Sicherheitssysteme in einem Fahrzeug benötigen eine Sensorik zur Erfassung der jeweiligen Fahr-beziehungsweise Unfallsituation, um entsprechend reagieren zu können. Es ist bekannt, Messwertaufnehmer zur Erfassung der Beschleunigung und des Körperschalls als Crashsensoren einzusetzen. Ein Aufprall auf ein Hindernis oder ein Zusammenstoss mit einem Hindernis wird durch die Auswertung der gemessenen Beschleunigung und des gemessenen Körperschalls erkannt und entsprechende Sicherheitsmassnahmen werden durch das Sicherheitssystem eingeleitet.

Bisher bekannte Fahrzeugsensoren zur Erfassung des Körperschalls sind ausgebildet, vorzugsweise transversale Körperschallwellen zu erfassen. Da ein einzelner dieser Fahrzeugsensoren nicht die Fortpflanzungsrichtung der transversalen Körperschallwelle ermitteln kann, müssen zur Bestimmung des Ursprungsortes der Körperschallwelle mehrere Fahrzeugsensoren verknüpft werden und die gemessenen Körperschallwerte zum Teil mit großem Rechenaufwand ausgewertet werden.

Vor allem bei der Ermittlung der Unfallart, beispielsweise bei der Unterscheidung von Frontcrash oder Seitencrash, oder bei der Bestimmung des Unfallhindernisses, beispielsweise eines Baumes oder eines Fußgängers, ist eine genaue Ortsbestimmung am Fahrzeug von entscheidender Bedeutung, um die erforderlichen Sicherheitssysteme gezielt steuern zu können. Als nachteilig bei bisher bekannten Fahrzeugsensoren zur Erfassung der Beschleunigung und des Körperschalls hat sich erwiesen, dass ihre Empfindlichkeitsrichtung zur Erfassung des Körperschalls oft nicht identisch mit der Empfindlichkeitsrichtung zur Erfassung der Beschleunigung ist.

Deshalb müssen zur Bestimmung des Aufprallortes des Hindernisses oftmals mehr als zwei Fahrzeugsensoren vorgesehen werden, um eine unfallgerechte Auslösung des Sicherheitssystems zu gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Fahrzeugsensor zur Erfassung einer Beschleunigung und von Körperschall vorzuschlagen, der für unterschiedliche Einsatzzwecke geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrzeugsensor zur Erfassung einer Beschleunigung und von Körperschall mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einen Fahrzeugsensor vorzuschlagen, der sowohl eine Beschleunigung als auch Schwingungsanteile einer Körperschallwelle, insbesondere einer longitudinalen Körperschallwelle aufnehmen kann. Da die Schwingungsrichtung longitudinaler Körperschallwellen längs der Ausbreitungsrichtung liegt, kann der Ursprungsort der Körperschallwelle bestimmt werden. Weiterhin ist der Fahrzeugsensor derart ausgebildet, dass die Empfindlichkeitsrichtung zur Erfassung einer Beschleunigung und die Empfindlichkeitsrichtung zur Erfassung von Körperschall durch Änderungen im Aufbau und Anbringung des Fahrzeugsensors unterschiedlich ausgerichtet sind.

Die Erfindung betrifft nun einen Fahrzeugsensor, der Schwingungen in Frequenzbereichen erfassen kann, die sowohl durch eine Beschleunigung als auch durch Körperschall verursacht werden, mit mindestens einem Messwertaufnehmer zur Erfassung von Schwingungen, einem Träger zur Fixierung des Messwertaufnehmers an einem Fahrzeugelement, einem Sensorgehäuse, einer seismischen Masse zur Erfassung der Beschleunigung und einer Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung von Messwertaufnehmersignalen, wobei der mindestens eine Messwertaufnehmer mittels einer Verbindung auf dem Träger angebracht ist. Die Verbindung zur

Anbringung des mindestens einen Messwertaufnehmers auf dem Träger ist eine kraftschlüssige Verbindung, die eine Erfassung von Schwingungen ermöglicht. Der Träger ist ausgebildet, abhängig von seiner Bauart die Messeigenschaften des Fahrzeugsensors zu bestimmen. Ein derartiger Fahrzeugsensor kann während des Herstellungsprozesses oder durch eine Programmierung derart in seinen Messeigenschaften variiert werden, um variabel für verschiedene Zwecke einsetzbar zu sein. Damit können beispielsweise hohe Stückzahlen dieses Fahrzeugsensors bei niedrigen Preisen produziert werden.

Vorzugsweise kann der mindestens eine Messwertaufnehmer den longitudinalen Körperschall erfassen. Der Vorteil der Erfassung und Auswertung longitudinaler Körperschallwellen im Vergleich zu transversalen Körperschallwellen liegt darin, dass eine Bestimmung des Ursprungsortes der longitudinalen Körperschallwelle und damit des Ursprungsortes des Zusammenstosses mit einem Hindernis möglich ist.

Insbesondere ist die Verbindung zur Anbringung des Messwertaufnehmers auf dem Träger ausgebildet, um die Aufnahme unerwünschter Signale durch den Messwertaufnehmer zu verringern oder zu verhindern. Da die longitudinalen Körperschallwellen im Vergleich zu den transversalen Körperschallwellen oder im Vergleich zur Beschleunigung geringere Amplituden aufweisen, ist es vorteilhaft, bereits bei der Verbindung zur Anbringung des Trägers eine Dämpfung unerwünschter Signale zu erreichen.

Eine kostengünstige Variante einer Verbindung zur Anbringung auf dem Träger ist beispielsweise eine Klebung.

Weiterhin ist der Träger ausgebildet, abhängig von seiner Bauart eine Erfassung der Beschleunigung und/oder des Körperschalls zu ermöglichen.

Insbesondere ermöglicht er die Übertragung von Schwingungsanteilen des Körperschalls, beispielsweise des longitudinalen Körperschalls, in einer vorgegebenen Richtung, um diese dem Messwertaufnehmer zur Verfügung

zu stellen. Dabei kann der Träger ein Trägerelement, beispielsweise zur Anbringung eines piezoelektrischen Aufnehmers als Messwertaufnehmer, umfassen. Der Träger kann andererseits auch eine mehrere Trägerelemente umfassende Konstruktion sein, wenn beispielsweise ein als ASIC ausgebildeter Messwertaufnehmer zum Bonden auf einem ersten Trägerelement aufgebracht wird, mit einer Molding Masse vergossen wird, und dann auf einer Leiterplatte als zweitem Trägerelement aufgebracht wird.

Um eine Messung longitudinaler Körperschallwellen, die eine vergleichsweise geringe Amplitude aufweisen, zu ermöglichen, ist es ebenfalls vorteilhaft, durch eine geeignete Konstruktion des Trägers unerwünschte Signale zu dämpfen. Deshalb ist der Träger ausgebildet ist, die Aufnahme unerwünschter Messkomponenten durch den Messwertaufnehmer zu verringern oder gar zu verhindern.

Sowohl der Träger als auch die Verbindung zur Anbringung des Messwertaufnehmers auf dem Träger sind ausgebildet, eine Erfassung des longitudinalen Körperschalls zu ermöglichen. Eine Erfassung des longitudinalen Körperschalls ist technisch aufwändiger, da der longitudinale Körperschall im Vergleich zum transversalen Körperschall geringere Amplituden aufweist. Da longitudinale Körperschallwellen im Vergleich zu transversalen Körperschallwellen jedoch eine Bestimmung des Ursprungsortes der longitudinalen Körperschallwelle und damit des Ursprungsortes des Zusammenstosses mit einem Hindernis ermöglichen, sind der Träger und die Verbindung zur Anbringung des Messwertaufnehmers auf dem Träger derart ausgebildet, eine Übertragung der Schwingungsanteile einer longitudinalen Körperschallwelle von einem Fahrzeugelement zum Messwertaufnehmer zu ermöglichen und dabei gleichzeitig unerwünschte Signale zu dämpfen.

Um den Fahrzeugsensor in verschiedenen Bereichen einsetzen zu können, ist der Träger ausgebildet, abhängig von seiner Bauart eine erste Empfindlichkeitsrichtung des mindestens einen Messwertaufnehmers zur

Erfassung der Beschleunigung und/oder eine zweite Empfindlichkeitsrichtung des mindestens einen Messwertaufnehmers zur Erfassung des Körperschalls zu bestimmen. Damit kann der Fahrzeugsensor in Bereichen eingesetzt werden, wo beispielsweise die Empfindlichkeitsrichtungen zur Erfassung der Beschleunigung und des Körperschalls gleich sein müssen, beispielsweise zur Auslösung eines Insassenschutzsystems. Ebenso ist ein Einsatz in Bereichen möglich, wo unterschiedliche Empfindlichkeitsrichtungen zur Erfassung der Beschleunigung und des Körperschalls gefordert sind, beispielsweise um eine Signalplausibilisierung eines Auslösesignals für ein Insassenschutzsystem durchzuführen. Weiterhin ist ein Einsatz in Diagnosesystemen eines Fahrzeugs möglich, wo eine Schwingungsanalyse bestimmter Fahrzeugelemente erforderlich ist.

Insbesondere ist der Träger ausgebildet ist, abhängig von seiner Krümmung eine erste Empfindlichkeitsrichtung des mindestens einen Messwertaufnehmers zur Erfassung der Beschleunigung und/oder eine zweite Empfindlichkeitsrichtung des mindestens einen Messwertaufnehmers zur Erfassung des Körperschalls zu bestimmen. Ist der Messwertaufnehmer beispielsweise ein piezoelektrischer Aufnehmer, können die Empfindlichkeitsrichtungen durch eine Krümmung des Trägers derart ausgerichtet werden, dass sowohl gleiche als auch unterschiedliche Empfindlichkeitsrichtungen je nach Einsatzort und Bestimmung des Fahrzeugsensors eingestellt werden können.

Vorzugsweise ist die erste Empfindlichkeitsrichtung und die zweite Empfindlichkeitsrichtung nahezu gleich. Damit kann mit zwei Fahrzeugsensoren bereits eine beispielsweise aus Fahrzeugquerachse und- längsachse gebildete Ebene hinsichtlich Beschleunigung und Körperschall, insbesondere longitudinalem Körperschall, überwacht werden.

Wenn der Messwertaufnehmer beispielsweise als piezoelektrischer Aufnehmer oder als Dehnmessstreifen ausgebildet ist, kann die seismische

Masse auf dem mindestens einen Messwertaufnehmer aufgeklebt sein.

Andererseits kann die seismische Masse als Teil des Messwertaufnehmers ausgebildet sein, wenn der Messwertaufnehmer beispielsweise ein mikromechanischer Aufnehmer ist.

Insbesondere kann der mindestens eine Messwertaufnehmer ausgebildet sein, um einen bestimmten Beschleunigungsbereich zu erfassen.

Abhängig vom Einsatzort und-zweck des Fahrzeugsensors wird ein bestimmter Beschleunigungsbereich vorgegeben, der innerhalb von +/-1g und von +/-1000g liegt. Wird der Fahrzeugsensor beispielsweise im Stoßstangenbereich des Fahrzeugs eingesetzt, sollte er Beschleunigungen in einem niedrigeren Bereich, die einem Zusammenstoss mit einem leichten Objekt entsprechen, und Beschleunigungen in einem höheren Bereich bis +/- 1000g erfassen, die beispielsweise einem Zusammenstoss mit einem anderen Fahrzeug entsprechen.

Einerseits kann der mindestens eine Messwertaufnehmer ausgebildet sein, um eine Programmierung eines bestimmten Beschleunigungsbereichs zu ermöglichen. Damit ist beispielsweise eine kundenspezifische Einstellung eines bestimmten Beschleunigungsbereiches im Anschluss an die Fertigung des Fahrzeugsensors möglich.

Andererseits kann der mindestens eine Messwertaufnehrner ausgebildet sein, um während des Herstellungsprozesses des Fahrzeugsensors die Einstellung eines bestimmten Beschleunigungsbereichs zu ermöglichen. Damit kann bereits während der Fertigung des Fahrzeugsensors durch eine geeignete Wahl der Technologie bzw. des Aufbaus ein geeigneter Beschleunigungsbereich definiert werden.

Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit ein Filter zum selektiven Erfassen der Beschleunigung und/oder des Körperschalls umfassen. Damit wird am Ausgang des Fahrzeugsensors ein Signal zur Verfügung gestellt, das die

gewünschten Frequenzanteile der Beschleunigung und/oder des Körperschalls liefert. Eine externe Signalfilterung ist nicht mehr erforderlich und verringert den Aufwand für die weitere Auswertung des Signals des Fahrzeugsensors.

Das Filter in der Verarbeitungseinheit kann programmierbar sein, um ein selektives Erfassen der Beschleunigung und/oder des Körperschalls zu ermöglichen. Damit kann eine kundenspezifische Programmierung der Filtercharakteristik vorgenommen werden, um vom Kunden für seine spezielle Anwendung benötigte Signalanteile selektieren zu können.

Das Filter in der Verarbeitungseinheit kann andererseits derart ausgebildet sein, dass es während des Herstellungsprozesses des Fahrzeugsensors einstellbar ist, um ein selektives Erfassen der Beschleunigung und/oder des Körperschalls zu ermöglichen. Damit kann bereits während der Fertigung des Fahrzeugsensors eine Auswahl der für eine spezielle Anwendung benötigten Signalanteile getroffen werden.

Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, um Messwertaufnehmersignale mit hoher Amplitude ohne Übersteuerung einer in der Verarbeitungseinheit angeordneten Verstärkerschaltung zu erfassen. Die Verstärkerschaltung muss derart ausgebildet sein, dass eine Erfassung und Verstärkung beispielsweise der Messwertaufnehmersignale des longitudinalen Körperschalls möglich ist, die niedrigere Amplituden im Vergleich zu denen des transversalen Körperschalls aufweisen, aber auch Messwertsignale der Beschleunigung oder des transversalen Körperschalls mit höheren Amplituden erfasst und verstärkt werden können.

Der mindestens eine Messwertaufnehmer kann ein piezoelektrischer Aufnehmer, ein Dehnmessstreifen, ein mikromechanischer Aufnehmer oder ein magnetorestriktiver Aufnehmer sein. Je nach Einsatzort des Fahrzeugsensors kann mit einer geeigneten Wahl des Messwertaufnehmers eine einfache und kostengünstige Implementierung des Fahrzeugsensors

erreicht werden. Bei Anwendungen, in denen nahezu gleiche erste und zweite Empfindlichkeitsrichtungen der Fahrzeugsensoren erforderlich sind, ist beispielsweise die Anwendung eines mikromechanischen Aufnehmers vorteilhaft, der aufbaubedingt eine gleiche erste und zweite Empfindlichkeitsrichtung aufweist. Bei Anwendungen, in denen unterschiedliche Empfindlichkeitsrichtungen erforderlich sind, ist andererseits beispielsweise ein piezoelektrischer Aufnehmer vorteilhaft, bei dem durch eine Krümmung des Trägers die gewünschte unterschiedliche Ausrichtung der Empfindlichkeitsrichtungen erreicht wird.

Der Fahrzeugsensor kann als Molded ASIC oder als mechatronischer Fahrzeugsensor ausgebildet sein.

Weiterhin kann der Träger als für die Molding Technik geeignetes Lead Frame oder als für die Molding Technik geeigneter Mechatronik-Träger ausgebildet sein.

Dementsprechend kann das Sensorgehäuse als eine den Träger umgebende Moldingmasse ausgebildet sein.

Der Fahrzeugsensor ist bevorzugt durch Anpressen oder Einpressen des Trägers oder des Sensorgehäuses innerhalb des Fahrzeugs oder innerhalb einer Zentraleinheit angebracht.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Auslösung eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug mit mindestens einem Fahrzeugsensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Zentraleinheit zur Auswertung von Signalen des mindestens einen Fahrzeugsensors. Zur Auslösung des Airbags in einem Fahrzeug kann beispielsweise ein Fahrzeugsensor und ein Airbagsteuergerät als Zentraleinheit im Fahrzeug angeordnet sein. Eine Anordnung, bei der mindestens zwei Fahrzeugsensoren innerhalb des Fahrzeugs angebracht

sind, wird beispielsweise zur Auslösung eines Fußgängerschutzsystems verwendet.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Diagnosesystem eines Fahrzeugs mit mindestens einem Fahrzeugsensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Zentraleinheit zur Auswertung von Signalen des mindestens einen Fahrzeugsensors. Eine Anordnung dieser Vorrichtung mit einem Fahrzeugsensor ist beispielsweise bei Diagnose-oder Überwachungssystemen im Fahrzeug, bei denen eine Schwingungsanalyse bestimmter Elemente erforderlich ist, möglich. Weiterhin kann dieser Fahrzeugsensor auch in Stabititäts-und Bremssystemen des Fahrzeugs, in Fahrdynamikregelungen oder in Fahrbahnzustandsüberwachungssystemen eingesetzt werden.

Insbesondere ist der mindestens eine Fahrzeugsensor innerhalb des Fahrzeugs derart angebracht, um in einer vorgegebenen Empfindlichkeitsrichtung eine Erfassung der Beschleunigung und des Körperschalls zu ermöglichen. Bei Verwendung in Insassenschutzsystemen kann damit beispielsweise der Ort des Zusammenstosses ermittelt werden.

Bei Verwendung in Diagnosesystemen überwacht die Vorrichtung Schwingungsvorgänge, insbesondere veränderliche Schwingungsvorgänge, bestimmter Fahrzeugelemente.

Weiterhin ist die Vorrichtung ausgebildet, um eine Signalplausibilisierung eines Signalanteils der Beschleunigung mit einem Signalanteil des Körperschalls des mindestens einen Fahrzeugsensors durchzuführen.

Beispielsweise kann der die Beschleunigung wiedergebende Signalanteil des Fahrzeugsensors mit dem den Körperschall wiedergebenden Signalanteil des Fahrzeugsensors verknüpft werden, um in der Zentraleinheit ein plausibilisiertes Auslösesignal für ein Sicherheitssystem, insbesondere ein Insassenschutzsystem, zu erzeugen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Zeichnungen zeigen in : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Auslösung eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik mit mehreren Auslösesensoren und einer Zentraleinheit ; Fig. 2 zwei Anordnungsbeispiele von Beschleunigungssensoren und einer Zentraleinheit einer Vorrichtung zur Auslösung eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik ; Fig. 3 eine Anordnung von Fahrzeugsensoren gemäß der Erfindung und einer Zentraleinheit in einem Fahrzeug ; Fig. 4a ein Blockschaltbild des Fahrzeugsensors ; Fig. 4b die Filtercharakteristik der Verarbeitungseinheit des Fahrzeugsensors ; Fig. 5a eine Darstellung des Fahrzeugsensors mit einem piezoelektrischen Messwertaufnehmer ohne Krümmung des Trägers ; und Fig. 5b eine Darstellung des Fahrzeugsensors mit einem piezoelektrischen Messwertaufnehmer mit einer Krümmung des Trägers von 90°.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Auslösung eines Sicherheitssystems, insbesondere eines Insassenschutzsystems, in einem Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik mit mehreren Auslösesensoren 3.1. 2,3. 2,3. 3 und einer Zentraleinheit 2 dargestellt. Die Zentraleinheit 2 ist zentral im Fahrzeug, vorzugsweise im Mitteltunnel des Fahrzeugs angeordnet und steuert die

entsprechenden Sicherheitssysteme wie Insassenschutzsysteme oder Fußgängerschutzsysteme.

Die Seitensensoren 3.1. 2 sind seitlich im Fahrzeug 1 zur Erkennung eines Seitencrashs angebracht und besitzen eine Empfindlichkeitsrichtung in Richtung der Fahrzeugquerachse. Zusätzlich beinhalten diese Sensoren oft auch eine Empfindlichkeitsrichtung in Richtung der Fahrzeuglängsachse.

Diese zusätzliche Empfindlichkeitsrichtung ermöglicht beispielsweise eine Plausibilisierung eines durch die Sensoren 3.1. 2 erzeugten Sensorausgangssignals, insbesondere bei Unfällen, bei denen die bei einem Unfall oder Zusammenstoss entstehende Krafteinwirkung in einem schrägen Winkel zur Fahrzeuglängs-bzw.-querachse auftritt.

Die im vorderen Bereich des Fahrzeugs angebrachten Sensoren 3.2, 3.3 werden als Upfront-Sensoren zur Erkennung eines Frontaicrashs eingesetzt, bei dem die Krafteinwirkung hauptsächlich in Richtung der Fahrzeuglängsachse auftritt. Diese Sensoren 3.2, 3.3 besitzen deshalb eine Empfindlichkeitsrichtung in Richtung der Fahrzeuglängsachse. Dabei wird entweder ein einzelner Sensor 3.3 mittig in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse oder zwei Sensoren 3.2 außerhalb der Fahrzeuglängsachse im vorderen Bereich, beispielsweise der Stoßstange, angeordnet.

Die Seiten-und Upfront-Sensoren sind möglichst nahe an der Fahrzeugaußenhaut angebracht, um auch Zusammenstösse mit kleineren Objekten möglichst schnell detektieren zu können. Eine schnelle Detektion eines Aufpralls ist besonders im Seitenbereich des Fahrzeugs wichtig, da hier die Knautschzone relativ klein ist und beispielsweise ein Insassenschutzsystem deshalb besonders schnell auslösen sollte. Allerdings sind diese Sensoren nahe der Fahrzeugaußenhaut besonders anfällig auf Störungen im Vergleich zu Sensoren, die in Inneren des Fahrzeugs angebracht sein müssen wie die Seitensensoren. Deshalb werden zur Crashdetektion auch Körperschallsensoren eingesetzt, die nicht so nahe an

der Fahrzeugaußenhaut angebracht werden, da sich Körperschallwellen weitaus schneller im Fahrzeug ausbreiten als durch Beschleunigungänderungen erzeugte Schwingungen.

Fig. 2 zeigt zwei Anordnungsbeispiele von Beschleunigungssensoren 3.4 und einer Zentraleinheit 2 einer Vorrichtung zur Auslösung eines Sicherheitssystems in einem Fahrzeug 1 gemäß dem Stand der Technik.

Mittels einer Anordnung von zwei Beschleunigungssensoren 3.4, deren Empfindlichkeitsrichtung in einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind, lässt sich eine aus Fahrzeuglängsachse und Fahrzeugquerachse gebildete Ebene hinsichtlich crashrelevanter Beschleunigungsänderungen überwachen. Vorzugsweise werden dabei die zwei in Fig. 2 dargestellten Anordnungen verwendet, bei denen die Empfindlichkeitsrichtungen in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. In der ersten Anordnung ist die Empfindlichkeitsrichtung des ersten Beschleunigungssensors parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtet, die Empfindlichkeitsrichtung des zweiten Beschleunigungssensors in Richtung der Fahrzeugquerachse. In der zweiten Anordnung sind die Empfindlichkeitsrichtungen der beiden Beschleunigungssensoren um +/-45° zur Fahrzeuglängsachse versetzt.

In Fig. 3 ist eine Anordnung von Fahrzeugsensoren 4 gemäß der vorliegenden Ansprüche und einer Zentraleinheit 2 in einem Fahrzeug abgebildet. Da diese Fahrzeugsensoren 4 neben der Beschleunigung auch den Körperschall erfassen, ist eine Anbringung nahe der Fahrzeugaußenhaut nicht erforderlich, da sich die Körperschallwellen weitaus schneller im Fahrzeug ausbreiten als die durch Beschleunigungänderungen erzeugten Schwingungen und ein Crash in einer zur Auslösung des Sicherheitssystems erforderlichen Zeit detektiert werden kann. Mit der dargestellten Anordnung von zwei Fahrzeugsensoren lässt sich eine aus Fahrzeuglängsachse und Fahrzeugquerachse gebildete Ebene hinsichtlich Körperschall und crashrelevanter Beschleunigungsänderungen überwachen.

Weiterhin ist es möglich, eine Signalplausibilisierung der jeweiligen Sensorausgangssignale der Fahrzeugsensoren 4 durchzuführen, indem entweder das Sensorausgangssignal des ersten Fahrzeugsensors 4 mit dem Sensorausgangssignal des zweiten Fahrzeugsensors 4 plausibilisiert wird oder beispielsweise der die Beschleunigung wiedergebende Signalanteil des Fahrzeugsensors 4 mit dem den Körperschall wiedergebenden Signalanteil desselben Fahrzeugsensors 4 plausibilisiert wird. Außerdem können zur Signalplausibilisierung Sensorausgangssignale weiterer im Fahrzeug angebrachter Fahrzeugsensoren 4 herangezogen werden.

Da der Fahrzeugsensor 4 an unterschiedlichen Orten im Fahrzeug angebracht werden kann, wo je nach Unfallsituation niedrigere oder höhere Beschleunigungen messbar sind, kann abhängig von der Anwendung des Fahrzeugsensors 4 bei dessen Herstellungsprozess ein bestimmter Beschleunigungsbereich vorgegeben werden, der innerhalb von +/-1 g und von +/-1 000g liegt. Wird der Fahrzeugsensor beispielsweise im Bereich der Stoßstange eines Fahrzeugs eingesetzt, sollte er Beschleunigungen in einem niedrigeren Bereich, die bei einem Zusammenstoss mit einem leichten Objekt auftreten, und Beschleunigungen in einem höheren Bereich bis +/-1000g erfassen, die beispielsweise bei einem Zusammenstoss mit einem anderen Fahrzeug auftreten. Der Beschleunigungsbereich sollte derart gewählt werden, dass der Fahrzeugsensor 4 einerseits die erforderlichen Beschleunigungen misst, um einen Unfall detektieren zu können, andererseits aber eine Übersteuerung der Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Messwertaufnehmersignale vermieden wird. Alternativ kann der Fahrzeugsensor ausgebildet sein, dass eine kundenspezifische Programmierung des Beschleunigungsbereichs je nach Einsatz des Fahrzeugsensors vorgenommen werden kann.

Die Verarbeitungseinheit 4.2 des Fahrzeugsensors umfasst eine Verstärkerschaltung, die die verschiedenen Signalanteile, welche die gemessene Beschleunigung und den gemessenen Körperschall wiedergeben, verstärkt, Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit 4.2 ausgebildet, um

Messwertaufnehmersignale mit hoher Amplitude ohne Übersteuerung der Verstärkerschaltung zu erfassen. Die Verstärkerschaltung erfasst und verstärkt beispielsweise Messwertaufnehmersignale des longitudinalen Körperschalls, die niedrigere Amplituden im Vergleich zu denen des transversalen Körperschalls aufweisen, aber auch Messwertsignale der Beschleunigung oder des transversalen Körperschalls mit höheren Amplituden.

Damit am Ausgang des Fahrzeugsensors ein Signal zur Verfügung steht, das die gewünschten Frequenzanteile der Beschleunigung und des Körperschalls liefert, umfasst die Verarbeitungseinheit 4.2 ein Filter zum selektiven Erfassen der Beschleunigung und des Körperschalls. Eine externe Signalfilterung ist dann nicht mehr erforderlich und verringert den Aufwand für die weitere Auswertung des Signals des Fahrzeugsensors. Das Filter in der Verarbeitungseinheit 4.2 kann programmierbar sein, damit eine kundenspezifische Programmierung der Filtercharakteristik vorgenommen werden kann und der Kunde die für seine spezielle Anwendung benötigten Signalanteile selektieren kann. Alternativ kann das Filter in der Verarbeitungseinheit 4.2 ausgebildet sein, dass es während des Herstellungsprozesses des Fahrzeugsensors einstellbar ist. Damit kann bereits während der Fertigung des Fahrzeugsensors eine Auswahl der für eine spezielle Anwendung benötigten Signalanteile getroffen werden.

Der Fahrzeugsensor 4 kann übrigens nicht nur zur Crashdetektion eingesetzt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind beispielsweise der Einsatz in Diagnose-oder Überwachungssystemen, bei denen eine Schwingungsanalyse bestimmter Elemente erforderlich ist, wie z. B. einer Kugel-oder Rolilagerüberwachung, der Einsatz in Fahrbahnzustandsüberwachungssystemen, bei denen eine Schwingungsanalyse der im Fahrwerk auftretenden Schwingungen durchgeführt wird, bei Stabilitäts-und Bremssystemen im Fahrzeug oder bei Fahrdynamikregelungssystemen. Die Fahrzeugsensoren überwachen dabei Bewegungen eines Systems. Die Empfindlichkeitsrichtung der

Beschleunigung und des Körperschalls werden durch die Anwendung vorgegeben und bei der Herstellung des Fahrzeugsensors durch die Bauart des Fahrzeugsensors definiert.

Fig. 4a zeigt ein Blockschaltbild des Fahrzeugsensors 4, der einen Messwertaufnehmer 4.1 für die Erfassung von Beschleunigung und von Körperschall und eine Verarbeitungseinheit 4.2 zur Verarbeitung der Messwertaufnehmersignale umfasst. Die Verarbeitungseinheit 4.2 beinhaltet ein Filter zum selektiven Erfassen der Beschleunigung und des Körperschalls.

Damit wird ein Sensorausgangssignal 4.5 zur Verfügung gestellt, das die gewünschten Frequenzanteile der Beschleunigung und des Körperschalls liefert. Da die longitudinalen Körperschallwellen im Vergleich zu den transversalen Körperschallwellen oder im Vergleich zur Beschleunigung geringere Amplituden aufweisen, ist eine entsprechende Verstärkerschaltung vorgesehen, die eine Verarbeitung der longitudinalen Körperschallwellen ermöglicht. Die Verarbeitungseinheit 4.2 kann außerdem einen A/D-Wandler beinhalten, der das Sensorausgangssignal 4.5 in digitaler Form zur Verfügung stellt. Das Sensorausgangssignal 4.5 in analoger oder digitaler Form wird dann von einer Auswerteeinheit 2.1 in der Zentraleinheit 2 verarbeitet, um ein Auslösesignal für ein Sicherheitssystem, beispielsweise ein Insassenschutzsystem, zu erzeugen.

Fig. 4b zeigt eine entsprechende Filtercharakteristik der Verarbeitungseinheit 4.2 des Fahrzeugsensors 4 von Fig. 4a, bei der die Frequenzanteile der Beschleunigung im unteren Frequenzbereich (kleiner als etwa 500 Hz) und die Frequenzanteile des Körperschalls im oberen Frequenzbereich (größer als etwa 4 kHz) erfasst werden.

Fig. 5a enthält eine Darstellung eines Fahrzeugsensors 4 mit einem piezoelektrischen Messwertaufnehmer ohne Krümmung des Trägers 4.3. Der Fahrzeugsensor 4 ist auf einem Fahrzeugelement 5 angebracht, vorzugsweise durch Einpressen oder Anpressen des Trägers 4.3 innerhalb oder in der Nähe der Zentraleinheit oder in der Nähe der Fahrzeugaußenhaut.

Der Messwertaufnehmer 4.1 ist vorzugsweise durch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise durch eine Klebung, auf dem Träger 4.3 angebracht. Die kraftschlüssige Verbindung ist derart ausgebildet, dass sie einerseits eine Erfassung der beispielsweise in longitudinaler Richtung wirkenden Beschleunigung und des Körperschalls ermöglicht, andererseits die Aufnahme unerwünschter Signale durch den Messwertaufnehmer verringert oder verhindert. Eine zur Messung auftretender Beschleunigungen erforderliche seismische Masse 4.4 ist direkt am Messwertaufnehmer 4.1 angebracht, vorzugsweise angeklebt.

Alternativ kann die seismische Masse 4.4 auch im Messwertaufnehmer 4.1 integriert sein. Wenn es sich bei dem Messwertaufnehmer 4.1 beispielsweise um einen mikromechanischen Aufnehmer handelt, sind zur Aufnahme von Beschleunigungen Kammstrukturen vorgesehen, deren Verschiebung gegeneinander ein Maß der Beschleunigung darstellt. In diesem Fall handelt es sich bei der seismischen Masse 4.4 um eine bewegliche Kammstruktur, die sich gegenüber fest angebrachten Kammstrukturen verschiebt.

Bei einem in Stoßrichtung 6 erfolgten Zusammenstoß, beispielsweise einem Crash, breiten sich die longitudinalen Körperschallwellen in derselben Richtung 6.1 wie die Stoßrichtung 6 aus. Die Ausbreitungsrichtung der transversalen Körperschallwellen 6.2 ist dagegen senkrecht zur Stoßrichtung 6. Die longitudinalen Körperschallwellen werden über den Träger 4.3 auf den Messwertaufnehmer 4.1 übertragen, wobei die Ausbreitungsrichtung der auf den Träger 4.3 übertragenen longitudinalen Körperschallwellen 6.1. 1 und der im Messwertaufnehmer 4.1 aufgenommenen longitudinalen Körperschallwellen 6.1. 2 parallel zur Stoßrichtung und der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung der im Fahrzeugelement übertragenen longitudinalen Körperschallwelle 6.1 verläuft.

Aufgrund der Konstruktion des Fahrzeugsensors 4 mit der direkt am Messwertaufnehmer 4.1 angebrachten seismischen Masse 4.4 wird eine Bescheunigung vom Messwertaufnehmer 4.1 detektiert, die eine

Ausbreitungsrichtung 6.3 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der longitudinalen Körperschallwelle aufweist. Die erste Empfindlichkeitsrichtung des Messwertaufnehmers 4.1 zur Erfassung der Beschleunigung 6.3 ist damit nicht identisch mit der zweiten Empfindlichkeitsrichtung des Messwertaufnehmers 4.1 zur Erfassung der longitudinalen Körperschallwellen 6.1. 2.

Um eine identische Empfindlichkeitsrichtung sowohl für die Erfassung der Beschleunigung als auch für die Erfassung der longitudinalen Körperschallwellen zu erreichen, wird, wie in Fig. 5b gezeigt, durch eine Krümmung des Trägers 4.3 eine Ablenkung der longitudinalen Körperschallwellen durchgeführt, sodass dem Messwertaufnehmer 4.1 die in geänderter Ausbreitungsrichtung verlaufenden Körperschallwellen 6.1. 2 zugeführt werden, wobei die Ausbreitungsrichtung der Beschleunigung 6.3 gleich ist der Ausbreitungsrichtung der longitudinalen Körperschallwellen 6.1.

Die Krümmung des Trägers 4.6 wird dabei so ausgeführt, dass eine Änderung der Ausbreitungsrichtung der longitudinalen Körperschallwellen 6.1. 2 um 90° erfolgt, aber vorzugsweise eine Entstehung von Reflexionswellen verhindert wird.

Grundsätzlich ist es möglich, durch eine geeignete Wahl eines Winkels in der Krümmung des Trägers 4.6 jede geforderte Empfindlichkeitsrichtung zur Erfassung der Beschleunigung und des longitudinalen Körperschalls einzustellen. Vorzugsweise wird unter Berücksichtigung der Empfindlichkeitsrichtung der seismischen Masse 4.4 der Winkel gewählt, der die erste und die zweite Empfindlichkeitsrichtung identisch einstellt.

Ist der Messwertaufnehmer 4.1 beispielsweise als biegsame piezoelektrische Schicht ausgeführt, kann dieser nicht nur an einem geraden Teil des Trägers 4.3 angebracht sein, sondern sich, wie gepunktet dargestellt, auch über den Krümmungsbereich des Trägers 4.3 erstrecken. Weitere Ausführungsformen des Messwertaufnehmers 4.1 können Dehnmessstreifen, magnetorestriktive Aufnehmer oder mikromechanische Aufnehmer sein.

Der Träger 4.3 ist derart konstruiert, dass er einerseits eine Erfassung der in longitudinaler Richtung wirkenden Beschleunigung und des Körperschalls ermöglicht, andererseits die Übertragung unerwünschter Signale zum Messwertaufnehmer 4.1 verringert oder verhindert. Der Träger ist vorzugsweise als für die Molding Technik geeignetes Lead Frame oder als für die Molding Technik geeigneter Mechatronik-Träger ausgebildet. Als Sensorgehäuse dient eine den Träger umgebende Moldingmasse.

Bezugszeichen 1 Fahrzeug 2 Zentraleinheit 2.1 Auswerteeinheit in der Zentraleinheit 3.1. 2 Seitensensoren mit Empfindlichkeitsrichtungen in Fahrzeugquer- und-längsachse 3. 2 paarweise angeordnete Upfront-Sensoren 3. 3 einzelner, mittig angeordneter Upfront-Sensor 3.4 Beschleunigungsaufnehmer 4 Fahrzeugsensor zur Erfassung einer Beschleunigung und von Körperschall 4.1 Messwertaufnehmer 4.2 Verarbeitungseinheit 4.3 Träger 4.4 seismische Masse 4.5 Sensorausgangssignal 4.6 Krümmung des Trägers 5 Fahrzeugelement 5.1 Spektralanteile der Beschleunigung 5.2 Spektralanteile des Körperschalls 6 Stoßrichtung 6.1 Ausbreitungsrichtung der longitudinalen Körperschallwelle 6.1. 1 Ausbreitungsrichtung der auf den Träger 4.3 übertragenen longitudinalen Körperschallwelle 6.1. 2 Ausbreitungsrichtung der im Messwertaufnehmer aufgenommenen longitudinalen Körperschallwelle 6.2 Ausbreitungsrichtung der transversalen Körperschallwelle 6.3 Ausbreitungsrichtung der Beschleunigung