signaturen mittels eines Crash-Sensorensystems,bestehend aus einer Mehrzahl von gleichartigen multifunktionalen,an verschiedenen Stellen der Fahrzeugkarosserie angeordneten peripheren Crash-Sensoren,unmittelbar an den Crash-Sensor-Montagestellen, Auswertung der vorverarbeitetenSignalturen oder daraus abgeleiteter Größen mithilfe eines dem Auslösesystemzugeordneten Crash-Algorithmus, nach Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturen und/oder Insassen-Gefahrensignaturen,und Auslösungder crash-relevanten Insassen-Schutzeinrichtungen zu einem jeweiligen,nach der erzielbaren Insassen-Schutzwirkung der Insassen-Schutzeinrichtungenbestimmten Zeitpunkt, bei einer Überschreitungeines Insassen-Gefährdungsschwellwertes,durchgeführtwerden.Vorrichtung und Crash-Sensor, wobei ein Crash-Sensorensystem,bestehend aus mindestens drei gleichartigen multifunktionalen peripherenCrash-Sensoren, überdas physikalisch diverse, durch Einwirkungen auf die Fahrzeugkarosserieerzeugte Signaturen, unmittelbar an den Crash-Sensor-Montagestellenerfassbar und vorverarbeitbar sind, ...
    公开号:DE102004031557A1
    申请号:DE102004031557
    申请日:2004-06-29
    公开日:2006-02-09
    发明作者:Richard Baur；Jan Urban；Lothar Weichenberger；Alfons Woehrl
    申请人:Bayerische Motoren Werke AG；Conti Temic Microelectronic GmbH；
    IPC主号:B60R21-01
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur insassengefährdungsrelevanten Aktivierungvon Insassen-Schutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeug bei Crashfällen, beidem mit Hilfe eines prozessorgestützten Auslösesystems Signale von Crash-Sensorenausgewertet und die Insassen-Schutzeinrichtungen angesteuert werden.
    [0002] DieErfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, einen Crash-Sensorfür eineVorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur insassengefährdungsrelevantenAktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen bei Crashfällen, bei der/demmit Hilfe eines prozessorgestütztenAuslösesystemsCrash-Sensor-Signale auswertbar und die Insassen-Schutzeinrichtungenansteuerbar sind.
    [0003] ModerneKraftfahrzeuge sind zum Schutz der Insassen vor Verletzung oderTod bei Crashfällen miteinem Insassen-Schutzsystem, das meist aus mehreren Insassen-Schutzeinrichtungen,beispielsweise Frontairbag, Seitenairbag, Kopfairbag, Gurtstraffer,und einem prozessorgestütztenAuslösesystemzur Aktivierung der Schutzeinrichtungen im Crashfall besteht, ausgestattet.Die Insassen-Schutzeinrichtungen sind überwiegend für nur einenAktivierungsvorgang ausgelegt und schützen nach ihrer Aktivierung(Gurte straften und verriegeln, Airbags entfalten) die Insassenim Crashfall vor schwereren Verletzungen durch Aufprall an Fahrzeugteilenim Innenraum oder durch Herausschleudern aus dem Kraftfahrzeug.Insbesondere in offenen Fahrzeugen oder Fahrzeugen mit leichtenVerdeckeinrichtungen könnenintegrierte Überrollbügel hinzukommen,die bei einem Überschlagausgefahren werden, um den Insassen gegenüber der Fahrzeugkarosserieeinen schützendenHohlraum zu verschaffen.
    [0004] DieInsassen-Schutzeinrichtungen erzielen den Schutz des Insassen beiCrashfällendurch die Rückhaltungdes Insassen gegen den Aufbau einer Differenzgeschwindigkeit zumKfz ab dem Zeitpunkt ihrer Auslösung,und durch die Dämpfungdes resultierenden Insassen-Aufpralls aus seiner entstandenen Differenzgeschwindigkeitam Kfz. Die Leistungsfähigkeitder Schutzeinrichtungen fürden Insassenschutz hängtdaher stark von ihrer zeitgerechten Aktivierung ab. Insbesonderehängt dieSchutzwirkung der Airbags von der zeitlichen Lage des Aktivierungszeitpunktesim Crashverlauf ab. Die Aktivierung muss deshalb sehr genau zu demZeitpunkt im Crashverlauf erfolgen, die der betreffenden Schutzeinrichtungeine maximale Schutzleistung am Insassen ermöglicht. Sowohl eine frühere alsauch eine spätere Aktivierungder jeweiligen Schutzeinrichtung verursacht eine starke Einbuße von Schutzleistungfür den Insassen,insbesondere durch Abweichungen von der sicherheitsgerechten optimalenAbbremsung des Insassenkörpersdurch eine zu hohe Differenzgeschwindigkeit zum Kfz, bzw. zum Airbagund/oder durch einen zu geringen Dämpfungsweg.
    [0005] Weiterhinsoll eine unnötigeAuslösungvon Schutzeinrichtungen bei leichteren Crashvorgängen ohne Insassengefährdung vermiedenwerden, weil sie gefährlicheFehlreaktionen durch erschreckte Insassen hervorrufen kann, undfür dieWiederherstellung der nun fehlenden Funktionsbereitschaft der einmalausgelöstenSchutzeinrichtung(en) füreinen zukünftigenCrashfall, hohe Kosten verursacht. Schließlich soll die Schutzwirkungsdaueraus Sicherheitsgründen(Sichtbeschränkung,Beweglichkeitseinschränkung,Pyro-Ladungsmenge) auf das erforderliche Mindestmaß begrenztsein. Dabei ist die funktionale Sicherheit der jeweiligen Insassen-Schutzeinrichtunggemäß DIN IEC61508-SIL2/3 zu gewährleisten.
    [0006] DasAuslösesystemmuss also erkennen, ob ein Crashereignis mit einer Insassengefährdung auftritt,und ggf. die entsprechenden Schutzeinrichtungen zu dem jeweils richtigenZeitpunkt auslösen.Anschließendmüssensich die Schutzeinrichtungen selbsttätig wieder deaktivieren (Gurteentriegeln, Airbag entleeren).
    [0007] DieAnforderungen an die Insassen-Schutzeinrichtungen werden durch laufendeEntwicklungstrends in der Kraftfahrzeugindustrie und im Fahrverhalten,wie Knautschzonen mit kleineren Abmessungen, höhere Crashgeschwindigkeitenund Crashvorgange übergrößere Crashwinkelbereiche,zunehmend noch verschärft,so dass es einer kontinuierlichen Weiterentwicklung der bestehendenInsassen-Schutzeinrichtungenbedarf.
    [0008] BekannteInsassen-Schutzsysteme weisen ein an einer zentralen Stelle im Kraftfahrzeug,beispielsweise am sogenannten Fahrzeugtunnel angeordnetes Auslösesystemauf. Sie verwenden zur Crasherkennung und zur Bestimmung der Aktivierungszeitpunktefür dieeinzelnen Schutzeinrichtungen ein Beschleunigungssignal, das über einenzentralen, im Auslösesystemangeordneten, Beschleunigungsaufnehmer, beispielsweise einen Trägheitssensor,in einer oder mehreren Koordinaten erfasst wird. Das Auslösesysteminterpretiert übereine zugeordnete Auswerteeinheit den Sensor-Signalverlauf, der imCrashfall als eine Crash-Signatur erkannt wird, und leitet ggf.angemessene Maßnahmenzur Aktivierung der Insassen-Schutzeinrichtungen ein.
    [0009] Nachteiligbei den bekannten Insassen-Schutzsystemen wirkt sich aus, dass deraus dem gemessenen Beschleunigungsvektor hervorgehende Beschleunigungsverlaufje nach Crashtyp, beispielsweise Frontcrash oder Seitencrash, eine starkeWinkelabhängigkeitaufweist. Die so erhaltene Crashsignatur ist daher bestenfalls für die unterschiedlichenCrashfällein der Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtungsbereich),d.h. bei Front- bzw. Heckcrashs, für eine sichere Crashbestimmungausreichend, nicht jedoch fürdie unterschiedlichen Crashfällein der Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtungsbereich), d.h. bei Seitencrashs,da die bekannten Auslösesystemefür dieAuswertung des Beschleunigungsvektors mit zunehmender Abweichungder Crashrichtung von der X-Richtungund/oder mit zunehmender Crashgeschwindigkeit zuviel Crashzeitanteilzur ausreichend wahrscheinlich richtigen Crasherkennung benötigen. Nebender Beschleunigung weisen auch Karosserieverformungen, die einersogenannte Insassen-Schutzsignaturzugeordnet werden und der maximal mögliche Bremsweg des Insassenkörpers (Körperbremsweg),der einer sogenannte Insassen-Gefahrensignatur zugeordnet wird,eine starke Winkelabhängigkeitje nach Crashtyp auf. Die Winkelabhängigkeiten der verschiedenenSignaturen (Beschleunigungssignatur, Insassen-Schutzsignatur, Insassen-Gefahrensignatur)sind zudem nicht gleichsinnig korreliert. Deshalb ist der Informationsgehalteines am Kraftfahrzeugtunnel (oder an einer vergleichbaren Stelle)abgenommenen Beschleunigungsvektors für eine richtige Crasherkennungund eine zeitgerechte Auslösungder Insassen-Schutzeinrichtungen, insbesondere bei einem Seitenaufprall,kritisch bis unzureichend.
    [0010] Weitere,beispielsweise aus der DE44 25 846 A1 bekannte Insassen-Schutzsysteme, verwendendeshalb zusätzlichzu dem im Auslösesystem selbsterfassten Beschleunigungsvektor, weitere Beschleunigungsvektorenvon, beispielsweise in Türholmen,an die Kraftfahrzeugperipherie ausgelagert montierten Messassistenten.
    [0011] Andere,beispielsweise aus der DE43 22 488 C2 , der WO95/11455 A1 und der DE 100 62 427 A1 bekannteInsassen-Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen, verwenden zu der im Auslösesystemselbst erfassten Beschleunigungssignatur zur Crasherkennung undCrashbewertung und den von den Beschleunigungssignatur-Messassistentenerfassten Beschleunigungssignaturen zusätzlich oder alternativ nochDruckaufnehmer in den Türhohlräumen, die Druckverlauf-Signaturenliefern, um dem Auslösesystemrelevantere Signaturen seitlicher Crashvorgänge zuzuführen.
    [0012] Weiterhinsind, beispielsweise aus der DE 198 55 452 A1 , der DE 100 12 434 A1 , und der DE 100 34 524 A1 ,Insassen-Schutzsysteme bekannt, die Körperschallsensoren, beispielsweisepiezoelektrische Sensoren, verwenden, welche bei einem Crash hochfrequenteKarosserieschwingungen aufnehmen, die für eine Analyse der dadurchgenerierten Frequenzspektrum-Signaturen benutzt werden.
    [0013] Nachteiligbei diesen bekannten Insassen-Schutzsystemen wirkt sich aus, dasssie zwar die Crasherkennung und Crashbewertung durch das Auslösesystemgegenüberden einfachen Systemen mit lediglich einem zentralen Beschleunigungsaufnehmerschon verbessern, aber bzgl. der dadurch bisher erreichten Crashsensitivität, Crashselektivität, des Aufwandesin Kosten und Konstruktion und insbesondere bzgl. einer zeitgerechtenAuslösungnoch nicht optimiert sind. Noch immer werden in der Praxis aufgetreteneFehler bei Insassen-Schutzsystemen wie mangelnde Auslösung oderzu früheoder zu späteAuslösungbei Insassengefährdung,oder unerwünschteAuslösungbei fehlender oder unkritischer Insassengefahrdung bekannt. Diebekannten Verfahren, bzw. Vorrichtungen erfassen mit ihren Sensoren entwedernur jeweils eine Signalart, bzw. leiten diese weiter oder erfordernaufgrund einer Vielzahl verschiedener Baugruppen einen relativ hohenKostenaufwand. Erschwerend kommen relativ häufig vorkommende Störsignaturenhinzu, fürdie die bekannten Insassen-Schutzsysteme relativ anfällig sind. Diessind beispielsweise Vielfachanregungen, wie ausgeschlagene Radaufhängungen,ausgeschlagene Querlenker, Wasserschlag gegen die Karosserie, unbefestigtesTransportgut; oder Einfachanregungen, wie Türschlag, Bruchschock einer Fensterscheibe,Steinschlag gegen die Karosserie und Ver- bzw. Entriegelungsschocksbeim Betätigendes Handbremshebels. Diese Störsignaturen überlagerndie verschiedenen Signal-Signaturen und können die richtige Interpretationeiner Crashsignatur erheblich erschweren und deren Empfindlichkeitherabsetzen. Insbesondere ist die Auslösung der Insassen-Schutzeinrichtungenbei Seiten-Crashs mit einer zu großen zeitlichen Toleranz, d.h.mit einer zu großenAbweichung vom fürdie Schutzwirkung optimalen Zeitpunkt behaftet, wodurch sich dieSchutzwirkung für dieInsassen in ungünstigenFällenerheblich verringern kann.
    [0014] Schließlich istaus der DE 102 45780 A1 noch eine Vorrichtung zur Aufprallerkennung bekannt,die am Fahrzeug verteilte, mechanisch nach dem Stimmgabelprinzipwirksame Detektoren, in Verbindung mit einem zentralen Sensor verwendet.
    [0015] Nachteiligbei der bekannten Vorrichtung wirkt sich aus, dass die (mikro-mechanischen)Detektoren nur zur reinen Schallweiterleitung ohne Verarbeitungsmöglichkeitgeeignet sind. Es muss stets (auch im Crashfall) eine ununterbrocheneSchallleitung bis zu dem zentralen Sensor gewährleistet sein. Zudem sindfür einehinreichend crash-selektive Auswertung zusätzliche Sensoren, insbesondereein Aufprall-Sensor, die weitere Signale liefern, kaum verzichtbar.
    [0016] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahrenzur Aktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeugbei Crashfällenso zu verbessern, dass die verschiedenen möglichen Crashs und Crashtypenin kürzererZeit sicher bestimmt werden, dass die entsprechenden Insassen-Schutzeinrichtungenim Crashfall mit einer geringeren zeitlichen Toleranz ausgelöst werden,so dass eine möglichsthohe Schutzwirkung der Insassen-Schutzeinrichtungen erzielt wird,und dass Fehlfunktionen vermieden werden.
    [0017] DieAufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindungmit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass mindestens folgendeSchritte durchgeführtwerden: 1) Erfassung und Vorverarbeitung vondurch Einwirkungen auf die Fahrzeugkarosserie erzeugten Signaturenmittels eines Crash-Sensorensystems, bestehend aus einer Mehrzahlvon gleichartigen multifunktionalen, an verschiedenen Stellen derFahrzeugkarosserie angeordneten peripheren Crash-Sensoren, unmittelbaran den Crash-Sensor-Montagestellen, 2) Auswertung der vorverarbeiteten Signaturen oder daraus abgeleiteterGrößen mitHilfe eines dem Auslösesystemzugeordneten Crash-Algorithmus, nach Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturen und/oder Insassen-Gefahrensignaturen, und 3) Auslösungder crash-relevanten Insassen-Schutzeinrichtungen zu einem jeweiligen, nachder erzielbaren Insassen-Schutzwirkung der Insassen-Schutzeinrichtungenbestimmten Zeitpunkt, bei einer Überschreitungeines Insassen-Gefährdungsschwellwertes.
    [0018] BevorzugteAusführungsformender Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
    [0019] Kraftfahrzeugkarosserienreagieren auf äußere Einwirkungenwie Verformungen, strukturelle Spannungen oder andere Beanspruchungenmit Stresssignalen, die sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 6000m/s überdie Fahrzeugkarosserie ausbreiten. In Versuchsreihen hat sich gezeigt,dass die Stresssignale, die durch insassengefährdende Crashfälle – mit entsprechendgroßenKarosserie-Beanspruchungen – verursachtwerden, sich besonders in Körperultraschall-Signalenmanifestieren und dort zu charakteristischen Crash-Signaturen, d.h.zu charakteristischen Signalbildern bzgl. Amplitude, zeitlichem Verlaufund Frequenzspektrum führen.Diese liegen etwa in einem Frequenzbereich zwischen 105 – 108 Hz, was bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeitvon 6000 m/s Longitudinal-Wellen mit Wellenlängen in Stahl von 60 – 0,06 mmentspricht. Durch ein Abgreifen dieser Stressinformationen mit denperipheren Crash-Sensoren direkt an der Karosserie, und einer schnellenVerarbeitung der Signale, vorzugsweise über ein Datenbus-System, imIdealfall mit einer „online" – Verarbeitung, sind wesentlichverkürzteAuslöseentscheidungenim Vergleich zu den herkömmlichenVerfahren realisierbar.
    [0020] Inden Crash-Sensoren werden die erfassten Signale mit einer entsprechendenElektronik vorverarbeitet und in das Datenbus-System eingespeist,so dass das Auslösesystembereits weitestgehend störungsfreieSignaturen erhält,wodurch die Crasherkennung vereinfacht und die Crash-Selektivität, bzw. -sensitivität erhöht wird.Der einzelne Crash-Sensor erfasstphysikalisch diverse crash-relevante Signaturen, insbesondere eineKörperultraschall-Signaturan der Montagestelle des Sensors, verarbeitet diese vor und hält sie über denDatenbus fürdas Auslösesystembereit.
    [0021] DasAuslösesystembewertet mit seinem Crash-Algorithmus die über die Datenbus-Verbindungen vomCrash-Sensorensystem übernommenen Crash-Signaturenauf Art, Intensitätund Zeit der Gefährdungder Insassen, bzw. Insassenplätze,und löst beieiner Gefährdungsschwellenüberschreitungrelevante aktivierbare Insassen-Schutzeinrichtungen aus.Bei der Bestimmung der Gefährdungsschwelle wirddie Insassengefahren-Signatur, in die im Wesentlichen der maximalmöglicheBremsweg des Insassenkörperseingeht, herangezogen. Zur Festlegung des geeignetsten Auslösezeitpunkteswerden dem Auslösesystem,vorzugsweise in abgespeicherten Parameterfeldern abgelegte, Daten über dieauslösezeitpunktabhängige Schutzleistungsfähigkeitder einzelnen Schutzeinrichtungen und deren zugeordnete Schutzstufenzur Verfügunggestellt.
    [0022] DasAuslösesystem,vorzugsweise im Fahrzeug zentral angeordnet, kann über eineAuslöseelektronik,bzw. übereine Verbindung mit einem zentralen Steuergerät Zeitsynchronmarken austauschen.Dadurch kann der Crashalgorithmus besonders effektiv die Crashsignaturenaufbereiten und auswerten. Ein Crashereignis an der Fahrzeugkarosseriekann anhand der Ortung der durch den Crash erzeugten Schallquelle über dieLaufzeitunterschiede der an den einzelnen peripheren Crash-Sensoren gemessenenSchall-Signale, mit Hilfe der Zeitsynchronmarken lokalisiert werden.Durch die Ausnutzung der hohen Signalausbreitungsgeschwindigkeiten über dieFahrzeugkarosserie ist dies wesentlich schneller möglich alsbisher; da bisher nur Schallausbreitungen mit der Schallgeschwindigkeitin Luft (etwa 330 m/s) registriert wurden. Durch die Datenerfassungund Vorverarbeitung mit den peripheren Sensoren direkt an der Karosserie,bzw. den Montageorten entfälltdie Winkelabhängigkeitder Signale, die bei der bisherigen Verwendung zentraler Sensorenauftritt und dort fürVerzögerungensorgt.
    [0023] Für die Crash-Identifizierungwird dann die Signal-Signatur herangezogen. Aus den sich ausbreitendenKörperschallinformationenist die gezielte Auswertung des Ultraschallbereichs besonders effektiv.Unterschiedliche physikalische Ursachen erzeugen unterschiedlicheSignaturen: Beispielsweise kann ein burstartiges Signal im Bereichvon 107 Hz, dass sich durch einen starkenPeak, der anschließendschnell gedämpftwird kennzeichnet, auf eine Korngrenzenwanderung im Stahl hindeuten,die wiederum zu einer plastischen Verformung an der Karosserie führt. ElastischeVerformungen liegen hingegen eher im Bereich von 106 Hz.Ein struktureller Riss äußert sicheher in einer sinusartigen Kurve. Die ständig erzeugten Betriebsgeräusche generierendagegen ein kontinuierliches Rauschen im Schallspektrum.
    [0024] Für die Aufbereitungder Körperultraschall-Emissionssignale(typischerweise im Bereich von 0,5 bis 5 MHz) kann auf an sich bekannteMethoden zurückgegriffenwerden: Füreine Signal-Entrauschung und Komprimierung kommen Wavelet-Transformationsverfahrenin Betracht. Die Erkennung und Ausgrenzung von Artefakten (nichtcrash-relevante Signale) kann mit sogenannten Evolutionären Algorithmenund mit Hilfe von Fuzzy-Logic-Systemen erfolgen. Zur Crash-Zeitpunkterkennungkönnensogenannte Pickelalgorithmen verwendet werden.
    [0025] Insbesondereist im Vergleich zu den bisherigen Verfahren durch die schnelleund sichere Auswertung der Körperultraschall-Crash-Signatureneine Seitenairbagauslösungim frühenCrashverlauf möglich,wodurch eine nur minimale Reduktion des Körperbremsweges und der Körperbremszeitgewährleistetwird. Die Selektionsqualitätbei Front-/Heckcrashs sowie bei Seiten-/Frontcrashs wird erhöht. Die Crash-Sensierungim unteren Geschwindigkeitsbereich wird zuverlässiger. Die Crash-Sensierungim oberen Geschwindigkeitsbereich ist im frühen Crashverlauf möglich, wodurchauch hier eine nur minimale Reduktion des Körperbremsweges und der Körperbremszeitgewährleistetwird. Die Erfüllungder Anforderungen an Qualitätund Zuverlässigkeitdes AuslösesystemsgemässIEC DIN 61508 SIL 2/3 ist dabei jederzeit sichergestellt.
    [0026] MitHilfe der Körperultraschall-Signalesind zudem verformende und nicht verformende Ereignisse, die inanderen Frequenzbereichen emittieren – beispielsweise verursachenSchwingungen durch lose Teilchen, Strömungsprozesse oder ErschütterungenhauptsächlichEmissionen im Hör-und Infraschalbereich (10-1 – 104 Hz) – besserunterscheidbar. Dadurch wird die Gefahr von unerwünschte Auslösungen,bzw. Fehlauslösungen,insbesondere der Airbags, bei fürdie Insassen ungefährlichenEreignissen, verringert.
    [0027] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform derErfindung zieht das Auslösesystemzur Bestimmung der Insassen-Gefahrensignaturen und der Gefährdungs-Schwellwertüberschreitungenmindestens zwei verschiedenartige Crash-Signaturen heran, und führt an diesenCrash-Signaturen eine Plausibilitätsprüfung durch.
    [0028] DasAuslösesystemkann fürdie Bestimmung der Insassen-Gefahrensignaturen und der Gefährdungsschwellwertüberschreitungenverschiedenartige Signale, beispielsweise die Körperultraschall-Signatur undeine Beschleunigungs-Signatur heranziehen, die mit den Crash-Sensorenerfasst und vorverarbeitet sind, und an diesen Signaturen eine Plausibilitätsprüfung durchführen. Dadurcharbeitet das Verfahren bei alten denkbaren Crashfällen miteiner noch höherengleichbleibenden Zuverlässigkeitund einer noch weiter verringerten Störanfälligkeit. Grundsätzlich istauch die Berücksichtigung weitererSignaturen, beispielsweise von Druckveränderungen in Hohlräumen, Temperaturveränderungen,u.s.w. denkbar, um die Zuverlässigkeitdes Verfahrens noch weiter zu optimieren. Durch eine höhere Wichtungder Körperultraschall-Signaturmit einer einstellbaren Prioritätgegenüberden anderen Signaturen kann dabei die zeitliche Toleranz bei derBestimmung der Crasherkennung und der Auslösezeitpunkte für die Insassen-Schutzeinrichtungen,insbesondere bei seitlichen Crashvorgängen optimiert werden. Weiterhinkann eine permanente Systemeigendiagnose des Auslösesystems,beispielsweise mittels der durch das bewegte Fahrzeug ständig erzeugtenKörperschallgeräusche oder/undder Körperbeschleunigungsgeräusche vorgesehensein. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Auslösesystemserhöht.
    [0029] NeuereSchutzeinrichtungen sind in ihrer Aktivierungs- und in ihrer Schutzcharakteristiksteuerbar, beispielsweise durch eine Begrenzung ihrer Gurtstraffstärke beieinem Gurtssystem oder durch einen mehrstufigen Gasgenerator beieinem Airbagsystem. Derartige Schutzeinrichtungen können über denCrash-Algorithmus, bzw. das Auslösesystem,in ihrer Schutzwirkung auf das Maß der Insassengefährdung eingestelltwerden und verbessern somit die Effektivität der Insassen-Schutzeinrichtungen nochweiter. Insbesondere kann ein Gurtstraffsystem mit einer an einebestimmte Insassengefährdungund Gefährdungsschwellwertüberschreitungangepassten variierbaren Gurtstraffkraft angesteuert werden, undein Airbagsystem kann mit einer an eine ermittelte Crashschwereangepassten variierbaren Entfaltungsstärke angesteuert werden. Weiterhinkann auch die Deaktivierung ausgelöster Insassen-Schutzeinrichtungenaktiv geregelt sein: Ein gestraffter, bzw. verriegelter Gurt reduziertdie Bewegungsfreiheit und ein aktiver Airbag begrenzt zusätzlich die Sichtdes Insassen. Diese Schutzeinrichtungen sind deshalb so gestaltet,dass sich nach der notwendigen Schutzwirkungsdauer von selbst dieGurtverriegelung löstund der Airbag entleerend in sich zusammenfallt. Die Deaktivierungder Insassen-Schutzeinrichtungen kann grundsätzlich weiter verbessert werden,dadurch, dass der Crash-Algorithmus aktiv das Ende der notwendigenSchutzdauer feststellt und dann eine entsprechende Information andas Auslösesystemweitergibt, so dass die Schutzeinrichtungen frühestmöglicht deaktiviert werden.
    [0030] Diebekannten Vorrichtungen zur Aktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungenhaben den Nachteil, dass sie relativ kostenaufwendig sind, einerelativ niedrige Crashselektivitätund Crashsensitivitätaufweisen und nicht optimal gegen Störsignale gesichert sind.
    [0031] WeitereAufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtungzur Aktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen zu entwickeln,die eine höhereEffizienz hat, einen geringeren Kostenaufwand verursacht und einehöhereBetriebssicherheit gewährleistet.
    [0032] DieAufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindungmit dem Oberbegriff des Anspruchs 13 dadurch gelöst, dass ein Crash-Sensorensystemausgebildet ist, bestehend aus mindestens drei gleichartigen multifunktionalenperipheren Crash-Sensoren, die an verschiedenen Stellen der Fahrzeugkarosserieangeordnet sind, überdas physikalisch diverse, durch Einwirkungen auf die Fahrzeugkarosserieerzeugte Signaturen, unmittelbar an den Crash-Sensor-Montagestellenerfassbar und vorverarbeitbar sind, die relevant für Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturen und/oder Insassen-Gefahrensignaturen sind.
    [0033] Mitdem Crash-Sensorensystem ist eine schnellere und zuverlässigereLokalisierung und Auswertung eines Crashereignisses als bisher möglich. DasCrash-Sensorensystem besteht aus mindestens drei gleichartigen multifunktionalen Crash-Sensoren,die am Fahrzeug an signatur- und/oder schutzrelevanten Stellen peripher,vorzugsweise seitengleich an den Säulen und zentral, vorzugsweiseals Bestandteil des zentral am Fahrzeugtunnel angeordneten Auslösesystems,verteilt sind. Als vorteilhafte Montagestellen der Crash-Sensoren kommeninsbesondere die A-Säulenin Kombination mit einer zentralen Einbaustelle (Fahrzeugtunnel)sowie die B- und C-Säulenin Betracht. Die mit bis zu 6000 m/s sich über die Karosserie ausbreitenden Stress-Signalekönnenmit dem Sensorensystem direkt an den Montagestellen vorverarbeitetund an das zentrale Auslösesystem,vorzugsweise überein Datenbus-System, weitergeleitet werden. Insbesondere durch erfassteKörperultraschall-Signaturen,können Seitencrashs(seitliche Aufprall-Unfälle),bei denen bisher ein eher verzögerterFunktionsablauf im Auslösesystemder Fall war, besonders schnell ausgewertet werden. Dies führt zu einerschnelleren Auslöseentscheidungund damit zu einer geringeren zeitlichen Toleranz bei der Crasherkennungund Aktivierung der Schutzeinrichtungen.
    [0034] Dieoben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriffdes Anspruches 18 auch dadurch gelöst, dass ein, über einensignalleitenden Trägerplastisch an die Fahrzeugkarosserie ankoppelbares, Gehäuse auseinem zylindrischer Hohlkörperausgebildet ist, mit einer Steckverbindung, die mit einem an derFahrzeugkarosserie angeordneten Kupplungselement verbindbar ist,und mit mindestens einem, der Steckverbindung zugeordneten sensitivenElement, das auf einer Elektronikplatine innerhalb des Gehäuses, mitdem Trägerwirkverbunden, angeordnet ist.
    [0035] DerCrash-Sensor ist mit der plastischen Ankopplung mit der Fahrzeugkarosserieverbindbar. Übereine oder mehrere Montageschnittstelle(n) für die plastische Ankopplunggelangen insbesondere Körperultraschall-Signaturenin den Trägerund durchlaufen diesen. Beim Passieren der Position des sensitivenElementes, wird in diesem ein intensitätsproportionales Signal erzeugt,das einer Elektronik zugeführtwird, die den Signalverlauf verarbeitet und das bearbeitete Signaldem Auslösesystemzur Bewertung zur Verfügunggestellt. Weiterhin können über dassensitive Element und/oder mit weiteren in dem Gehäuse angeordnetensensitiven Elementen auch andere Signaturen, beispielsweise Beschleunigungen,Temperaturänderungen,Druckänderungen u.a.,erfasst werden. Das sensitive Element kann als ein schallimpedanzmäßig mitdem Trägerverbundenes Longitudinalwellen-Sensorelement aus Piezoxid ausgebildetsein, und mit Mehrfach-Druckzungen unterschiedlicher Resonanzfrequenzan der Elektronikplatine kontaktiert sein. Dadurch wird eine besonders hoheKörperschall-Sensitivität erreichtund eine einfache und zuverlässigeKontaktierung gewährleistet. Durchdie Gestaltung des sensitiven Elementes in Form und Querschnittsowie durch die Montageschnittstellenanzahl- und orte, kann dieEmpfindlichkeitscharakteristik und der Frequenzgang der Körperultraschall-Sensierungdes Crash-Sensors mit beeinflusst werden. Der Träger kann mit dem Gehäuse einstückig verbundensein. Eine einstückigeAusbildung von Trägerund Gehäusewirkt sich günstigauf die Herstellungskosten aus und ermöglicht eine besonders kompakteund robuste Bauform des Sensors. Ein wasserdichter Abschluss desam Fahrzeug angeordneten Gehäuseskann die Betriebssicherheit und Lebensdauer des Sensors weiter erhöhen.
    [0036] DerCrash-Sensor ermöglicht über seinemechanische Schnittstelle zur Fahrzeugkarosserie eine schnellereAkquisition von physikalisch diversen Crash-Signaturen, insbesondere Körperschall – weitereSignalarten sind beispielsweise Beschleunigung, Temperaturänderung,Druckänderung – durch diedirekte Abnahme an peripherienahen und zentralen Stellen, die für den Schutzder einzelnen Insassen, insbesondere bei Seitencrashs, bei besonders hohenGeschwindigkeiten oder füreine richtige Gefährdungsbeurteilungbei besonders niedrigen Geschwindigkeiten, vorrangig sind. Dadurchwird die Crashsensitivitätund die Crashselektivitätverbessert. Dadurch, dass der Crash-Sensor physikalisch diverseSignaturen messen und verarbeiten kann, sind keine unterschiedlichenspeziellen Sensoren zur Erfassung verschiedenartiger Signale mehrnötig. Dadurchkann insgesamt die Baugruppenvielfalt in Insassen-Schutzeinrichtungenreduziert werden, was zu verringerten Kosten beim Serienpreis führt oder denSerienumfang eines Insassen-Schutzsystems, beispielsweise durchzusätzlicheAirbags im Kniebereich oder Kopfstützenbereich bei gleichbleibenden Kostenwesentlich erhöhenkann.
    [0037] Dieoben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriffdes Anspruches 23 auch noch dadurch gelöst, dass mindestens ein crash-relevantesStrukturelement an der Fahrzeugkarosserie aus einem oder mehrerenMaterialien mit einer erhöhtenKörperultraschall-Sensitivität bei einerplastischen Verformung gefertigt ist, und/oder dass dieses Strukturelementmit einem derartigen Material legiert, beschichtet, plattiert, verstärkt oderdotiert ist.
    [0038] Durchrelativ einfache konstruktive und/oder technologische Maßnahmenan crashsignifikanten Standardstrukturelementen des Kraftfahrzeuges kanndie Qualitätder im Crashfall erzeugten und zur Crasherkennung herangezogenenSignaturen weiter gesteigert werden. Durch einen Crashvorgang im Kraftfahrzeuggenerierter Körperschallund insbesondere Ultraschall ist besonders geeignet, die Crasherkennungsselektivität zu erhöhen. DieGenerierung von Ultraschall bei einem Crash in Strukturelementen desKraftfahrzeuges ist in hohem Maßeabhängigvon deren Form und deren Material. Besonders vorteilhaft ist esdeshalb, fürcrashsignaturrelevante Strukturelemente Materialien mit spezifizierterSignalcharakteristik anzuwenden. In Versuchen haben sich als besondersgeeignet Bauteile aus kaltgewalzten Tiefziehstählen, bzw. kaltgewalzte legierteTiefziehstähle mitspezifizierter erhöhterUltraschall-Signalcharakteristik bei Verformung herausgestellt.Besonders geeignet sind auch ganzflächig oder flächenpartiellmit Partikeln präparierteStrukturelemente mit bei Verformung selektiv auftretender spezifizierterUltraschall-Signalcharakteristik. Auch kann durch eine spezielleFormgebung die Körperultraschall-Sensitivität weiterverbessert werden.
    [0039] WeitereEinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichenBeschreibung und den beigefügtenZeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindungbeispielsweise veranschaulicht sind.
    [0040] Eszeigen
    [0041] 1:Ein Blockschema eines Insassenschutz-Systems mit peripheren Crash-Sensoren,
    [0042] 2: eine schematische Seitenansicht einervereinfacht dargestellten ersten Ausführungsform eines peripherenCrash-Sensors im Schnitt, a) vor der Montagean der Fahrzeugkarosserie offen, b) nach der Montage an der Fahrzeugkarosserie geschlossen,
    [0043] 3:ein Funktionsblockschema eines peripheren Crash-Sensors,
    [0044] 4:Ein Funktionsblockschema zur Sensierung von Körperultraschall-Emissionen in denperipheren Crash-Sensoren,
    [0045] 5:ein Blockschema zur Entstehung von Körperultraschall-Emissionen,
    [0046] 6: eine zweite Ausführungsform des peripheren Crash-Sensorsmit Details zur Körperultraschall-Erfassung, a) in einer Seitenansicht im Schnitt, b) in einer Draufsicht im Schnitt und
    [0047] 7: eine dritte Ausführungsform des peripheren Crash-Sensorsmit Details zur Körperultraschall-Erfassung, a) in einer Seitenansicht im Schnitt, b) in einer Draufsicht im Schnitt.
    [0048] EineVorrichtung zur Aktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen 3, 3', 3'', 3''' in einem Kraftfahrzeug,besteht im Wesentlichen aus einem Crash-Sensorensystem 1 mitmindestens drei peripheren Crash-Sensoren 2, 2', 2'' und einem Auslösesystem 4.
    [0049] 1 zeigtein Insassen-Schutzsystem 11, das mit einem Crash-Sensorensystem 1 mitvier peripheren Crash-Sensoren 2, 2', 2'' ausgebildetist. Dabei ist ein als L1 bezeichneter erster Sensor 2, 2', 2' an einem Türanker vornelinks , ein als L2 bezeichneter zweiter Sensor 2, 2', 2' an einem Türanker hintenlinks, ein dritter Sensor R1 an einem Türanker vorne rechts und einvierter Sensor R2 an einem Türankerhinten rechts vorgesehen. Die Sensoren L1, L2, R1, R2 sind vorteilhaftan Strukturelementen aus kaltgewalztem Tiefziehstahl angeordnet,die in Material und Formgebung besonders körperultraschallsensitiv ausgebildetsind und die an den entsprechenden Stellen der Fahrzeugkarosserie 21 angeordnet,bzw. ausgebildet sind.
    [0050] DasCrash-Sensor-System 1 ist über ein Sicherheits-Datenbus-System(SI-Datenbus) 27 mit dem Auslösesystem 4 verbunden.In dem Datenbus-System 27 ist den einzelnen Sensoren sensorseitigjeweils eine serielle Schnittstelle L1 P, L2P, R1 P, R2P und auslösesystemseitigjeweils eine serielle Schnittstelle L1A, L2A, R1A, R2A zugeordnet. Über eineAuslöseelektronik 28 desAuslösesystems 4 sinddie verschiedenen in dem Insassen-Schutzsystem 11 des Fahrzeugsvorgesehenen Insassen-Schutzeinrichtungen 3, 3', 3'', 3''' ansteuerbar.
    [0051] EinCrash-Sensor 2, 2', 2'' besteht im Wesentlichen aus einemGehäuse 22,in dem ein sensitives Element 36 angeordnet ist, das über dasGehäuse 22 miteiner Fahrzeugkarosserie 21 wirkverbunden ist.
    [0052] Ineiner vereinfachten Darstellung des Sensors 2 in 2a istdas Gehäuse 22 alsein zylindrischer Hohlkörpermit einem Innenraum 30 mit freien Hohlräumen ausgebildet, mit einerBodenplatte 39 als Teil des Gehäuses 22, in die dreiStahlhülsen 38 aufeinem Kreis mit einem Winkelabstand von 120° eingefügt sind. Die Stahlhülsen 38 ragensensorseitig in den Hohlraum 30 des Hohlkörpers 22 hineinund durchgreifen karosserieseitig die Bodenplatte 29. Auf derSeite des Hohlraums 30 sind sie dicht abgeschlossen. Aufder dem Hohlraum 30 abgewandten Seite sind die Stahlhülsen 38 mitLängsschlitzengefedert. Das Gehäuse 22 istvorteilhaft aus einem, in einem Spritzgussverfahren hergestellten,Kunststoffkörperausgebildet und mit einem Deckel 23 über eine Laserschweißverbindung 26 dichtverschließbar.Die gefederten Stahlhülsen 38 greifenin montiertem Zustand (2b) in entsprechende Bohrungen derFahrzeugkarosserie 21 ein und bilden mit dieser eine mechanischeVerbindung. Weiterhin ist an der Bodenplatte 29 eine Steckverbindung 24 angeordnet,deren, vorteilhaft als Einpressstifte 31 ausgebildete elektrischeKontakte, die Bodenplatte 29 durchragen. Im montiertenZustand ist die Steckverbindung 24 mit einer an einem signatur-bzw. insassenschutzrelevanten peripheren Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 21 angeordnetenKupplungselement 25 verbunden.
    [0053] Die 6+7 zeigenbeispielhaft konstruktive Ausführungsformendes multifunktionalen Crash-Sensors, wobei ausführlich der erfindungsgemäße Anteilzur Erfassung der Körperultraschall-Signaturgezeigt ist.
    [0054] Ineiner zweiten Ausführungsform 2' des Crash-Sensors(6a+b) ist das Gehäuse 22 über einensignalleitenden Träger 33 plastischan die Fahrzeugkarosserie 21 angekoppelt. An dem Träger 33 sindzwei Ansätze 33.1, 33.2 mitBohrungen, als Montageschnittstellen 34.1, 34.2 ausgebildet, über dieder Träger 33 andie Karosserie 21 plastisch ankoppelbar ist. Die Schnittstellen 34.1, 34.2 können beispielsweiseals Verschraubungen, Verstiftungen oder Vernietungen ausgebildetsein. Überzwei Verankerungen 29.1, 29.2 ist das Gehäuse 22 andem Träger 33 gehaltert.Auf dem Träger 33 isteine Elektronikplatine 35 auf zwei Stabilitätsstegen 33.4 angeordnetund mit einer Einpressverbindung 32 mit Einpressstiften 31 befestigtund elektrisch mit der Steckverbindung 24 kontaktiert.Die Steckverbindung 24 ist seitlich aus dem Gehäuse 22 herausgeführt. Indie Elektronikplatine 35, beispielsweise eine SMD-Baugruppeauf mehrlagiger durchkontaktierter Druckschaltung, ist das sensitiveElement 36, beispielsweise ein Longitudinalwellen-Sensorelementaus Piezoxid integriert und mit dem Träger 33 schallimpedanzmäßig verbunden.Das Sensorelement 36 ist vorteilhaft durch einen Aufdampfprozessaufgebracht und mit Druckkontaktfedern 35.1 mit Mehrfach-Druckzungen unterschiedlicherResonanzfrequenz mit der Platine 35 kontaktiert. Die Vorspannungder Mehrfach-Druckzungen und die Befestigung der Platine erfolgtvorteilhaft durch schrägbiegen überstehender Endender Einpressstifte 31. Die Einpressstifte 31 sindihrerseits ausziehfest und dicht mit dem Gehäuse 22 verbunden.Zur Schallwegentkopplung eines Schallweges 37.1 zwischenden Ansatzstücken 33.1, 33.2,sind zwei Schlitze 37 vorgesehen.
    [0055] Ineiner dritten Ausführung 2'' des Crash-Sensors ist der Träger 33 mitdrei Ansatzstücken 33.1, 33.2, 33.3 undden entsprechenden Montageschnittstellen 34.1, 34.2, 34.3 ineiner Dreiecksform ausgebildet und mit drei Verankerungen 91.1, 29.2, 29.3 amGehäuse 22 gehaltert(7a+b). Die Schallentkopplung zwischen dem Schallweg 37.2, d.h.zwischen den Ansatzstücken 33.1/33.2,bzw. 33.3 ist hier mit nur einem Schlitz 37 realisiert.Beiderseits des Schlitzes 37 sind zwei, bzgl. ihrer Längsachseorthogonal ausgerichtete Sensorelemente 36.1, 36.2 angeordnet.Währendder Sensor 2' eine cosφ – Empfindlichkeitscharakteristikaufweist, ergeben sich bei dem Sensor 2'' zweium 90° versetzte cosφ – Empfindlichkeitscharakteristika.
    [0056] Stress-Signaleder Fahrzeugkarosserie 21 werden über die mechanische Verbindungdes Sensors 2', 2'', 2'' mitder Karosserie 21 auf das Sensorelement 36 übertragenund durch dieses in elektrische Spannungen umgewandelt. Die Spannungen werdenin der Elektronik 35 vorbehandelt, von der Steckverbindung 24 abgegriffenund zur weiteren Verarbeitung überdem Auslösesystem 4 über den Datenbus 27 zurVerfügunggestellt.
    [0057] DerSensor 2, 2', 2'' ermöglicht (mit dem(n) entsprechendensensitiven Element(en)) die Aufnahme verschiedener physikalischerEinwirkungen auf das Fahrzeug. Dies wird in einem Funktionsblock-Schemain 3 angedeutet. Die einzelnen Funktionsblöcke sindein Körperultraschall-Sensor 5a,ein Körperschall-Sensor 5b,ein Beschleunigungs-Sensor 5c,ein Vibrations-Sensor 5d, ein Strukturmasse-Sensor 5e einDehnungs- und Torsions-Sensor 5f, ein Magnetfeldänderungs-Sensor 5g, einTemperaturänderungs-Sensor 5h undein Gyro-Sensor 5i. Jedem Sensor 5a-i ist einVorverstärker 6a-iund ein Frequenz-Filter 7a-e nachgeschaltet. Körperschallund Körperultraschallwerden in einem Modus-Scanner 8 ausgelesen und über einen AD-Wandler 9 anein Mikroprozessor-System 10 weitergeleitet.Die übrigenSignaturen werden überweitere Scanner 8' dereinzelnen Signaltypen abgetastet und über einen zweiten AD-Wandler 9 indas Mikroprozessor-System 10 eingelesen. Schließlich ist nochein Scanner 8'' für die Filtereinstellungender Frequenzfilter 7a-i sowie ein Scanner 8''' für die Vorverstärkereinstellungender Vorverstärker 6a-ivorgesehen.
    [0058] Dieverschiedenen Parameter, die zur Entstehung von Körperultraschall,also hochfrequenten Schwingungen an der Fahrzeugkarosserie 21 beitragen,sind in 5 verdeutlicht. Die Werkstoffeigenschaften 14 unddie Umgebungsbedingungen 15 erzeugen ein bestimmtes Werkstoffverhalten 17.Eine Überbeanspruchung 16 ander Karosserie mit einer folgenden Überschreitung der mechanischenSpannungsfestigkeit 18 führt dann zu einer plastischen Verformung 19,die eine Schallquelle erzeugt und sich in einer burstartigen Wellenausbreitung 20 fortsetzt.Das Werkstoffverhalten kann gezielt zur Sensierung von Körperultraschall-Signaturenausgenutzt werden. Dazu werden crashrelevante Strukturelemente auseinem Material mit erhöhterKörperultraschall-Sensitivität, vorteilhaftkaltgewalzter Tiefziehstahl, teilweise oder vollständig gefertigtoder mit solchen Partikeln präpariert.
    [0059] EinVerfahren zur Aktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen 3, 3', 3'', 3''' in einem Kraftfahrzeugberuht im Wesentlichen auf der Auswertung von Körperultraschall-Signaturen und ggf.zusätzlicherSignal-Signaturen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaftmit dem nach 1 beschriebenen Schutzsystem 11 mitdem erfindungsgemäßen Crash-Sensor-System 1,bzw. dem erfindungsgemäßen Crash-Sensor 2, 2', 2'', durchgeführt.
    [0060] Ineinem ersten Verfahrensschritt werden die durch Einwirkungen aufdie Fahrzeugkarosserie 21 erzeugten Signaturen mittelsdes Crash-Sensorensystems 1, bestehend aus den multifunktionalen Crash-SensorenL1, L2, R1, R2 unmittelbar an den Montagestellen erfasst und vorverarbeitetund dem Auslösesystem 4 zurVerfügunggestellt.
    [0061] Ineinem zweiten Schritt werden die eingelesenen digitalisierten Signaturenin dem Mikroprozessor-System 10 nach Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturen und/oder Insassen-Gefahrensignaturenmit einem Crashalgorithmus ausgewertet. Anhand von mehreren Signaturenkönnendabei Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden.Die Datenverarbeitung ist beispielhaft für die Sensierung der Körperultraschall-Emissionen in 4 demonstriert.Der Crashalgorithmus verwendet verschiedene Softwareprogramme 12a-efür denSystembetrieb des Crash-Sensorensystems 1, für die Erfassungder Körperultraschallsignale,für dieErkennung von Artefakten (beispielsweise Störsignale) , für die Erkennungder Signalursache und fürdie Crash-Erkennung. Dem Mikroprozessor-System 10 sindverschiedene Speicher 13a-e zugeordnet, in denen Charakteristikavon Körperultraschall-Emissionen,Artefakte und Struktur der Fahrzeugkarosserie 21 abgelegt sind.Der Speicher 13e enthältinsbesondere Parameterfelder fürdie auslösezeitabhängige Insassen-Schutzleistungsfähigkeitverschiedener Schutzstufen der Insassen-Schutzeinrichtungen (3, 3', 3'', 3'''). Der Speicher 13d istals ein allgemeiner Datenspeicher vorgesehen. Der Crashalgorithmuswendet die Softwareprogramme 12a-e auf die eingehenden Signalean und bewertet sie mit Hilfe der in den Speichern 13a-cabgelegten charakteristischen Daten nach Art und Schwere der Einwirkung.Dabei werden Körperultraschall-Signaturenvorrangig behandelt. Überdie Laufzeitunterschiede (Messung mit Hilfe von Zeitsynchronmarken)der Signalerfassung an den einzelnen peripheren Crash-Sensoren 2, 2', 2'' wird die Schallquelle geortet.Bei Erkennung eines Crashfalls wird nach Crashschwere und Crashtypunterschieden.
    [0062] Ineinem dritten Schritt wird eine Überschreitungeines Insassen-Gefährdungsschwellwertesgeprüft,bzw. bestimmt und ggf. füralle oder einzelne der Insassen-Schutzeinrichtungen 3, 3, ', 3'', 3''' eine Auslösentscheidunggetroffen sowie jeweils ein Auslösezeitpunktfestgelegt, der die maximal erzielbare Schutzwirkung der Insassen-Schutzeinrichtungen(3, 3', 3'', 3''') für die Insassengewährleistet.Dementsprechend werden dann die relevanten Schutzstufen der relevantenInsassen-Schutzeinrichtungen(3, 3', 3'', 3''') zum geeignetstenZeitpunkt überdie Auslöseelektronik 28 ausgelöst.
    1 Crash-Sensorensystem 2,2', 2'' Crash-Sensor 3,3', 3'', 3''' Insassen-Schutzeinrichtung 4 Auslösesystem 5a-i Sensor-Funktion6a-i Vorverstärker 7a-i Frequenzfilter 8,8', 8'', 8''' Scanner 9 AD-Wandler 10 Mikroprozessor-System 11 Insassen-Schutzsystem 12a-e Software 13a-e Speicher 14-20 FunktionsblockSchallentstehung 21 Fahrzeugkarosserie 22 Gehäuse 23 Deckel 24 Steckverbindung 25 Kupplungselement 26 Verbindung 27 Datenbus-System 28 Auslöse-Elektronik 29,29.1, 29.2, 29.3 Verankerung 30 Innenraum 31 Einpressstift 32 Einpressverbindung 33,33.1, 33.2, 33.3 Träger 33.4 Steg 34,34.1, 34.2, 34.3 Montageschnittstelle 35 Elektronikplatine 35.1 Druckkontaktfeder 36,36.1, 36.2 sensitivesElement 37 Schlitz 37.1 Schallweg 37.2 Schallweg 38 Hülsenstift 39 Bodenplatte L1,L2, R1, R2 Sensorbezeichnungim Crash-System L1P,L2P, R1P, R2P serielleSchnittstelle crashsystemseitig L1A,L2A, R1A, R2A serielleSchnittstelle auslösesystemseitig
    权利要求:
    Claims (25)
    [1] Verfahren zur insassengefährdungsrelevanten Aktivierungvon Insassen-Schutzeinrichtungenin einem Kraftfahrzeug bei Crashfällen, bei dem mit Hilfe einesprozessorgestütztenAuslösesystemsSignale von Crash-Sensoren ausgewertet und die Insassen-Schutzeinrichtungenangesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dassmindestens folgende Schritte durchgeführt werden: 1) Erfassungund Vorverarbeitung von durch Einwirkungen auf die Fahrzeugkarosserie(21) erzeugten Signaturen mittels eines Crash-Sensorensystems (1),bestehend aus einer Mehrzahl von gleichartigen multifunktionalen,an verschiedenen Stellen der Fahrzeugkarosserie (21) angeordnetenperipheren Crash-Sensoren (2, 2', 2''),unmittelbar an den Crash-Sensor-Montagestellen, 2) Auswertungder vorverarbeiteten Signaturen oder daraus abgeleiteter Größen mitHilfe eines dem Auslösesystem(4) zugeordneten Crash-Algorithmus, nach Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturen und/oder Insassen-Gefahrensignaturen, und 3)Auslösungder crash-relevanten Insassen-Schutzeinrichtungen (3, 3', 3'', 3''') zu einem jeweiligen, nachder erzielbaren Insassen-Schutzwirkung der Insassen-Schutzeinrichtungen(3, 3', 3'', 3''') bestimmtenZeitpunkt, bei einer Überschreitungeines Insassen-Gefährdungsschwellwertes.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem(4) zur Bestimmung der Auslösezeitpunkte, in einem Speicher (13e)abgelegte Parameterfelder der auslösezeitpunktabhängigen Schutzleistungsfähigkeitder Insassen-Schutzeinrichtungen (3, 3', 3'', 3''') heranzieht.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem(4), den Parameterfeldern zugeordnete Schutzstufen derInsassen-Schutzeinrichtungen (3, 3', 3'', 3'''),berücksichtigt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem (4)zur Bestimmung der Gefährdungsschwellwertüberschreitungendie Insassen-Gefahrensignaturen heranzieht.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem (4)zur Bestimmung der Insassen-Gefahrensignaturen und der Gefährdungsschwellwertüberschreitungen,mindestens zwei verschiedenartige Crash-Signaturen heranzieht, undmindestens an diesen Crash-Signaturen eine oder verschiedene Plausibilitätsprüfungen durchgeführt.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass eine erste der erfassten Crash-Signaturen eine Körperultraschall-Signaturist.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass eine zweite der erfassten Crash-Signaturen eine Beschleunigungs-Signaturist.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem (4)zur Bestimmung der jeweiligen Auslösezeitpunkte für die Insassen-Schutzeinrichtungen(3, 3', 3'', 3'''), die Körperultraschall-Signaturbei seitlichen Crash-Vorgängenmit einer höherenPrioritätgewichtet.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem (4)eine als ein Gurtsystem mit variierbarer Gurtstraffkraft ausgebildeteInsassen-Schutzeinrichtung (3, 3', 3'', 3'''),mit einer an eine bestimmte Insassengefährdung und Gefährdungsschwellwertüberschreitung angepasstenGurtstraffkraft ansteuert.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem (4)eine als ein Airbagsystem ausgebildete Insassen-Schutzeinrichtung (3, 3', 3'', 3''') mit eineran eine ermittelte Crashschwere angepassten variierbaren Entfaltungsstärke ansteuert.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem(4) unter Einbeziehung der Crash-Sensoren (2, 2', 2'') eine permanente Systemeigendiagnoseausführt.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass eine Stimulans der Crash-Sensoren (2, 2', 2'') bei der Systemeigendiagnose durchein Körperschallgeräusch oder/undein Körperbeschleunigungsgeräusch desbewegten Fahrzeuges erfolgt.
    [13] Vorrichtung zur insassengefährdungsrelevanten Aktivierungvon Insassen-Schutzeinrichtungenin einem Kraftfahrzeug bei Crashfällen, bei der mit Hilfe einesprozessorgestütztenAuslösesystems Signalevon Crash-Sensoren auswertbar und die Insassen-Schutzeinrichtungenansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Crash-Sensorensystem(1) ausgebildet ist, bestehend aus mindestens drei gleichartigenmultifunktionalen peripheren Crash-Sensoren (2, 2', 2''), die an verschiedenen Stellender Fahrzeugkarosserie (21) angeordnet sind, über dasphysikalisch diverse, durch Einwirkungen auf die Fahrzeugkarosserie(21) erzeugte Signaturen, unmittelbar an den Crash-Sensor-Montagestellenerfassbar und vorverarbeitbar sind, die relevant für Art, Intensität, Richtungund Zeit von Crash-Signaturenund/oder Insassen-Gefahrensignaturen sind.
    [14] Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass das Crash-Sensorensystem (1) mindestens drei Crash-Sensoren(2, 2', 2'') aufweist, die peripher seitengleichverteilt und zentral an der Fahrzeugkarosserie (21) angeordnetsind.
    [15] Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,dass ein zentral angeordneter Crash-Sensor (2, 2', 2'') Bestandteil des Auslösesystems(4) ist.
    [16] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Crash-Sensoren (2, 2', 2'')an signatur- und/oder schutzrelevanten Stellen der Fahrzeugkarosserie(21) angeordnet sind.
    [17] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass das Auslösesystem(4) überein Datenbus-System (27) mit den Crash-Sensoren (2, 2', 2'') des Crash-Sensorensystems (1)elektrisch verbunden ist.
    [18] Crash-Sensor füreine Vorrichtung zur insassengefährdungsrelevantenAktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen in einem Kraftfahrzeugbei Crashfällen,bei der mit Hilfe eines prozessorgestützten Auslösesystems Crash-Sensor-Signaleauswertbar und die Insassen-Schutzeinrichtungen ansteuerbar sind,insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass ein, übereinen signalleitenden Träger(33) plastisch an die Fahrzeugkarosserie (21)ankoppelbares, Gehäuse(22) aus einem zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, mit einerSteckverbindung (24), die mit einem an der Fahrzeugkarosserie(21) angeordneten Kupplungselement (25) verbindbarist, und mit mindestens einem, der Steckverbindung (24)zugeordneten sensitiven Element (36), das auf einer Elektronikplatine (35)innerhalb des Gehäuses(22), mit dem Träger (33)wirkverbunden, angeordnet ist.
    [19] Crash-Sensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass sensitive Element (36) als ein körperultraschall-aufnehmbaresLongitudinalwellen-Sensorelement aus Piezoxid ausgebildet ist, das mitdem Trägerschallimpedanzmäßig homogenverbunden ist.
    [20] Crash-Sensor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,dass sensitive Element (36) mit Hilfe von Druckkontaktfedern(35.1) mit Mehrfach-Druckzungenunterschiedlicher Resonanzfrequenz an der Elektronikplatine (35)kontaktiert ist.
    [21] Crash-Sensor nach einem der Ansprüche 18 bis20, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (33) und das Gehäuse (22)einstückigmiteinander verbunden sind.
    [22] Crash-Sensor nach einem der Ansprüche 18 bis21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum (30) desGehäuses(22) im an der Fahrzeugkarosserie (21) montiertenZustand wasserdicht abgeschlossen ist.
    [23] Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur insassengefährdungsrelevantenAktivierung von Insassen-Schutzeinrichtungen bei Crashfällen, beider mit Hilfe eines prozessorgestützten Auslösesystems Signale von Crash-Sensorenauswertbar und die Insassen-Schutzeinrichtungen ansteuerbar sind,insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens ein crash-relevantes Strukturelement an der Fahrzeugkarosserie(21) aus einem oder mehreren Materialien mit einer erhöhten Körperultraschall-Sensitivität bei einerplastischen Verformung gefertigt ist, und/oder dass dieses Strukturelementmit einem derartigen Material legiert, beschichtet, plattiert, verstärkt oder dotiertist.
    [24] Kraftfahrzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,dass das Strukturelement in einer körperultraschall-sensitivenKörperformausgebildet ist.
    [25] Kraftfahrzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurchgekennzeichnet, dass das körperultraschall-sensitiveMaterial aus einem kaltgewalzten Tiefziehstahl ausgebildet ist.
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