DE102008053962B4

DE102008053962B4 - Auslösesteuergerät für ein Insassen-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE102008053962B4
Application number: DE200810053962
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Bogenrieder Ralf; Dipl.-Ing. Merz Uwe; Dipl.-Verw.(FH) Reutter Dominic
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: DE102008053962A1

Abstract

Auslösesteuergerät (2) für ein Insassen-Rückhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit einem irreversiblen Gurtstraffer (4), wobei das Auslösesteuergerät (2) mindestens einen als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens einer Auslöseschwelle auswertet und bei Überschreiten der Auslöseschwelle ein Auslösesignal an den irreversiblen Gurtstraffer (4) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Auslöseschwelle zur Auslösung eines reversiblen Gurtstraffers (3) vorgesehen ist, der gleiche Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens sowohl der Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) als auch der zweiten Auslöseschwelle ausgewertet wird und die zweite Auslöseschwelle niedriger als die Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auslösesteuergerät für ein Insassenrückhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein für dieses Auslösesteuergerät geeignetes Verfahren gemäß Anspruch 3.
Aus der gattungsbildenden DE 196 25 004 A1 ist ein Auslösesteuergerät für ein Insassen-Rückhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit mindestens einem Gurtstraffer zur Straffung eines einem Fahrzeugsitz zugeordneten Sicherheitsgurtes bekannt, welches bei Erkennung eines Heckaufpralls bei Überschreitung eines Schwellenwertes die Ausgabe eines Auslösesignals an den Gurtstraffer ermöglicht.
Desweiteren ist aus der EP 1 445 155 A1 ein Sicherheitsgurtsystem mit einem Kollisionsschätzabschnitt für Frontalkollisionen und einem Heckkollisionserfassungsabschnitt bekannt. Bei einem vermuteten Frontalaufprall wird der Sicherheitsgurt durch einen reversiblen Gurtstraffer mit hoher Geschwindigkeit und geringem Drehmoment aufwickelt. Bei Erfassung einer Heckkollision wird der Sicherheitsgurt durch den reversiblen Gurtstraffer mit geringer Geschwindigkeit und hohem Drehmoment aufgewickelt.
EP 0 464 033 B1 beschreibt Verfahren zum Auslösen einer Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gurtstraffers, welches insbesondere ermöglicht, nach einem Heckaufprall die Sicherheitseinrichtung zu einem optimalen Zeitpunkt hinsichtlich der Schutzfunktion des Gurtstraffers auszulösen. Dabei wird unter anderem der Umkehrpunkt der Rückwärtsbewegung von Fahrzeuginsassen in die Vorwärtsbewegung ermittelt.
Aus der EP 0 852 193 B1 ist ein Steuergerät für Insassen-Rückhaltesysteme für Fahrzeuge bekannt, das einen optimalen Auslösezeitpunkt für die Rückhaltesysteme ermittelt, welcher vom Zeitpunkt der Überschreitung der Auslöseschwelle abweicht.
Die DE 10 2004 032 139 A1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer an einer Sitzrückenlehne eines Fahrzeugsitzes vorgesehenen aktiven Kopfstütze und einer Steuereinheit, welche in Abhängigkeit von einer Auswertung der Signale eines Crashsensors eine Kopfstützenauslöseeinrichtung bei Eintritt eines Unfallereignisses ansteuert. Die Ansteuerung erfolgt in der Art, dass eine Auslösung der aktiven Kopfstütze in eine für einen Insassen sicherheitstechnisch optimale Kopfstützeneinstellung erfolgt. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Auswertung von für einen Fahrbetrieb sicherheitsrelevanten Daten vor dem Eintritt des zu erwartenden Unfallereignisses wenigstens eine Komponente des Fahrzeugsitzes so ansteuert, dass der Fahrzeugsitz in eine optimierte Ausgangsposition für die Auslösung der aktiven Kopfstütze bei Eintritt des Unfallereignisses gefahren wird.
Aus der DE 103 29 023 A1 ist eine Gurtstrafferanordnung bekannt, bei welcher ein bei gefährlichen Fahrzuständen wirksam werdendes reversibles Gurtstrafferaggregat sowie ein bei Unfallsituationen aktiviertes irreversibles Gurtstrafferaggregat vorgesehen sind. Das irreversibles Gurtstrafferaggregat wirkt mit einer ersten Sensorik für Unfallsituationen zusammen, das reversible Gurtstrafferaggregat wirkt mit einer zweiten Sensorik für unfallträchtige Gefahrensituationen zusammen. Bei einer Unfallsituation wird auch das reversible Gurtstrafferaggregat betätigt.
In FR 2 810 944 A1 wird eine Auslösestrategie für reversible und irreversible Schutzkomponenten gemäß einer Eskalationsstrategie beschrieben. Es wird vor einem Unfall dessen Eintrittswahrscheinlichkeit abgeschätzt. Die Schutzkomponenten werden für die Eskalationsstrategie in verschiedene Kategorien eingeteilt und abhängig von der Kategorie und von der Eintrittswahrscheinlichkeit für den Unfall ausgelöst.
Aus der DE 10 2005 052 250 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches ein vorausschauendes Erkennen eines Heckaufpralls ermöglicht. Dabei wird ein erstes Schutzsystem vor oder nach einem abgeschätztem Aufprallzeitpunkt aktiviert. Ein zweites Schutzsystem wird erst nach einem weiteren erkannten Aufprall, insbesondere einem Frontaufprall oder einem Seitenaufprall, aktiviert. Es wird zusätzlich eine dem Verfahren entsprechende Vorrichtung beschrieben.
Die DE 197 19 453 B4 beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern eines Insassenschutzmittels zum Frontalaufprallschutz sowie eines Insassenschutzmittels zum Heckaufprallschutz. Mittels zweier Auswerter, welche in Abhängigkeit von Beschleunigungssensoren jeweils ein Auslöse- und ein Freigabesignal ausgeben können, wird eine besonders zuverlässige Auslösung der Insassenschutzmittel je nach Art des vorliegenden Aufpralls vorgeschlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Schutz von Insassen bei einem Heckaufprall oder bei möglichen Folgekollisionen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Auslösesteuergeräts durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen kennzeichnen.
Ein Heckaufprall tritt typischerweise auf, wenn das Fahrzeug von einem anderen Objekt im Heckbereich getroffen wird oder bei Rückwärtsfahrt oder im Verlauf eines Schleudervorganges mit dem Heck auf ein Hindernis auftrifft. Dabei werden Fahrzeuginsassen trägheitsbedingt nach hinten verlagert und in den Sitz gedrückt. Somit entsteht im Verlauf eines solchen Unfalls zunächst eine größere Gurtlose, bei der das Gurtband sehr locker am Insassen anliegt. Anschließend erfolgt aufgrund der Rückfederung des Sitzes ein Rückprall (Rebound) des Insassen, bei dem der Insasse aufgrund der Gurtlose nicht optimal zurückgehalten wird. Auch bei einem nach dem Heckaufprall möglichen Folgeunfall, z. B. einem durch die Heckkollision bedingten Frontalaufprall, kann sich der Insassenschutz durch diese größere Gurtlose wegen der ungünstigeren Ankopplung des Insassen an das Gurtband verschlechtern. Eine Reduzierung der Gurtlose führt insgesamt zu einer optimierten Insassenkinematik und damit zu einem besseren Insassenschutz, indem zum Beispiel der Rückprall des Insassen reduziert wird, der aus der Rückfederung des Sitzes entsteht.
Ein Auslösen von irreversiblen Sicherheitskomponenten wird üblicherweise erst ab einer höheren Unfallschwere vorgesehen, um Fehlauslösungen zu vermeiden, welche aufgrund notwendiger Reparaturkosten und Werkstattaufenthalte unerwünscht sind. Reversible Sicherheitskomponenten bieten in der Regel nur eine geringere Schutzwirkung als die irreversiblen, können aber in ihre Ausgangslage zurückversetzt werden. Sie werden daher häufig als präventive Schutzmaßnahmen im Vorfeld eines drohenden Unfalls eingesetzt.
Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, dass die jeweiligen Vorteile von reversiblen und irreversiblen Sicherheitskomponenten bei einem Heckaufprall und möglichen Folgekollisionen kombiniert werden können, indem ein Auslösesteuergerät beide Arten von Sicherheitskomponenten aktivieren kann, dies aber gemäß folgender Eskalationsstrategie tut: Bei geringer Unfallschwere des Heckaufpralls werden nur reversible Sicherheitskomponenten ausgelöst, bei höherer Unfallschwere werden zusätzlich irreversible Sicherheitskomponenten ausgelöst.
Werden wegen geringer Schwere des Heckaufpralls nur reversible Komponenten ausgelöst, kann der Insasse einen besseren Schutz als bisher erhalten, ohne dass Reparaturkosten anfallen oder ein Werkstattbesuch notwendig wird. Ein reversibler Gurtstraffer wickelt das Gurtband typischerweise mit einem Elektromotor auf einer Welle auf, was ohne Begrenzung des Straffweges möglich ist. Bei irreversiblen, pyrotechnischen Gurtstraffern wird für den Straffvorgang oftmals die Expansion der bei einer Verbrennung von Treibstoffen entstehenden Gase genutzt. Da diese Expansion beispielsweise durch die Treibstoffmenge oder durch die Größe der Expansionskammer begrenzt ist, ist auch der Straffweg dieser irreversiblen, pyrotechnischen Gurtstraffern begrenzt.
Bei Heckkollisionen liegt die übliche Rückverlagerungszeit der Insassen, während der diese in den Sitz gedrückt werden, in der Größenordnung von etwa 100 bis 150 ms. Diese für den Gurtstraffer zur Reduzierung einer Gurtlose zur Verfügung stehende Zeit ist deutlich länger als dies bei einem Frontalaufprall als Primärunfall der Fall ist, bei dem sich der Insasse ohne Richtungsumkehr in Richtung Gurtband bewegt. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass der reversible Straffer der durch die Insassenrückverlagerung neu entstehenden Gurtlose bei einem Heckaufprall aktiv entgegenwirken kann, indem Gurtband eingezogen wird. Die Insassenfixierung wird hierdurch wesentlich verbessert. Bei einem Frontalaufprall kann ein derzeit üblicher reversibler Gurtstraffer innerhalb der Zeit zwischen Frontalaufprall und der für die Gurtrückhaltung wirksamen Insassenvorverlagerung keine nennenswerte Gurtlose straffen. Daher werden beim Frontalaufprall reversible Gurtstraffer in der Regel durch eine vorausschauende Sensorik ausschließlich präventiv ausgelöst.
Übersteigt die Schwere des Aufpralls im weiteren Verlauf des Heckaufpralls oder von Anfang an die höhere Auslöseschwelle für irreversible Sicherheitskomponenten, bietet das System dem Insassen durch das Auslösen von irreversiblen Schutzkomponenten zusätzlich einen besseren Schutz als dies nur mit reversiblen Komponenten möglich wäre.
Sollte nach dem Heckaufprall ein Sekundäraufprall folgen, wäre die verstärkte Insassenfixierung wie bereits beschrieben aufgrund einer reversiblen Gurtstraffung vorteilhaft. Sollte es zu keinem Sekundäraufprall kommen, entstünde kein Nachteil, da die reversible Gurtstraffung nach angemessener Zeit, oder wenn die drohende Gefahr als nicht mehr vorhanden eingestuft werden kann, wieder in den Ausgangszustand versetzt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Auslösezeitpunkt für die Schutzkomponenten in Abhängigkeit von Parametern auf die spezielle Situation des Heckaufpralls mit möglichem Folgeunfall und der kombinierten Nutzung von reversiblen und irreversiblen Schutzkomponenten abgestimmt werden, um die Schutzwirkung weiter zu optimieren. Beeinflussende Parameter können folgende sein: Beschleunigungsverlauf des Heckaufpralls, Auslöseverzögerungszeit der jeweiligen Sicherheitskomponente, Vor- bzw. Rückverlagerung Insasse und/oder Bewegungsumkehr Insasse (d. h. Zeitpunkt der maximalen Gurtlose). Dies ist für irreversible Schutzkomponenten bekannt und in Ausführungsarten in den als Stand der Technik aufgeführten EP 0 464 033 B1 , EP 0 852 193 B1 und DE 196 25 004 A1 für die Auswertung und Erkennung von Aufprallsituationen und für die Auslösung von Sicherheitseinrichtungen beschrieben. Durch das unterschiedliche Verhalten von reversiblen und irreversiblen Sicherheitskomponenten muss dieses unterschiedliche Verhalten dabei aber neu berücksichtigt werden. Besonders für reversible Sicherheitskomponenten kann es sinnvoll sein, unterschiedliche Auslösezeiten und Auslöseschwellen zu definieren. Dadurch kann eine Auslösestrategie beispielsweise die Verzögerungszeit oder Rückhaltewirkung der einzelnen Sicherheitskomponenten berücksichtigen und deren Auslösung möglichst optimal aufeinander abstimmen, da jede Komponente separat berücksichtigt und unabhängig von anderen ausgelöst werden kann. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, für den Heckaufprall vorausschauende und den Aufprall erfassende Sensorik zu kombinieren, um den Auslösezeitpunkt für die einzelnen Komponenten noch gezielter abstimmen zu können.
Bekanntermaßen bietet es sich für die Auslösung von irreversiblen Sicherheitskomponenten an, existierende Komponenten wie z. B. eine Beschleunigungssensorik als Heckaufprallsensorik zu nutzen. Beispiele für mögliche Auswertungen zur Erkennung eines Heckaufpralls sind in der DE 196 25 004 A1 beschrieben. Hierfür wertet ein Auslösesteuergerät das Signal eines Beschleunigungsaufnehmers aus. Alternativ oder ergänzend könnten beispielsweise auch Kamera- und/oder Ultraschallsysteme Verwendung finden, wie sie zum Beispiel als Einparkhilfe eingesetzt werden. Aufgrund einer Restunsicherheit in der Bewertung bieten sich solche vorausschauenden Systeme zur Auslösung von reversiblen Sicherheitssystemen an, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Gemäß der Erfindung wird nun ein und dieselbe Heckaufprallsensorik genutzt, um sowohl die irreversiblen als auch die reversiblen Sicherheitskomponenten auszulösen und zwar bei unterschiedlichen Auslöseschwellen.
Eine besonders vorteilhafte Lösung, wie sie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, besteht darin, die ohnehin vorhandene Beschleunigungssensorik als Aufprallsensorik zu nutzen, um reversible und irreversible Straffer auszulösen oder die Auslösung zu ermöglichen, wenn noch weitere Bedingungen erfüllt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Die Figur zeigt ein Auslösesteuergerät 2 für ein Insassen-Rückhaltesystem mit einer Beschleunigungssensorik 1 als Heckaufprallsensorik, einem reversiblen Gurtstraffer 3 als reversible Sicherheitskomponente und einem pyrotechnischen Gurtstraffer 4 als irreversible Sicherheitskomponente.
Das Ausführungsbeispiel ist schematisch in einem Blockschaltbild in Figur dargestellt. Eine Beschleunigungssensorik 1 übermittelt die von ihr gemessenen Werte an das Auslösesteuergerät 2. Bei einer üblichen Beschleunigungssensorik wird bekanntermaßen mit einer seismischen Masse die Fahrzeugbeschleunigung erfasst. Nach einer Aufbereitung des Beschleunigungssignals im Auslösesteuergerät 2 kann zum Beispiel durch Integration mittels einer Schwellenabfrage beispielsweise bei einem Frontalaufprall ein Airbag ausgelöst werden. Wird auf diese Art von dem Auslösesteuergerät 2 ein Heckaufprall erkannt, so ermittelt es, ob dessen Schwere die Auslöseschwelle für den reversiblen 3 und/oder die höhere Auslöseschwelle für den pyrotechnischen Gurtstraffer 4 überschreitet und löst gegebenfalls die entsprechende Sicherheitskomponente aus. In einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte hierzu auch eine so genannte aktive Kopfstütze gehören, die sich bei Auslösung an den Kopf des Insassen annähert, um ihn besser abstützen zu können. Durch die bessere Insassenfixierung kann der Insasse wie oben dargelegt besser geschützt werden. Bei möglichen Folgekollisionen, die dadurch ausgelöst werden könnten, dass das getroffene Fahrzeug durch den Heckaufprall gegen andere Hindernisse oder gar in die Spur des Gegenverkehrs gestoßen werden könnte, kann die verbesserte Insassenfixierung besonders vorteilhaft sein.
Da die Auslösung des reversiblen Gurtstraffers 3 keine Reparaturkosten verursacht und keinen Werkstattbesuch zur Folge hat, kann die Aktivierung wie beschrieben auch bereits bei geringen Unfallschweren erfolgen. Sollte es zu keinem solchen Sekundäraufprall kommen, entstünde kein Nachteil, da die reversible Gurtstraffung nach angemessener Zeit automatisch wieder gelöst werden könnte, wie dies durch den gestrichelten Pfeil dargestellt wird. Dies könnte in einem weiteren Ausführungsbeispiel anders als im Blockschaltbild dargestellt auch durch die Komponente selbst erfolgen.

Claims

Auslösesteuergerät (2) für ein Insassen-Rückhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit einem irreversiblen Gurtstraffer (4), wobei das Auslösesteuergerät (2) mindestens einen als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens einer Auslöseschwelle auswertet und bei Überschreiten der Auslöseschwelle ein Auslösesignal an den irreversiblen Gurtstraffer (4) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Auslöseschwelle zur Auslösung eines reversiblen Gurtstraffers (3) vorgesehen ist, der gleiche Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens sowohl der Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) als auch der zweiten Auslöseschwelle ausgewertet wird und die zweite Auslöseschwelle niedriger als die Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) ist.
Auslösesteuergerät (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein separates Signal ein bereits ausgelöster reversibler Gurtstraffer (3) in den Zustand vor der Aktivierung zurückgesetzt werden kann.
Verfahren für ein Auslösesteuergerät (2) für ein Insassen-Rückhaltesystem für Kraftfahrzeuge mit einem irreversiblen Gurtstraffer (4), wobei das Auslösesteuergerät (2) mindestens einen als Beschleunigungssensor ausgebildeten Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens einer Auslöseschwelle auswertet und bei Überschreiten der Auslöseschwelle ein Auslösesignal an den irreversiblen Gurtstraffer (4) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer zweiten Auslöseschwelle, die niedriger als die Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) ist, das Auslösesteuergerät (2) ein Auslösesignal an den reversiblen Gurtstraffer (3) ermöglicht, wobei der gleiche Sensor (1) zur Erkennung eines Heckaufpralls hinsichtlich des Überschreitens sowohl der Auslöseschwelle zur Auslösung des irreversiblen Gurtstraffers (4) als auch der zweiten Auslöseschwelle ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein separates Signal ein bereits ausgelöster reversibler Gurtstraffer (3) in den Zustand vor der Aktivierung zurückgesetzt werden kann.