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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum
Auslösen
eines Airbags für
Motorräder.
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Bei Personenkraftwagen gehören Airbags bereits
seit langem zur Standardausrüstung.
Zum Auslösen
eines zu einem solchen Airbag gehörenden Gasgenerators werden
Beschleunigungssensoren verwendet, die auf die bei einem Unfall
auftretende Verzögerung
ansprechen und ein Signal an ein zentrales Steuergerät liefern.
Das Steuergerät
wertet das oder die gelieferten Signale aus und gibt gegebenenfalls
einen Steuerbefehl zum Zünden
des Gasgenerators.
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In der jüngeren Vergangenheit sind auch
Airbags für
Motorräder
vorgeschlagen worden. Dabei ist vorgesehen, den Beschleunigungssensor
an der Steckachse der Teleskopgabel anzuordnen. Dieser Ort wurde
deshalb gewählt,
weil die Steckachse dasjenige Bauteil ist, das bei einem Aufprall
des Vorderrades gegen ein Hindernis ohne Zeitverzug verzögert wird.
Im Steckachsenbereich ist der Sensor aber erhöhten Umweltbelastungen ausgesetzt
(Verschmutzung, Schnee, Nässe,
Steinschlag usw.), weshalb besondere Schutzmaßnahmen wie Abdeckungen und
Abdichtungen erforderlich sind. Außerdem ist die Integration
des Sensors in das äußere Erscheinungsbild
des Motorrades schwierig. Da die Federwege des Vorderrades von dem
Sensor mitgemacht werden, sind große Kabelschleifen erforderlich,
um Kabelbrüche
zu vermeiden, aber große
Federwege zu ermöglichen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde auch vorgeschlagen, den Beschleunigungssensor
im Bereich des Steuerkopfes anzuordnen. Da der Steuerkopfbereich
bei einem Aufprall des Vorderrades gegen ein Hindernis wegen der
dabei eintretenden Verformung der Gabel geringfügig später verzögert wird als die Steckachse,
kommt es jedoch zu einer Zeitverzögerung bei der Abgabe des entsprechenden
Signals an die Steuereinheit.
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Der entscheidende Nachteil der herkömmlichen
Sensoranordnung, ob an der Steckachse oder im Steuerkopfbereich,
beruht aber auf der Wirkungsweise eines Beschleunigungssensors.
Im Gegensatz zu einem Personenkraftwagen treten bei einem Motorrad
im Fahrbetrieb die verschiedenartigsten Beschleunigungszustände auf,
die an sich ungefährlich sind.
Beispielsweise führt
bei einem Zweiradfahrzeug das Durchfahren eines Schlaglochs zu einer
erheblich stärkeren
Vertikalbewegung der Fahrzeugstruktur als bei einem Vierradfahrzeug.
Es ist auch der Fall zu berücksichtigen,
daß das
Vorderrad eines Motorrades bei sehr starker Beschleunigung vom Boden abhebt
und anschließend
wieder nach unten fällt.
Obwohl in derartigen Fahrsituationen erhebliche Beschleunigungskräfte wirksam
werden, muß eine Fehlauslösung des
Airbags unter allen Umständen verhindert
werden. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß ein
Zweiradfahrzeug im Gegensatz zu einem Vierradfahrzeug nach einer
Fehlauslösung
des Airbags praktisch nicht mehr beherrschbar ist. Beschleunigungen,
die im normalen Fahrbetrieb auftreten können, müssen daher in sehr aufwendigen
Versuchen ermittelt werden, und es müssen besondere Algorithmen
entwickelt werden, um die von derartigen "harmlosen" Beschleunigungen herrührenden
Signale des Beschleunigungssensors von den tatsächlich kritischen Signalen
im Falle eines Aufpralls zuverlässig zu
trennen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Sensoranordnung zum Auslösen
eines Airbags für
Motorräder
zu schaffen, mit der die vorstehend genannten Nachteile überwunden
werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst,
daß die
Vorderradführung
mit der Fahrzeugstruktur über
ein Bauteil verbunden ist, das bei einem Aufprall des Vorderrades
gegen ein Hindernis verformbar ist, und daß der Sensor auf eine Verformung
des besagten Bauteils anspricht. Bei einem Aufprall des Vorderrades
gegen ein Hindernis wird auf das besagte Bauteil eine Kraft ausgeübt, die
zu einer Verformung desselben führt.
Der von diesem Bauteil ausgeübte
Vertormungswiderstand bewirkt die Verzögerung des Motorrades. Der
diesem Bauteil zugeordnete Sensor kann dessen Verformung bereits
ermitteln, bevor eine nennenswerte Verzögerung des Motorrades eingetreten
ist. Der dem Airbag zugeordnete Gasgenerator kann daher praktisch ohne
Zeitverzug ausgelöst
werden.
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Der Sensor kann ein Tastschalter
sein, der bei einer Verformung des besagten Bauteils unmittelbar
von diesem betätigt
wird. Der Sensor kann aber auch ein berührungslos arbeitender Abstandssensor sein.
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Die erfindungsgemäße Sensoranordnung läßt sich
bei unterschiedlich ausgebildeten Führungen des Vorderrades eines
Motorrades verwirklichen, wie aus den Unteransprüchen hervorgeht.
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Wenn das Vorderrad des Motorrades
mit geringer Geschwindigkeit auf ein Hindernis auftrifft, beispielsweise
beim Rangieren in der Garage oder weil ein anderes Fahrzeug beim
Anfahren am Berg rückwärts rollt,
dann kommt es zu dem geschilderten Wechsel der Kräfteverhältnisse
in den beiden Bauteilen, welche die Gabel mit der Fahrzeugstruktur
verbinden. Um im Falle eines solchen harmlosen Remplers eine Fehlauslösung des
Airbags zu verhindern, ist zweckmäßiger Weise ein zusätzlicher
Sensor vorhanden, der auf Beschleunigungskräfte anspricht. Die Auslösung des
Airbags ist dann an zwei Voraussetzungen gebunden, daß einerseits
der oder die auf Kraft- oder Längenänderungen
ansprechenden Sensoren den vorstehend erläuterten Wechsel der Kräfteverhältnisse
signalisieren, und daß andererseits der
Beschleunigungssensor eine auf eine Gefahrensituation hinweisende
ungewöhnlich
große
Bremsverzögerung
signalisiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
verschiedener Ausführungsbeispiele
näher erläutert, die bei
unterschiedlich ausgebildeten Vorderradführungen verwirklicht sind.
Es zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorderradführung,
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2 in
größerem Maßstab eine
Draufsicht auf den unteren Längslenker
der Vorderradführung nach 1,
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3 einen
Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Längslenkers,
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4 eine
Draufsicht auf den Längslenker nach 3,
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5 eine
schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorderradführung, und
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6 eine
schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Vorderradführung.
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Die in 1 gezeigte
Führung
des Vorderrades 1 eines Motorrades umfaßt eine Gabel 2, die über einen
oberen und einen unteren Längslenker 3 und 4 mit
einer schematisch dargestellten Fahrzeugstruktur 5, beispielsweise
einem Rahmen verbunden ist. An der Fahrzeugstruktur 5 ist
ein Sensor 6 angeordnet, der auf Beschleunigungen anspricht. Wie
aus 2 hervorgeht, besitzt
der untere Längslenker 4 nahe
seinem vorderen Ende eine Öffnung 7, die
zur Aufnahme eines Kugelgelenks dient, und am hinteren Ende eine
Lagerhülse 8,
die zur schwenkbaren Verbindung mit der Fahrzeugstruktur 5 dient. Nahe
seinem vorderen Ende ist der untere Längslenker 4 durch
eine Ausnehmung 9 mechanisch geschwächt. Im Bereich der Ausnehmung 9 ist
an dem Längslenker 4 ein
Sensor 10 angeordnet, bei dem es sich um einen Tastschalter
oder um einen Abstandssensor handeln kann. Die Sensoren 6 und 10 sind
mit einer (nicht gezeigten) Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheit
verarbeitet die von den Sensoren 6 und 7 gelieferten
Signale, um bei einem Unfall einen Gasgenerator zum Aufblasen eines
(gleichfalls nicht gezeigten) Airbags zu zünden, wie dies nachfolgend
erläutert
wird.
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Wenn auf das Vorderrad 1 des
Motorrades infolge eines Aufpralls gegen ein Hindernis eine gegen
die Fahrtrichtung wirkende horizontale Kraft ausgeübt wird,
dann wird der untere Längslenker 4 auf Druck
belastet und in seinem durch die Ausnehmung 9 geschwächten Bereich
verformt, d. h. gestaucht. Wenn es sich bei dem Sensor 10 um
einen Tastschalter handelt, dann wird dieser von dem nach hinten gedrückten vorderen
Bereich des unteren Längslenkers 4 unmittelbar
betätigt,
und es wird ein entsprechendes Signal an die (nicht gezeigte) Steuereinheit weitergeleitet.
Die durch den Aufprall bedingte Verzögerung des Motorrades wird
vom Beschleunigungssensor 6 ermittelt, der ebenfalls ein
entsprechendes Signal an die Steuereinheit abgibt. Wenn die Sensoren 10 und 7 anzeigen,
daß einerseits
eine Verformung des unteren Längslenkers 4 und
andererseits eine starke Verzögerung
des Motorrades eingetreten ist, dann wird der Gasgenerator zum Aufblasen
eines Airbags ausgelöst.
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Durch die Verknüpfung des auf eine Verformung
des Längslenkers
ansprechenden Sensors 10 und des auf eine Beschleunigung
ansprechenden Sensors 6 können Fehlauslösungen des
Gasgenerators zuverlässig
verhindert werden. Der Gasgenerator wird nur dann ausgelöst, wenn
die Sensoren 10 und 6 anzeigen, daß einerseits
der Längslenker
verformt wurde und daß andererseits
das Motorrad stark verzögert
wird. Die eine mechanische Schwächung des
Längslenkers 4 bewirkende
Ausnehmung 9 muß nicht
unbedingt im vorderen Endbereich desselben ausgebildet sein, sondern
sie könnte
auch an einem anderen Ort, beispielsweise nahe der Lagerhülse 8 ausgebildet
sein.
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In den 3 und 4 ist ein abgewandelter Längslenker
gezeigt. Dieser Längslenker
umfaßt zwei
Teile, die bei Überschreitung
einer vorgegebenen Belastung gegeneinander verschiebbar sind. In dem
Längslenker 11 ist
ein Langloch 12 ausgebildet, in das ein Schlitten 13 eingesetzt
ist. Der Schlitten 13 bildet eine Aufnahme für einen
Kugelgelenkzapfen 14. Der Schlitten 13 ist mit
vier Scherbolzen 15 mit dem Längslenker 11 verbunden.
In dem Langloch 12 des Längslenkers 11 ist
ferner ein Tastschalter 16 angeordnet. Wenn auf das Vorderrad
des Motorrades infolge eines Aufpralls gegen ein Hindernis eine
gegen die Fahrtrichtung wirkende horizontale Kraft ausgeübt wird,
dann wird diese von der Gabel über
den Kugelgelenkzapfen 14, den Schlitten 13 und
die Scherbolzen 15 in den Längslenker 11 eingeleitet. Wenn
diese Kraft einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet, dann brechen
die Scherbolzen 15, so daß der Schlitten 13 in
dem Langloch 12 gleiten und den Tastschalter 16 betätigen kann.
Der Tastschalter 16 gibt daraufhin ein entsprechendes Signal
an die Steuereinheit zum Auslösen
des Gasgenerators ab. Anstelle der Scherbolzen 15 könnten auch
Schrauben mit Muttern verwendet werden, wenn die Bohrungen im Schlitten 13 als
Langlöcher 13 ausgebildet sind.
In diesem Fall müssen
die Schrauben allerdings mit einer exakt definierten Vorspannkraft
angezogen werden.
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In 5 ist
schematisch die Führung
eines Vorderrades 1 eines Motorrades mit nur einem Längslenker 17 gezeigt.
Die Gabel 2 ist als Teleskopgabel ausgebildet, wobei der
Längslenker 17 mit
den Tauchrohren und mit der Fahrzeugstruktur 5 gelenkig verbunden
ist. Die Standrohre der Gabel 2 sind durch ein Kugelgelenk 18 mit
einem Vorderrahmen 19 verbunden. Der Vorderrahmen 19 ist
durch eine Verschraubung 20 mit der Fahrzeugstruktur 5 verbunden.
Die von der Verschraubung 20 gebildete Schwenkachse verläuft quer
zur Hauptebene des Motorrades. Der Vorderrahmen 19 stützt sich über eine
Knickstrebe 21 an der Fahrzeugstruktur 5 ab. Die
Knickstrebe 21 ist an der Unterseite mit zwei einander
zugekehrten Nasen 22 versehen, von denen eine einen Tastschalter
trägt.
Wenn auf das Vorderrad 1 infolge eines Aufpralls gegen
ein Hindernis eine gegen die Fahrtrichtung wirkende horizontale
Kraft ausgeübt
wird, dann wird von der Gabel 2 auf den Vorderrahmen 19 eine
Zugkraft ausgeübte,
die bestrebt ist, den Vorderrahmen 19 im Gegenuhrzeigersinn
um die Verschraubung 20 zu verschwenken. Wenn diese Kraft
einen vorbestimmten Maximalwert übersteigt,
dann wird die Knickstrebe 21 verformt, d. h. begradigt,
so daß sich
der Abstand zwischen den beiden Nasen 22 vergrößert. Der
an der einen Nase 22 angeordnete Drucktastenschalter wird
daher betätigt,
um wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Signal an
die Steuereinheit des Gasgenerators abzugeben.
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Bei der Ausführungsform nach 6 ist die Gabel 2 in
einem Steuerkopf 23 drehbar gelagert, dessen oberes Ende
durch eine Verschraubung 24 mit der Fahrzeugstruktur 5 verbunden
ist. Die von der Verschraubung 24 gebildete Schwenkachse
verläuft quer
zur Hauptebene des Motorrades. Der Steuerkopf 23 stützt sich über eine
Knickstrebe 25 an der Fahrzeugstruktur 5 ab. Die
Knickstrebe 25 ist ähnlich wie
bei der in 5 gezeigten
Ausführungsform
mit zwei einander zugekehrten Nasen 22 versehen, von denen
eine einen Tastschalter trägt.
Wenn auf das Vorderrad 1 eine gegen die Fahrtrichtung wirkende horizontale
Kraft ausgeübt
wird, dann wird die Knickstrebe 25 auf Druck belastet.
Sobald diese Belastung einen vorbestimmten Maximalwert übersteigt,
knickt die Knickstrebe 25 aus, so daß der Spalt zwischen den beiden
Nasen 22 zunimmt und dadurch der (nicht gezeigte) Tastschalter
betätigt
wird. Der Tastschalter liefert daher ein Signal an die Steuereinheit zum
Zünden
des Gasgenerators.
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Bei den in den 5 und 6 gezeigten
Ausführungsformen
kann wie bei der ersten Ausführungsform
an der Fahrzeugstruktur 5 ein Beschleunigungssensor angeordnet
sein, der mit der Steuereinheit verbunden ist. Der dem Airbag zugeordnete
Gasgenerator wird daher nur dann ausgelöst, wenn einerseits der Tastschalter
eine Verformung der Knickstrebe 21 bzw. 25 anzeigt
und andererseits der Beschleunigungssensor eine übermäßige Verzögerung des Motorrades anzeigt.
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- 1
- Vorderrad
- 2
- Gabel
- 3
- oberer
Längslenker
- 4
- unterer
Längslenker
- 5
- Fahrzeugstruktur
- 6
- Beschleunigungssensor
- 7
- Öffnung in
4
- 8
- Lagerhülse von
4
- 9
- Ausnehmung
in 4
- 10
- Sensor
- 11
- Längslenker
- 12
- Langloch
in 11
- 13
- Schlitten
- 14
- Kugelgelenkzapfen
- 15
- Scherbolzen
- 16
- Tastschalter
- 17
- Längslenker
- 18
- Kugelgelenk
- 19
- Vorderrahmen
- 20
- Verschraubung
- 21
- Knickstrebe
- 22
- Nase
- 23
- Steuerkopf
- 24
- Verschraubung
- 25
- Knickstrebe