DE10320047A1

DE10320047A1 - Vorrichtung zur Aufprallerkennung

Info

Publication number: DE10320047A1
Application number: DE2003120047
Authority: DE
Inventors: Anton Dukart; Ulrike Gröger; Rolf-Jürgen Recknagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Aufprallerkennung vorgeschlagen, die wenigstens einen Draht aufweist. Der Aufprall wird dann anhand einer Widerstandsmessung in Abhängigkeit von einer Dehnung des Drahts erkannt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Aufprallerkennung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Aus DE 297 08 926 U1 ist ein Aufprallsensor bekannt, der im Bereich der Stoßstange angeordnet ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufprallerkennung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass nunmehr durch die Aufprallerkennung über eine Widerstandsmessung, die in Abhängigkeit von einer Dehnung eines Drahtes, der als Aufprallsensor verwendet wird, einen Wert abgibt, eine besonders einfache Vorrichtung zur Aufprallerkennung vorliegt. Insbesondere ist damit auch eine Charakterisierung des Aufprallobjekts möglich. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des Sensors ist er kostengünstig. Die Vorrichtung wird in eine Energie absorbierende Struktur an der Fahrzeugfront integriert und die Messeigenschaften der Vorrichtung werden von den Eigenschaften dieser Struktur bestimmt.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Vorrichtung zur Aufprallerkennung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass der wenigstens eine Draht Nickel und Chrom aufweist, insbesondere eine Nickel-Chrom-Verbindung. Dies macht ihn besonders geeignet, um gedehnt zu werden und einen entsprechenden Widerstandswert aufgrund der Dehnung abzugeben.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der wenigstens eine Draht eine Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung aufweist, sodass Störeinkopplungen die Messung nicht verfälschen können. Die Abschirmung ist dabei vorzugsweise aus Metall ausgeführt. Die Abschirmung kann in Form eines Koaxialkabels ausgeführt sein.

Zweckmäßigerweise erkennt die Vorrichtung den Aufprall anhand einer Widerstandsänderung, insbesondere kann dabei eine differenzielle Widerstandsmessung verwendet werden. Damit vermeidet man störende Einflüsse der Temperatur oder langsame Längenänderungen. Damit kann mit dem Draht eine störungsunempfindliche Aufpralldetektion erfolgen.

Vorzugsweise ist der Draht im Bereich eines Stoßfängers angeordnet. Dies ist der geeignete Ort an einem Fahrzeug, um einen Aufprall, insbesondere eines Fußgängers, zu detektieren. Dabei kann der Draht in einer Plastikverkleidung des Stoßfängers vergossen sein oder hinter dem Stoßfänger kraftschlüssig angeordnet sein. Hierzu kann er zum Beispiel in an der Plastikverkleidung angebrachte Teile oder eine Rille eingeklipst werden, was für den Verbau sehr einfach wäre. Auch eine Klebung an die Plastikverkleidung wäre hier möglich.

Durch die Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Widerstandsänderung oder Widerstandsmessung ist die Vorrichtung in der Lage, eine Klassifizierung des Aufprallobjekts durchzuführen. Insbesondere ist dabei auch die Aufprallschwere identifizierbar. Die Vorrichtung ist dabei derart mit einem Rückhaltesystem koppelbar, dass das Rückhaltesystem ein Signal der Vorrichtung bei der Ansteuerung der Rückhaltemittel wie Gurtstraffer oder Airbag berücksichtigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient demnach als unterstützender Sensor, beispielsweise für den Up-Front-Sensor, um im Auslösealgorithmus Berücksichtigung zu finden.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung mehrere Drähte aufweist, die voneinander getrennt sind, um den Aufprallort zu erkennen.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 ein Widerstandsänderungs-Zeit-Diagramm,
5 eine erste Anordnung mehrerer Drähte und
6 eine zweite Anordnung mehrerer Drähte.
Beschreibung
Das Haupteinsatzgebiet von Aufprallsensoren, wie es Stoßstangensensoren sind, soll die Fußgängeraufprallerkennung sein. Hierbei kommen Kraftsensoren oder Verformungssensoren zum Einsatz, die sich über die gesamte Breite des Fahrzeugs in der Stoßstange erstrecken. Beispiele für Kraftsensoren sind eine Piezo-Folie, Dehnmessstreifen, Lichtleitersensoren und/oder Sensoren aus Komposit. Bei den Verformungssensoren handelt es sich teilweise ebenfalls um Nichtleiter oder einfache Schalter. Zur Erkennung des Aufprallorts werden mitunter mehrere Sensoren verwendet.
Diese Sensoren sind aufgrund ihres komplexen Ausbaus relativ teuer und störanfällig. Einfache Schalter sind dagegen nicht in der Lage, gleichzeitig sowohl die Aufprallgeschwindigkeit als auch die Masse und Steifigkeit des auftreffenden Objekts zu detektieren.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Längenänderung eines Drahtes durch einen Aufprall zur Messung des Aufpralls zu verwenden. Dabei wird der Widerstand des Drahts gemessen, der sich bei einer Dehnung ändert. Ähnlich wie bei einem Dehnmessstreifen wird der Widerstand des Drahtes gemessen. Ändert sich die Länge des Drahtes, ändert sich auch dessen Widerstand. Bei einem Fußgängeraufprall verformt sich der Stoßfänger und der Draht dehnt sich. Das kann über die Widerstandsänderung des Drahtes detektiert werden.
Zweckmäßigerweise kann der Draht einen Schirm in Form eines Koaxialkabels aufweisen, um die Einkopplung elektromagnetischer Störstrahlung zu vermeiden.
Beobachtet man den dynamischen Anteil des Widerstands, wie bei einer differenziellen Widerstandsänderung, so vermeidet man ebenfalls die störenden Einflüsse der Temperatur oder langsame Längenänderungen. Somit kann mit dem Widerstandsdraht eine störungsunempfindliche Aufpralldetektion erfolgen.
Der Draht kann in der Plastikverkleidung des Stoßfängers vergossen oder auch dahinter kraftschlüssig angebracht sein. Man erhält einen zeitlichen Signalverlauf, aus dem man Schlüsse über das aufprallende Objekt ziehen kann. Damit ist dann eine einfache Klassifizierung des Objekts und auch des Aufpralls möglich.
Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des Sensors ist er kostengünstig. Der Sensor ist in die energieabsorbierende Struktur an der Fahrzeugfront integriert, und seine Messeigenschaften werden von den Eigenschaften dieser Struktur bestimmt. Der Sensor kann auch als unterstützender Up-Front-Sensor zur besseren Crash-Charakterisierung in Bezug auf den Crash-Typ und die Crash-Schwere herangezogen werden. Weiterhin ist es möglich, eine Aufprallortbestimmung durch den Einsatz mehrerer solcher Sensoren durchzuführen. Die Funktionsfähigkeit wird durch die Widerstandsmessung sichergestellt.
Beim Treffen der Auslöseentscheidung für vorhandene Rückhaltemittel oder Fußgängerschutzmittel werden noch die Eigengeschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs zur Plausibilisierung herangezogen. Echte Crashs und Parkrempler werden so unterschieden. Die Nachverarbeitung der beiden Sensorsignale kann in einem eigenen Steuergerät oder im zentralen Airbagsteuergerät erfolgen. Die Sensoren sind für den Betrieb im Motorraumbereich spezifiziert.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung, wo die erfindungsgemäße Vorrichtung ihre Sensorik aufweist. Eine Stoßstange 12 ist über Stoßstangenhalter 13 und Prallboxen 10 mit Längs- bzw. Querträgern 11 des Kraftfahrzeugs verbunden. An der Stoßstange 12 ist ein Draht der Länge nach angebracht, um bei einem Aufprall gedehnt zu werden, wobei diese Dehnung sich dann in einer Widerstandsänderung ausdrückt. Hier ist der Draht in einer Plastikverkleidung der Stoßstange 12 vergossen. Es ist möglich, dass der Draht hinter dem Stoßfänger 12 kraftschlüssig angeordnet ist.
2 zeigt, wie die Messung des Widerstands des Drahts durchgeführt wird. Eine Konstantstromquelle 21 treibt einen vorgegebenen Strom durch einen Draht 20, der in der Stoßstange 12 angeordnet ist, sodass unabhängig von seinem Widerstand der Draht 20 immer mit dem gleichen Strom durch die Konstantstromquelle 21 beaufschlagt wird. Der Draht ist zwischen den Elektroden 22 und 23 gespannt, wobei an diesen Elektroden 22 und 23 die Spannung gemessen wird, die über dem Draht 20 abfällt. Nach dem ohmschen Gesetz kann dann der Widerstand durch die Teilung der Spannung U durch den Strom bestimmt werden. Vorzugsweise wird dabei die Widerstandsänderung ausgewertet, um Langzeiteffekte oder Temperatureffekte zu eliminieren. Es erfolgt also eine differenzielle Messung. Der Draht 20 ist vorzugsweise aus Nickel-Chrom hergestellt. Er weist eine entsprechende Zähigkeit auf um bei einem Aufprall nicht sofort zu reißen, sondern um zunächst gedehnt zu werden.
3 zeigt in einem Blockschaltbild, wie das Signal des Sensors weiter ausgewertet wird. Ein Sensor 30 mit dem Draht 20, der in der Stoßstange angeordnet ist, liefert das Spannungssignal, das in Block 31 digitalisiert, verstärkt und gegebenenfalls weiterverarbeitet wird. Die Verarbeitung 31 kann dem Sensor 30 direkt zugeordnet sein wie ein eigenes Steuergerät oder aber sie kann sich im Steuergerät 32 selbst befinden. Das Ausgangssignal der Verarbeitung 31 wird nämlich dem Steuergerät 32 zugeführt, sodass das Steuergerät 32 aus dieser Größe den Aufprall, gegebenenfalls den Aufprallort und die Aufprallschwere erkennen kann. Diese Größe wird mit weiteren Sensorgrößen verknüpft, die von der Sensorik 34 geliefert werden. Die Sensorik 34 beinhaltet vom Steuergerät 32 ausgelagerte Sensoren und auch Precrash-Sensoren. Das Steuergerät 32 selbst weist Beschleunigungssensoren auf, die in der Lage sind, zumindest in Fahrzeuglängs- und -querrichtung Beschleunigung zu erfassen. Zusätzlich kann ein Beschleunigungssensor in Fahrzeugvertikalrichtung vorhanden sein und auch ein Drehratensensor. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen bestimmt ein Steuergerät 32, ob Rückhaltemittel 33 angesteuert werden. Dabei kann zusätzlich noch ein Signal von einer Innenraumsensierung verwendet werden, um bei Rückhaltemitteln, die sich in der Fahrgastzelle befinden, auch nur vorhandene Fahrzeuginsassen zu schützen. Damit wird vermieden, dass unnötig Rückhaltemittel wie Airbags aktiviert werden. Zusätzlich gehören zu diesen Rückhaltemitteln 33 auch Fußgängerschutzmittel, die sich im Außenbereich des Fahrzeugs befinden, wie beispielsweise ein Außenairbag oder eine hochklappbare Motorhaube.
4 visualisiert in einem Widerstandsänderung-Zeit-Diagramm, wie ein Fahrzeugrempler von einem echten Crash anhand des Signals der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschieden werden kann. Auch ein Fahrzeugrempler führt – hier durch die Kurve 40 schematisch dargestellt – zu einer Änderung des Widerstands des Drahts. Diese Änderung ist jedoch geringer und von geringerer zeitlicher Dauer als bei einem echten Crash. Bei einem echten Crash, bei dem auch Rückhaltemittel ausgelöst werden sollen, ist die Kurve 41 beispielhaft maßgebend. Die Widerstandsänderung ist weit höher und dauert auch länger an.
5 zeigt eine Konfiguration zur Ermittlung des Aufprallorts. Hierbei sind drei Drähte 51, 54 und 58 in Reihe geschaltet. Die Drähte werden erneut durch eine Konstantstromquelle 50 mit einem konstanten Strom beaufschlagt. Über den Draht 51 wird zwischen den Elektroden 52 und 53 die Spannung U1 gemessen, über den Draht 54 wird zwischen den Elektroden 55 und 56 die Spannung U2 gemessen und über den Draht 58 wird zwischen den Elektroden 57 und 59 die Spannung U3 gemessen. Durch Auswertung der Spannungen, die die Widerstandsänderungen dieser Drähte repräsentieren, erkennt man bei einem Aufprall, bei welchem Draht der Aufprall erfolgt ist.
6 zeigt eine alternative Anordnung zur Aufprallortsbestimmung. Wiederum wird eine Konstantstromquelle 60 verwendet, die aber nun eine Parallelschaltung von unterschiedlich langen Drähten 62, 65 und 68 mit einem Konstantstrom beaufschlagt. Der Draht 62 ist der längste und erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Länge der Stoßstange. Hier wird zwischen den Elektroden 61 und 63 die Spannung über den Draht 62 gemessen. Der Draht 65 ist erheblich kürzer als der Draht 62 und erstreckt sich beispielsweise nur über zwei Drittel der Stoßstange. Hier wird die Spannung über den Draht 65 zwischen den Elektroden 64 und 66 gemessen. Der Draht 68 ist der kürzeste und reicht beispielsweise nur bis zur Mitte der Stoßstange. Hier wird die Spannung zwischen den Elektroden 67 und 69 über den Draht 68 gemessen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Aufprallort identifiziert werden kann und eine gewisse Redundanz vorliegt.
Außer einer Konstantstromquelle ist es auch möglich, eine Konstantspannungsquelle zu verwenden, um dann den Strom zu messen, der durch den Draht fließt.

Claims

Vorrichtung zur Aufprallrkennung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Draht (20) aufweist und derart konfiguriert ist, dass der Aufprall anhand einer Widerstandsmessung in Abhängigkeit von einer Dehnung des Drahts (20) erkannt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Draht (20) Nickel und Chrom aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass um den wenigstens einen Draht (20) eine Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung den Aufprall anhand einer Widerstandsänderung (dR) erkennt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (20) im Bereich eines Stoßfängers (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (20) in einer Plastikverkleidung des Stoßfängers (12) vergossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (20) hinter dein Stoßfänger kraftschlüssig angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass die Vorrichtung zur Klassifizierung eines Aufprallobjekts einen zeitlichen Verlauf der Widerstandsmessung verwendet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Rückhaltesystem (32, 33, 34) derart koppelbar ist, dass das Rückhaltesystem (32, 33, 34) ein Signal der Vorrichtung bei der Ansteuerung von Rückhaltemitteln (33) berücksichtigt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere Drähte (51, 54, 58, 62, 65, 68) aufweist, um den Aufprallort zu erkennen.