DE19526735A1 - Sicherheitssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge mit einer Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen, wie Airbags und ähnliches.

Ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge mit zwei Airbags (Sicher­ heitseinrichtungen) einen am Fahrersitz und den anderen am Beifahrersitz, ist bekannt. Das Sicherheitssystem hat den folgenden Aufbau, um die beiden Airbags im Moment einer Fahr­ zeugkollision auszulösen.

Zünder (Auslöser) der beiden Airbags sind zueinander parallel und mit einem gemeinsamen Sicherheitsschalter in Reihe geschaltet. Transistoren (Schalteinrichtungen) sind jeweils mit den Zündern in Reihe geschaltet. Ein Mikrocomputer (Steuerungs­ einrichtung) schaltet die Transistoren gleichzeitig ein, wenn er; aufgrund einer Beschleunigung, die durch einen Beschleuni­ gungssensor erfaßt wird, die Entscheidung trifft, daß sich eine Fahrzeugkollision ereignet hat. Der Sicherheitsschalter dient dazu, zu verhindern, daß die Airbags aufgeblasen werden, wenn dem Mikrocomputer ein Fehler unterläuft. Der Sicherheits­ schalter wird durch ein geringeres Stoßniveau eingeschaltet, als dasjenige, das durch den Mikrocomputer als Fahrzeug­ kollision beurteilt wird. Folglich wird, wenn die Transistoren eingeschaltet werden, elektrischer Strom von einer gemeinsamen Energiequelle gleichzeitig an die beiden Zünder geliefert und die beiden Airbags werden gleichzeitig aufgeblasen.

Wenn jedoch elektrischer Strom gleichzeitig an die beiden parallelen Zünder geliefert wird, wird ein elektrischer Strom an den Sicherheitsschalter geliefert, der eine zulässige Grenze überschreitet, weil der Gesamtwiderstand der Zünder gering ist. Demzufolge besteht die Möglichkeit, daß Kontakte des Sicher­ heitsschalters durchbrennen. Das verhindert eine mögliche Wiederverwendung des Sicherheitssystems.

Bei den Sicherheitssystemen, die in der japanischen offengeleg­ ten Patentanmeldung Nr. Hei 3-57748 und der US Patentschrift Nr. 5 155 376 offenbart sind, wird zunächst ein Transistor, der mit dem Zünder eines Airbags auf der Fahrersitzseite in Reihe geschaltet ist, eingeschaltet, und wird dann ein Transistor, der mit dem Zünder eines Airbags auf der Beifahrersitzseite in Reihe geschaltet ist, eingeschaltet, und zwar mit einer zeitlich vorbestimmten Verzögerung. Infolge dieser Anordnung wird der Airbag auf der Beifahrersitzseite später aufgeblasen als der Airbag auf der Fahrersitzseite. Bei dieser Art von Sicherheitssystem tritt das gleiche Problem wie oben auf, weil, wenn die Verzögerung so eingestellt ist, daß sie kurz ist, ein Zeitraum existiert, währenddessen die beiden Transistoren gleichzeitig im Ein-Zustand sind. Jeder Versuch zum Trennen der Ein-Zustandszeiten der beiden Transistoren, um zu vermeiden, daß die Transistoren gleichzeitig eingeschaltet sind, ist mit der Schwierigkeit verbunden, daß die Verzögerung nicht frei eingestellt werden kann, weil es erforderlich ist, den Transistor, der zu dem Airbag auf der Fahrersitzseite gehört, lange genug im Ein-Zustand zu belassen, um den Airbag auf der Fahrersitzseite aufzublasen, und danach der Transistor, der zur Beifahrersitzseite gehört, eingeschaltet wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitssystem zu schaffen, bei dem eine Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen ausgelöst werden kann, ohne daß ein elektrischer Strom, der eine zulässige Grenze überschreitet, an einen gemeinsamen Sicherheitsschalter geliefert wird, und bei dem dennoch die zeitliche Abfolge zum Auslösen der Sicher­ heitseinrichtungen frei eingestellt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge zum Auslösen einer Vielzahl von Sicherheitsein­ richtungen geschaffen, mit:

• (a) einer Vielzahl von Auslösern für die Sicherheitsein­ richtungen, die zueinander parallel und mit einer gemein­ samen Energiequelle in Reihe geschaltet sind,
• (b) eine Vielzahl von Schalteinrichtungen, die jeweils mit den Auslösern in Reihe geschaltet sind,
• (c) einen gemeinsamen Sicherheitsschalter, der mit den Auslösern in Reihe geschaltet und an die Energiequelle angeschlossen ist, wobei der gemeinsame Sicherheits­ schalter durch einen Stoß von vergleichsweise geringem Niveau eingeschaltet wird,
• (d) einem Beschleunigungssensor zum Erfassen der Beschleuni­ gung, die auf das Fahrzeug wirkt, und
• (e) einer Steuerungseinrichtung zum Entscheiden, ob das Fahrzeug einen Zusammenstoß hatte oder nicht, wobei die Entscheidung auf einem Beschleunigungssignal von dem Beschleunigungssensor beruht, wobei die Steuerungsein­ richtung die Schalteinrichtung so steuert, daß sie zyklisch und abwechselnd eingeschaltet wird, wenn eine Fahrzeugkollisionsentscheidung getroffen wird.

Fig. 1 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform eines Sicherheitssystems für Fahrzeuge gemäß der vor­ liegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Sicherheitsschalters zeigt, der in der obigen Aus­ führungsform verwendet werden kann,

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Steuerung der Transistoren in der obigen Ausführungsform,

Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm, das einen anderen Modus zur Steuerung der Transistoren zeigt,

Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm, das einen weiteren Modus zur Steuerung der Transistoren zeigt, und

Fig. 6 ist ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Sicherheitssystems für Fahrzeuge, das in der Lage ist, zwei Airbags ER₁, ER₂, einen für den Fahrersitz und einen für den Beifahrersitz, zu steuern. Zünder SQ₁, SQ₂ für die Airbags ER₁, ER₂ sind zuein­ ander parallel und mit einem gemeinsamen Sicherheitsschalter SW in Reihe geschaltet. Der Sicherheitsschalter SW ist an eine gemeinsame Energiequelle V angeschlossen. Transistoren TR₁, TR₂ des NPT-Typs (Schalteinrichtungen) sind jeweils in Reihe zu den Zündern SQ₁, SQ₂ geschaltet.

Das Sicherheitssystem umfaßt desweiteren einen Beschleunigungs­ sensor 10 zum Erfassen der Beschleunigung, die auf das Fahrzeug wirkt, und einen Mikrocomputer 20. Der Mikrocomputer 20 hat zwei Ausgänge P₁, P₂. Die Ausgänge P₁, P₂ sind jeweils mit der Basis der Transistoren TR₁, TR₂ verbunden.

Der Sicherheitsschalter SW wird durch ein geringeres Niveau von Stößen eingeschaltet, als dasjenige, das, wie im folgenden beschrieben wird, durch den Mikrocomputer 20 als Fahrzeug­ kollision gewertet wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, hat der Sicherheitsschalter SW beispielsweise einen Aufbau, in dem ein Magnet 42 beweglich auf der Außenhülle eines Führungs- bzw. Bewegungsschalters 40 angeordnet und durch eine Feder 44 vor­ gespannt ist. Durch einen Stoß infolge einer Fahrzeugkollision wird der Magnet 42 gegen die Feder 44 bewegt, um den Führungs- bzw. Bewegungsschalter 40 einzuschalten.

Der Mikrocomputer 20 trifft in jedem vorbestimmten Zyklus eine Entscheidung darüber, ob das Fahrzeug eine Kollision hatte oder nicht, wobei die Entscheidung auf einer Beschleunigung beruht, die durch den Beschleunigungssensor 10 erfaßt wird. Das bedeutet, der Mikrocomputer 20 integriert die Beschleunigung (negative Beschleunigung) in jedem vorbestimmten Zyklus und entscheidet, ob ein so erhaltener integrierter Wert einen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Bei einer Überschrei­ tung entscheidet der Mikrocomputer, daß das Fahrzeug einen Zusammenstoß hatte. Wenn die Entscheidung getroffen wird, daß das Fahrzeug einen Zusammenstoß hatte, steuert der Mikro­ computer 20 die Transistoren TR₁, TR₂ über die Ausgänge P₁, P₂. Das bedeutet, wenn der Ausgang P₁ ein Signal hohen Niveaus ausgibt, wird der Transistor TR₁ eingeschaltet, um zu ermögli­ chen, daß elektrischer Strom an den Zünder SQ₁ geliefert wird. In ähnlicher Weise wird der Transistor TR₂, wenn der Ausgang P₂ ein Signal hohen Niveaus ausgibt, eingeschaltet, um elektri­ schen Strom an den Zünder SQ₂ zu liefern. Indem er dies tut, steuert der Mikrocomputer 20 das Liefern von elektrischem Strom zu den Zündern SQ₁, SQ₂.

Der obenerwähnte Aufbau und Betrieb sind im wesentlichen die gleichen wie bei bekannten Sicherheitssystemen. Bei dem Sicherheitssystem dieser Ausführungsform ist die Steuerung der Transistoren TR₁, TR₂ durch den Mikrocomputer 20 anders als beim Stand der Technik. Das wird ausführlich beschrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, steuert der Mikrocomputer 20, wenn die obengenannte Fahrzeugkollisionsentscheidung getroffen wurde, so, daß die Ausgaben aus den Ausgängen P₁, P₂ in einem Zyklus von beispielsweise 50 µ sek, abwechselnd und zyklisch auf ein hohes Niveau gebracht werden. Zum Beispiel ist der Ausgang P₁ im ersten Halbzyklus T₁ eines vollen Zyklus T₀ auf einem hohen Niveau (Transistor TR₁ ist im Ein-Zustand) und der andere Ausgang P₂ ist auf einem niedrigen Niveau (Transistor TR₂ ist in dem Aus-Zustand), während in dem letzten Halbzyklus T₂ (T₁ = T₂) der Ausgang P₁ auf einem geringen Niveau (Transistor TR₁ ist im Aus-Zustand) ist und der andere Ausgang P₂ ist auf einem hohen Niveau (Transistor TR₂ ist im Ein-Zustand). Weil der Sicherheitsschalter SW zu diesem Zeitpunkt bereits im Ein-Zustand ist, wird abwechselnd elektrischer Strom zu den Zündern SQ₁, SQ₂ geliefert, indem die Transistoren TR₁, TR₂ abwechselnd eingeschaltet werden. Infolgedessen werden der Airbag ER₁ an dem Fahrersitz und der Airbag ER₂ an dem Beifahrersitz fast gleichzeitig aufgeblasen, indem beispiels­ weise für etwa 2 Millisekunden Strom zugeführt wird.

Verglichen mit dem Fall, in dem elektrischer Strom gleichzeitig zu den Zündern SQ₁, SQ₂ geliefert wird, beträgt der elektrische Strom, der zu dem Sicherheitsschalter SW geliefert wird, etwa die Hälfte, weil, wie oben erwähnt, der elektrische Strom ab­ wechselnd anstatt gleichzeitig zu den Zündern SQ₁, SQ₂ gelie­ fert wird. Aus diesem Grund ist es möglich, zu verhindern, daß ein elektrischer Strom zu dem Sicherheitsschalter SW geliefert wird, der die zulässige Grenze überschreitet. Infolgedessen werden die Kontakte des Sicherheitsschalters SW davor bewahrt, durchzubrennen bzw. zu schmelzen. Somit kann das Sicherheits­ system wiederverwendet werden und zwar sogar nachdem das Sicherheitssystem für Fahrzeuge einmal aktiviert wurde.

Im folgenden werden andere Modi zur Steuerung der Transistoren TR₁, TR₂ durch den Mikrocomputer 20 beschrieben. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Steuerungsmodus schaltet der Mikrocomputer 20, wenn die Entscheidung getroffen wird, daß ein Fahrzeug­ zusammenstoß stattgefunden hat, nur den Transistor TR₁ ein und der andere Transistor TR₂ wird in der ersten Periode T_A im Aus-Zustand gehalten. In der zweiten Periode T_B schaltet der Mikrocomputer 20 die Transistoren TR₁, TR₂, wie in dem Fall bei Fig. 3, abwechselnd und zyklisch ein. Die Ein-Zustandszeit T₁ des Transistors TR₁ und die Ein-Zustandszeit T₂ des anderen Transistors TR₂ in einem vollen Zyklus T₀ sind gleich. In der dritten Periode T_C schaltet der Mikrocomputer 20 nur den Transistor TR₂ ein und hält den anderen Transistor TR₁ im Aus-Zustand. In der Mitte der zweiten Periode T_B erreicht die Zeit des Zuführens von elektrischem Strom zu dem Zünder SQ₁ ein kritisches Niveau und der Airbag ER₁ auf der Fahrersitzseite wird aufgeblasen. In der Mitte der dritten Periode T_C erreicht die Zeit des Zuführens von elektrischem Strom zu dem Zünder SQ₂ ein kritisches Niveau und der Airbag ER₂ auf der Beifahrersitz­ seite wird aufgeblasen. Auf diesem Weg wird der Airbag ER₂ auf der Beifahrersitzseite etwas später als der Airbag ER₁ auf der Fahrersitzseite aufgeblasen. Die zeitliche Verzögerung kann durch Einstellen der ersten Periode T_A oder der zweiten Periode T_B frei gewählt werden.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Steuerungsmodus ist die gesamte Steuerungsperiode in eine erste Periode T_X und eine zweite Periode T_Y aufgeteilt, und wenn der Mikrocomputer 20 ent­ scheidet, daß ein Fahrzeugzusammenstoß stattgefunden hat, werden die beiden Transistoren TR₁, TR₂ zuerst in der ersten Periode T_X und dann in der zweiten Periode T_Y gesteuert. In der ersten Periode T_X wird die Ein-Zustandszeit T₁ des Transistors TR₁ so gesteuert, daß sie länger ist als die Ein-Zustandszeit T₂ des Transistors TR₂, und die Transistoren TR₁, TR₂ werden abwechselnd und zyklisch eingeschaltet. In der zweiten Periode T_Y wird die Ein-Zustandszeit T₂ des Transistors TR₂ so ge­ steuert, daß sie länger ist als die Ein-Zustandszeit T₁ des Transistors TR₁, und die Transistoren TR₁, TR₂ werden ab­ wechselnd und zyklisch eingeschaltet. Nach dem Beginn der zweiten Periode T_Y erreicht die Zeit des Zuführens von elek­ trischem Strom zu dem Zünder SQ₁ ein kritisches Niveau und der Airbag ER₁ auf der Fahrersitzseite wird aufgeblasen. Danach erreicht die Zeit des Zuführens von elektrischem Strom zu dem Zünder SQ₂ ein kritisches Niveau und der Airbag ER₂ auf der Beifahrersitzseite wird aufgeblasen. Auf diesem Weg wird der Airbag ER₂ auf der Beifahrersitzseite etwas später als der Airbag ER₁ auf der Fahrersitzseite aufgeblasen. Die zeitliche Verzögerung kann frei gewählt werden, indem das Verhältnis der Ein-Zustandszeit T₁ des Transistors TR₁ zu der Ein-Zustandszeit T₂ des Transistors TR₂ in einer oder beiden der ersten und zweiten Perioden T_X und T_Y eingestellt wird.

Das in Fig. 6 gezeigte Sicherheitssystem enthält die gleichen Bestandteile wie das Sicherheitssystem in Fig. 1. In der Darstellung sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen und die Beschreibung dieser Bestandteile unterbleibt. Das Sicherheitssystem aus Fig. 6 steuert zusätzliche Airbags ER₃, ER₄ am Rücksitz. Zünder SQ₃, SQ₄ der Airbags ER₃, ER₄ sind parallel zu den Zündern SQ₁, SQ₂ geschal­ tet. Transistoren TR₃, TR₄ sind jeweils in Reihe zu den Zündern SQ₃, SQ₄ geschaltet. Ausgänge P , P₄ des Mikrocomputers 20 sind jeweils an die Basen der Transistoren TR₃, TR₄ angeschlossen. Der Transistor TR₃ wird synchron zu dem Transistor TR₁ Ein/Aus-gesteuert, während der Transistor TR₄ synchron zu dem Transistor TR₂ Ein/Aus-gesteuert wird. Bei dieser Ausführungs­ form ist der in Fig. 3 gezeigte Steuerungsmodus vorzuziehen. Dadurch können die Airbags ER₁, ER₂, ER₃ und ER₄ alle fast gleichzeitig aufgeblasen werden.

Darüberhinaus kann der elektrische Strom, der dem Sicherheits­ schalter SW zugeführt wird, auf die Hälfte reduziert werden, und zwar verglichen mit dem Fall, in dem elektrischer Strom gleichzeitig den Zündern SQ₁, SQ₂, SQ₃ und SQ₄ zugeführt wird, die parallel geschaltet sind, und die Kontakte des Sicherheits­ schalters SW können vor dem Durchbrennen bzw. Schmelzen bewahrt werden.

Es ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist und zahlreiche Modifikationen durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann es in einem obengenannten vollen Zyklus eine Periode geben, in der beide Transistoren im Aus-Zustand sind.

Es ist ebenfalls eine Anordnung möglich, in der drei oder mehr Auslöser und eine entsprechende Anzahl Transistoren verwendet werden, wobei ein voller Zyklus in drei oder mehr Abschnitte unterteilt ist, so daß in jedem Abschnitt ein Transistor eingeschaltet werden kann, um elektrischen Strom an den zugehörigen Auslöser zu liefern.

Bei den obigen Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf Airbag-Einrichtungen angewendet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls auf andere Sicherheitseinrichtungen wie Sicherheitsgurthalter bzw. Sicherheitsgurtstraffer etc. angewendet werden.

Claims (8)

1. Sicherheitssystem für Fahrzeuge zum Auslösen einer Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen, mit:

• (a) einer Vielzahl von Auslösern für die Sicherheitsein­ richtungen, die zueinander parallel geschaltet und mit einer gemeinsamen Energiequelle verbunden sind,
• (b) einer Vielzahl von Schalteinrichtungen, die jeweils zu den Auslösern in Reihe geschaltet sind,
• (c) einem gemeinsamen Sicherheitsschalter, der zu den Aus­ lösern in Reihe geschaltet und an die Energiequelle angeschlossen ist, wobei der Sicherheitsschalter durch einen Stoß von vergleichsweise geringem Niveau eingeschal­ tet wird,
• (d) einem Beschleunigungssensor zum Erfassen der Beschleuni­ gung, die auf das Fahrzeug wirkt und
• (e) einer Steuereinrichtung zum Entscheiden, ob das Fahrzeug einen Zusammenstoß hatte oder nicht, wobei die Entschei­ dung auf einem Beschleunigungssignal von dem Beschleuni­ gungssensor beruht,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerungseinrichtung (20) die Schalteinrichtungen (TR₁, TR₂) so steuert, daß diese zyklisch und abwechselnd eingeschaltet werden, wenn eine Fahrzeugzusammenstoß-Ent­ scheidung getroffen wird.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Sicherheitsein­ richtungen Sicherheitseinrichtungen (ER₁, ER₂) enthalten, die jeweils auf der Fahrersitzseite und der Beifahrersitzseite angeordnet sind, wobei die Schalteinrichtungen eine erste und eine zweite Schalteinrichtung (TR₁, TR₂) enthalten, die jeweils zu den Auslösern (SQ₁, SQ₂) der Sicherheitseinrichtungen auf der Fahrersitzseite und der Beifahrersitzseite gehören.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die Steuerungseinrichtung (20) die erste und zweite Schalteinrichtung (TR₁, TR₂) in gleichen Zeitintervallen abwechselnd und zyklisch einschaltet, wenn eine Fahrzeugzusammenstoß-Entscheidung getroffen wird.

4. System nach Anspruch 2, bei dem die Steuerungseinrichtung (20), wenn eine Fahrzeugzusammenstoß-Entscheidung getroffen wird, in einer ersten Periode (T_A) nur die erste Schalteinrich­ tung (TR₁) so steuert, daß sie eingeschaltet ist, dann in einer zweiten Periode (T_B) die erste und zweite Schalteinrichtung (TR₁, TR₂) so steuert, daß sie abwechselnd zyklisch einge­ schaltet sind, und schließlich in einer dritten Periode (T_C) nur die zweite Schalteinrichtung (TR₂) so steuert, daß sie ein­ geschaltet wird.

5. System nach Anspruch 4, bei dem in einem Zyklus der zweiten Periode (T_B) die Ein-Zustandszeit der ersten Schalt­ einrichtung (TR₁) gleich der Ein-Zustandszeit der zweiten Schalteinrichtung (TR₂) ist.

6. System nach Anspruch 2, bei dem die Steuerungseinrichtung (20), wenn eine Fahrzeugzusammenstoß-Entscheidung getroffen wird, die erste und zweite Schalteinrichtung (TR₁, TR₂) so steuert, daß sie in einer ersten Periode (T_X) abwechselnd und zyklisch eingeschaltet werden, so daß die Ein-Zustandszeit der ersten Schalteinrichtung (TR₁) länger ist als die Ein-Zustands­ zeit der zweiten Schalteinrichtung (TR₂), und dann die erste und zweite Schalteinrichtung (TR₁, TR₂) so steuert, daß sie in einer zweiten Periode (T_Y) abwechselnd und zyklisch eingeschal­ tet werden, so daß die Ein-Zustandszeit der zweiten Schalt­ einrichtung (TR₂) länger ist als die Ein-Zustandszeit der ersten Schalteinrichtung (TR₁).

7. System nach Anspruch 2, das weiterhin mindestens zwei Sicherheitseinrichtungen umfaßt, die am Rücksitz angeordnet sind, wobei die Schalteinrichtungen jeweils eine dritte und eine vierte Schalteinrichtung (TR₃, TR₄) umfassen, wobei die dritte und die vierte Schalteinrichtung (TR₃, TR₄) so angeord­ net sind, daß sie mit Auslösern (SQ₃, SQ₄) der Sicherheitsein­ richtungen zusammenarbeiten, die am Rücksitz angeordnet sind, wobei die Steuerungseinrichtung die dritte Schalteinrichtung synchron zu der ersten Schalteinrichtung (TR₁) einschaltet und die vierte Schalteinrichtung synchron zu der zweiten Schalt­ einrichtung (TR₂) einschaltet.