DE1942211A1

DE1942211A1 - Aufprallsensor

Info

Publication number: DE1942211A1
Application number: DE19691942211
Authority: DE
Inventors: Goetz George Willard
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1968-08-20
Filing date: 1969-08-19
Publication date: 1970-02-26
Also published as: SE359064B; FR2015969A1; US3556556A; FR2015969B1; GB1253106A

Description

PATENTANWÄLTE 8902 augsburg-göggingen, den ¹^ ·⁸ · 1969

v, Eidiendorff-Straße 10

DR. ING. E. LIEBAU Unser Zeichen Ρ 7688 ^ ^ 22 11

_ (Bei Rückantwort bitte angeben)

DIPLING. G. LIEBAU Ihr Zeichen Ihre Nachricht vom

E^ton YaIe & Towne Inc.
100 Erieview Plaza
Cleveland, Ohio / USA

Äufprallsensor

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Betätigung einer Sicherheitsvorrichtung für den Schutz eines Fahrzeuginsassen während einer Kollision und insbesondere eine Sensoreinrichtung mit einer Masse, die in eine unwirksame Stellung belastet ist und sich entgegen dieser Belastung zu einer betätigten Stellung zur Betätigung der Sicherheitsvorrichtung bewegt.

Ein bekanntes Sicherheitsgerät besitzt eine Hülle, die aufgeblasen wird, um die Bewegung eines Fahrzeuginsassen während einer Kollision zu beschränken. Ein solches Sicherheitsgerät ist in dem Patent .·..... (Patentanmeldung P 15 06 634. gezeigt. Wenn ein Kraftfahrzeug, das mit diesem Sicherheits» gerät ausgerüstet ist, auf einer unebenen Strasse gefahren wird oder- auf ein Loch in der Strasse trifft, wird das Fahrzeug einer Momentanverzögerung oder "g^l?«-Kraft ausgesetzt, die grosser als die Verzögerung oder "g"-Kr'aft sein kann, die bei bestimmten Kollisionen auftritt. Unter bestimmten Bedingungen ist das Aufblasen der Hülle unnötig und uner-

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Telefon 0821/330433 Tefegr.-Adr.: ELPATENT Poitsdiectifeonto Mönchen 86530 Deuäishö Bank Augsburg Kto. 08/34

wünscht. Das Aufblasen der Hülle unter normalen Fahrzeugbetriebsbedingungen würde die Insassen des Fahrzeugs erschrecken und sogar bis zu einem gewissen Grade die Fähigkeit des Fahrers zur Beherrschung des Fährzeugs beeinträchtigen. Daher muß eine Sensoreinrichtung, welche das Aufblasen der Hülle beim Eintritt einer Kollision herbeiführt, in der Lage sein, zwischen einer Verzögerung infolge einer Kollision Und einer Verzögerung zu unterscheiden, welche., durch normale Brems- und Strassenbedingungen verursacht wird. Ausserdem muß die Sensoreinrichtung so ausgebildet sein, daß sie nicht infolge von Schwingungen in Tätigkeit tritt, fc - welche bei normalen Strassenbedingungen auftreten können.

Es wurde festgestellt, daß die Unterscheidung zwischen Verzögerung infolge von Strassenbedingungen und Verzögerung als. Folge einer Kollision'nicht in der Grosse des Verzögerungsimpulses auf das Fahrzeug liegt, sondern vielmehr in dessen Dauer. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug auf ein tiefes Schlagloch in der Strasse auftrifft, kann das Fahrzeug einer starkenVerzögerung für ein sehr kurzes Zeitintervall ausgesetzt werden. Wenn jedoch das Fahrzeug an bestimmten Kollisionen beteiligt ist, ist es möglich, daß die Verzögerung in keinem Falle so hoch ist, wie wenn das FAhrzeug auf ein Schlagloch auftrifft, jedoch ist die Dauer der Verzögerung * viel langer. Ein Sensor zur Betätigung einer Sicherheitsvorrichtung, für den Schutz eines Insassen während einer Kollision muß. daher die Fähigkeit haben, zu unterscheiden, ob das Fahrzeug einer Kollision ausgesetzt worden ist und ob es sich um Strassenbedingtingen handelt, wobei festgestellt wurde, daß ein Sensor zwischen einer Verzögerung von grosser und von geringer Dauer unterscheiden können muß. "

Ausserdem führen verschiedene Arten von Kollisionen dazu₉ daß das Fahrzeug einem unterschiedlichen Verzögerungs^erlauf, ausgesetzt wird. Beispielsweise kann das Fahrzeug bei einer*

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Voraus- oder Barrierenkollision eine Momentanverzögerung erfahren, die höher als diejenige bei einem seitlichen Auftreffen ist, wobei die Verzögerung des Fahrzeugs jeweils ziemlich gering, jedoch von grosser Dauer sein kann. Ein Sensor zur Betätigung einer Sicherheitsvorrichtung muß daher in beiden Arten von Kollisionen in Tätigkeit treten.

Obwohl es wichtig ist, daß eine Kollisionssensoreinrichtung so ausgebildet ist, daß sieaif eine Kollision anspricht und auf Strassenbedingungen nicht anspricht, ist es ebenso wichtig, daß die Sensoreinrichtung so arbeitet, daß sie das Sicherheitsgerät zum richtigen Augenblick während einer Kollision aktiviert. Wenn das Sicherheitsgerät zu früh nach dem Augenblick des Aufpralls betätigt wird, kann die Hülle aufgeblasen werden und dann zumindest teilweise abgelassen sein, bevor der Insasse sich mit bezug auf das Fahrzeug während der Kollision vorwärts zu bewegen beginnt. Umgekehrt kann, wenn das Sicherheitsgerät zu lange Zeit nach dem Augenblick des Aufpralls betätigt wird, der Insasse da7 durch verletzt werden, daß er gegen einen Teil des Fahrzeugs aufprallt, bevor die Hülle aufgeblasen ist, um seine Bewegung zu beschränken.

In diesem Zusammenhang wird auf die USA-Patentanmeldung Ser. No. 753.9^6 von George W. Goetz und Hermann Kaiser verwiesen, in der ein Sensor mit den vorgenannten Vorteilen beschrieben ist.

Ausserdem ist es wünschenswert, daß ein Sensor in der gleichen Weise bei Kollisionen von gleicher Schwere, jedoch von verschiedenen Aufstoßrichtungen arbeitet. Da die Richtung des Aufpralls bei Kollisionen sehr.verschieden sein kann·, soll der Sensor bei gleicher Heftigkeit in annähernd der gleichen Zeit in Tätigkeit treten, selbst wenn die Richtung des Aufpralls verschieden ist. Ein Sensor mit solchen Be-

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" triebseigenschaften ist in der USA-Patentanmeldung Ser.No« 753,948 von Hermann Kaiser beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und :■'-verbesserten Kollisionssensors, um die Betätigung eines Sicherheitsgeräts beim Eintritt einer Kollision herbeizuführen, welcher Kollisionssensor so ausgebildet ist, daß er zwischen einer Verzögerung infolge einer Kollision und einer Verzögerung infolge von Strassenbedingungen unterscheiden kann, daß er eine im wesentlichen gleichmässige Zeit zum Ansprechen auf Kollisionen innerhalb eines weiten Bereiches von Stoßrichtungen hat und daß er einfach und W-- zuverlässig im Aufbau und im Betrieb ist. _T

Desgleichen soll durch die Erfindung ein Kollisionssensor zur Betätigung eines Sicherheitsgeräts zum Schutz eines FAhrzeuginsassen während einer Kollision geschaffen Werdens der für Verzögerungen von hoher Frequenz, die von Strassen« bedingungen herrühren können, unempfindlich ist und ferner unempfindlich ist für eine Fahrzeugverzögerung von geringer Grosse, wie sie beim Bremsen des Fahrzeugs auftritt, und welcher Sensor eine Schraubenfeder besitzt» die eine Masse zu einer Anfangsstellung belastet, welche Masse sich in einer Richtung von der Feder weg bewegt» wem sie sich k zu einer betätigten Stellung bewegt*

Weiter soll durch die Erfindung eine Kollisionssensoreinrichtung geschaffen werden,die eine Masse besitzt j welche in einer Vielzahl von Richtungen entgegen.dem Einfluß einer Schraubenfeder beweglich ist» welche eine im wesentlichen konstante Belastungskraft auf die Masse ausübt, wenn sich diese in allen Richtungen bewegt. *

Die vorstehenden und weitere Merkmale und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung.

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einer, bevorzugten Ausführungsform derselben in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche ein erfindungsgemässes Sicherheitsgerät in ein Kraftfahrzeug eingebaut zeigtj

Fig. 2 in schematischer Darstellung und in vergrössertem Maßstab das in Fig· I gezeigte Sicherheitsgerät in einem zusammengelegten bzw, unwirksamen Zustand;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung zur Feststellung des Eintritts einer Kollision und zum Auslösen der Betätigung des Sicherheitsgeräts aus dem in Fig. 2 dargestellten zusammengelegten Zustand in den ausgedehnten Zustand, der in Fig, 1 mit strichpunktierter Linie dargestellt ist, beim Eintritt einer Kollision und

Fig. k eine Ansicht in schematischer Darstellung nach der Linie 1-4 in Fig.3, aus welcher weitere Einzelheiten des Aufbaus der Sensoreinrichtung ersichtlich sind.

Gegenstand der Erfindung ist ane Ko11isionssensoreinrichtung zur Feststellung des Eintritts einer Kollision und zum Auslösen der Betätigung eines Fahrzeugsicherheitsgeräts in einen Betriebszustand für den Schutz eines Fahrzeuginsassen. Die KollisionsSensoreinrichtung wird aufgrund von Kräften in Tätigkeit gesetzt, die auftreten_s wenn das Fahrzeug eine Kollision erleidet. Der Sensor.kann eine Kollision von einer Fahrzeugbremsung, normalen Strassenbedingungen und einem schwächeren Fahrzeugaufprall, der keine Verletzung der FAhrzeuginsassen verursacht, unterscheiden. Die Sensoreinrichtung spricht nicht an auf eine verhältnis-

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massig grosse Momentanverzögerung:, die durch bestimmte Strassenbedingungen verursacht werden, auch wenn die Grosse der Momentanverzögerung die Verzögerung zu einem Zeitpunkt während einer Kollision Übersteigen kann. Für diesen Zweck besItzt. die Kollisionssensoreinrichtung eine Masse, die zu einer unwirksamen Stellung belastet ist und sich aus dieser während einer Kollision in weitgehend der gleichen Weise bewegt, wie sich der Insasse des Fahrzeugs mit bezug auf dieses bewegt, um die Tätigkeit des Sicherheitsgeräts unmittelbar vor dem Zeitpunkt herbeizuführen, an welchem sich der Insasse mit bezug auf das Fahrzeug zu bewegen beginnt. Obwohl das ^ Fahrzeugsicherheitsgerät und die KollisionsSensoreinrichtung in der Zeichnung an besonderen Stellen eines Kraftfahrzeugs dargestellt sind, können sowohl das Sicherheitsgerät als auch die Kollisionssensoreinrichtung an anderen Stellen vorgesehen werden. Ein Sensor mit den vorgenannten Vorteilen ist in der USA-Patentanmeldung Ser.No. 753.9M-6 von Goetz und Kaiser beschrieben.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 20 besitzt ein Sicherheitsgerät 22. Das Sicherheitsgerät 22 ist mit einer Hülle 2k versehen, die aus einem zusammengelegten Zustand, der in Fig. 1 mit voll ausgezogenen Linien gezeigt ist, in einen ausgedehnten Zustand aufgeblasen werden kann, P der mit strichpunktierten Linien in Fig. 1 dargestellt ist, um die Bewegung eines Insassen 26 des Fahrzeugs während einer Kollision zu beschränken. Eine Kollisionssensoreinrichtung ist mit dem Sicherheitsgerät 2/2 durch eine elektrische Schaltungsanordnung 32 verbunden und dient dazu, den Eintritt einer Kollision festzustellen und die Aktivierung des Sicherheits-. geräts 22 aus der unwirksamen Stellung in die Betriebsstellung herbeizuführen. Bei der dargestellten Ausführungsform _; der Erfindung ist die Sensoreinrichtung 30 auf einem Rah'menquerglied 36 des Fahrzeugs 20 angeordnet. Die Sensorein'- . richtung 30 kann jedoch natürlich an der Feuerwand W oder an einem anderen Teil des Fahrzeugs 20 angebracht werden.

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Der Aufbau des Sicherheitsgeräts 22 ist in Fig. 2 mit näheren Einzelheiten dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Sicherheitsgerät 22 mit einem Druckmittelvorrat, beispielsweise mit einem Behälter 44 versehen, der ein Druckmittel enthält. Eine dem Behälter 44 zugeordnete explosive Ladung 46 dient dazu, eine Öffnung im.Behälter 44 zu bilden, damit das Druckmittel aus diesem beim Eintritt einer Kollision austreten kann. Die explosive Ladung 46 wird durch die Betätigung der Kollisionssensoreinrichtung 30 beim Eintritt einer Kollision zur Detonation gebracht bzw, ä"<tiviert. Durch die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung 30 wird ein Stromkreis über die Leitungen 48 der Schaltung 32 geschlossen, um Strom von einer Stromquelle, beispielsweise von einer Batterie 50, zur explosiven Ladung 46 zu leiten, um diese in an sich bekannter Weise zu aktivieren.

Bei der Aktivierung der explosiven Ladung 46 und der Bildung einer öffnung im Druckmittelbehälter 44 strömt Druckmittel durch die öffnung im Behälter und durch Schlitze 54 in einem Diffusor 56, um die Hülle 24 aus dem in Fig, 2 gezeigten . zusammengelegten Zustand in den ausgedehnten Zustand aufzublasen, der in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist. Die Hülle 24 beschränkt im ausgedehnten Zustand die Vorwärtsbewegung des Insassen 26, wodurch er daran gehindert wird, .gegen die Windschutzscheibe 60 oder andere Teile des Fahrzeugs 20 unter dem Einfluß von Kollisionskräften aufzuprallen* Eine auf Druck ansprechende Ausblaseinrichtung 62 bekannter Art ist zur Bildung einer öffnung in der Hülle vorgesehen, um den Rückprall des Insassen 26 dadurch auf ein Mindestmaß herabzusetzen, daß oks Druckmittel aus der Hülle austreten kann. Diese Druckmittelströmung führt dazu, daß die Hülle 24 kurz nach dem Eintreten der Kollision abgelassen wird*

Die Kollisionssensoreinrichtung 30 besitzt eine Scheibe oder Masse 66 (siehe Fig. 3 und 4), welche gegen den Einfluß einer Belastungsfeder 68 aus einer Anfangsstellung bzw*

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aus einem Anfangszustand, der mit voll ausgezogenen Linien gezeigt ist, in eine betätigte Stellung bzw. in einen betätigten Zustand, der mit strichpunktierten Linien dargestellt ist, unter dem Einfluß von Kollisionskräften beweglich ist. In der Anfangsstellung wird die Masse 66 gegen eine Anschlagleiste 69 durch die Feder 68 mit einer bestimmten Belastungskraft gehalten, die überwunden werden muß, bevor sich die Masse zur betätigten Stellung bewegt. In der in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien gezeigten Betätigungsstellung ist die Masse 66 zwischen zwei gekrümmten elastischen Kontaktlamellen 70, 72 verkeilt, von denen je eine einer der Leitungen 48 zugeordnet ist. Dieser Verkeilungseingriff der Masse 66 mit den elastischen Kontaktlamellen 70, 72 gewährleistet das Schliessen eines elektrischen Stromkreises zur Aktivierung der explosiven Ladung 46 (siehe Fig. 2).

Die Masse 66 befindet sich in einem Schlitz bzw. in einer Kammer 74, die in einem Gehäuse 75 ausgebildet ist, das winkelig zueinander stehende Führungs- oder Seitenwände 76, 77 aufweist. Eine nicht gezeigte geeignete Abdeckung kann für das Gehäuse 75 vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform schneiden die Wände 76, 77 einander mit einem eingeschlossenen Winkel von 120°, d.h. je 60° auf entgegengesetzten Seiten der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 20, die in Fig. 3 durch den Pfeil A angegeben ist. Hierdurch wird die Seitwärts- und Rückwärtsbewegung der Masse 66 begrenzt. Die Hasse 66 wird daher einer Bewegung aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung infolge von Kollisionen ausgesetzt, durch welche Kräfte entstehen, die eine relative Bewegung des Gehäuses 75 und der Masse 66 innerhalb des zwischen den Wänden 76, 77 eingeschlossfenenWinkele herbeiführen. Solche Kollisionen eind im allgemeinen Kollisionen, bei welchen die Aufprallrichtung innerhalb des zwischen den Wänden 76, 77 eingeschlossenen Winkels liegt. Bei einer Kollision, bei welcher die Masse 66 das Bestreben hat, sich

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in einer Seitwärts- oder Rückwärtsrichtung mit bezug auf das Gehäuse 75 zu bewegen, verhindert eine der Wände 76, des Gehäuses 75 eine solche Bewegung, Natürlich kann ein eingeschlossener Winkel von mehr oder weniger als 120° zwischen den Seitenwänden 76,77 vorgesehen werden.

Wenn ein mit dem Sensor 30 ausgerüstetes Fahrzeug eine Kollision erleidet, wird das Fahrzeug verzögert. Die Verzögerung ist nicht eine-konstante Grosse, sondern im Gegenteil eine veränderliche Grosse. Ausserdem könnte, wenn Teile des Fahrzeugs während der Anfangsstufen einer Kollision zusammengedrückt werden, das Fahrzeug eine Beschleunigung erfahren. Das Gehäuse 75 des Sensors ist an einem Teil des Fahrzeugs angebracht, das verzögert wird und, gegebenenfalls, rech dem Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis beschleunigt wird. Da sich die Masse 66 frei mit bezug auf das GEhäuse 75 bewegen kann, hat sie das Bestreben, sich mit bezug auf dieses infolge ihrer Bewegungsgrösse zu bewegen und bewegt sich mit bezug auf das Gehäuse, wenn sie die Vorspannung der Feder 68 überwindet.

Bei einer Kollision, bei welcher Kräfte entstehen, die sowohl Vorwärts- als auch Seitwärtskomponenten hat, ist die Feder 68 innerhalb einer Kammer 78 des Gehäuses 75 beweglich, um eine gerade Linie zwischen der Masse 66 und der Mittellinie der Feder 68 aufrecht zu erhalten. Diese Fähigkeit der Feder, sich zu bewegen und eine gerade Linie zwischen der Masse 66 und der Mittellinie der Feder 68 aufrecht zu erhalten, führt dazu, daß im wesentlichen die gleiche Belastungskraft auf die Masse 66 ausgeübt wird, wenn sie sich in einer Vorwärts- und Seitwärtsrichtung bewegt, wie wenn die Masse B6 sich in einer geraden Vorwärtsriehtung bewegt. Um diese Bewajmg der Feder 68 zu ermöglichen, wird sie gegen eine Führung 79 durch ein Glied 80 gehalten, das sich von dem einen Ende 81 der Feder 68 in die Kammer 74 durch öffnungen in der Führung 79, im Gehäuse 75i und im

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Anschlagelement-69 erstreckt. Das."'Glied 80 ist mit der Masse 6 S fest verbunden. Wenn die Massesich unter dem Einfluß von Kollisionskräften das Bestreben hat, sich vorwärts zu bewegen, zieht das Glied die Feder 68 gegen die Führung 79, um die Feder 68 zusammenzudrücken, däjnit sich die Masse vorwärts zu den Kontäktlamellen 70, 72 bewegen kann. Wenn sich die Masse: mit einem Winkel zum Glied 80 bewegt, wie durch den Pfeil in Fig. 3 angegeben, wird die Feder 68 durch die Wirkung der Masse 66 auf das Glied 80 gedreht, um eine gerade Linie zwischen der Mittellinie der Feder und der Masse aufrecht zu. erhalten, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 3 angegeben.

Beim Eintritt einer Vor aus·· KoIl is ion» bei der die Gefahr besteht,- daß der Insasse 26 d_eg p^hrzeugs 20 vorletzt wird,-bewegt sich die Masse 66 mit bezug auf das; Gehäuse 75 un- "·.- · ter Überwindung der Belastungswirkung derFeder 68 vorwärts. Die Vorspannung der Feder wird erst "überwunden, wenn die Verzögerung des Gehäuses75 während eines ausreichenden Zeitintervalls ausreichend/hoch ist. Wenn jedoch das Fahrzeug 20 Bedingungen ausgesetzt wird, bei welchen die Verzögerung des Gehäuses 75 verhältnismässig klein oder von nicht ausreichender Dauer zur Überwindung der Belastungswirkung der Feder 68 ist, bewegt sich die Masse 66 nicht ausreichend zur Betätigungdes Sicherheitsgeräts 22.

Während vieler schwächerer Kollisionen oder gäng:en von geringer Geschwindigkeit? reichen die KGllisionskrMfte nicht aus, eine Veiplfetzung eines Fahrzeuginsässen zu verursachen und braucht das Sicherheitsgerät 22 deshalb nicht betätigt zu werden* Daher kann, wenn das Fahrzeug' ^: 20 mit. einer starren Barriere bei niedriger Geschwindigkeit kollidiert, den Kollisionskräften ohne weiteres durch den Insassen 26 Widerstand geleistet werden und die mittlere Kraft an äse Masse 66 -ist nicht in der Lage,, die Masse zur betätigten Stellung entgegen dem Einfluß der Belastungsfeder

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68 zu bewegen. Die Masse 66 wird daher nicht um eine ausreichende Strecke zur Anlage an den Kontaktlamellen 70, bewegt, so daß das Sicherheitsgerät 22 in der mit voll ausgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellten unwirksamen Stellung bleibt.

Die Verlagerung der Masse 66 nimmt, wenn die Geschwindigkeit, bei welcher das Fahrzeug mit einer Barriere kollidiert, wesentlich zu. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit könnte die Kollision eine Verletzung dee Insassen 26 des Fahrzeugs 20 verursachen und bewegt sich die Masse 66 zur betätigten Stellung. Diese Betätigung des Kollisionssensors 30 führt dazu, daß das Sicherheitsgerät ausgelöst wird» um den In* sassen 26 des Fahrzeugs 20 während der Kollision zu schützen. Die Sensoreinrichtung 30 wird daher durch verhältnismässig niedrige Aufschlagkräfte infolge eines schwächeren Aufpralls des Fahrzeugs gegen eine Barriere nicht betätigt, da die Kollisionskräfte nicht ausreichen, eine Verletzung des Insassen 26 herbeizuführen. Wenn jedoch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eunimmt, nehmen die aus dem Aufprall des Fahrzeugs gegen die Barriere resultierenden Kräfte zu und bei einer bestimmten Geschwindigkeit wird die Sensoreinrichtung 30 betätigt, um das Sicherheitsgerät 22 zum Schutz des Insassen 26 gegen die verhältnismässig grossen Kräfte einer Kollision auszulösen»

Wenn das Fahrzeug 20 bei geringer Geschwindigkeit auf einen starren Pfosten auf.trifft, kann den Kräften durch einen Fahrzeuginsassen verhältnismässig leicht Widerstand geleistet werden und sind diese Kräfte nicht ausreichend, eine Bewegung der Masse 66 entgegen dem Einfluß der Feder 68 zur betätigten Stellung herbeizuführen. Die bei einem* Aufprall eines Fahrzeugs gegen einen starren Pfosten ent** stehenden Kräfte sind gewöhnlich bei einer gegebenen Geschwindigkeit kleiner als die Kollisionskräfte, die aus einem Aufprall des Fahrzeugs gegen eine Barriere mit der

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gleichen Geschwindigkeit herrühren« Daher ist. die Geschwindigkeit, bei welcher : eine Kollision mit einem Pfosten die Sensoreinrichtung 30 betätigt, höher als die Geschwindigkeit, bei welcher die Sensoreinrichtüng durch eine Kollision mit einer Barriere betätigt wird.

Wenn das Fahrzeug 20 auf einer Strasse gefahren wird* kann es auf "Schlaglöcher" oder Eintiefungen Und Furchen bzw. Erhebungen in der Strasse auftreffen, welche das Fahrzeug einer hohen Momentanverzögerung aussetzen können. Die Verzögerung ist jedoch von einer hohen Frequenz, so daß die Dauer der Verzögerung nicht ausreicht, eine Verletzung des fe Insassen 26 des Fahrzeugs 20 herbeizuführen. Die Belastungswirkung der Feder 68 ist derart, daß die Hasse 66 gegen eine Bewegung zur betätigten Stellung als Folge einer solchen Momentanverzögerung von hoher Frequenz gehalten wird« Darüber hinaus ist die Belastungswirkung der Feder 68 auch

■ derart, daß die Masse gegen eine Bewegung bei einer Fahrzeugverzögerung durch Bremsung gehalten wird» Die Masse 66

, bewegt sich daher über eine verhältnismässig kleine Strecke*, wenn das Fahrzeug 20 gebremst wird oder bestimmten Strassenbedingungen ausgesetzt wird.

Wenn das Fahrzeug 20 besonders ernste Strassenbedingungen antrifft, wird das Fahrzeug Stoßkräften ausgesetzt, die W für einen Augenblick stärker als die Stoßkräfte sein können, die bei vielen Kollisionen auftreten. Die resultierende Fahrzeugverzögerung ist verhältnismässig groß und würde eine Bewegung der Masse 66 zur betätigten Stellung verursachen, wenn sie während eines wesentlichen Zeitraums aufrechterhalten werden ttfürde. Diese grossen Stoßkräfte haben jedoch eine Augenblicksnatur und sind von nicht ausreichender Dauer, um eine Bewegung der Masse 66 aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung herbeizuführen. Daher wird, selbst wenn das Fahrzeug 20 ausserordentlich* '

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ernsten Strassenbedingungenunterzogen wird, die ?u einer hohen Momentanverzögerung führen» die Sensoreinrichtung 30 nicht betätigt. Dies ist dadurch bedingt» daß die hohe Verzögerung nicht von ausreichender Dauer ist (d.h. von hoher frequenz ist), um die Belastungswirkung der Feder 68 zu überwinden» damit sich die Masse 66 aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung bewegen kann.

Während der Zeit vom Zeitpunkt einer Kollision an wird das Fahrzeug weiterhin verzögert und die Zeitspanne, über welche die VerzÖgeiuhgskräfte auf das Gehäuse 75 ausgeübt werden, nimmt zu, bis der Einfluß der Belastungsfeder 68 Überwunden ist* Die Masse 66 bewegt sich dann vom Anschlag bzw, von der Leiste 68 weg zur betätigten Stellung» Zu dem Zeitpunkt, an welchem die Masse S6 die betätigte Stellung erreicht, schließt sie den Stromkreis zwischen den Kontakten 70» 72» um die explosive Ladung ^6 zu aktivieren und das Aufblasen der Hülle 2»f durch eine Druckmittelströmung aus dem Behälter •m herbeizuführen.

Es wurde festgestellt, daß die Qberkörperbeschleunigung des Insassen 26 immer noch im wesentlichen Null ist» wenn sich die Masse 66 in die betätigte Stellung bewegt. Verhältnismassig kurze Zeit danach wird der Oberkörper des Insassen mit bezug auf d%s Fahrzeug beschleunigt. Hieraus ergibt sich, daß die Bewegung de** Masse 66 unter dem Einfluß von Kollisionskräften ähnlich oder analog der Bewegung des Oberkörpers des Insassen 26 ist, wobei die Bewegung der Masse 6$ etwas vor der Bewegung des Oberkörpers des Insassen 2$ stattfindet. Diese Bewegung der Masse vor dem Oberkörper des Insassen ist; durch die besondere Anordnung des Sensors im Fahrzeug bedingt.

Es wurde festgestellt, daß eine Belastungskraft von zwischen dem 2- und dem 16-fachen des Gewichts der Masse 66 zu einem

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Ansprechverhalten führt, das dem des Insassen 26 ähnlich ist, Die Belastungskralt der Feder 68 dient ferner dazu, die Masse in der Anfangsstellung zu halten, so daß sie nicht durch die verhäitnismässig grossen Augenblickskräfte beeinflußt wird. Eine Belaatüngskraft in diesem Bereich verhindert eine Sensorbetätigung,wenn das Fahrzeug 20 gebremst wird oder ernsten Strassenbedingungen unterzogen wird, um hierdurch eine unerwünschte Betätigung des Sicherheitsgeräts 22 _Zu verhindern.

Die Betätigung der Sensoreinrichtung 30 hat zur Folge, daß die Hülle 24- rasch auf den Betriebs- bzw. ausgedehnten

t| Zustand aufgeblasen wird, der in Fig, I mit strichpunktierten Linien dargestellt ist. Die Tätigkeit der Ausblaseinrichtung 62 führt zu einem Ablassen und Zusammenfallen der Hülle 2t kurze Zeit nach dem Aufblasen auf den ausgedehnten Zustand, um den Rückprall des Insassen 26 mit bezug auf Ί

die Hülle auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Es ist daher wichtig, daß sich die Masse 66 in einer Weise bewegt, die analog der Bewegung des Insassen 26 ist, sodaß die Masse 66 , sich zur betätigten Stellung bewegt, unmittelbar bevor der . ., Insasse 26 sich vorwärts zu bewegen beginnt. Wenn die Masse zu rasch auf die Kollisionskräfte anspricht und die Hülle zu früh aufgeblasen wird, kann die Hülle abgelassen worden, seinι bevor der Insasse 26 seine Vorwärtsbewegung beginnt.

" Das Sicherheitsgerät 22 ist dann für den Schutz des Insassen ^u ] unwirkeaa. Natürlich kann, wenn die Masse 26 zu langsam 'A

anspricht und die Hülle zu spät aufgeblasen wird, der In- . ■ | sasse 26 dadurch verletzt wrden, daß er am Fahrzeug auf- . ^t schlägt, bevor die Hülle aufgeblasen ist. . ■ V

Es wurde festgestellt, daß ein richtiges Verhältnis der Masse, der Feder und der Bewegungsstrecke der Masse notwendig ist, um den Sensor 30 so zu gestalten, daß er zwischen den verschiedenen Strassenbedingungen, denen ein Fahrzeug

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ausgesetzt ist, und einer Kollision unterscheiden kann, wie in der USA-Patentanmeldung Ser.No. 753.946 von Goetz und Kaiser beschrieben. Die Masse 66 bewegt sich über eine Strecke zwischen 2,5 nun und 25 mm (0,1 " und 1,0 ") zwischen der Anfangsstellung und der betätigten Stellung. Die Feder 68 übt eine im weamtlichen konstante Belastungskraft gegen die Hasse 66 aus, welche Belastungskraft bei einem bestimmten VJert zwischen dem 2-fachen und 16-fachen des Gewichts der Masse liegt. Wenn die Strecke, über welche die Masse aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung bewegt wird, kleiner als 2,5 mm (0,1 ") ist, kann die Masse zur betätigten Stellung durch ernste Strassenbedingüngen verlagert werden, die eine hohe Momentanverzögerung von kurzer Dauer verursachen, selbst wenn das Fahrzeug 20 keine Kollision erleidet. Wenn die Strecke, über welche die Masse 66 aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung verlagert wird, mehr als 25 mm (1,0 ") beträgt, ist die Zeit, welche die Masse zum Zurücklegen der Strecke braucht, zu lang, so daß das Sicherheitsgerät 22 zu spät betätigt wird. Ausserdem kann sich, wenn die Belastungskraft der Fe.der gegen ' die Masse gering ist, die Masse unter dem Einfluß von Schwingungen bewegen* die aus den Strassenbedingüngen oder von einer Bremsung herrühren.

Zusätzlich zu dem Einfluß der Feder 68 wird die Masse 66 daran gehindert, sich zur betätigten Stellung unter dem Einfluß von Schwingungen als Folge der Strassenbedingüngen ' zu bewegen, dadurch, daß der Anschlag bzw. die Leiste 69 aus einem energieabsorbierenden Material hergestellt wird, das einen Rückprallkoeffizienten hat, der kleiner als 0,9 und vorzugsweise kleiner als 0,3 ist. Wenn der AnscHLag 69 aus einem Material mit einem verhältnismässig hohen Rückprallkoeffizienten bestehen würde, beispielsweise mit einem Rückprallkoeffizienten höher als 0,9, könnten der Rückprall der.Masse vom Anschlag 69 und die Schwin-

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■..gungen der Masse mit bezug auf den Anschlag dazu führen, daß die Masse zur betätigten Stellung bewegt wird, selbst wenn das Fahrzeug keine Kollision erleidet. Wenn das Gehäuse 75 aus einem Material mit einem verhältnismässig niedrigen Rückprallkoeffizienten hergestellt ist, ist der Anschlag 69 praktisch schon in das Gehäuse eingebaut, so daß er als gesondertes Element der Sensoreinrichtung eliminiert werden kann.

Eine im wesentlichen gleichmässige Verlagerung der Masse 6 6 zur betätigten Stellung unter dem Einfluß von Kollisionskräften wird durch die Wirkung der Belastungsfeder 68 er-

£ zielt, die eine im wesentlichen konstante Belastungskräft gegen die Masse ausübt. Um diese im wesentlichen konstrante Belastungskraft zu erhalten, wird die.Feder 68 von"einer freien Länge zusammengedrückt, die mindestens viermal grosser als die Länge der Feder ist, wenn sich die Masse 66 in der in Fig. 3 gezeigten Anfangsstellung befindet. Bei einer beispielsweisen Ausführungsform hat die Feder 68 eine freie Länge von etwa 142--.mm (etwa 5,6 ") und wird die Feder auf eine Länge von 17,8 mm (0,7 ") durch die Anlage an der Λ Führung 79 zusammengedrückt, wenn die Masse 66 sieh in der Anfangsstellung befindet. Die dargestellte Feder 68 wird auf eine Länge von 5,0 mm (0,2 ") durch eine Bewegung der ' Masse 66'iber eine Strecke von etwa 12,7 mm (etwa 0,5 ^rt) *

" aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung zusammengedrückt. Die vorgenannten Abmessungen für die Feder 68 sind natürlich nur beispielsweise gegeben und nicht für die Erfindung beschränkend auszulegen. .

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die Kollisionssensoreinrichtung 30 eine Masse 66 besitzt, die sich zu einer betätigten Stellung bewegt, um das Sicherheitsgerät 22 auszulösen. Die Masse 66 wird gegen den Bnergieabsorbierenden Anschlag 69 durch die Belastungsfeder 68 gehalten, die eine. Vorspannung hat, um die Masse daran zu hindern, sich unter

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dem Einfluß von Kräften und Schwingungen, die aus normalen Strasseri- und Bremsbedihguhgen herrühren, zur betätigten Stellung zu bewegen. Die Masse Ei 6 bewegt sich aus der Anfangsstellung zur betätigten Stellung entgegen dem Einfluß der Feder 68 in Abhängigkeit von der Dauer und der Grosser der mittleren Verzögerung des Gehäuses 75 Über das abgelaufene Zeitintervall vom Eintritt der Kollision. Die Hasse 66 spricht daher nicht an auf eine verhältnismässig hohe Verzögerung von kurzer Dauer (d.h. von höher Frequenz) die als Folge ernster Strassenbedihgühgeri eintritt. Wenn das Fahrzeug 2Ö einer Stoßkraft von einer Grosse ausgesetzt wird, die gleich der GrÖsse der Köllisionskräfte in Verbindung mit der Spitzenverzögerung 122 für einen verhältnismässig langen Zeitraum ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug auf eine Öärriei?e aufprallt, wird natürlich die Masse 66 zur betätigten Stellung bewegt, um das Sicherheitsgerät 22 zum Schutz des Insassen 26 auszulösen.

Da sich die Masse 66 mit Bezug; auf das Gehäuse 75 bei verschiedenen Arten von Kollisionen weitgehend in der gleichen Weise bewegt wie sich der Insasse 26 mit bezug auf das Fahrzeug bewegt, bewirkt die Sensöreinrichtuhg 30 das Einleiten der Betätigung des Sicherheitsgeräts 22 zum richtigen Zeifpuhkt während einer Kollision . Beim Eintritt irgendein^er Art von Kollision, welche zur Ausübung von Kräften von ausreichender GrÖsse und Dauer in der Vorwärtsrichtuhg; führt ι bewegt sich die Mais se 66 mit bezug auf das Gehäuse 75 vorwärts,; um einen Stromkreis zu schliessen und das Aufblasen der Hülle 2H zu bewirken, unmittelbar bevor der insasse 26 sieh unter dem Einfluß der Kollisiönskräfce vorwärts zu bewegen beginnt. Dies gewährleistet, daß die Hülle rechtzeitig zum Schutz des Insassen aufgeblasen wird, und stellt sicher, daß die Hülle 2f nicht abgelassen wird, bevor die Wirkung der Kollisionskräfte auf den Insassen 26 zumindest teilweise dadurch überwunden worden

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ist ^daß der Insasse 26 in die Hülle eindringt oder an dieser zur Anlage kommt. Natürlich können die Sensoreinrichtung 30 und das SicKerheitsgerät 22, wenn gewünscht^ an anderen Stellen des Fahrzeugs vorgesehen werden, um einen Fährzeüginsassen gegen Kollisionskräfte zu schützen, welche das SestreBen haben, Ihn in einer anderen Richtung als in der Vorwärtsrichtung zu bewegen.

Patent ans pr tiefte:

Claims

Sensorgerät mit einem Gehäuse, das an einem Teil befestigt werden kann, der einer Verzögerung ausgesetzt
wird, einer Masse, die durch das Gehäuse gelagert und
mit bezug auf dieses in einer Vielzahl von Richtungen
aus einer Anfangsstellung zu einer betätigten Stellung beweglich'ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belastungsorgan (68) die Hasse (66) zur Anfangsstellung belastet und die Masse gegen eine Bewegung zur betätigten Stellung während einer Verzögerung des Gehäuses (75) zurückhält, und ein Element (80), welches das Belastungsorgan (68) und die Masse (66) miteinander verbindet und dazu dient, das Belastungsorgan (68) mit bezug auf das Gehäuse (75) zu verschieben, um der Bewegung der Masse in einer der erwähnten Vielzahl von Richtungen bei gleicher Belastungskraft Widerstand entgegenzusetzen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsorgan durch eine Schraubenfeder (68) gebildet wild, die zwischen dem Gehäuse und der Masse wirkt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsorgan durch eine Feder C68) gebildet wird,
die beweglich angeordnet ist, um die Belastungskraft
auf die Masse (66) in einer Richtung auszuüben, die
der Richtung der relativen Bewegung der Masse (66) und des Gehäuses (75) für alle Bewegungsrichtungen der Masse

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mit bezug auf das Gehäuse entgegengesetzt ist, und aufgrund einer Bewegung der Masse in einer gegebenen Richtung verschiebbar ist.

Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsorgan durch eine Schraubenfeder (68) gebildet wird und ferner ein Verbindungsglied (80) vorgesehen ist, welches auf der Achse der Schraubenfeder liegt, wenn sich die Masse (66) in der Anfangsstellung befindet, und mit der Schraubenfeder und der Masse verbunden ist, welches Verbindungsglied dazu dient, die Schraubenfeder so zu verlagern, daß deren Achse sich in der Bewegungsrichtung der Masse erstreckt, wenn die Achse der Feder und die Bewegungsrichtung der Masse nicht zusammenfallen.

Gerät nach den Vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, aß die Masse (66) in einer Vielzahl von Richtungen in einer Ausnehmung (74) im Gehäuse (75) beweglich ist, die Seiten (76, 77) aufweist, welche mit einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind.

6« !Gerät zur VErwendung für die Betätigung einer Sicherhebevorrichtung in einem Fahrzeug zum Schutz eines Fahrzeuginsassen während einer Kollision, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (75), das an einem Teil des Fahrzeugs befestigt werden kann, der während einer Kollision einer Verzögerung ausgesetzt ist, eine Masse (66), die durch das Gehäuse gelagert und mit bezug auf dieses über eine bestimmte Strecke aus einer Anfangsstellung

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zu einer betätigten Stellung beim Eintritt einer Kollision beweglich ist» eine Einrichtung C50, 45-)- zur Betätigung der Sicherheitsvorrichtung (22) bei einer Bewegung der Masse mit bezug auf das Gehäuse zur betätigten Stellung, und ein Belastungsorgan (68), welches die Masse zur Anfangsstellung belastet und sie gegen eine Bewegung zur betätigten Stellung während einer Verzögerung des Gehäuses infolge" einer FAhrzeugbremsung und während einer Beschleunigung des Gehäuses infolge von Schwingungen desselben, die von Strassenbedingungen herrühren, hält, welches Belastungsorgan durch eine Schraubenfeder (68) gebildet wird, die zwischen dem Gehäuse und der Masse wirkt, und die Massenbewegung in einer Richtung von der Schraubenfeder weg zur betätigten Stellung stattfindet.

Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse C75) eine Ausnehmung (74) mit Seiten (76, 77) begrenzt, welche mit einem stumpfen Winkel*zueinander angeordnet sind, und die Einrichtung zur Betätigung der Sicherheitsvorrichtung zwei gekrümmte voneinander in Abstand befindliche Kontaktlamellen (70, 72) aufweist, die sich zwischen den Seiten erstrecken, die Masse (66) sich in der betätigten Stellung in Anlage an den Kontaktlamellen befindet, so daß ein Stromkreis vervollständigt ist, der zur Betätigung der Sicherheitsvorrichtung (22) dient.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (66) in einer Vielzahl von Richtungen mit bezug auf das Gehäuse (75) beweglich ist und die Schraubenfeder (68) körperlich mit bezug auf das Gehäuse beweglich ist,

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um der Bewegung der Masse in der erwähnten Vielzahl
von Richtungen einen Widerstand mit im wesentlichen der gleichen Belastungskraft entgegenzusetzen.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die - Schraubenfeder (68) beweglich angeordnet ist| um die
Belastungskraft auf die Masse (66) in einer Richtung
auszuüben, die der Richtung der relativen Beugung der
Masse und des Gehäuses für alle Bewegungsrichtungen
m der Masse mit bezug auf das Gehäuse entgegengesetzt ist und körperlich bei einer Bewegung der Masse in einer
gegebenen Richtung beweglich ist.

10» Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsorgan ferner durch ein VErbindungsglied (80) gebildet wird, welches auf der Achse der Schraubenfeder ' (68) liegt, wenn sich die Masse in der Anfangsstellung befindet, und mit der Schraubenfeder und mit der Masse verbunden ist, welches Verbindungsglied dazu dient,
die Schraubenfeder so zu verlagern, daß ihre Achse sich in der Bewegungsrichtung der Masse erstreckt, wenn die Achse der Feder und die Bewegungsrichtung der Masse nicht zusammenfallen.

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