DE10158222B4 - Tripping device for safety system - Google Patents
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Abstract
Auslösevorrichtung (90) für ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge, mit: einem Betätigungselement; einer Feder (91) zum Vorspannen des Betätigungselementes; einem Nitinoldraht (92) zum lösbaren Verankern der Feder (91) im vorgespannten Zustand; und einer steuerbaren Stromquelle zum Erzeugen eines Stromes zum Erhitzen des Nitinoldrahtes (92), wodurch der Nitinoldraht (92) zum Reißen gebracht und die Verankerung gelöst werden kann, wobei der Nitinoldraht (92) an mehreren Punkten mit der Feder (91) oder dem Betätigungselement einerseits und dem Fahrzeug andererseits verbunden ist derart, dass die Feder (91) nach dem Flaschenzugprinzip im vorgespannten Zustand verankert ist.A vehicle safety release device (90) comprising: an actuator; a spring (91) for biasing the actuator; a nitinol wire (92) for releasably anchoring the spring (91) in the prestressed state; and a controllable current source for generating a current for heating the nitinol wire (92), whereby the nitinol wire (92) can be torn and the anchoring released, wherein the nitinol wire (92) at several points with the spring (91) or the actuator on the one hand and the vehicle on the other hand is connected such that the spring (91) is anchored according to the pulley principle in the prestressed state.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung für ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge.The invention relates to a triggering device for a safety system for vehicles.
Bekannt sind pyrotechnische Auslösemechanismen für Sicherheitssysteme in Fahrzeugen, wie beispielsweise für Airbags oder Rückhaltesysteme. Solche pyrotechnischen Auslösemechanismen enthalten beispielsweise eine Zündpille, die einen Kolben entlang eines Weges innerhalb eines Hohlkörpers verschieben.Pyrotechnic release mechanisms are known for safety systems in vehicles, such as for airbags or restraint systems. Such pyrotechnic triggering mechanisms include, for example, a squib that displaces a piston along a path within a hollow body.
Aus der
Des Weiteren offenbart die
Aus der
Darüber hinaus ist aus der
Nachteilig bei der Verwendung von Zündpillen ist unter anderem die hohe Druckbelastung auf das Gehäuse der Auslösevorrichtung, weshalb eine massive Auslegung notwendig ist, was ein hohes Gewicht und hohe Kosten zur Folge hat. Weiterhin ist die EMV-Verträglichkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit herkömmlicher Vorrichtungen zu bemängeln.A disadvantage of the use of squibs is, inter alia, the high pressure load on the housing of the tripping device, which is why a massive design is necessary, which has a high weight and high cost. Furthermore, the EMC compatibility and the corrosion resistance of conventional devices is to be criticized.
Als Alternative zu pyrotechnischen Auslösevorrichtungen sind solche Mechanismen bekannt, die ein Nitinolelement enthalten, das durch Anlegen eines Stromes in seiner Form veränderbar ist und somit als Auslöseelement verwendet werden kann. Nitinol ist eine Legierung bestehend aus Nickel und Titan. Nitinol hat die Eigenschaft, sich bei zunehmender Temperatur zu verkürzen. Nitinol ist auch bekannt als ”memory”-Metall, welches mit sich verändernder Temperatur seine Form verändert und dabei hohe Kräfte entwickeln kann.As an alternative to pyrotechnic triggering devices, such mechanisms are known which contain a nitinol element which can be changed by applying a current in its shape and thus can be used as a triggering element. Nitinol is an alloy of nickel and titanium. Nitinol has the property of shortening with increasing temperature. Nitinol is also known as a "memory" metal, which changes its shape with changing temperature and can develop high forces.
Ein derartiges Sicherheitssystem ist aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Weiterhin nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass eine präzise und vorzugsweise stufenlose Steuerung eines Betätigungselementes nicht möglich ist.Another disadvantage of the known devices is that a precise and preferably continuous control of an actuating element is not possible.
Es wäre deshalb wünschenswert, eine Auslösevorrichtung zu schaffen, die eine vereinfachte Konstruktion aufweist, so dass der Platzbedarf und die Herstellungskosten reduziert sowie die Robustheit erhöht sind. Weiterhin wäre es wünschenswert, eine Auslösevorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, ein Betätigungselement präzise mittels eines Steuerstromes zu steuern, und/oder Umwelteinflüsse auf das Sicherheitssystem zu kompensieren.It would therefore be desirable to provide a tripping device having a simplified construction so as to reduce space and manufacturing costs and increase ruggedness. Furthermore, it would be desirable to provide a triggering device that allows to control an actuator precisely by means of a control current, and / or to compensate for environmental influences on the safety system.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die oben angesprochene Problematik zumindest abzumindern und eine Auslösevorrichtung bereitzustellen, die zumindest einige der besagten gewünschten Eigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object of the present invention is at least to mitigate the above-mentioned problem and to provide a triggering device which has at least some of the said desired properties. This object is achieved by the invention specified in the independent claims. Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Auslösevorrichtung für ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge geschaffen, mit: einem Betätigungselement; einer Feder zum Vorspannen des Betätigungselementes; einem Nitinoldraht zum lösbaren Verankern der Feder im vorgespannten Zustand; und einer steuerbaren Stromquelle zum Erzeugen eines Stromes zum Erhitzen des Nitinoldrahtes, wodurch der Nitinoldraht zum Reißen gebracht und die Verankerung gelöst werden kann, wobei der Nitinoldraht an mehreren Punkten mit der Feder oder dem Betätigungselement einerseits und dem Fahrzeug andererseits verbunden ist, derart, dass die Feder nach dem Flaschenzugprinzip im vorgespannten Zustand verankert ist. According to the invention, there is provided a tripping device for a safety system for vehicles, comprising: an actuating element; a spring for biasing the actuator; a nitinol wire for releasably anchoring the spring in the prestressed state; and a controllable current source for generating a current for heating the nitinol wire, whereby the Nitinol wire can be torn and the anchoring can be solved, the Nitinol wire is connected at several points with the spring or the actuating element on the one hand and the vehicle on the other hand, such that the Spring is anchored according to the pulley principle in the prestressed state.
Eine derartige Auslösevorrichtung ist einfach und damit preiswert herzustellen. Durch die Verankerung der Feder nach dem Flaschenzugprinzip kann der Nitinoldraht dünner ausgeführt sein, bei gleichbleibender gespeicherter Federkraft.Such a triggering device is simple and thus inexpensive to manufacture. By anchoring the spring on the pulley principle, the nitinol wire can be made thinner, with the same stored spring force.
Insbesondere kann der Nitinoldraht entlang der Wirkrichtung der Federkraft verlaufen, d. h. im Fall einer Spiralfeder entlang deren Längsachse. Dadurch werden besonders kompakte Einbaumasse der Auslösevorrichtung erreicht.In particular, the nitinol wire can run along the effective direction of the spring force, d. H. in the case of a coil spring along its longitudinal axis. As a result, particularly compact mounting mass of the triggering device can be achieved.
Je nach Einsatz der Auslösevorrichtung kann die Feder durch eine Druckfeder, eine Zugfeder, oder eine Spiralfeder gebildet sein. Eine Druckfeder hat den Vorteil, dass sie im Ruhezustand kompakt ist und dadurch geringere Einbaumasse hat. Eine Zugfeder hat den Vorteil, dass sie eine Zugkraft ausübt und damit beispielsweise mit Vorteil Öffnungen von Behältnissen von außen freilegen kann. Eine Spiralfeder hat ebenfalls den Vorteil der Kompaktheit.Depending on the use of the triggering device, the spring may be formed by a compression spring, a tension spring, or a coil spring. A compression spring has the advantage that it is compact in the idle state and thus has lower installation dimensions. A tension spring has the advantage that it exerts a tensile force and thus, for example, can advantageously expose openings of containers from the outside. A coil spring also has the advantage of compactness.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Betätigungselement mit einem Auslöseelement verbunden, das durch einen in einem Hohlzylinder verschieblichen Kolben gebildet ist, wobei die Feder zwischen dem Kolben und der Innenseite einer der Grundflächen des Zylinders angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und preisgünstig herzustellen.In a preferred embodiment, the actuating element is connected to a triggering element, which is formed by a displaceable in a hollow cylinder piston, wherein the spring between the piston and the inside of one of the base surfaces of the cylinder is arranged. This embodiment is particularly simple and inexpensive to manufacture.
Das Sicherheitssystem kann beispielsweise durch einen Seitenairbag gebildet sein, wobei das Auslöseelement an ein Abspannelement zum Spannen des Seitenairbags entlang einer Fahrzeuginnenseite beim Aufblasen und/oder im aufgeblasenen Zustand des Seitenairbags gekoppelt ist. Diese Ausgestaltung stellt eine vorteilhafte Vereinfachung der Vorrichtung aus
Das Abspannelement kann durch ein Zugseil, eine Abspannstange, oder auch eine direkte Befestigung des Seitenairbags beispielsweise an einer Drehfeder, die sich bei Auslösung verdreht und den Airbag spannt.The anchoring element can by a pull rope, a tie rod, or even a direct attachment of the side airbag, for example, to a torsion spring, which twists when triggered and the airbag tensioned.
Alternativ kann das Sicherheitssystem durch ein Airbagmodul mit einem Airbag und einem Kaltgasgenerator gebildet sein, wobei das Betätigungselement den Verschluss einer Abströmöffnung von dem Kaltgasgenerator zum Airbag bildet. Dies hat den Vorteil, dass die oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen pyrotechnischen Auslösung von Airbags auf besonders einfache Weise umgangen werden können.Alternatively, the safety system can be formed by an airbag module with an airbag and a cold gas generator, wherein the actuating element forms the closure of an outflow opening from the cold gas generator to the airbag. This has the advantage that the disadvantages of the conventional pyrotechnic deployment of airbags described above can be avoided in a particularly simple manner.
Weiterhin kann das Sicherheitssystem durch eine Kopfstütze gebildet sein, die bei einem Heckaufprall mittels Federkraft von einer durch einen Benutzer voreingestellten ersten Lage in eine vorbestimmte zweite Lage bewegt wird, wobei das Sicherheitssystem Sensoren zur Erkennung eines Heckaufpralls und zur Aktivierung der Stromquelle aufweist. Die kompakten Einbaumasse, die mit der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung erreicht werden können, ermöglichen somit auch eine Verwendung in kompakten Kopfstützen.Furthermore, the safety system can be formed by a headrest, which is moved in a rear impact by spring force from a first position preset by a user to a predetermined second position, the safety system having sensors for detecting a rear impact and for activating the power source. The compact mounting mass, which can be achieved with the tripping device according to the invention, thus also allow use in compact headrests.
Außerdem kann das Sicherheitssystem durch einen Fahrzeugsitz gebildet sein, der bei einem Überschlag mittels Federkraft bezüglich des Fahrzeugbodens absenkbar ist, wobei das Sicherheitssystem Sensoren zur Erkennung eines Überschlags und zur Aktivierung der Stromquelle aufweist.In addition, the safety system can be formed by a vehicle seat, which can be lowered in a rollover by means of spring force with respect to the vehicle floor, the safety system having sensors for detecting a rollover and for activating the power source.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Sicherheitssystem durch einen Überrollbügel gebildet, der bei einem Überschlag mittels Federkraft ausfahrbar ist, wobei das Sicherheitssystem Sensoren zur Erkennung eines Überschlags und zur Aktivierung der Stromquelle aufweist.In a further embodiment, the security system is formed by a roll bar, which is extendable by a spring force in a rollover, wherein the security system has sensors for detecting a rollover and for activating the power source.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Sicherheitssystem durch eine Motorhaube gebildet sein, die vor einem Zusammenprall des Fahrzeuges mit einem Passanten mittels Federkraft anhebbar ist, wobei das Sicherheitssystem Sensoren zur Erkennung eines bevorstehenden Zusammenpralles mit einem Passanten und zur Aktivierung der Stromquelle aufweist.In a further embodiment, the safety system can be formed by a bonnet which can be raised by means of spring force before a collision of the vehicle with a passerby, the safety system having sensors for detecting an imminent collision with a passer and for activating the power source.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Sicherheitssystem durch eine Stoßstange gebildet sein, die vor einem Zusammenprall des Fahrzeuges mit einem Passanten mittels Federkraft ausfahrbar ist, wobei das Sicherheitssystem Sensoren zur Erkennung eines bevorstehenden Zusammenprall mit einem Passanten und zur Aktivierung der Stromquelle aufweist.In a further embodiment, the safety system may be formed by a bumper that is extendable by spring force before a collision of the vehicle with a passerby, the safety system having sensors for detecting an imminent collision with a passer and for activating the power source.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Auslösevorrichtung für ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge geschaffen, mit einem Gasdruckbehälter mit einer durch einen lösbaren Verschluss verschlossenen Abströmöffnung; einem aus Nitinol bestehenden Halteseil, mittels welchem der Verschluss an der Innenseite des Gasdruckbehälters befestigt ist; und einer an das Halteseil angeschlossenen Stromquelle zur Erzeugung eines Stromes mittels welchem das Halteseil erhitzt und zum Reißen gebracht werden kann, so dass der Verschluss durch den in dem Gasdruckbehälter herrschenden Innendruck gelöst und die Abströmöffnung freigegeben werden.According to the invention a triggering device for a safety system for vehicles is further provided, with a gas pressure vessel with a closed by a releasable closure discharge opening; an existing Nitinol tether, by means of which the closure at the Inside the gas pressure vessel is attached; and a current source connected to the tether for generating a current by means of which the tether can be heated and cracked so that the closure is released by the internal pressure prevailing in the gas pressure vessel and the outflow opening is released.
Ein solches im inneren des Gasdruckbehälters verlaufendes Nitinolseil bildet eine einfache und preiswerte Realisierungsmöglichkeit eines steuerbaren Verschlusses. Außerdem wird eine einfache Vorfertigung solcher Gasdruckbehälter ermöglicht, bei gleichzeitiger Reduzierung der Einbaumasse.Such a Nitinolseil running in the interior of the gas pressure vessel forms a simple and inexpensive way to realize a controllable closure. In addition, a simple prefabrication of such gas pressure vessel is possible, while reducing the mounting mass.
Der Verschluss kann durch eine Berstmembran gebildet sein.The closure may be formed by a bursting membrane.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Auslösevorrichtung für ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge geschaffen, mit: einem um eine Drehachse herum drehbaren als Hebelarm ausgeführten Betätigungselement; einer Feder zum Vorspannen des Hebelarms; einem Nitinolelement zum lösbaren Verankern des Hebelarmes im vorgespannten Zustand; und einer steuerbaren Stromquelle zum Erzeugen eines Stromes zum Erhitzen des Nitinolelementes, wodurch das Nitinolelement zum Reißen gebracht und die Verankerung gelöst werden kann, wobei die Feder an einer Stelle des Hebelarmes an diesen angreift, die näher an der Drehachse ist, als die Anbringung des Nitinolelementes am Hebelarm.According to the invention there is further provided a triggering device for a safety system for vehicles, comprising: an actuating element rotatable about an axis of rotation and designed as a lever arm; a spring for biasing the lever arm; a Nitinolelement for releasably anchoring the lever arm in the prestressed state; and a controllable current source for generating a current for heating the Nitinol element, whereby the Nitinol element can be torn and the anchoring can be released, wherein the spring engages at a location of the lever arm to the latter, which is closer to the axis of rotation than the attachment of the Nitinolelementes on the lever arm.
Durch Einsatz eines derartigen Hebelarms ist die Belastung des z. B. als Nitinoldraht ausgebildeten Nitinolelementes geringer als die in der Feder gespeicherte Federkraft. Somit kann mit dünneren Drähten ein schnelleres Auslösen erreicht werden.By using such a lever arm, the burden of z. B. formed as nitinol wire Nitinolelementes lower than the spring force stored in the spring. Thus, a faster triggering can be achieved with thinner wires.
Der Begriff Nitinoldraht beinhaltet in diesem Zusammenhang auch Nitinolfolien oder ähnliche Vorrichtungen, die durch Erhitzen zum Reißen gebracht werden.The term nitinol wire in this context also includes nitinol sheets or similar devices that are cracked by heating.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen in Bezug auf die Zeichnungen erklärt, und es zeigen:The invention will now be explained by means of exemplary embodiments with reference to the drawings, in which:
Die Bewegung des Kolbens
Die Auslösung des Kolbens
Der Befestigungspunkt
Der Auslösemechnismus
Je nach verwendeter Nitinollegierung kann in Abhängigkeit des an das Nitinolelement
Ein Betätigungselement
Das Betätigungselement
Sensoren zur Detektion eines Überschlages und zur Anregung der Stromquelle sind als solche bekannt und deshalb nicht weiter beschrieben.Sensors for detecting a rollover and for exciting the power source are known as such and therefore not described further.
Im oberen Teil von
In einer alternativen Ausgestaltung verläuft das Abspannseil
Je nach Anbringung der Auslösemechanismus
Weiterhin ist an den Nitinoldraht
Wird der Strom, wie in den
Der Gasdruckbehälter
Der Auslösemechanismus kann einerseits aus einer Feder bestehen, die im vorgespannten Zustand durch einen Nitinoldraht gehalten wird, wie in Bezug auf
Weiterhin vorgesehen ist eine nicht gezeigte mechanische Vorrichtung, die ein Einrasten der Motorhaube nach Aufprall des Fußgängers bewirkt, so dass ein erneutes nach-oben-Schnellen der Motorhaube verhindert wird.Further provided is a mechanical device, not shown, which causes a snap of the hood after impact of the pedestrian, so that a renewed upward-speeding of the hood is prevented.
Außerdem verfügt das Fahrzeug
Das zweite Sicherheitssystem
Ebenso wie beim ersten Sicherheitssystem
Sensorik zur Detektion eines bevorstehenden Zusammenpralls mit einem Fußgänger ist an sich bekannt und deshalb nicht weiter beschrieben. Das Ausgangssignal solcher Sensorik wird verwendet, um eine Stromquelle anzusteuern, die die Nitinolfeder bzw. den Nitinoldraht mit Strom versorgt.Sensor technology for detecting an imminent collision with a pedestrian is known per se and therefore not described further. The output of such sensors is used to drive a current source that supplies power to the nitinol or nitinol wire.
Der Hebelarm
Selbstverständlich muss die Druckfeder
Die Auslösevorrichtung
Zur Aktivierung der Auslösevorrichtung
Im oberen Bildteil ist der Auslösemechanismus
Im unteren Bildteil ist der Auslösemechanismus
Nach Abschalten des Steuerstromes wird die Federkraft der Nitinolfeder
Anzumerken ist, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Modifikationen im Rahmen des durch die Ansprüche festgelegten Schutzbereiches umfasst.It should be noted that the invention is not limited to the described embodiments, but includes modifications within the scope of the claims defined by the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Auslösemechanismustrigger mechanism
- 22
- Hohlkörperhollow body
- 33
- Kolbenpiston
- 44
- Nitinoldrahtnitinol wire
- 55
- Druckfedercompression spring
- 88th
- Auslösemechanismustrigger mechanism
- 99
- Zugfedermainspring
- 1010
- Befestigungspunktattachment point
- 1111
- Befestigungspunktattachment point
- 1414
- Auslösemechanismustrigger mechanism
- 1515
- Spiralfederspiral spring
- 1616
- Befestigungspunktattachment point
- 1717
- Befestigungspunktattachment point
- 1818
- Befestigungspunktattachment point
- 2121
- Auslösemechanismustrigger mechanism
- 2222
- Betätigungselementactuator
- 2323
- NitinolelementNitinolelement
- 2424
- Fahrzeugvehicle
- 2727
- Auslösemechanismustrigger mechanism
- 2828
- Betätigungselementactuator
- 2929
- Betätigungsscheibeoperating disc
- 3030
- Stiftpen
- 3131
- NitinolplatteNitinolplatte
- 3434
- ÜberrollbügelRoll bar
- 3535
- Fahrzeugsitzvehicle seat
- 3636
- Kopfstützeheadrest
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- 7676
- Stromquellepower source
- 7777
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- Auslösevorrichtungtriggering device
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