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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung.
Genau gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Airbag
mit einer Entlüftung
bzw. einem Ablass, der selektiv geöffnet werden kann, um Aufblasströmungsmittel
abzugeben.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Es
ist bekannt, ein Airbagmodul mit einem Ablass vorzusehen. Der Ablass öffnet sich
oder wird freigelegt, wenn sich der Airbag aufbläst, um beim Schutz eines Fahrzeuginsassen
zu helfen, um Aufblasströmungsmittel
aus dem aufgeblasenen Airbag abzugeben. In einigen Airbagmodulen
kann der Ablass selektiv geöffnet
werden, abhängig
von abgefühlten
Faktoren, wie zum Beispiel, ob der Sitzgurt des Insassen verschlossen
ist. U.S. Patente 6, 290, 257 und 5,707,078 zeigen solche Airbagmodule. U.S.
Patent Nr. 5,695,24 zeigt ein Airbagmodul mit einem Gehäuse, das
eine Ablassöffnung
besitzt, die geöffnet
werden kann, um Strömungsmittel
entweder vor, während
oder nach Betätigung
der Aufblasvorrichtung abzulassen.
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EP-A-0
357 225, was als der nächste
Stand der Technik angesehen wird, offenbart ein Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug,
das Folgendes aufweist: Zusammenstoßdetektormittel, eine Aufblasvorrichtung
zum Erzeugen von unter Druck stehendem Gas und einen Airbag, wobei
beim Steuern der Aufblasgeschwindigkeit des Airbags ein Überdruckventil
an dem Airbag vorgesehen sein kann, um das Gas in dem Airbag gemäß einem
Steuersignal von einer Steuereinheit zu reduzieren.
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EP-A-0
357 225 offenbart alle Merkmale von Anspruch 1 mit Ausnahme von
Mitteln zur Bestimmung des aufgeblasenen Zustands der aufblasbaren Einrichtung
und zum Entlüften
bzw. Ablassen, abhängig
von diesem aufgeblasenen Zustand.
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US-A-5
742 986 offenbart einen Sitzgurtverschluss, der einen Verriegelungsmechanismus
und eine Hall-Effekt-Anordnung umfasst. Ferner sind ein Verschluss-Schalter
und ein Ablassventil vorgesehen, wobei das Ablassventil ausschließlich, basierend
auf einem verschlossenen Zustand, betätigt wird.
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US-A-6
219 605 offenbart ein Airbagsystem zum Aufbrauchen der kinetischen
Energie eines Fahrzeuginsassen im Falle eines Fahrzeugunfalls, der
schwere, negative Beschleunigung umfasst. Eine Positions-Vorhersage-Berechnung
wird verwendet. Jedoch wird die Gaserzeugung ohne Entlüftung optimiert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung gemäß Anspruch
1 bzw. ein Verfahren zum Helfen, einen Insassen eines Fahrzeugsitzes
zu schützen,
gemäß Anspruch
16 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung,
die ein Sitzgurtsystem umfasst, um beim Schutz eines Insassen eines Fahrzeugsitzes
zu helfen. Das Sitzgurtsystem besitzt einen verschlossenen Zustand
und einen unverschlossenen Zustand. Die Vorrichtung umfasst ebenfalls
Mittel zum Bestimmen des verschlossenen Zustands des Sitzgurtsystems.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung
mit einem unaufgeblasenen Zustand und einem aufgeblasenen Zustand,
um beim Schutz des Insassen des Fahrzeugsitzes zu helfen und eine
Aufblasvorrichtung, die betätigbar
ist, um Aufblasströmungsmittel
vorzusehen zum Aufblasen der aufblasbaren Einrichtung. Die Vorrichtung
umfasst Mittel zum Bestimmen des aufgeblasenen Zustand der aufblasbaren
Einrichtung und einen elektrisch erregbaren Mechanismus zum Ablassen
von Aufblasströmungsmittel
aus der aufblasbaren Einrichtung der Schutzvorrichtung. Die Vorrichtung
umfasst ebenfalls eine Fahrzeugelektroschaltung, die auf eine Bestimmung
des verschlossenen Zustands des Sitzgurtsystems und den aufge blasenen
Zustand der aufblasbaren Einrichtung anspricht, um den elektrisch
erregbaren Mechanismus zu betätigen,
um Aufblasströmungsmittel
aus der Schutzvorrichtung abzulassen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen und andere Merkmale der Erfindung werden dem Fachmann
des Gebietes, auf das sich die Erfindung bezieht beim Berücksichtigen
der folgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden, in denen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung,
konstruiert gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Prozesses, der durch die Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung der 1 ausgeführt wird;
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3 und 4 graphische
Darstellungen der Resultate computermodellierter Tests einer Insassenschutzvorrichtung ähnlich der
Vorrichtung der 1;
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5 ein
Ablaufdiagramm, ähnlich 2, eines
Prozesses gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 eine
graphische Darstellung, die die Werte der Beschleunigung in Abhängigkeit
von der Zeit darstellt, wie sie verwendet wurden, um eine Bestimmung
in dem Prozess der 5 zu machen; und
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7 eine
graphische Darstellung, die die Werte des doppelten Integrals der
Beschleunigung in Abhängigkeit
von der Zeit darstellt, wie sie bei einer Bestimmung in dem Prozess
der 5 verwendet wurden.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung,
die eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, wie zum Beispiel
einen Airbag, umfasst. Genau gesagt bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Airbagmodul, in dem Aufblasströmungsmittel selektiv von dem
Modul abgelassen wird, um die Geschwindigkeit und die Kraft des
Einsatzes des sich aufblasenden Airbags zu steuern.
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Repräsentativ
für die
vorliegende Erfindung stellt 1 eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung oder
ein Airbagmodul 10 dar, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hergestellt ist. Die Vorrichtung 10 umfasst
eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung 12 von
der Bauart, die allgemein als Airbag bekannt ist. Andere Insassenschutzeinrichtungen,
die gemäß der Erfindung verwendet
werden können
umfassen zum Beispiel aufblasbare Kniepolster, aufblasbare Auskleidungen im
Kopfbereich, aufblasbare Seitenvorhänge, Kniepolster, die durch
Airbags betätigbar
sind, und Sitzgurtvorspannvorrichtungen.
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Das
Airbagmodul 10 ist in einem Lenkrad 14 eines Fahrzeugs 16 angebracht.
Das Fahrzeug 16 besitzt einen Fahrersitz 18, der
hinter dem Lenkrad 14 gelegen ist. Der Airbag 12 ist
zu einer Position aufblasbar, um beim Schutz eines Insassen des
Sitzes 18 zu helfen, d.h. des Fahrers des Fahrzeugs 16.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Airbagmodul anwendbar,
das an einem anderen Teil des Fahrzeugs 16 als dem Lenkrad 14 angebracht
ist, zum Beispiel dem Fahrzeugarmaturenbrett, um beim Schutz eines
Insassen eines anderen Sitzes als dem Fahrersitz 18 zu
helfen.
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Der
Airbag 12 ist in einem gefalteten, unaufgeblasenen Zustand
in einem Gehäuse
oder einem Reaktionskanister bzw. -behälter 30 gelagert.
Der Reaktionsbehälter 30 ist
als eine getrennte Struktur dargestellt, die auf dem Fahrzeuglenkrad 14 getragen
wird. Der Reaktionsbehälter 30 kann
alternativ ein Teil des Lenkrads 14 selbst sein. Die Bezeichnung „Reaktionsbehälter" wird hierin verwendet,
um einen Reaktionsbehälter,
ein Gehäuse,
eine Reaktionsplatte oder eine ähnliche
Struktur zu bezeichnen, aber nicht den Airbag selbst.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ebenfalls eine Aufblasvorrichtung 32.
Die Aufblasvorrichtung 32 ist betätigbar, um Aufblasströmungsmittel
zum Aufblasen des Airbags 12 vorzusehen. Die Aufblasvorrichtung 32 kann
ein zündbares,
Gas erzeugendes Material enthalten, das im gezündeten Zustand schnell ein großes Gasvolumen
erzeugt. Die Aufblasvorrichtung 32 kann alternativ eine
gespeicherte Menge von unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel
enthalten oder eine Kombination von unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel
und einem zündbarem Material
zum Erwärmen
des Aufblasströmungsmittels.
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Die
Aufblasvorrichtung 32, die in 1 gezeigt
ist, umfasst zwei getrennte Aufblasströmungsmittelquellen oder Stufen 34 und 36.
Die Stufen 34 und 36 sind in einer bekannten Art
und Weise getrennt oder zusammen betätigbar, um Aufblasströmungsmittel
in sich unterscheidenden Mengen vorzusehen, und zwar abhängig von
der Zusammenstoßschwere.
Wenn zum Beispiel ein Zusammenstoß von geringer Schwere abgefühlt wird,
könnte
zum Beispiel nur eine Stufe 34 oder 36 von der
Aufblasvorrichtung 32 betätigt werden, während beide
Stufen 34 und 36 bei einem Zusammenstoß von großer Schwere
betätigt
werden könnten.
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Ein
Zusammenstoßsensor 38 ist
in der Insassenschutzvorrichtung 10 umfasst, um ein Fahrzeugzusammenstoßereignis
abzufühlen
und um ein Signal abzugeben, das eine Anzeige für das Zusammenstoßereignis
bildet. Der Zusammenstoßsensor 38 kann
irgendeine geeignete Form annehmen, wie zum Beispiel ein akustischer
Zusammenstoßsensor oder
ein Trägheitsschalter
(Beschleunigungsmesser), der ein Signal ausgibt, das eine Anzeige
für einen
Zusammenstoßzustand
bildet, beispielsweise Zusammenstoßbeschleunigung oder eine andere Zusammenstoßmetrik.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
bildet die Ausgangsgröße des Zusammenstoßsensors 38 eine
Anzeige für
die Zusammenstoßbeschleunigung
(Fahrzeugverzögerung). Der
Ausgang des Zusammenstoßsensors 38 ist
kontinuierlich, d.h. bildet eine Anzeige für den Zusammenstoßzustand über die
Dauer eines Zusammenstoßereignisses.
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Eine
Steuervorrichtung 40 empfängt das Signal von dem Zusammenstoßsensor 38.
Die Signalausgangsgröße von dem
Zusammenstoßsensor 38 wird
von der Steuervorrichtung 40 verwendet, um zu bestimmen,
ob ein Zusammenstoßereignis
auftritt und, wenn dies der Fall ist, seine Schwere. Die Steuervorrichtung 40 ist
typischer Weise ein Mikrocomputer oder ein Mikroprozessor.
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Alternativ
kann die Steuervorrichtung 40 durch eine oder mehr digitale
und/oder analoge Schaltungen vorgesehen sein. Ebenso kann die Steuervorrichtung 40 in
einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung vorgesehen
sein.
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Die
Steuervorrichtung 40 steuert die Betätigung der Airbag-Aufblasvorrichtung 32.
Die Steuervorrichtung 40 ist betriebsmäßig mit den ersten und zweiten
Stufen 34 und 36 der Aufblasvorrichtung 32 verbunden,
um ein geeignetes Betätigungs-(Zündungs-)-Signal
an eine oder beide Stufen der Aufblasvorrichtung zu liefern. Die
Steuervorrichtung 40 umfasst ebenfalls Mittel zum Bestimmen
eines aufgeblasenen Zustands des Airbags 12, wie unten
beschrieben.
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Die
Insassenschutzvorrichtung 10 umfasst einen Ablassmechanismus,
der schematisch bei 44 angezeigt ist, der mit dem Reaktionsbehälter 30 verbunden
ist. Der Ablassmechanismus 44 ist ein elektrisch betätigbarer
Mechanismus, der im betätigten Zustand
ein Entlüften
bzw. Ablassen von Aufblasströmungsmittel
aus der Schutzvorrichtung 10 ermöglicht. Der Ablassmechanismus 44 kann
irgendeine aus einer Vielzahl von bekannten Formen annehmen, wie
zum Beispiel ein elektrisch gesteuerter Regler oder ein Ventil oder
eine Tür,
die geöffnet
werden kann, die auf ein Steuersignal in einer bekannten Art und
Weise antwortet. Der Ablassmechanismus 44 könnte Aufblasströmungsmittel
aus dem Airbag 12 statt aus dem Reaktionsbehälter 30 ablassen.
Der Ablassmechanismus 44 kann ein Teil des Reaktionsbehälters 30 sein,
der kraftvoll und schnell von dem Rest des Reaktionsbehälters entfernt
wird, um eine Ablassöffnung
zu erzeugen. Wie oben vermerkt, wird der Begriff „Reakti onsbehälter" hierin verwendet,
um einen Reaktionsbehälter,
ein Gehäuse,
eine Reaktionsplatte oder eine ähnliche
Struktur zu umfassen. Daher kann der Ablassmechanismus 44 in
oder betätigbar
an irgendeiner dieser Strukturen sein, die von dem Airbagmodul 10 umfasst
sind.
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Der
Sitz 18 umfasst ein Sitzgurtsystem 50, um beim
Schutz eines Insassen des Sitzes zu helfen. Das Sitzgurtsystem 50 ist
von einer bekannten Bauart, die einen Beckengurt (nicht gezeigt)
und einen Rumpfgurt oder einen Schultergurt 54 umfasst.
Das Sitzgurtsystem 50 umfasst ebenfalls einen Sitzgurtgebrauchssensor,
der schematisch bei 56 angezeigt ist. Der Sensor 56 gibt
ein Signal aus, das verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob ein
Insasse des Sitzes 18 in dem Sitzgurtsystem 50 verschlossen
ist. Der Sensor 56 kann Folgendes sein: ein Gurtspannungssensor;
ein Verschluss-Schalter, der die Anwesenheit einer Zunge in einem
Verschluss abfühlt;
ein Lastsensor in dem Verschluss oder der Rückziehvorrichtung, der die
Anwesenheit einer Last als Anzeige für einen angegurteten Insassen
abfühlt;
oder ein Gurtverstausensor, der die Menge des Gurtbandes abfühlt, das
auf einer Rückziehspule
gelagert ist. Jeder dieser Faktoren bildet eine Anzeige für einen
angegurteten Insassen. Die Ausgangsgröße des Sensors 56 wird
an die Steuervorrichtung 40 geliefert, um bei einer Bestimmung
verwendet zu werden, ob der Ablassmechanismus 44 betätigt wird.
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Das
Fahrzeug umfasst ebenfalls einen Insassenpositionssensormechanismus.
Die Ausgangsgröße des Insassenpositionssensormechanismus
wird an die Steuervorrichtung 40 geliefert, um bei einer
Bestimmung verwendet zu werden, ob der Ablassmechanismus 44 betätigt wird.
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Der
Insassenpositionssensormechanismus kann irgendeinen Sensortyp umfassen,
um die Längsposition
des Insassen direkt oder schlussfolgernd relativ zu dem Lenkrad 14 zu
bestimmen. In dem in den Zeichnungen dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel
umfasst der Insassenpositionssensormechanismus einen Sitzpositionssensor 58, der
betätigbar
ist, um die Längsposition
des Sitzes 18 in dem Fahrzeug relativ zu dem Lenkrad 14 abzufühlen. Der Sensor 58 kann
zum Beispiel zwischen dem Sitz 18 und den Sitzschienen
oder der Fahrzeugbodenpfanne verbunden sein. Die Längsposition
des Sitzes 18 bildet eine Anzeige dafür, wie weit weg sich der Insasse
von dem Lenkrad 14 und von dem Reaktionsbehälter 30 befindet,
der an dem Lenkrad angebracht ist. Zusätzlich umfasst der Insassenpositionssensormechanismus
einen Insassenabstandssensor, schematisch bei 59 gezeigt,
der einen reflektierten Ton oder Licht verwendet, um die Position
des Insassen relativ zu dem Lenkrad 14 zu bestimmen.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob der Ablassmechanismus 40 gemäß einem
Prozess 60, der durch das Ablaufdiagramm der 2 dargestellt ist,
betätigt
wird.
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In 2 beginnt
der Prozess 60 bei Schritt 62, wenn ein Zusammenstoßzustand
durch den Zusammenstoßsensor 38 abgefühlt wird.
Die Ausgangsgröße des Zusammenstoßsensors 38 wird
an die Steuervorrichtung 40 geliefert. Die Steuervorrichtung 40 bestimmt
die Schwere des Zusammenstoßzustands
bei Schritt 64. Der Prozess 60 schreitet zu Schritt 66 voran,
bei dem programmierte Instruktionen in der Steuervorrichtung 40 bestimmen,
ob die Zusammenstoßschwere
die Betätigung
beider Stufen 34 und 36 der Aufblasvorrichtung 32 erfordert.
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Wenn
die bestimmte Zusammenstoßschwere
nicht die Betätigung
beider Stufen 34 und 36 der Aufblasvorrichtung 32 erfordert,
schreitet der Prozess 60 zu Schritt 68 voran.
Die Steuervorrichtung 40 betätigt nur eine Stufe 34 oder 36 der
Aufblasvorrichtung 32. Gleichzeitig wird bei Schritt 70 eine
Bestimmung gemacht, dass der Ablassmechanismus 44 nicht
betätigt
werden soll.
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Daraus
resultierend wird Aufblasströmungsmittel
von der Aufblasvorrichtung 32 in den Airbag 12 geleitet
und der Airbag bläst
sich in eine Position zwischen dem Lenkrad 14 und dem Fahrzeugsitz 18 auf, um
beim Schutz des Insassen zu helfen. Weil der Ablassmechanismus 44 nicht
betätigt
wird, wird kein Aufblasströmungsmittel
von dem Reaktionsbehälter 30 durch
den Ablassmechanismus abgelassen.
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Wenn
bei Schritt 66 eine Bestimmung gemacht wird, dass die Zusammenstoßschwere
die Betätigung
von beiden Stufen 34 und 36 der Aufblasvorrichtung 32 erfordert,
betätigt
die Steuervorrichtung 40 bei Schritt 72 beide
Stufen der Aufblasvorrichtung.
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Danach
schreitet der Prozess 60 zu Schritt 74 voran,
an dem keine weitere Handlung erfolgt, bis der Airbag 12 gefüllt ist.
Genau gesagt, ist die Steuervorrichtung 60 programmiert,
nach Betätigung
der Aufblasvorrichtung 34 eine vorbestimmte Zeitperiode abzuwarten,
zu welchem Zeitpunkt der Airbag 12 gefüllt sein sollte. Diese Zeitperiode
wird wie unten beschrieben bestimmt.
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Der
Prozess 60 schreitet dann zu Schritt 76 voran,
an dem eine Bestimmung gemacht wird, ob der Insasse des Sitzes 18 angegurtet
ist. Diese Bestimmung wird auf der Basis der Ausgangsgröße des Gurtgebrauchssensors 56 gemacht.
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Wenn
bei Schritt 76 eine Bestimmung gemacht wird, dass der Insasse
des Sitzes 18 nicht angegurtet ist, wird bei Schritt 78 eine
Bestimmung gemacht, dass der Ablassmechanismus 44 nicht
betätigt
werden soll. Daraus resultierend wird Aufblasströmungsmittel von der Aufblasvorrichtung 32 in
den Airbag 12 geleitet und der Airbag bläst sich
in eine Position zwischen dem Lenkrad 14 und dem Fahrzeugsitz 18 auf,
um beim Schutz des Insassen zu helfen. Da der Ablassmechanismus 44 nicht
betätigt wird,
wird kein Aufblasströmungsmittel
von dem Reaktionsbehälter 30 durch
den Ablassmechanismus abgelassen. Der Airbag 12 bläst sich,
wie es wünschenswert
ist, mit voller Kraft und Druck auf, da der Insasse nicht angegurtet
ist.
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Wenn
bei Schritt 76 eine Bestimmung gemacht wird, dass der Insasse
des Sitzes 18 angegurtet ist, wird bei Schritt 80 eine
Bestimmung gemacht, dass der Ablassmechanismus 44 betätigt werden soll.
Wenn der Ablassmechanis mus 44 betätigt wird, fließt ein Teil
des Aufblasströmungsmittels,
das von der Aufblasvorrichtung 32 in den Airbag 12 hinein fließt, aus
dem Reaktionsbehälter
durch den Ablassmechanismus 44 heraus. Dieser Teil des
Aufblasströmungsmittels
bleibt nicht in dem Airbag 12, um den Airbag aufzublasen.
Folglich wird die Menge des Aufblasströmungsmittels, das in den Airbag 12 hinein fließt, oder
der Druck des Aufblasströmungsmittels reduziert,
verglichen mit der Menge oder dem Druck des Aufblasströmungsmittels,
das in den Airbag fließt,
wenn der Ablassmechanismus 44 unbetätigt bleibt. Diese Veränderung
in der Strömung
des Aufblasströmungsmittels
kann helfen, den Druck des Aufblasströmungsmittels in dem aufgeblasenen
Airbag 12 zu reduzieren oder zu steuern.
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Ein
Steuern des Ablassens des Reaktionsbehälters 30 auf diese
Art und Weise hat den Vorteil, beim Verbessern des Schutzes für sowohl
einen angegurteten als auch einen nicht angegurteten Insassen zu
helfen. In einigen Fällen
muss sich der Airbag 12 mit ausreichender Kraft und Druck
aufblasen, um zu helfen einen nicht angegurteten Insassen des Sitzes 18 zu
schützen.
Diese Menge an Kraft und Druck kann größer sein als erforderlich ist,
um beim Schutz eines angegurteten Insassen zu helfen.
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Andererseits
muss sich der Airbag 12 für einige Zusammenstoßzustände, d.h.
Zusammenstöße von großer Schwere,
wegen der Schwere des Zusammenstoßzustandes schnell und vollständig füllen. Es
ist nötig,
beide Stufen 34 und 36 der Aufblasvorrichtung 32 zu
betätigen,
um den Airbag 12 schnell und vollständig zu füllen. Weil der Insasse angegurtet
ist, sollte sich der Airbag 12 jedoch entlüften, wenn
der Insasse ihn belastet, weil volle Kraft und Druck des Airbags
nicht benötigt
werden, um beim Schutz eines angegurteten Insassen zu helfen. Daher
ist ein Warten bis der Airbag 12 gefüllt ist, um den Airbag abzulassen
ebenfalls wünschenswert.
Das Ziel ist es, dass der Airbag 12 vollständig aufgeblasen
ist und sich so schnell wie möglich
mit der erwünschten
Druckmenge in dem Airbag in Position gegen den Insassen befindet.
Wenn das Entlüften des
Airbagmoduls 10 auftreten sollte, bevor der Airbag 12 gefüllt ist,
könnte
sich der Airbag nicht schnell genug füllen. Im Allgemeinen ist der
erwünschte
Zeitpunkt zum Ablassen des erwünschte
Zeitpunkt zum Ablassen des Airbags 12 der Zeitpunkt des
Insassenkontakts. Dies kann auftreten, nachdem der Airbag gefüllt ist
oder davor.
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Die
Bestimmung, ob der Insasse angegurtet ist, kann vor Betätigung der
Aufblasvorrichtung 32 gemacht werden oder zu der gleichen
Zeit wie die Betätigung
der Aufblasvorrichtung oder nach Betätigung der Aufblasvorrichtung.
Es ist wünschenswert, dass
die Bestimmung so spät
wie möglich
in dem Prozess 60 gemacht wird, so dass die Bestimmung genau
zu dem Zeitpunkt des Gebrauchs des Airbags 12 stattfindet,
um beim Schutz des Insassen zu helfen.
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Die
Steuervorrichtung 60 umfasst Zeitmessmittel 86 (1)
zum Bestimmen des Verstreichens einer vorbestimmten Zeitperiode
nach Betätigung
der Aufblasvorrichtung 32. Das System 10 wartet
die vorbestimmte Zeitperiode, wie sie durch die Zeitmessmittel 86 bestimmt
ist, ab und betätigt
dann den Ablassmechanismus 44. Die Steuervorrichtung 40 kann Software
beinhalten, wie zum Beispiel eine Nachschlagetabelle mit unterschiedlichen
Zeitperioden als Lösung
für unterschiedliche
Kombinationen von Faktoren – Insassenposition,
Sitzgurtgebrauch, Zusammenstoßschwere
etc.
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Als
ein Beispiel, wie die Bestimmung gemacht wird, bezüglich dessen,
wann der Ablassmechanismus 44 betätigt werden soll, sind 3 und 4 graphischen
Darstellungen der Resultate einer Computermodellierung des Moduls 10.
In der Modell-Vorrichtung ist die Ablassfläche des Ablassmechanismus steuerbar,
und zwar von 900 Quadratmillimetern bis zu 3.300 Quadratmillimetern.
Die Zeit der Betätigung
des Ablassmechanismus (Zeit des Öffnens)
ist variabel, von so früh
wie 10 Millisekunden nach Aufblasvorrichtungsbetätigung bis so spät wie 70
Millisekunden nach Aufblasvorrichtungsbetätigung. Diese zwei Variablen
sind individuell steuerbar, um Testresultate mit unterschiedlichen
Kombinationen der zwei Variablen zu liefern. Der Airbag füllt sich bei
ungefähr
40 Millisekunden.
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In 3 ist
die Zeit der Betätigung
des Ablassmechanismus 44 (Zeit des Öffnens) entlang der X-Achse
gezeigt, und zwar variierend von 70 Millisekunden nach dem Beginn
des Unfallereignisses bis zu 10 Millisekunden nachdem das Zusammenstoßereignis
beginnt. Die Ablassfläche
des Ablassmechanismus 44 ist auf der Y-Achse gezeigt, variierend
von 3.300 Quadratmillimetern bis zu 900 Quadratmillimetern. HIC-(HIC
= head injury criteria, Kopfverletzungsrisiken bzw. Kopfverletzungsindex)-Werte
werden als Flächen
der graphischen Darstellung mit unterschiedlichen Füllmustern
gezeigt.
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4 ist
eine dreidimensionale, graphische Darstellung der gleichen Daten.
Die Zeit der Betätigung
des Ablassmechanismus 44 (Zeit des Öffnens) ist entlang der X-Achse
gezeigt. Der Ablassfläche des
Ablassmechanismus 44 ist an der Y-Achse gezeigt. HIC-(Kopfverletzungsindex)-Werte
sind entlang der Z-Achse
gezeigt. Flächen
mit den niedrigsten HIC-Werten sind mit den dunkelsten Füllmustern in 3 und 4 gezeigt.
Zusätzlich
sind solche Flächen
die niedrigsten auf der Z-Achse in 4.
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Es
kann anhand dieses Modells gesehen werden, dass die HIC-Werte bei
einer Ablassbetätigungszeit
von ungefähr
55 Millisekunden am niedrigsten sind. Diese Zeit liegt signifikant
nach der Sackfüllzeit,
die in dem Modell-System 40–45
Millisekunden nachdem das Zusammenstoßereignis beginnt, beträgt. Die
Ablassbetätigungszeit
mit den niedrigsten HIC-Werten wird basierend auf dem Sack-Volumen,
der Ausgangsgröße der Aufblasvorrichtung,
den Fahrzeugzusammenstoßmerkmalen etc.
variieren. Man glaubt, dass das vollständige Aufblasen des Airbags
so schnell wie möglich
in einer Situation eines schweren Zusammenstoßes, dann das Ablassen bzw.
Entlüften
des Sacks von dem Modul nach Bedarf, und zwar basierend auf Sitzgurtgebrauch
und der Insassenposition, ein signifikantes Ausmaß an Schutz
vorsieht.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob der Ablassmechanismus
betätigt
werden soll, basierend auf der Position des Insassen. Somit kann
das System den Zeitpunkt des Kontaktes des Insassenkopfes mit dem
Airbag bestimmen (schätzen)
und kann das Entlüften
zu diesem Zeitpunkt beginnen. Wenn der Ablassmechanismus 44 betätigt wird
(sich öffnet),
bevor der Kopf des Insassen den Airbag kontaktiert, würde die
Gasmenge, die in dem Gas für Schutzzwecke
zur Verfügung
steht, unnötig
reduziert. Wenn der Ablassmechanismus 44 betätigt wird, nachdem
der Kopf des Insassen den Airbag kontaktiert, wäre der Airbag zum Zeitpunkt
des Kontaktes noch sehr stramm, wobei weniger Schutz vorgesehen
wird. Das Entlüften
des Airbags zum Zeitpunkt des Insassenkontakts lässt zu, dass der Kopf des Insassen
den Airbag herabdrückt.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm eines Prozesses 90, das den Betrieb
der Steuervorrichtung 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Der Prozess 90 ist ähnlich dem
Prozess 60, der in 2 gezeigt
ist. Im Allgemein gesagt, wird Schritt 74, in dem der Ablass
nicht betätigt
wird bis bestimmt wurde, dass der Airbag gefüllt werden soll, nicht ausgeführt. Stattdessen
werden die drei Schritte 92–96 ausgeführt, in
denen eine Bestimmung gemacht wird, wann der Ablassmechanismus 44 betätigt werden
soll, und zwar basierend u.a. auf der Ausgangsgröße des Insassenpositionssensormechanismus.
Zum Beispiel kann der Ablassmechanismus, wenn sich der Insasse relativ
nahe an dem Lenkrad befindet, in dem Prozess früher geöffnet werden. Wenn sich der
Insasse relativ weit von dem Lenkrad entfernt befindet, kann der
Ablassmechanismus später
oder überhaupt
nicht geöffnet
werden. Ein Algorithmus zum Treffen dieser Bestimmung ist in der Steuervorrichtung 40 implementiert.
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In
dem Prozess 90 wird bei Schritt 92 die Position
des Insassen mittels des Insassenpositionssensormechanismus (1)
abgefühlt
und insbesondere mittels des Sitzpositionssensors 58.
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Bei
Schritt 94 wird der Beschleunigungswert von dem Zusammenstoßsensor
aufgezeichnet und integriert. Genau gesagt wird der Momentanwert
der Fahrzeugbeschleunigung (Verzögerung),
der aus dem Zusammenstoßzustand
resultiert, kontinuierlich über
die Dauer des Zusammenstoßereignisses
aufgezeichnet. In 6 sind für ein besonderes Zusammenstoßereignis
die Resul tate gezeigt. In 6 zeigt
die Horizontalachse die Zeit in Millisekunden seit dem Beginn des
Zusammenstoßereignisses
und die Vertikalachse ist die Momentanrate der Beschleunigung des
Fahrzeugs gemessen in g Der Momentanbeschleunigungswert wird doppelt
integriert, um einen Momentanwert der vorhergesagten Insassenbewegung
nach vorne in dem Fahrzeug zu dem Lenkrad hin zu erzeugen. Der resultierende
Wert für das
in 6 dargestellte, spezielle Zusammenstoßereignis,
ist in 7 gezeigt. In 7 ist die
Horizontalachse die Zeit. Die Zeit Null ist der Zeitpunkt des Zusammenstoßereignisses.
Die Aufblasvorrichtung wird bei ungefähr 15 Millisekunden betätigt.
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Die
Vertikalachse in 7 zeigt ein vorhergesagtes Ausmaß an Vorwärtsbewegung
eines sich frei bewegenden (nicht zurückgehalten bzw. angegurteten)
Fahrzeuginsassen relativ zu dem Fahrzeuginneren in Abhängigkeit
von der dargestellten Dauer des Zusammenstoßereignisses. Dieses vorhergesagte
Ausmaß an
Bewegung erhöht
sich abhängig von
der Zeit. Zum Beispiel wird sich beim Einsetzen des Zusammenstoßereignisses
ein nicht angegurteter Fahrzeuginsasse Null Millimeter zu dem Lenkrad hin
bewegt haben. In dem speziellen in 6 und 7 gezeigten
Zusammenstoßereignis,
wird sich bei 25 Millisekunden ein nicht zurückgehaltener Insasse ungefähr 30 Millimeter
zu dem Lenkrad bewegt haben. Bis zum Zeitpunkt, an dem 60 Millisekunden in
dem Zusammenstoßereignis
verstrichen sind, wird sich ein nicht angegurteter Fahrzeuginsasse
ungefähr
200 Millimeter zu dem Lenkrad hin bewegt haben.
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Die
Zuwachsrate des doppelten Integrationswertes gibt wieder, wie schnell
sich der Insasse zu dem Fahrzeuglenkrad hin bewegt. Wenn die Zusammenstoßschwere
relativ hoch ist, ist die Rate der Fahrzeugverzögerung (6) größer, und
der doppelte Integrationswert (7) erhöht sich
in der Größenordnung
relativ schnell – der
Insasse bewegt sich schneller zu dem Lenkrad hin. Im Gegensatz dazu, wenn
die Zusammenstoßschwere
relativ gering ist, ist die Rate der Fahrzeugverzögerung (6)
niedriger, und der doppelte In tegrationswert (7)
nimmt an Größenordnung
relativ langsam zu – der
Insasse bewegt sich langsamer zu dem Lenkrad hin.
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Bei
Schritt 96 wird eine Bestimmung oder Berechnung bezüglich des
Terms (SP minus IBD) gemacht. „SP" bezieht sich auf
die Insassensitzposition, wie sie durch den Sitzpositionssensor
abgefühlt
wird und wird als der Abstand zwischen dem Insassen und dem Fahrzeuglenkrad
gemessen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist SP 275 Millimeter für einen
Sitz in vollständiger
Vorwärtsposition,
400 Millimeter für
einen Sitz in Mittelposition und 525 Millimeter für einen
Sitz in vollständiger
Rückwärtsposition. „IBD" bezieht sich auf
die „inflated
bag depth" bzw. „aufgeblasene
Sackhöhe" und ist eine vorgegebe
Zahl für
jedes Airbagmodul – in
diesem speziellen Fall 275 Millimeter.
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Der
berechnete (oder vorhergesagte) Wert von (SP minus IBD) in Millimetern
spiegelt wieder, wie weit weg sich der Insasse von dem vollständig aufgeblasenen
Airbag beim Einsetzen des Zusammenstoßereignisses befinden würde. Ein
positiver Wert für
(SP minus IBD) zeigt an, dass sich der Insasse beim Einsetzen des
Zusammenstoßereignisses
in einer Position relativ zu dem Lenkrad befindet, bei der sich
der Insasse nicht in Kontakt mit dem Airbag befindet – d.h. hinter
einem vollständig
aufgeblasenen Airbag. Zum Beispiel, wenn der Sitz sich in der vollständigen Rückwärtsposition
befindet, ist SP 525 und der Wert von (SP minus IBD) ist 250, was
anzeigt, dass sich der Insasse 250 Millimeter entfernt von einem
vollständig
aufgeblasenen Airbag beim Einsetzen des Zusammenstoßereignisses
befindet.
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Im
Gegensatz dazu ist, wenn der Sitz sich in der vollständigen Vorwärtsposition
befindet, SP 275 und der Wert von (SP minus IBD) 0 Millimeter, was anzeigt,
das der Insasse sich beim Einsetzen des Zusammenstoßereignisses
in Kontakt mit einem vollständig
aufgeblasenen Airbag befinden würde.
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Bei
Schritt 96 wird ebenfalls eine Bestimmung gemacht, ob der
doppelte Integrationswert (gezeigt in 7) größer ist
als der Wert von (SP minus IBD). Effektiv stellt diese Bestimmung
fest (a) wie schnell der Insasse vermutlich den Anfangsabstand zu
dem Lenkrad oder dem Airbag (doppelter Integrationswert) als Resultat
der Verzögerung
in diesem speziellen Zusammenstoßereignis überwindet; (b) den Anfangsabstand
des Insassen von einem aufgeblasenen Airbag (SP minus IBD); und
vergleicht (c) diese zwei, um zu berechnen, wann der ursprüngliche
Startabstand überwunden
würde (doppelter
Integrationswert minus (SP minus IBD) = Null).
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Wenn
das Resultat der Bestimmung bei Schritt 96 negativ ist,
wird der Ablassmechanismus nicht betätigt, weil das negative Resultat
bedeutet, dass der Insasse den Airbag noch nicht kontaktiert hat.
Bei einem angegurteten Insassen ist es nicht notwendig, Aufblasströmungsmittel
abzulassen bevor sich der Insasse in Kontakt mit dem Airbag befindet.
An Stelle dessen, läuft
der Prozess in einer Schleife zurück zu Schritt 94.
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Als
ein Beispiel ist, wenn sich der Sitz in der vollständigen Rückwärtsposition
befindet, der Wert von (SP minus IBD) 525 minus 275 oder 250 Millimeter.
Bei dem Zusammenstoßereignis,
das in 6 und 7 gezeigt ist, wird der berechnete
Wert von (Doppelter Integrationswert minus (SP minus IBD)) nicht
positiv bis sich der doppelte Integrationswert auf 250 Millimeter
erhöht.
Bei diesem speziellen Zusammenstoßereignis tritt dies nicht
auf bis ungefähr
64 Millisekunden nach dem Einsetzen. Daher wird der Ablassmechanismus
nicht betätigt
bis sich der doppelte Integrationswert bei ungefähr 64 Millisekunden auf 250
erhöht.
Daher bläst
sich der Airbag 12 anfangs mit voller Kraft und Druck auf.
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Die
Bestimmung bei Schritt 96 wird danach kontinuierlich und
wiederholt über
die Dauer des Zusammenstoßereignisses
gemacht. Da sich die Zusammenstoßbeschleunigungskurve während des Zusammenstoßereignisses
verändern
kann, ist ein Wiederholen der Berechnung mit der neuen Zusammenstoßinformation
angebracht. Ebenso kann die Berechnung, wenn die Insassenposition
kontinuierlich während
des Zusammenstoßereignisses
abgefühlt
wird, beispielsweise mit dem Insassenabstandssensor 59,
mit der neuen Insassenpositionsinformation wiederholt werden.
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In
dem vorangegangenen Beispiel, in dem sich der Sitz (und damit der
Insasse) in der vollständigen
Rückwärtsposition
befindet, erreicht der doppelte Integrationswert 250 Millimeter
bei ungefähr
64 Millisekunden ab der Zeit. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bestimmung
bei Schritt 96 positiv und der Prozess schreitet zu Schritt 98 voran,
bei dem der Ablassmechanismus betätigt wird.
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Als
weiteres Beispiel ist, wenn sich der Sitz in der Mittelbereichsposition
befindet, der Wert von (SP minus IBD) 400 minus 275 oder 125 Millimeter.
In dem Zusammenstoßereignis,
das in 6 und 7 gezeigt ist, wird der berechnete
Wert von (doppelter Integrationswert minus (SP minus IBD)) nicht
positiv bis der doppelte. Integrationswert 125 Millimeter überschreitet.
In diesem postulierten Zusammenstoßereignis tritt dies nach ungefähr 50 Millisekunden
ab Einsetzen auf. Daher wird die Bestimmung bei Schritt 96 nicht
positiv und der Ablassmechanismus wird nicht betätigt bis ungefähr 50 Millisekunden
ab dem Zeitpunkt Null.
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Als
noch ein weiteres Beispiel ist, wenn sich der Sitz in der vollständigen Vorwärtsposition
befindet, der Wert von (SP minus ISB) 275 minus 275 oder 0 Millimeter.
In dem in 6 und 7 gezeigten
Zusammenstoßereignis
beträgt
der berechnete Wert von (doppelter Integrationswert minus (SP minus IBD))
Null, unmittelbar zum Zeitpunkt Null. Daher wird die Bestimmung
bei Schritt 96 sofort nach dem Zeitpunkt Null positiv und
der Ablassmechanismus 44 wird bei Schritt 98 betätigt. Dies
spiegelt die Tatsache wieder, dass der Insasse vermutlich vollständig nach
vorne relativ zu dem Lenkrad sitzt und der Kopf des Insassen den
Airbag sofort nach dem Aufblasen kontaktiert. Der Airbag sollte
daher mit geringerer Kraft und Druck aufgeblasen werden, und zwar beginnend
bei dem Einsetzen des Zusammenstoßes – d.h. der Reaktionsbehälter oder
der Airbag 12 oder ein anderer Teil der Vorrichtung 10 sollte
sofort abgelassen bzw. entlüftet
werden, obwohl der Insasse angegurtet ist.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob der Ablassmechanismus
direkt betätigt
wird, und zwar basie rend auf der abgefühlten Insassenposition, statt indirekt
auf Basis der Sitzposition. Somit kann das System, das die Position
des Insassen und die Aufblasrate des Airbags kennt, direkt den Zeitpunkt
des Kontakts des Insassenkopfs mit dem Airbag bestimmen und zu diesem
Zeitpunkt das Ablassen bzw. Entlüften
initiieren.
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8 ist, ähnlich 5,
ein Ablaufdiagramm eines Prozesses 100, der den Betrieb
der Steuervorrichtung 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Der Prozess 100 ist ähnlich dem
in 5 gezeigten Prozess 90, bis zu den Schritten 76 und 78.
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In
dem Prozess 100 wird bei Schritt 102 die Insassenposition
(OP = occupant position) mittels des Insassenabstandssensors 59 (1)
abgefühlt. Ein
Wert wird geliefert, der eine Anzeige für den Abstand zwischen dem
Insassen und dem Lenkrad bildet. Dieser Abstand vermindert sich
während
des Verlaufs des Zusammenstoßereignisses,
da die Fahrzeugverzögerung
bewirkt, dass sich der Insasse näher
zu dem Lenkrad bewegt.
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Bei
Schritt 104 wird die Insassenposition mit der Airbagaufblashöhe (IBD,
wie oben diskutiert) verglichen. Diese Bestimmung spiegelt wieder,
wie weit weg sich der Insasse von dem vollständig aufgeblasenen Airbag befindet.
Wenn die Bestimmung gemacht wird, dass OP größer ist als IBD, d.h. dass
der Insasse sich weiter von dem Lenkrad entfernt befindet als der
Abstand von einem vollständig
aufgeblasenen Airbag, dann wird der Ablassmechanismus nicht betätigt. Dies
geschieht, weil das negative Resultat bedeutet, dass sich der Insasse
in dem Fahrzeug noch nicht weit genug nach vorne bewegt hat, um
den aufgeblasenen Airbag zu kontaktieren. Bei einem angegurteten
Insassen besteht keine Notwendigkeit, das Aufblasströmungsmittel
abzulassen bis der Insasse sich in Kontakt mit dem aufgeblasenen Airbag
befindet. Statt dessen verläuft
der Prozess in einer Schleife zurück zu Schritt 102.
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Die
Bestimmung bei Schritt 104 wird danach kontinuierlich und
wiederholt über
die Dauer des Zusammenstoßereignisses
gemacht. Wenn die abgefühlte Position
des Insassen derart ist, dass der Abstand zwischen dem Insassen
und dem Lenkrad (OP) nicht mehr größer ist als die aufgeblasenen
Airbagtiefe (IBD), nimmt das System bei Schritt 104 an, dass
sich der Insasse in Kontakt mit dem aufgeblasenen Airbag befindet
und der Ablassmechanismus wird bei Schritt 106 betätigt.
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Aus
obiger Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen,
Veränderungen
und Modifikationen in der Erfindung wahrnehmen. Zum Beispiel kann
die doppelte Integration der Zusammenstoßbeschleunigung durch eine
Berechnung basierend entweder auf (a) einem Kalman Filter (Schätzung/Verbesserungsschätzung) mit
der Zusammenstoßbeschleunigung
und den Insassenabfühlmessungen
(während
des Zusammenstosses) als Eingabegrößen oder (b) einem komplexen
Madymo Modell mit Zusammenstoßbeschleunigung
als Eingabegröße ersetzt
werden. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen
innerhalb des Fachkönnens
werden als Teil der vorliegenden Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert,
angesehen.