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Die Erfindung betrifft eine Elnnchtung zur Erfassung von Bewegungsverzögerungsvorgängen von Fahrzeugen. Sie soll Insbesondere den Zweck haben, in Abhängigkeit vom Ausmass der jeweils Im Fahrbetneb auftretenden Verzögerungen die Warnblinkanlage des Fahrzeuges einzuschalten und insbeson- dere bel plötzlicher Änderung der Verzögerung, wie z.
B. im Falle einer Notbremsung oder eines Unfalls, ein Lösen bzw. Öffnen der Zentralverriegelung der Türen auslösende Steuersignale an die elektronische Zentralverriegelung des Fahrzeuges zu erteilen
Die einzige Funktion solcher bekanntgewordener bzw. im Handel befindlicher elektronischer Anlagen, der sogenannten Paniksignale", besteht Im Einschalten der Warnblinkanlage bei Überschreiten eines gegebenen Verzögerungswertes Das Fühlen bzw. die Erfassung der Verzögerung erfolgt bei diesen bekannten Systemen nach dem Induktionsprinzip oder mit aus einem Massenträgheits-Sensor stammenden Steuersignalen Nachteil beider Wege Ist, dass kein sich ständig bzw.
stetig oder zumindest stufig änderndes Signal zu Verfügung gestellt wird, weiches proportional zur Höhe der Verzögerung ist oder als solches für einer Welterverarbeitung in einer Sicherheits-Steuerungsanlage zur Verfügung steht. Die Auswertung der Literatur auf diesem Gebiet und der Prüfung der gegenwärtig auf dem Markt befindlichen einschlägigen Fabrikate hat ergeben, dass hier eine erstaunliche Lücke im Angebot besteht, welche zu füllen unter anderem das Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
Aus dem Stand der Technik Ist an sich eine Anzahl verschiedener Lösungsvorschläge für Verzögerungssensoren bekannt, die sich aber Im praktischen Gebrauch bei Kraftfahrzeugen nicht voll bewährt haben.
So beschreibt beispielsweise die DE-OS 26 05 496 einen solchen Senor für eine KFZ-Sicherh6itsvor- richtung, bel welchem dessen Trägheitskörper Im Normalfall einen zwischen Boden und Wand der Sensorzelle bestehenden Stromkreis schliesst. Bei Eintritt einer wesentlichen Verzögerung verlässt der an sich m Sensorkäfig frei bewegliche Trägheitskörper die Stromschlussposition, womit die Sicherheitseinrichtung aktiviert wird.
Gemäss DE-OS 24 30 710 ist eine Stromspule, welche den Mantel einer einen magnetischen Trägheits-
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bildet,Induktionsänderung In der Spule die Impulse zur Aktivierung einer allgemeinen Schutzeinrichtung für Gegenstände liefert.
Die Verzögerungszelle gemäss US-PS 4 901 569 sieht ebenfalls eine von einer elektrischen Spule umgebene Sensorkammer vor, In welcher ein magnetischer Trägheitskörper nach Art eines Pendels aufgehängt ist und bei Bewegung die Induktion der Spule ändert
Bel dem Accelerometer gemäss US-PS 4 315 433 ist der Trägheitskörper zwischen zwei Piezofolien mittig eingespannt und verändert z. B. bel Verzögerung einer Bewegung seine mittige Lage, spannt die Folien und ändert so deren Widerstand.
Schliesslich weist die Sensorkammer gemäss GB 2 227 097 A eine zylinderschalenartige Plattform auf, welche an Ihrer Unterseite an einen Piezo-Indikator gebunden ist, welcher bei Lageveränderung eines In der Schale vorhandenen kugeligen Trägheitskörpers infolge einer Bewegungsverzögerung anspncht.
Im einzelnen bestand die Aufgabe der Erfindung in der Entwicklung eines in der Flexibilität der Signalabgabe wesentlich erweiterten, im Aufbau, bezüglich Robustheit und Fertigung aber relativ einfachen und effektiven Verzögerungsmess-Sensors und einer auf Basis eines derartigen flexibilisierten Sensors mit Signalen bzw. Signalfolge versorgbaren und einer diese, bevorzugt nach Prioritäten ordnend für die Auslösung von passiven und aktiven Sicherungs-Einrichtungen bzw. -Organen optimal nutzenden Kontroll-, Schalt- und Steuerungseinrichtung.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Einrichtung zur Erfassung, Ermittlung bzw. Messung von Bewegungsverzögerungsvorgängen, wie sie insbesondere beim Betrieb von Kraftfahrzeugen bei Schnellbremsung, Notbremsung und/oder Unfallgeschehen, insbesondere Zusammenstoss, auftreten, welche Einrichtung mindestens einen Verzögerungs-Sensor aufweist, von welchem einem jeweiligen Verzögerungswert entsprechende Messgrössen bzw.
Signale an mindstens eine die Funktionen zentraler und/oder penpherer Sicherheits-Sicherungs-, Alarm-und/oder Betätigungsorgane des Fahrzeugs steuernde Kontroll- und Steuereinrichtung ab-bzw. weitergegeben werden, wobei der - mit einer mit im wesentlichen aufrechter Achse Im Fahrzeug angeordneten Sensorkammer, bevorzugt kreisrunden Innenquerschnitts, in deren Innerem mindestens ein quer zur Achsen-Richtung gleitend und/oder rollend frei beweglicher Trägheitskörper angeordnet ist, gebildete - Verzögerungssensor mindestens ein bei Druckbeaufschlagung seine physi-
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abgeben -Drucksensitiv-Element aufweist, deren wesentliche Merkmale dann bestehen, dass das Drucksensitiv-.- ment in Form eines Films, Überzugs oder Belags bzw. einer Beschichtung, Auskleidung, Folie od.
dgl., insbesondere einer Piezofolie, ausgebildet ist, welcher bzw welche sich an der Innen-Seitenwandung der Sensorkammer abstützt bzw. an Ihr anliegt.
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Die Erfindung betrifft in ihrem wesentlichen Aspekt also einen elektronischen Zusammenstoss-Sensor mit dem Zweck, im Falle eines Unfalles Im Fahrzeug Steuerungsfunktionen für Slcherheltseinnchtungen auszuüben. Der neue Sensor arbeitet, wenn gewünscht, in einem Winkefbereich von 3600 und mit einstellbarer Empfindlichkeit. Im Falle eines Zusammenstosses wird die Warnblinkanlage eingeschaltet, ein
Signal für die Lösung der Zentralverriegelung, insbesondere der Türen, wird gegeben, es kann eine völlige
Stromabschaltung im Fahzeug sowie ein Schliessen und Abschalten der Kraftstoffleitungen und-Förderorga- ne erfolgen.
Bel einem bedeutenden Teil der Verkehrsunfälle erfolgen die Zusammenstösse bekannterweise nicht frontal. Deshalb wurde im Rahmen der Erfindung die Entwicklung eines Sensors bzw. Fühlers vorangetrie- ben, der über einen horizontalen Fühlbereich bwz. Erfassungswinkel von praktisch 3600 verfügt. Weiterge- hende Analysen von Unfällen haben ergeben, dass eine nicht zu unterschätzende Unfallquelle nach Eintritt eines Unfalls in der mangelnden Information für den nachfolgenden und selbstverständlich auch für den entgegenkommenden Verkehr ist. Die Personenverletzungen sind bei vielen Unfällen meist nicht schwer. aber infolge von verschlossen bleibenden Türen des Fahrzeuges können die Rettungsarbeiten verzögert werden und infolge von z.
B. durch auslaufenden Kraftstoff und Kurzschlüsse im elektnschen System verursachte Brände können an sich harmlose Personenverletzungen zur Tragödie führen.
Die neue Einrichtung auf Basis eines Rundumfühlers, erhöht bei einem eventuellen Unfallsgeschehen
Chancen bzw. Überlebenschancen der vom Unfall Betroffenen wesentlich und Informiert sowohl den folgenden als auch den entgegenkommenden Verkehr rechtzeitig genug über die Gefahrensituation.
Es ist somit eine wie oben beschriebene Einrichtung geschaffen worden, welche die Nachteile bisher in
Gebrauch stehender oder bekanntgewordener Systeme ausschaltet bzw. deren Anwendungsbereich erweitert und dadurch zum ersten Mal für die Ausübung mehrerer Steuerfunktionen geeignet ist.
Der zweite, in engem Zusammenhang mit einer, wie beschrieben, neu entwickelten, flexiblen richtungsunabhängigen Rundum-Verzögerungsmessung stehende, wesentliche Aspekt der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuen, bevorzugt elektronischen Anlage für Empfang und Verarbeitung der vom Sensor kommenden, den aktuellen Verzögerungswerten entsprechenden Signalen und zur Abgabe entsprechender Steuerimpulse od. dgl. an die verschiedenen sicherheits- und sicherungs-wesentlichen Funktionsorgange und -elemente des Fahrzeuges, auf welche weiter unten zurückgekommen und näher eingegangen wird.
Was nun im einzelnen den Verzögerungssensor und dessen Bauart und Funktion im Rahmen der Erfindung betrifft, haben sich folgende Ausführungsformen als im Sinne ökonomischer Fertigung, Robusthelt und Effektivität günstig erwiesen :
So sind bei einer zylinderartigen Bauweise der Sensorkammer gemass Anspruch 2 sowohl hohe Fertigungsökonomie als auch im Hinblick auf die Erhaltung des Gerätes auch im rauhen Unfallgeschehen hohe Robustheit gegeben.
Ist der Trägheitskörper, wie gemäss Anspruch 3 zylinderförmig ausgebildet, so wird im Falle einer gegebenenfalls abrupten Verzögerung (bzw. Beschleunigung) derselbe auf einer schmalen Fläche entlang der Zylindererzeugenden der Drucksensitiv-Folie und von ihm selbst an die Folie gepresst und löst eine entsprechende, signalwirksame Widerstandsänderung derselben aus.
Bei kugelartiger Ausbildung des Trägheitskörpers gemäss Anspruch 4 wird zwar nur eine punktförmige bzw. um diesen Punkt herum angeordnete, kleine Berührungsfläche ausgebildet, auf welche aber infolgedessen eine wesentlich erhöhte Druckeinwirkung erfolgt.
Eine weitere, etwa fassförmige Ausbildungsform der Sensorkammer beschreibt Anspruch 5.
Die in einem solchen Sensor vorhandenen Trägheitskörper können mit etwa gleicher Effektivität, was deren Druckausübung auf die Drucksensitiv-Folie betrifft, gemäss Anspruch 6 Kugel- oder Fass form aufweisen.
Allgemein ist zu den Trägheitskörpern zu bemerken, dass die Kugelgestalt Infolge rollender Reibung und damit leichterer Auslösung ihrer Bewegung höhere Auslöseempfindlichkeit bringt, welche aber im Hinblick auf einen wünschenswerterwelse möglichst ruhigen Verkehrsablauf ohne ungewollte Alarmauslösung nicht immer Vorteile bringen muss.
Eine gleitfreudige Auskleidung von Boden und Decke der Sensorkammer gemäss Anspruch 7 kann bezüglich Auslösung insbesondere beim Vorsehen zylinder- oder fassförmiger Trägheitskörper von Vorteil sein.
Eine Gesamterfassung der augenblicklichen Situation im Falle der knappen Unfallsverhinderung oder eines tatsächlichen Unfalls, unabhängig von welcher Seite die Verzögerungswirkung kommt, ermöglicht die besonders bevorzugte Ausführungsart des Sensors gemäss Anspruch 8.
Um eine Stufen-Priorität der Auslösung eventueller Alarm- und Sicherheits-Massnahmen oder aber verschiedene sicherheitstechnische Aktivitäten bei an sich gleich hohen Verzögerungswerten am Sensor selbst zu erzielen, ist eine Ausgestaltung des Drucksensitivelementes gemäss Anspruch 9 besonders
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vorteilhaft, wozu eine für den Betneb von PKWs besonders geeignete Ausführungsform von Anspruch 10 gehört. Diese Ausbildungsvanante ermöglicht es, die Verzögerungswerte richtungsabhängig zu stufen und
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in Frontalrichtung erfolgende, grössere Verzögerung stattfindet oder eine solche Verzögerung oder Beschleunigung schräg oder von der Seite erfolgt, was mangels an passiven Sicherheitselementen, wie z.
B. des Motorblocks, selbstverständlich wesentlich gefährlicher für die Fahrzeuginsassen sein kann.
Eine besonders bevorzugte, konkrete Bauweise des Sensors ist im Anspruch 11 wiedergegeben.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 und 2 zwei bevorzugte Ausführungsformen des neuen, auf Verzögerungswerte ansprechenden Sensors und zur Erläuterung der mit den Signalen des neuen Sensors versorgbaren Arten von Steuerungen zeigen die Fig. 3 ein Blockschaltschema einer einen erfindungsgemässen Sensor aufweisenden Steuerung für die verschiedenen Funktionen am KFZ, die Fig. 4 ein Schaltschema einer derart ausgerüsteten Steuerungseinnchtung in einer weiteren Version und die Fig. 5 ein letztes Blockschema einer vom erfindungsgemässen Sensor mit Verzögerungsdaten belieferbaren Steuerung.
Die In Fig. 1 gezeigte, auf verzögerte oder beschleunigte Bewegung empfindliche, auf dem Trägheitsprinzip basierende, neue Drucksensor-Einrichtung umfasst Im wesentlichen eine Sensor-Kammer mit einem jeweils mit einer Boden-51 und Deckplatte 50 verbundenen, z. B. aus Kupfer gefertigten Metallzylinder 1, an dessen Innenwandung 12, mittels zwei Druckringen 3, insbesondere Seegerringen, eine druckempfindliche Piezofolie anliegend gehalten bzw. gedrückt wird.
Im inneren Hohlraum 13 der Sensorkammer 11 Ist - im wesentlichen in horizontaler Richtung leicht und frei beweglich - ein hier in Kugelform ausgebildeter Trägheitskörper 4 angeordnet, welcher beim Auftreten von verzögerter oder beschleunigter Bewegung während des Betriebs eines Fahrzeuges mit mehr oder minderer Kraft gegen die Piezofolie 2 gedrückt wird.
Diese ändert kraftabhängig Ihren Widerstand und die von diesem abhängige, von der Fohe gelieferte Spannung wird entsprechend verändert und kann vom Metallmantel 1 und vom unteren Seegernng 3 über eine durch den Boden 51 geführte Kontaktleitung 60 zusammen mit der Kammerableitung 61 als Signal für die Steuerelektronik 100 abgenommen werden. Ausgerichtet und im Fahzeug angeordnet bzw. montiert ist die Kammer 11, die selbstverständlich auf Verzögerung oder Beschleunigung in Im wesentlichen horizontaler Richtung reagieren soll, so, dass Ihr Boden 51 etwa fahrbahn- oder fahrzeugboden-parallel und ihre Hauptachse A senkrecht dazu bzw. zur Fahrtrichtung oder Stossrichtung bei einem Unfall angeordnet ist.
Mit 52 Ist noch eine innenseitige, gleitgünstige Beschichtung von Boden 51 und Deckel 50 bezeichnet
Das Schema eines horizontalen Schnittes durch eine Sensorkammer 11 gemäss Fig. 2 mit zonierter Piezofolie 2 zeigt wiederum die die Folie 2 anliegend haltende Innen-Seitenwandung 12 und eine drei Zonen 2. 1. 2. 2 und 2. 3 aufweisende Folie 2, deren jede gegebenenfalls eine eigene Spannungsversorgung und jedenfalls eigene Signal-Ableitungen 60. 1, 60. 2, 60. 3 für den im jeweiligen Abschnitt auftretenden Spannungs- bzw. Widerstandswert aufweist. Die erste Zone 2. 1 Ist in der Kammer 11 in Fahrtrichtung R nach vorne ausgerichtet.
Daran schliessen sich beidseitig nach rückwärts gezogen die beiden, auf Seitenaufprall bezogenen symmetrisch angeordneten Zonen 2. 2 und letztlich weist die Folie 2 in Gegenfahrtrichtung eine für die Sicherungs-Aktivitäten Im Fall eines Auffahrunfalls verantwortliche dritte Zone 2. 3 auf.
Eine gemäss dem Blockschema der Fig. 3 aufgebaute und arbeitende zur Aufnahme von aus dem Verzögerungssensor einlangenden Signale und deren Verarbeitung und Weitergabe an verschiedene Sicherheits- und Alarmorgane geeignete Steuer- und Alarmeinnchtung kann im wesentlichen folgenden Aufbau haben :
Ein vom Ausmass der Verzögerung in seiner Grösse abhängiges Spannungssignal gelangt vom Verzögerungs-Sensor 1, E in einen mehrstufigen Komparator 2, der ein jeweils empfangenes Spannungssignal mit den Signalen mindestens eines Referenzelementes 3 vergleicht und bei vergleichsweise höherem einlangendem Signal den Komparator 2 aktiviert.
Die Ausgänge des Komparators 2 sind über Leitung 24 an ein Folgeschaltsystem 4 und über Leitung 245 einen Zeitgeberstromkreis 5, angeschlossen, die über mindestens eine Ausgangsstufe 6 die jeweils zu schaltenden Elemente bzw. Sicherheitsorgane wie Blinker 10-13, Zentralvernegelung KZ/S, Gurtstraffer OF, Stromversorgungssperre HS und Kraftstoffsperre HR mit Strom versorgen.
Das Blockschema der allgemeinen Lösung einer einfacheren, mit einem Zusammenstosssensor aufgebauten Elektronik gemäss Fig. 4 zeigt, wie das vom Sensor gelieferte Spannungssignal in die Steuerung 2 gelangt, die die Ausgangsstufe 3 steuert, welche einer elektronischen Zentralverriegelung KZ/S ein Aktivierungs-Signal erteilt, bzw. einen Multivibrator 4 In Gang setzt, der über einen Ausgangsschalterantrieb 5 bzw. eine Warnblinkanlage IL, IQ einschaltet. Das Signal der Steuerung 2 trennt schliesslich noch über einen Ausgangsschalterantrieb 6 das Netz HS des Fahrzeuges vom Akkumulator und schliesst das Sper an HR der Kraftstoffleitung.
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Fig. 5 zeigt das Blockschema einer weiteren Ausführungsart einer derartigen Einrichtung :
Ein vom Mass der Verzögerung abhängendes Spannungssignal gelangt vom Sensor 1 in den Komparator 2, der das erhaltene Spannungssignal mit den Signalen einer Referenz-Spannungsquelle 3 vergleicht Ausgänge des Komparators 2 sind an eine Folgeschaltung 4 angeschlossen und diese steuert die Ausgangsstufe 6, die das Steuersignal an die daran angeschlossenen Alarm-, Entriegelungs-, Sperr- und Betätigungs-Einheiten liefert.