DE19939984A1 - Verfahren zur richtungsselektiven Ausrichtung einer passiven Sicherheitseinrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur richtungsselektiven Auslösung einer passiven Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug wird vorgestellt, wie es insbesondere aus der DE 19715575 C1 zu entnehmen ist. Die dort vorgeschlagene Winkelkorrektur basiert auf einer Linearkombination der von den Beschleunigungsaufnehmern kommenden Signale mit Richtungskorrekturfaktoren. Diese Faktoren wurden bisher durch Einprägen bekannter Beschleunigungssignale erfaßt. DOLLAR A Grundgedanke des vorliegenden Verfahrens ist der Einsatz wenigstens einer Bezugsmarkierung an den Beschleunigungsaufnehmern oder mit diesen fest verbundenen Bauteilen und einer die Bezugsmarkierung(en) erkennenden und daraus die Lage dieser bestimmenden Lageerfassungseinheit, mittels der nach dem Einbau der Beschleunigungsaufnehmer deren Ist-Lage bestimmt, mit einer Soll-Lage verglichen und daraus die Richtungskorrekturfaktoren (cij) eingestellt werden. Besonders bevorzugt ist die Kaskadierung einer Einprägung bekannter Beschleunigungssignale und der Lageerfassung anhand der Bezugsmarkierungen durch entsprechende Anwendung nacheinander, wobei die Bezugsmarkierung vorab festgelegt oder erst nach der Einprägung der bekannten Beschleunigungssignale in Abhängigkeit von den tatsächlich gemessenen Signalen aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur richtungsselektiven Auslösung einer passiven Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Airbag-Systems in einem Fahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist der DE 197 15 575 C1 zu entnehmen. So beschreibt diese Patentschrift die Probleme mit der Richtigungsempfindlichkeit bei der Montage der Beschleunigungsaufnehmer.

Die Richtungsempfindlichkeit beschleunigungsempfindlicher Elemente, beispiels­ weise piezoelektischer Sensoren, ist theoretisch recht gut. Die Unsicherheit im Meßergebnis kommt hingegen im allgemeinen von den Ungenauigkeiten bei der Montage der beschleunigungsempfindlichen Elemente im Gehäuse des Be­ schleunigungsaufnehmers, des Beschleunigungsaufnehmers auf der Platine, der Platine im Gehäuse und des fertigen Geräts im Fahrzeug. Der Irrtum bei der Messung kommt dabei weniger durch eine Verfälschung eines Signals zustande, das in Richtung der maximalen Empfindlichkeit der Beschleunigungsaufnehmer wirkt. Vielmehr werden diejenigen Signalanteile am stärksten verfälscht, die senkrecht daran anliegen. Diese Größe wird in den Datenblättern meist als Quer­ empfindlichkeit bezeichnet, bedeutet aber in fast allen Fällen nichts anderes als den Winkel, mit dem das beschleunigungsempfindliche Element gegenüber dem Nomi­ nalwinkel seiner gerichteten Empfindlichkeitsachse verdreht eingebaut sein kann.

Die Herstellung von Beschleunigungsaufnehmern mit ausreichend geringer Winkel­ toleranz sowie eine entsprechend genaue Montage im Gerät und im Fahrzeug hat einen ganz erheblichen Aufwand zur Folge. Daher sind die bekannten Vorrichtungen entweder in Ihren Herstellung teuer, weil Bauteile mit besonders genauer Winkel­ empfindlichkeit verwendet werden müssen.

Oder ihr Einbau ist aufwendig und damit wiederum teurer, weil bei der Verwendung von weniger genauen Bauteilen ein sehr genauer Abgleich der Empfindlichkeit und eine Kompensation der Winkeltoleranz nach dem Einbau vorgenommen werden müssen.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus DE 37 17 427, DE 37 33 837 C2 oder DE 41 16 336 C1 bekannt. Aus der WO 94/12886 ist darüber hinaus ein monokristalliner Beschleunigungssensor zu entnehmen, bei dem die aus­ lenkbare Masse aufgrund der definierten Ausrichtung der Kristalle einen theoretisch bekannten Winkel zu den gewünschten Hauptempfindlichkeitsachsen aufweist. Die auf die auslenkbare Masse wirkenden und an insgesamt vier Aufnehmern erfaßten Kräfte werden entsprechend ihrer Bestandteile in die Hauptempfindlichkeits­ richtungen zerlegt und so der Auswertung zur Verfügung gestellt. Ein Abweichen der tatsächliche Ist-Ausrichtungen der Empfindlichkeitsachsen von vorgegebenen Soll- Ausrichtungen aufgrund von Einbauabweichungen wird nicht betrachtet.

Die DE 197 15 575 C1 schlägt hingegen eine Winkelkorrektur der von den Beschleunigungsaufnehmern kommenden Signale durch eine Linearkombination vor, wobei auch ein Verfahren zur Bestimmung der Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} vorgeschlagen wird, indem sequentiell n bekannte Beschleunigungssignale in n verschiedenen Richtungen in die n Beschleunigungsaufnehmer eingeprägt und die daraus resultierenden n × n Ausgangssignale a(I)1, a(I)2, . . . a(I)n; a(II)1, a(II)2, . . . a(II)n; . . .; a(n)1, a(n)2, . . . a(n)n gemessen und die Faktoren cij aus den gemessenen Ausgangssignalen gemäß

bestimmt werden, wobei {cij} eine aus den Faktoren cij aufgebaute n × n-Matrix und eine Korrekturmatrix {Rij} die vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Beschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Werte sind. Liegen orthogonale Beschleunigungssignale gleicher Amplitude vor, vereinfacht sich {Rij} zur Einheitsmatrix {E}.

Die Baugruppe nach ihrem Einbau in ihrem Fahrzeug zu testen, indem das ganze Fahrzeug den vorgegebenen Beschleunigungssignalen ausgesetzt wird, ist un­ praktikabel. Durch das Testen allein der Baugruppe werden jedoch Abweichungen beim Einbau in das Fahrzeug nicht erfaßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein weiteres Verfahren zur richtungsselektiven Ausrichtung einer passiven Sicherheitseinrichtung vorzustellen, bei dem auf besonders einfache Weise die zur Winkelkorrektur erforderlichen Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} gewonnen werden, welches auch Abweichungen bei der Endmontage im Fahrzeug erfassen kann.

Grundgedanke der Erfindung ist der Einsatz wenigstens einer Bezugsmarkierung an den Beschleunigungsaufnehmern oder mit diesen fest verbundenen Bauteilen und einer die Bezugsmarkierung(en) erkennenden und daraus die Lage dieser bestimmenden Lageerfassungseinheit, mittels der nach dem Einbau der Be­ schleunigungsaufnehmer deren Ist-Lage bestimmt, mit einer Soll-Lage verglichen und daraus die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} eingestellt werden.

Die Zuhilfenahme einer Bezugsmarkierung ermöglicht grundsätzlich die Erkennung im eingebauten Zustand im Fahrzeug. Da die Richtungsempfindlichkeit der beschleunigungsempfindlichen Elemente an sich recht gut ist, kann eine Bezugs­ markierung daran recht genau auf die IST-Ausrichtungen der Empfindlichkeitsachsen ausgerichtet werden. Bei der Montage dann auftretende Abweichungen können anhand der Bezugsmarkierung erkannt und durch die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} ausgeglichen werden.

Besonders bevorzugt ist jedoch die Kaskadierung, also die Kombination des Verfahrens der Einprägung bekannter Beschleunigungssignale und der Lage­ erfassung anhand der Bezugsmarkierungen durch entsprechende Anwendung nacheinander. Diese Kaskadierung nutzt die Vorteile beider Verfahren und vermeidet deren jeweilige Nachteile. So wird zunächst das Einprägen bekannter Beschleunigungssignale erfolgen, weil dadurch zwar die tatsächliche Ausrichtung der Empfindlichkeitsachsen exakt möglich ist, die Anwendung aber nur für die räumlich ja noch kleine Baugruppe praktikabel ist. Oft wird dies noch beim Hersteller der Beschleunigungsaufnehmergruppe erfolgen.

Durch das Lagererfassungsverfahren anhand der Bezugsmarkierungen hingegen können dann noch im eingebauten Zustand während der Montage auftretende Lageabweichungen erfaßt werden. Die Bezugsmarkierung kann dabei entweder fest an der Baugruppe vorgegeben und die Baugruppe entsprechend dieser bei der Einwirkung der bekannten Beschleunigungssignale ausgerichtet sein oder aber es wird die Bezugsmarkierung entsprechend der aus den bekannten Beschleunigungs­ signalen erfaßbaren IST-Ausrichtung auf der Baugruppe angeordnet.

So werden in der ersten Variante die Beschleunigungsaufnehmer in einer Baugruppe montiert, diese Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern in einer fest vorgegebenen und bekannten Testeinbaulage unter Ausrichtung auf die von der Lageerfassungseinheit erkennbare(n) Bezugsmarkierung(en) sequentiell einer Anzahl von Testbeschleunigungssignalen ausgesetzt, die in ihrer Lage bezüglich der Testeinbaulage bekannt und in der Ausrichtung verschieden sind, aus den Testbeschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Testbeschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus erste, für die Testeinbaulage gültige Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} eingestellt werden. Die Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern wird dann in das Fahrzeug eingebaut und mittels Lageerfassungseinheit die Ist-Lage der Bezugs­ markierung(en) bestimmt, mit einer Soll-Lage der Bezugsmarkierung(en) verglichen und bei Abweichungen die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} korrigiert.

In der zweiten Variante kann alternativ dazu die noch von den betreffenden Bezugsmarkierungen freie Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern in einer fest vorgegebenen und bekannten Testeinbaulage sequentiell einer Anzahl von Test­ beschleunigungssignalen ausgesetzt werden, die in ihrer Lage bezüglich der Testeinbaulage bekannt und in der Ausrichtung verschieden sind, aus den Testbeschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Testbeschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus die von der Lageerfassungseinheit erkennbare(n) Bezugsmarkierung(en) abgeleitet und entsprechend auf der Baugruppe angebracht werden. Die Bezugsmarkierung codiert und ersetzt somit die ersten, für die Testeinbaulage gültige Richtungskorrektur­ faktoren {c_ij} der ersten Variante. Die Baugruppe mit den Beschleunigungsauf­ nehmern wird dann wieder analog in das Fahrzeug eingebaut und mittels Lage­ erfassungseinheit die Ist-Lage der Bezugsmarkierung(en) bestimmt, mit einer Soll- Lage der Bezugsmarkierung(en) verglichen und bei Abweichungen die Richtungs­ korrekturfaktoren {c_ij} korrigiert.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 Skizze die SOLL-Lage des Beschleunigungsaufnehmers und der Bezugsmarkierungen

Fig. 2 Skizze der IST-Lage des Beschleunigungsaufnehmers und der Bezugsmarkierungen

Fig. 3 Kaskadierung von Einprägung bekannter Beschleunigungssignale und bezugsmarkierungsorientierter Erfassung in den verschiedenen Fertigungsstufen

Die Fig. 1 skizziert die SOLL-Lage eines Beschleunigungsaufnehmers 6 in einem vorgegebenen x-y-Koordinatensystem. Dabei weist der Beschleunigungsaufnehmer 6 eine SOLL-Lage 3.SOLL seiner Hauptempfindlichkeitsachse und entsprechende SOLL-Lagen 1.SOLL und 2.SOLL der Bezugsmarkierungen 1 und 2 auf, die in diesem Fall als Bohrungen für die Befestigung der Baugruppe eine weitere Funktion erfüllen. Es wird daran bereits deutlich, daß bei der Verwendung fest vorgegebener Bezugs­ markierungen Merkmale verwendet werden können, insbesondere Eckpunkte oder Kanten, Bohrungen oder Leitbahnen, die an der Baugruppe oder den Beschleu­ nigungsaufnehmern mittels Lageerfassungseinheit erkennbar sind und es keine zusätzlichen Anbringung solcher Bezugsmarkierungen bedarf. Dabei ist von Bedeutung, nach welchem technischen Prinzip die Lageerfassungseinheit arbeitet. Neben optischen Verfahren der Lageerkennung bieten sich auch Ultraschall- oder Röntgenverfahren an. Sollte die Baugruppe für die gewählte Technik keine aus­ reichend signifikanten Merkmale aufweisen, müssen selbstverständlich diese zusätzlich angebracht werden. Die Röntgentechnik erweist sich in derzeitigen Versuchen als besonders bevorzugt, da diese durch Kunststoffgehäuse hindurch erfolgen kann und auf metallische Einlegeteile in Bohrungen sowie Bohrungen in Leiterplatten äußerst signifikante Merkmale als Bezugsmarkierungen bietet.

Deutlich wird anhand der Fig. 1 und 2 auch, daß als Bezugsmarkierung nicht nur Merkmale an den Beschleunigungsaufnehmern selbst, sondern auch an mit diesen fest verbundenen Bauteilen, beispielsweise der Baugruppe, in frage kommen.

Die Lageerfassungseinheit erhält die SOLL-Lage 1.SOLL und 2.SOLL der Bezugsmarkierungen 1 und 2 in Form von Vektoren 4.SOLL und 5.SOLL bezüglich des x-y-Koordinatensystems vorgegeben.

In Fig. 2 wird nun die Erfassung der tatsächlichen IST-Lage 1.IST und 2.IST der Bezugsmarkierungen 1 und 2 in Form von Vektoren 4.IST und 5.IST bezüglich des x-y-Koordinatensystems dargestellt.

Während durch die Lageerfassungseinheit die Abweichung Δ2 bei der Montage erfaßt wird, kann durch das Verfahren der Einprägung von bekannten Testbeschleu­ nigungssignalen zudem noch die Abweichung Δ1 erkannt werden, die sich zwischen der aus der IST-Lage 1.IST und 2.IST der Bezugsmarkierungen 1 und 2 zu erwar­ tenden Ausrichtung 3.f(1.IST, 2.IST) und der tatsächlichen Ausrichtung 3.IST ergibt.

Die Fig. 3a bis 3c verdeutlichen die Kaskadierung des Verfahrens der Einprägung bekannter Testbeschleunigungssignale mit der bezugsmarkierungsorientierten Lage­ erfassung. So werden in einem ersten Fertigungsabschnitt beim Hersteller der Be­ schleunigungsaufnehmer (7) die Beschleunigungsaufnehmer in eine Baugruppe montiert in einer fest vorgegebenen und bekannten Testeinbaulage unter Aus­ richtung auf die von der Lageerfassungseinheit erkennbare(n) Bezugsmarkierung(en) sequentiell einer Anzahl von bekannten Testbeschleunigungssignalen ausgesetzt. Aus den Testbeschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale werden erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Testbeschleu­ nigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus erste, für die Testeinbaulage gültige Richtungskorrekturfaktoren {C1} eingestellt.

Alternativ dazu kann auch eine Bezugsmarkierung so aufgebracht werden, daß aus ihr die IST-Lage der Hauptempfindlichkeitsachse ableitbar ist.

In einem zweiten Fertigungsabschnitt in Fig. 3b werden mehrere dieser Beschleunigungsaufnehmer von einem Systemzulieferer auf einer Leiterplatte als komplette Baugruppe (8) in verschiedenen Richtungen montiert. Die dabei auftretenden Montageabweichungen werden anhand der Bezugsmarkierungen erkannt und entsprechende zweite Richtungskorrekturfaktoren {C2} ermittelt, die sich entweder auf die IST-Lage der Hauptempfindlichkeitsachse beziehen oder aber mit den ersten Richtungskorrekturfaktoren {C1} verknüpft werden.

Baut nun in einem dritten Fertigungsabschnitt ein Automobilhersteller in Fig. 3c die Leiterplatte beispielsweise durch Montagefehler nicht in der vom Systemzulieferer geplanten Ausrichtung ein bzw. kommt es zu Abweichungen, kann dies durch dritte Richtungskorrekturfaktoren {C3} korrigiert werden, die zusammen mit den ersten und zweiten Richtungskorrekturfaktoren {C1} * {C2} * {C3} die entgültigen Richtungskorrekturfaktoren {C} bilden. Auch diese Abweichungen können durch eine Lageerfassungseinheit ohne weiteres auch im fertig montierten Fahrzeug (9) erkannt werden. Der besondere Vorteil dieser Kaskadierung liegt darin, daß die Abweichungen zwischen den einzelnen Herstellern immer wieder für den nach­ folgenden Hersteller nachvollziehbar sind und ausgeglichen werden können. Die Winkelkorrektur erfolgt jeweils in der Auswerteeinheit 10.

Claims (6)

1. Verfahren zur richtungsselektiven Ausrichtung einer passiven Sicherheitsein­ richtung, insbesondere eines Airbag-Systems in einem Fahrzeug,

• a) wobei mindestens zwei Beschleunigungsaufnehmer und eine Auswerteein­ richtung vorgesehen sind, die die von den Beschleunigungsaufnehmern kommenden Signale aufnimmt, verarbeitet und im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs Ausgangssignale zur Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung bereitstellt, und
• b) die Beschleunigungsaufnehmer gerichtete Empfindlichkeitsachsen aufweisen, wobei die Empfindlichkeitsachsen tatsächliche Ist-Ausrichtungen aufweisen und in unterschiedliche, vorzugsweise in vorgegebene Soll-Ausrichtungen aus­ gerichtet sind und eine Winkeltoleranz zwischen den Soll- und den Ist-Aus­ richtungen der Empfindlichkeitsachsen auftritt und
• c) wobei eine Winkelkorrektur erfolgt, indem die von den n ≧ 2 Beschleunigungs­ aufnehmern (11, 12; 21, 22) kommenden n Signale (am 1, am 2, . . . am n) in n Ausgangssignale (a(I), a(II), . . . a(n)) umgewandelt werden, wobei die Ausgangssignale (a(I), a(II), . . . a(n)) Linearkombinationen der ankommenden Signale (am 1, am 2, . . . am n) mit den einstellbaren Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} sind:
  

dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Richtungskorrekturfaktoren {c_ij}

• a) an den Beschleunigungsaufnehmern oder mit diesen fest verbundenen Bauteilen wenigstens eine Bezugsmarkierung vorgesehen ist und
• b) wenigstens eine die Bezugsmarkierung(en) erkennende und daraus die Lage dieser bestimmende Lageerfassungseinheit, mittels der nach dem Einbau der Beschleunigungsaufnehmer deren Ist-Lage bestimmt, mit einer Soll-Lage verglichen und daraus die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} {c_ij} eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) kaskadiert nacheinander in wenigstens einer, vorzugsweise mehreren Fertigungsstufen jeweils mittels Lageerfassungseinheit und der Bezugs­ markierung(en) jeweils die Ist-Lage der Bezugsmarkierung(en) bestimmt wird,
• b) zuvor jedoch zumindest einmal die Beschleunigungsaufnehmer oder eine diese Beschleunigungsaufnehmer aufnehmende Baugruppe sequentiell einer Anzahl von Testbeschleunigungssignalen ausgesetzt werden, aus den Test­ beschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Testbeschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus die tatsächliche Ist-Ausrichtung der Empfindlichkeitsachsen abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} eingestellt werden, indem

• a) die Beschleunigungsaufnehmer in einer Baugruppe montiert werden, diese Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern in einer fest vorgegebenen und bekannten Testeinbaulage unter Ausrichtung auf die von der Lage­ erfassungseinheit erkennbare(n) Bezugsmarkierung(en) sequentiell einer Anzahl von Testbeschleunigungssignalen ausgesetzt werden, die in ihrer Lage bezüglich der Testeinbaulage bekannt und in der Ausrichtung verschieden sind,
• b) aus den Testbeschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Test­ beschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus erste, für die Testeinbaulage gültige Richtungs­ korrekturfaktoren {c_ij} eingestellt werden und
• c) die Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern dann in das Fahrzeug eingebaut wird und mittels Lageerfassungseinheit die Ist-Lage der Bezugs­ markierung(en) bestimmt, mit einer Soll-Lage der Bezugsmarkierung(en) verglichen und bei Abweichungen die Richtungskorrekturfaktoren {c_ij} korrigiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsmarkierungen an der Baugruppe oder den Beschleunigungsaufnehmern mittels Lageerfassungseinheit erkennbare Merkmale, insbesondere Eckpunkte oder Kanten, Bohrungen oder Leitbahnen, verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Beschleunigungsaufnehmer in einer Baugruppe montiert werden, diese Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern in einer fest vorgegebenen und bekannten Testeinbaulage sequentiell einer Anzahl von Testbeschleunigungs­ signalen ausgesetzt werden, die in ihrer Lage bezüglich der Testeinbaulage bekannt und in der Ausrichtung verschieden sind,
• b) aus den Testbeschleunigungssignalen resultierende Test-Ist-Ausgangssignale erfaßt, mit vorgegebenen theoretischen, bei den bekannten Test­ beschleunigungssignalen ideal zu erwartenden Test-Soll-Ausgangssignalen verglichen und daraus die von der Lageerfassungseinheit erkennbare(n) Bezugsmarkierung(en) abgeleitet und entsprechend auf der Baugruppe angebracht werden, und
• c) die Baugruppe mit den Beschleunigungsaufnehmern dann in das Fahrzeug eingebaut wird und mittels Lageerfassungseinheit die Ist-Lage der Bezugsmarkierung(en) bestimmt, mit einer Soll-Lage der Bezugs­ markierung(en) verglichen und bei Abweichungen die Richtungskorrektur­ faktoren {c_ij} korrigiert werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageerfassungseinheit eine Röntgeneinrichtung ist.