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Die
Erfindung betrifft einen Unfalldetektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Aus
der Druckschrift
DE 1 241 171 ist
eine auf Beschleunigung ansprechende Einrichtung bekannt. Diese
Einrichtung weist ein Gehäuse
auf, in dem eine Beschleunigungsmasse bewegbar geführt ist,
wobei die Beschleunigungsmasse über
ein an dem Gehäuse
abgestütztes
Federelement gegen einen Kolben in einer Ruhestellung fixiert ist.
Der Kolben ist über
ein weiteres Federelement mit der Beschleunigungsmasse gekoppelt.
Die Beschleunigungsmasse wiederum ist über den Kolben mit einem Betätigungssystem
gekoppelt, welches einen Steuervorgang auslösen kann. Der Kolben wird über das
Federelement gegen die Beschleunigungsmasse gepresst, sodass ein
auf den Kolben wirkender Impuls direkt auf die Beschleunigungsmasse übertragen
wird. In nachteiliger Weise führt
eine z. B. durch einen Hammerschlag resultierende Beschleunigung des
Kolbens in Richtung der Beschleunigungsmasse bei dem bekannten Beschleunigungsmesser
zu einer unerwünschten
Auslösung.
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Die
Druckschrift
EP 0 317
962 A2 offenbart einen Beschleunigungssensor für Sicherheitssysteme
von Kraftfahrzeugen. Bei dieser bekannten Einrichtung ist eine erste
verschiebbare Sensormasse vorgesehen, die mit einem fahrzeugfesten
Teil durch eine Feder gekoppelt ist. Darüber hinaus ist eine zweite
Sensormasse vorgesehen, die wiederum mit der ersten Sensormasse
gekoppelt ist, wobei die zweite Sensormasse mit einer Betätigungseinrichtung
zum Auslösen
eines Sicherungssystems zusammenwirkt. Durch das zwischen den beiden
Sensormassen vorgesehene Federelement wird die zweite Sensormasse
erst bewegt, wenn die erste Sensormasse aufgrund einer Krafteinwirkung
bewegt worden ist. Dadurch tritt eine Verzögerung bei der Auslösebetätigungseinrichtung
ein. Bei der bekannten Einrichtung ist aufgrund der Anordnung und
der Kopplung der beiden Sensormassen das Auslösen des Betätigungssystems nicht auf einsinnige
Bewegung beschränkt.
Vielmehr kann in der bekannten Einrichtung in nachteiliger Weise
jede eine bestimmte kritische Größe übersteigende
Beschleunigung, unabhängig
von der Beschleunigungsrichtung, eine Auslösung des Sicherheitssystems
bewirken. Ferner wird eine Sensormasse verwendet, die mit einem elektronischen
Messsensor ausgerüstet
ist. Eine Zusatzmasse ist bei der bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.
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Aus
der Druckschrift
DE
195 37 350 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen einer Kollision
bekannt, welche eine Deformationserfassungseinrichtung und eine
Beschleunigungserfassungseinrichtung umfasst. Die bekannte Einrichtung
wird nur ausgelöst,
wenn die durch die Kollision verursachte Deformation und die erzeugte
Beschleunigung gleichzeitig von den Erfassungseinrichtungen erkannt
werden. Die Beschleunigungserfassungseinrichtung weist eine exzentrische
Masse auf, welche drehbar gelagert ist, wobei durch eine auftretende
Beschleunigung die Masse in Drehbewegung versetzt wird. Aufgrund
der Drehbewegung wird dann ein Kontaktschalter zur Auslösung entsprechend
aktiviert. Bei der bekannten Beschleunigungserfassungseinrichtung
ist lediglich eine Masse vorgesehen, sodass auch keine Zusatzmasse
verwendet wird.
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Ein
Unfalldetektor ist auch aus der EP-0 305 765-A2 (G01P 15/03) bekannt.
Dieser auch als mechanischer Beschleunigungssensor beschreibbare Unfalldetektor
weist als sensierendes Bauteil eine Sensormasse auf, die kolbenartig
ausgeführt
und in einem Rohrschaft beidseitig federgelagert ist. Die den Stirnflächen der
Sensormasse zugeordneten Federmittel halten die Sensormasse in einer
vertikalen Bereitschaftsstellung und geben durch ihre Vorspannkraft
eine Auslöseschwelle
für die
Aktivierung einer von der Sensormasse auslösbaren Betätigungseinrichtung an. Mit
anderen Worten kann gesagt werden, dass die Sensormasse schwimmend
in einer Ausgangsstellung zwischen Vorspannfedern fixiert ist und
je nach Verzögerungsrichtung
des Gehäuses
in unterschiedliche Richtungen zur Beaufschlagung des Betätigungssystemes
verstellbar ist.
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In
der Praxis zeigt sich, dass mechanische Beschleunigungssensoren
auch empfindlich sind gegenüber
schlagartigen Beanspruchungen, die nicht notwendigerweise mit einem
Fahrzeugunfall im Zusammenhang stehen. Derartige Schlagbeanspruchungen
können
beispielsweise durch Herunterfallen des noch nicht verbauten Unfalldetektors
mit Impulsbeaufschlagung des Sensorgehäuses oder aber bei einem in
einem Fahrzeug verbauten Unfalldetektor durch den Aufschlag auf
eine Bordsteinkante ausgelöst
werden. Kurzzeitige Schlagbeanspruchungen können auch durch unsachgemäße Beaufschlagung des
Unfalldetektors während
der Montage mit einem Hammer auftreten.
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Im
Hinblick auf eine Hammerschlagbeanspruchung ist eine schwimmende
Lagerung der Sensormasse grundsätzlich
als günstig
anzusehen, weil der jeweils auf das Gehäuse ausgeübte Schlagimpuls nicht direkt
auf die Sensormasse, sondern nur indirekt über die Vorspannfedern und
damit gedämpft übertragen
wird. Anders verhält
sich die Situation jedoch bei einer Verbauung des Unfalldetektors
in beweglichen Teilen. So wird beispielsweise in der DE-40 27 342-A1
(B60R 22/40) darauf hingewiesen, dass bei einem in einem Fahrzeugsitz
verbauten Unfalldetektor nicht beabsichtigte Auslösungen des
Unfalldetektors dann zu befürchten
sind, wenn der Fahrzeugsitz schlagartig gegen einen Endanschlag
fährt und
damit neben der Schlagbeanspruchung auch noch relativ große Verzögerungen
des die Sensormasse enthaltenden Gehäuses zu erwarten sind. Aus
diesem Grund wird ein gesondertes Verriegelungselement vorgeschlagen,
das immer dann aktiv ist, wenn im Verlaufe einer Sitzbetätigung kurzzeitige Schlagbeanspruchungen
mit hohen Verzögerungswerten
erwartet werden können.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Unfalldetektor der eingangs genannten Gattung so auszuführen, dass Fehlauslösungen möglichst
weitgehend ausgeschlossen sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die
Unteransprüche
enthalten besonders zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Unfalldetektor liegt
die bewegliche Sensormasse also an einer Zusatzmasse an, die ihrerseits über ein
Vorspannelement gegen ein die beiden Massen aufnehmendes Gehäuse abgestützt ist.
Die Zusatzmasse liegt an einem gehäusefesten Anschlag an und erfährt über das
ihr zugeordnete Vorspannelement eine Andruckkraft, die größer ist
als die in entgegengesetzter Richtung auf die Sensormasse ausgeübte Vorspannkraft. Durch
die Abstützung
der Zusatzmasse an dem gehäusefesten
Anschlag wird also nicht eine schwimmende Federlagerung für den Verbund
aus Sensormasse und Zusatzmasse realisiert, sondern im Grunde nur
ein nahezu fester Anschlag für
die einseitig vorgespannte Sensormasse. Dies kann erfindungsgemäß durch
das Anschlagen der Zusatzmasse gegen einen von der Sensormasse durchdringbaren Anschlagbund
oder Gehäuseabsatz
realisiert werden. Damit wird die Empfindlichkeit der Sensormasse
auf eine Richtung beschränkt.
Beaufschlagungen aus anderen Richtungen, beispielsweise nach dem o.
g. Bordsteinkantenschlag, können
damit ausgeblendet werden. Im Hinblick auf eine Hammerschlagbeanspruchung
ist der erfindungsgemäße Unfalldetektor
unempfindlich, weil die auf das Gehäuse ausgeübte Schlagbeanspruchung nur
indirekt über
das der Zusatzmasse zugeordnete Vorspannelement und die Zusatzmasse
selbst zur Sensormasse gelangt. Der Gehäuseimpuls wird dadurch so stark
gedämpft, dass
die auf die Sensormasse einwirkende Vorspannkraft des zugehörigen Vorspannelementes eine
Fehl auslösung
sicher unterbinden kann. Bei Beanspruchungen durch Herunterfallen
des Unfalldetektors sind die von den Vorspannelementen ausgeübten Andruckkräfte mit
Bezug auf die Sensormasse so groß, daß keine Fehlauslösungen erfolgen
können.
Die potentiellen Verschiebebewegungen der Sensormasse sind im Hinblick
auf das Betätigungssystem
so groß ausgeführt, daß unter
Berücksichtigung
einer vorgegebenen Dämpfung
auch relativ hohe Schlagbeanspruchungen nicht zu einer nennenswerten
Verschiebung der Sensormasse führen.
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Das
Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Unfalldetektors
ist sowohl auf gleitend geführte
Sensormassen als auch auf verschwenkbare Sensormassen anwendbar,
die beispielsweise pendelartig an einem Gehäuseteil angelenkt sind. Bei
der Realisierung des erfindungsgemäßen Unfalldetektors kann in
großem
Umfang auf bereits bestehende Komponenten zurückgegriffen werden. Fertigung und
Montage sind unkompliziert und erlauben so eine preisgünstige Herstellung,
ohne daß Einbußen bei der
Systemsicherheit der erfindungsgemäßen Unfalldetektoren hingenommen
werden müssen.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
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1:
einen erfindungsgemäßen Unfalldetektor
mit einer in einer Längsführung verschiebbaren
Sensormasse und
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2:
einen erfindungsgemäßen Unfalldetektor
mit einer an einem Gehäuse
angelenkten Pendelmasse als Sensormasse.
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Schematisch
dargestellt ist in einem Längsschnitt
ein insgesamt mit 1 bezeichneter Unfalldetektor zu sehen, dessen
wesentliche Elemente hier ein Gehäuse 1a, eine Sensormasse 2,
eine Zusatzmasse 3 und ein insgesamt mit 4 bezeichnetes
Betätigungssystem
sind. Die Sensormasse 2 wird von einer ersten Druckfeder 5 beaufschlagt
und an der durch deren Federdruck als Anschlag wirkenden Zusatzmasse 3 zur
Anlage gebracht. Diese selbst wiederum wird über eine zweite Druckfeder 6 gegen
einen Gehäusebund 7 gedrückt, der
zumindest teilweise von der Sensormasse 2 durchdringbar
ist. Die von der Druckfeder 6 auf die Zusatzmasse 3 ausgeübte Kraft
ist größer als
die von der Druckfeder 5 auf die Sensormasse 2 ausgeübte Kraft.
Dadurch wird sichergestellt, daß im
Prinzip die Sensormasse 2 nicht in Richtung des Pfeiles 8 beweglich
ist. Für
das Betätigungssystem 4 von
wesentlicher Bedeutung ist eine Ausnehmung 9 in der Sensormasse 2,
in die ein Klinkenende 10 eines Kipphebels 11 einrastbar
ist, wenn die Sensormasse 2 gegen die Wirkung der Druckfeder 5 entgegen
der Pfeilrichtung 8 bewegt wird. Sobald die Ausnehmung 9 vollständig über dem Klinkenende 10 des
Kipphebels 11 liegt, sorgt eine dritte Druckfeder 12 für eine Verschwenkung
des Kipphebels 11 um eine Drehachse 13 gemäß dem Drehpfeil 14.
Dies führt
zur Beaufschlagung einer Zündpatrone 15 durch
ein dem Kipphebel 11 zugeordnetes Schlagmittel 16.
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Im
Gegensatz zum gattungsgemäßen Unfalldetektor
arbeitet hier die Sensormasse 2 nur einsinnig, d. h., daß lediglich
bei einer relativen Beschleunigung des Gehäuses 1a gegenüber der
Sensormasse 2 eine Auslösung
erfolgt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn bei einem Fahrzeugunfall
das entgegen der Richtung des Pfeiles 8 bewegte Fahrzeug
sehr stark verzögert
wird. Aufgrund ihrer Massenträgheit
bewegt sich die Sensormasse 2 dann innerhalb des Gehäuses 1a nach
links und ermöglicht so
das Eintauchen des Klinkenendes 10 in die Ausnehmung 9.
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Im
Falle einer hammerschlagartigen Beanspruchung gemäß einem
Pfeil 17 wird der an dieser Stelle auf das Gehäuse 1a übertragene
Impuls nur indirekt über
die Druckfeder 6 und die Zusatzmasse 3 auf die
Sensormasse 2 übertragen.
Die Dämpfung bei
dieser Übertragung
ist so groß,
daß die
Sensormasse 2 nicht in einer den Kipphebel 11 freigebenen Weise
gegen die Druckfeder 5 bewegbar ist. Eine Hammerschlagbelastung
auf einer dem Pfeil 17 gegenüberliegenden Stirnseite des
Gehäuses 1a bleibt ohnehin
ohne Folgen, weil selbst bei Übertragung
eines gewissen Restimpulses über
die Druckfeder 5 auf die Sensormasse 2 deren Bewegung
nach rechts durch den Anschlag 7 auch dann begrenzt ist,
wenn die Zusatzmasse 3 trotz Beaufschlagung durch die Druckfeder 6 ausweichen
sollte. Die Länge
der Sensormasse 2 ist nämlich
so gewählt,
daß auch
bei Auflage an dem Gehäusebund 7 das
Klinkenende 10 noch vom Mantel der Sensormasse 2 überdeckt
ist.
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Bei
einem besonders vorteilhaften – in
der Zeichnung nicht dargestellten – Ausführungsbeispiel weisen die Sensormasse 2 und
die Zusatzmasse 3 nach Art zylindrischer Kolben gleiche
Abmessungen auf, so daß in
der Herstellung nur eine Massensorte notwendig ist. Das rohrartige
Gehäuse 1a kann
als Tiefzieh-, Glattrohr- oder Feingußteil hergestellt sein. Bei
einem Tiefziehteil ist die Herstellung des Anschlagbundes 7 durch
Stauchung möglich.
Bei Glattrohr- oder Gußteilen
wird bevorzugt ein Klemmring in eine entsprechend ausgebildete Haltenut
des Gehäuses 1a festgelegt.
Die Druckfedern 5 und 6 sind bevorzugt als Schraubenfedern
ausgeführt.
Vorstellbar wäre
jedoch auch eine Ausführung
dieser Vorspannelemente in Gestalt von gummielastischen Bauteilen,
um so beispielsweise auch eine bestimmte Dämpfungscharakteristik in den
Unfalldetektor 1 hineinlegen zu können. Auch für die Druckfedern 5 und 6 können Gleichteile
verwendet werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß bei der
Verbauung von Sensormasse 2 und Zusatzmasse 3 im
Gehäuse 1a die Druckfeder 6 eine
stärkere
Einfederung erfährt,
um auf diese Weise eine höhere
Vorspannkraft gegenüber
der Druckfeder 5 zu erzeugen. Vorstellbar ist auch die
Verwendung von Federn gleicher Baugröße, allerdings mit einer gegenüber der
Druckfeder 5 erhöhten
Federrate bei der Druckfeder 6. Bei einem ebenfalls nicht
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Druckfeder 6 und die Zusatzmasse 3 in einem
einen Anschlagbund aufweisenden Deckel vormontiert, der seinerseits
beispielsweise durch Verschraubung an einem die Sensormasse 2 aufnehmenden
Grundgehäuse
befestigt ist.
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Die
vorstehend beschriebenen Zusammenhänge gelten im Prinzip auch
für einen
in der 2 dargestellten Unfalldetektor 1'. Dessen wesentliche Elemente
sind eine in einem Gehäuse 1a' aufgehängte Pendelmasse 2', eine neben
der Pendelmasse 2' angeordnete
Zusatzmasse 3' sowie
ein Betätigungsmechanismus 4' und Druckfedern 5', 6'. Die Zusatzmasse 3' wird über die
Druckfeder 6' sowohl an
ihrem unteren als auch an ihrem oberen Ende gegen einen Gehäuseabsatz 7' festgelegt.
Durch die Druckfeder 5' wird
die Pendelmasse 2' in
ihrer Ruhestellung an der Zusatzmasse 3' zur Anlage gebracht. Eine an der
Pendelmasse 2' angeformte
und eine Wandung 18 der Zusatzmasse 3' durchdringende Haltenase 19 arretiert
ein Schlagmittel 16',
das durch eine Druckfeder 12' entlang
einer Gleitführung 20 in der
Zusatzmasse 3' in
Richtung der Zündpatrone 15 durch
eine Ausnehmung 21 im Gehäuse 1a' hindurchbewegbar ist. Bei Überschreitung
einer kritischen Fahrzeugverzögerung
schwingt die Pendelmasse 2' gegen
die Wirkung der Druckfeder 5' nach links
und entfernt auf diese Weise die Haltenase 19 aus der Gleitführung 20 der
Zusatzmasse 3'.
Das Schlagmittel 16' wird
so freigängig
und kann beschleunigt durch die Druckfeder 16' auf der Patrone 15 aufschlagen.
Letztere kann beispielsweise einem Gurtstraffer oder einem Airbag
zugeordnet sein. Eine Hammerschlagbelastung gemäß Pfeil 17 wird auch bei
dem Unfalldetektor 1' nicht
zur Verschwenkung der als Sensormasse fungierenden Pendelmasse 2' führen, weil
der Schlagimpuls über
die Druckfeder 6' und
die Zusatzmasse 3' stark
gedämpft
wird. Für
die Auslegung der Pendelmasse 2' und der Zusatzmasse 3' einerseits
und die Druckfedern 5' bzw. 6' andererseits
gelten die gleichen Grundsätze,
wie sie im Zusammenhang mit der Erläuterung des Unfalldetektors 1 schon
beschrieben worden.
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Zusammenfassend
kann festgehalten werden, daß die
erfindungsgemäßen Unfalldetektoren bei
hoher Funktionssicherheit wenig Bauraum erfordern und darüber hinaus
insbesondere als Massenprodukte preisgünstig herstellbar sind.