DE10101847A1 - Airbagsystem für Kraftrad - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Airbagsystem für Krafträder (1) (Motorräder). Der Airbag wird mit Gas gefüllt, wenn ein bis zur Radmitte des Vorderrades (2) heruntergezogener Kotflügel (4), es ist ggf. auch eine Verkleidungs-Scheibe (7) vorgesehen, mittels bzw. an denen der Aufprall auf ein Hindernis (H) erfaßt wird. Insbesondere sind Kotflügel (4) und/oder Verkleidungs-Scheibe (7) an der Vordergabel bzw. dem Rahmen schwenkbar aufgehängt und können bei Aufprall eine jeweilige Sicherung (6) bzw. (8) überwinden und, z. B. über einen jeweiligen Schalter, ein entsprechendes Signal zu einem Auslösemechanismus (9) übermitteln. Die Sicherungen (6) bzw. (8) sind zweckmäßig so ausgelegt, daß vor allem Fahrtwind und Fahrbahnstöße nicht zum Auslösen des Airbags führen. Um Belastung und/oder Mißbrauch im Stand zu vermeiden, erfolgt eine Auslösung des Airbagsystems bei Krafträdern mit ABS nur dann, wenn zusätzlich zum Aufprall die Raddrehzahl größer Null ist. Bei Krafträdern ohne ABS erfolgt eine Aktivierung nur dann, wenn zusätzlich zum Aufprall der Gang eingelegt ist und/oder die Geschwindigkeit während einer gegebenen Zeitspanne vor dem Aufprall-Signal über einem gegebenen Wert lag.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Airbagsystem für ein Kraftrad (Motor­ rad, Motorroller), mit einem Airbag und einem Auslösemechanismus, der bei Erfas­ sung von als einen Aufprall des Kraftrads auf ein Hindernis zu interpretierenden Ereignissen den Airbag mit Gas befüllt.

Der Entwicklungstrend für Zweirad-Airbags leitet sich von der PKW-Technik ab, wo Beschleunigungsaufnehmer den Stand der Technik darstellen. Ein Airbagsystem für ein Kraftrad besitzt demnach einen Beschleunigungssensor, der am steifen Rah­ men, oder wie z. B. gemäß DE 199 13 906 A1, an dem unteren Endabschnitt der Vordergabel, angeordnet ist. Nach einer Kollision des Kraftrades mit einem Hinder­ nis wird die entsprechende Beschleunigung durch den Beschleunigungssensor er­ faßt und wird der Airbag daraufhin ausgelöst, d. h. mit Gas befüllt, um den Fahrer vor gefährlichen Verletzungen zu bewahren.

Das Airbagsystem muß diese Beschleunigung bei einem Aufprall über den kür­ zestmöglichen Übertragungsweg erfassen, so daß der Airbag möglichst ohne Ver­ zögerung mit Gas gefüllt wird, um den Fahrer wirksam zu schützen.

Aus der Veröffentlichung des Allianz Zentrum für Technik (1982) "Experimentelle und mathematische Simulationen von Motorradkollisionen" geht hervor (siehe Fig. 3), daß nach dem Aufprall oder Crash eine Verzögerung am Rahmen von ca. 10 ms auftritt. Die Signalverarbeitungszeit sowie die darauffolgende Ansprechzeit des Air­ bags dauern noch einmal jeweils 10 ms, so daß erst nach einer Zeitspanne von ca. 25 ms mit dem Aufblasen des Airbags begonnen wird. Da sich der Fahrer aber be­ reits nach ca. 40 ms nach vorne bewegt, deckt sich diese Bewegung ungefähr mit dem Aufblasvorganges des Airbags. Das Füllen (< 120 liter) muß daher in sehr kur­ zer Zeit erfolgen, was jedoch wiederum ein hohes Verletzungsrisiko darstellt, insbe­ sondere wenn sich der Fahrer "Out of Position" (OOP), d. i. in einer nicht der Ideal­ position entsprechenden Position, befindet.

Der Beschleunigungsaufnehmer und ein eine Auswertelogik verwendender Auslö­ semechanismus hat auch den Nachteil, daß die Auslösung abhängig von der auf­ gebauten Verzögerung ist. So kann je nach Kollisionsstelle der Auslösezeitpunkt variieren, wodurch eine Schutzwirkung nicht in allen Fällen gleichermaßen gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, ein Airbagsystem für ein Kraftrad bereitzustellen, das eine Kollision früher erkennen kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.

Für die Erfindung ist also wesentlich, daß ein bis zur Radmitte des Vorderrades heruntergezogenen Kotflügel, gegebenenfalls auch eine Verkleidungsscheibe, bei Überschreiten einer vorgegebenen Anstoßkraft und damit noch vor dem eigentli­ chen Crash ein Signal der Auslöseeinheit übermitteln. Der Kotflügel, gegebenenfalls auch die Verkleidungsscheibe, dienen somit als Berührungs-(Touch-)Sensoren. Zweckmäßig sind sie schwenkbar aufgehängt und überwinden bei Anstoß eine ent­ sprechende Sicherung und aktivieren so einen entsprechenden Schalter.

Eine solche Sicherung des Berührungs-(Touch-)Sensors ist beispielsweise durch Scherbolzen oder ähnliches gebildet. Dabei ist die Sicherung zweckmäßig so aus­ gelegt, daß übliche Fahrereignisse wie Fahrtwind und Fahrbahnstöße nicht zum Auslösen des Airbags führen.

Belastung und/oder Mißbrauch im Stand bei Krafträdern mit ABS wird dadurch ver­ mieden, daß eine Auslösung des Airbagsystems nur dann erfolgt, wenn zusätzlich zum Anstoßen die Raddrehzahl größer Null bzw. größer als eine sehr niedrige Drehzahl ist.

Belastung und/oder Mißbrauch im Stand bei Krafträdern ohne ABS wird auch da­ durch vermieden, daß eine Auslösung des Airbagsystems nur dann erfolgt, wenn zusätzlich zum Anstoßen der Gang eingelegt ist oder die Geschwindigkeit während einer gegebenen Zeitspanne vor dem Anstoß-Signal über einem gegebenen Wert lag.

Dabei ist zweckmäßig ein Mikroprozessor vorgesehen, der ein Geschwindigkeits­ signal empfängt, während der Zeitspanne zwischenspeichert und erst nach der Zeitspanne auswertet.

Der Bereich von Scheinwerfer und/oder Verkleidungsscheibe ist vorteilhaft in glei­ cher Weise am Rahmen des Kraftrads so schwenkbar gelagert, daß er bei Anstoß eine entsprechende Sicherung überwindet und dadurch über einen Schalter ein Signal zu dem Auslösemechanismus überträgt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch das Vorderteil eines Kraftrades mit erfindungsgemäßer Ausstattung,

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung für die Auslösung des Airbags bei einem Aufprall im Bereich des Vorderrades,

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung für die Auslösung des Airbags bei einem Aufprall im Scheinwerferbereich, beispielsweise beim Unterfahren eines Hindernisses,

Fig. 4 zeigt schematisch das Vorderteil eines Kraftrades mit einem Beschleuni­ gungsaufnehmer am unteren Endabschnitt der Vordergabel gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 5 stellt schematisch den Ablauf der Auslöselogik bei Auslösung bei einem Kraftrad nach Fig. 1 dar,

Fig. 6 stellt schematisch den Ablauf der Auslöselogik bei Auslösung bei einem Kraftrad nach Fig. 4 dar.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch das Vorderteil eines typischen Kraftrades 1.

An der Vordergabel 5 ist das Vorderrad 2 in üblicher Weise drehbar gelagert. Ge­ mäß der Erfindung ist ein bis etwa zur Radmitte des Vorderrades 2 heruntergezo­ gener Kotflügel 4 vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kot­ flügel 4 an der Vordergabel 5 schwenkbar aufgehängt, wobei am Schwenkpunkt eine Sicherung 6 vorgesehen ist. Wenn bei einem Aufprall ("Crash") des Kraftrades 1 gegen ein in Strichlinien dargestellten Hindernis H, vgl. Fig. 2, der Kotflügel 4 so stark verschwenkt wird, daß Sicherung 6 überwunden wird, wird ein entsprechen­ des Signal, z. B. mittels eines nicht dargestellten Schalters, zu einem am Rahmen vorgesehenen Auslösemechanismus 9 (vgl. Fig. 4) übermittelt, der das Befüllen eines im Bereich des Tanks vorgesehenen (nicht näher dargestellten) Airbags mit Gas auslöst. In Anwendung des gleichen Prinzips ist beim Ausführungsbeispiel fer­ ner im Bereich des Scheinwerfers eine Verkleidungsscheibe 7 ebenfalls schwenk­ bar am Rahmen angebracht, wobei am Schwenkpunkt ebenfalls eine Sicherung 8 vorgesehen ist. Unterfährt gemäß Fig. 3 das Kraftrad 1 ein Hindernis H, erfolgt dabei der Aufprall an der Verkleidungsscheibe 7. Auch in diesem Fall wird durch ein Schwenken der Verkleidungsscheibe die entsprechende Sicherung 8 überwunden. Über einen entsprechenden Schalter sendet die Sicherung 8 ein Signal zum Auslö­ semechanismus 9, das dieses Signal als gefährlichen Aufprall zweckmäßig mittels eines Mikroprozessor interpretiert und das Aufblasen des Airbags auslöst.

Fig. 4 zeigt schematisch das Vorderteil eines typischen Kraftrades 1. An der Vor­ dergabel 5 ist das Vorderrad 2 in üblicherweise drehbar gelagert. Gemäß dem Stand der Technik ist ein Beschleunigungsaufnehmer 3 am unteren Endabschnitt der Vordergabel 5 vorgesehen der. Prallt das Vorderrad 2 gegen ein in Strichlinien angedeutetes Hindernis H ("Crash"), so wird der Stoß vom Vorderrad 2 zu dem Be­ schleunigungsaufnehmer 3 übertragen, der dann ein entsprechendes Signal zu dem Auslösemechanismus 9 überträgt, der zum Auslösen des im Tankbereich an­ geordneten, nicht näher dargestellten Airbags im Kollisionsfall dient. Die Beschleu­ nigungsbelastung auf den Beschleunigungsaufnehmer 3 an dessen Position ist jedoch schon im normalen Fahrbetrieb hoch. das Risiko einer Fehlauslösung ist damit gegeben.

Fig. 6 stellt schematisch den Ablauf der Auslöselogik bei Auslösung über einen Beschleunigungsaufnehmer 3, dessen Position etwa der Lage des Auslösemecha­ nismus 9 entspricht, gemäß einem weiteren Stand der Technik (Fig. 4) dar. Durch die Verzögerung am Rahmen, die in der Größenordnung von 10 ms liegt, und einer Signalverarbeitungszeit von weiteren 10 ms in der Elektronik des Auslösemecha­ nismus 9 des Airbags, wird erst etwa 25 ms nach dem Crash-Zeitpunkt mit dem Aufblasen begonnen. Der Fahrer begibt sich aber bereits 40 ms nach dem Crash- Zeitpunkt in den Tankbereich, so daß sich Aufblasvorgang und Fahrervorwärtsbe­ wegung zeitlich derart überschneiden, daß ein hinreichender Auffangschutz durch einen sich eben erst entfaltenden Airbag nur bedingt gegeben ist.

In Fig. 5 ist schematisch der Ablauf der Auslöselogik bei Auslösung gemäß der Erfindung (Fig. 2) dargestellt. Da ein weit vorne liegender Punkt des Kraftrads 1, der mit dem Hindernis H direkt in Berührung kommt verzögerungsfrei ein Kollisions­ signal auslöst, wird ein wesentlicher Zeitgewinn, nämlich der Wegfall der Verzöge­ rung am Rahmen erreicht. Durch den Abstand von Kotflügel 4 zum Vorderrad 2 wird ein weiterer Zeitgewinn erzielt. Dieser beträgt z. B. bei 50 km/h und 10 cm Abstand 7 ms. Durch das Airbagsystem gemäß Fig. 2, wird also ein Zeitvorteil von über 15 ms und dadurch ein verringertes Verletzungsrisiko - insbesondere im Falle von "Out of Position" - durch längere Entfaltungszeit des Airbags erreicht, bevor er den Fahrer auffängt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Airbag bereits fast vollständig aufgeblasen, wenn der Fahrer sich nach vorne zu bewegen beginnt.

Es zeigt sich, daß in Anwendung des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung das den Aufprall anzeigende Signal an dem Auslösemechanismus 9 auch dann erzeugt werden kann, wenn der Kotflügel 4 bzw. die Verkleidungs-Scheibe 7 nicht schwenkbar angebracht sind, beispielsweise mittels eines am Kotflügel 4 bzw. an der Verkleidungsscheibe 7 vorgesehenen Sensors, der bei Belastung durch den Anprall an das Hindernis H ein sich vom unbelasteten Zustand wesentlich unter­ scheidendes Signal an den Auslösemechanismus abgibt. Wesentlich ist also am Kotflügel 4 bzw. an der Verkleidungsscheibe 7 ein Erfassungsglied vorgesehen, wobei das vom Erfassungsglied abgegebene Signal im Auslösemechanismus 9 verarbeitet wird, d. h. daraufhin untersucht wird, ob ein Aufprall gegen ein Hindernis H vorliegt oder nicht. Erfindungsgemäß wirkt daher der Kotflügel 4 als "Touch"- Sensor.

Wie weiter oben erläutert, werden zweckmäßig zur Vermeidung von Fehlauslösun­ gen während der Fahrt, durch z. B. Fahrtwind, Fahrbahnstösse, und im Stand, z. B. beim Abstellen oder durch Mißbrauch, für die Signalgabe an den Auslösemecha­ nismus 9 bzw. die Auslösung des Airbags durch den Auslösemechanismus Schwel­ lenwerte vorgegeben bzw. zusätzliche Größen erfasst und in dem Auslösemecha­ nismus 9 ausgewertet, z. B. Drehzahl des Vorderrades 2, Geschwindigkeit des Kraftrades 1, Gangstellung, Typ des Kraftrades 1 (ob mit ABS oder ohne ABS) o. dgl..

Außerdem ist neben der hohen Auslösesicherheit bei dem erfindungsgemäßen Air­ bagsystem ein geringer Entwicklungsaufwand für die Implementierung gegeben, die auch eine kostengünstige Realisierung ermöglicht.

Claims (9)

1. Airbagsystem für ein Kraftrad (1), mit einem Airbag und einem Auslösemecha­ nismus (9), der bei Erfassung von als einen Aufprall des Kraftrads auf ein Hin­ dernis (H) zu interpretierenden Ereignissen den Airbag mit Gas befüllt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftrad (1) einen bis etwa zur Radmitte des Vorderrades (2) herunter­ gezogenen Kotflügel (4) aufweist und daß dem Kotflügel (4) ein Erfassungsglied (6) so zugeordnet ist, daß bei Anstoß des Kotflügels (4) gegen ein Hindernis (H) der Auslösemechanismus (9) dies erfaßt und die Befüllung des Airbags auslöst.

2. Airbagsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag erst befüllt wird, wenn die Anstoßkraft einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

3. Airbagsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kotflügel (4) am Rahmen des Kraftrades (1) so aufgehängt ist, daß er bei Anstoß eine Sicherung (6) überwindet um dadurch über einen Schalter ein Signal zum Auslösemechanismus überträgt.

4. Airbagsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert bzw. die Sicherung (6) so ausgelegt ist, daß übliche Fahrereignisse, wie Fahrtwind und Fahrbahnstöße, nicht zum Auslösen des Air­ bags führen.

5. Airbagsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (6) durch einen Scherbolzen oder dergleichen gebildet ist.

6. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Belastung und/oder Mißbrauch im Stand bei Krafträdern (1) mit ABS dadurch vermieden wird, daß eine Auslösung des Airbagsystems nur dann erfolgt, wenn zusätzlich zum Anstoßen die Raddrehzahl größer Null bzw. größer als eine sehr niedrige Drehzahl ist.

7. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Belastung und/oder Mißbrauch im Stand bei Krafträdern (1) ohne ABS da­ durch vermieden wird, daß eine Auslösung des Airbagsystems nur dann erfolgt, wenn zusätzlich zum Anstoßen der Gang eingelegt ist und oder die Geschwin­ digkeit während einer gegebenen Zeitspanne vor dem Anstoß-Signal über einem gegebenen Wert lag.

8. Airbagsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikroprozessor vorgesehen ist der ein Geschwindigkeitssignal empfängt, während der Zeitspanne zwischenspeichert und erst nach der Zeitspanne aus­ wertet.

9. Airbagsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich von Scheinwerfer und/oder Verkleidungsscheibe (7) in gleicher Weise am Rahmen des Kraftrads (1) so schwenkbar gelagert ist, daß er bei An­ stoß gegen ein Hindernis (H) eine Sicherung (8) überwindet und dadurch über ei­ nen Schalter ein Signal zu dem Auslösemechanismus (9) überträgt.