DE19807750A1 - Vorrichtung zur Auslösung von Rückhaltemitteln in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zündauslösung eines oder mehrerer Rückhaltemittel in einem Fahrzeug gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 195 27 813 C1 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine zentrale Auslöseschaltung und eine oder mehrere dezentral ange­ ordnete Zündeinrichtungen aufweist, die über eine Datenleitung mit der Auslöseschaltung verbunden sind. Am Ort jeder Zündein­ richtung ist eine zugehörige Schutzeinrichtung angeordnet, die vorzugsweise als beschleunigungsabhängiger mechanischer Schalter ausgebildet ist und eine Fehlauslösung der Rückhaltemittel im Fahrzeug verhindern soll. Ein solcher Schalter kann direkt im Zündstromkreis zwischen Energieversorgung, steuerbarer Zündstufe und Zündelement angeordnet sein oder einen Leistungsschalter im Zündstromkreis derart ansteuern, daß ein Zündstrom nur fließen kann, wenn der Schalter geschlossen ist. Die Ansprechschwelle des Schalters ist derart ausgebildet, daß er bei einer auf ihn einwirkenden Beschleunigung schließt, die kleiner ist als eine Beschleunigung, bei der das System die Rückhaltemittel auslösen soll. Durch den Schalter wird damit ein Zeitfenster für die Aus­ lösung des Rückhaltemittels durch die Auslöseschaltung defi­ niert. Alternativ besteht die Schutzeinrichtung aus einem be­ schleunigungsabhängig wirkenden analogen oder mikromechanisch analogen Sensor mit einer zugehörigen Auswerteschaltung. Die Auswerteschaltung vergleicht das Sensorsignal mit einem Grenz­ wert und gibt bei Überschreiten des Grenzwertes ein Freigabesi­ gnal ab. Die Positionierung der jeweiligen Schutzeinrichtung am Ort der jeweiligen Zündeinrichtung und nicht am Ort der Auslöse­ schaltung wird als vorteilhaft bezeichnet, damit Störgrößen, wie ein elektromagnetisches Feld, eine thermische oder eine mechani­ sche Größe, die sich nicht über das gesamte Fahrzeug erstrecken, nicht zugleich die Auslöseschaltung und die jeweilige Schutzein­ richtung erfassen. Außerdem sollen durch die dezentrale Anord­ nung der jeweiligen Schutzeinrichtung Fehlauslösungen aufgrund von im Signalübertragungsweg durch Störungen induzierten Auslö­ se-Datenmustern verhindert werden.

In der DE 195 26 735 A1 ist ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge mit mehreren Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Air­ bags etc., offenbart, bei dem eine Vielzahl von Auslösern mit Schalteinrichtungen für die Sicherheitseinrichtungen zueinander parallel und mit einer gemeinsamen Energiequelle in Reihe ge­ schaltet sind. Eine Steuereinrichtung erkennt anhand des Signals eines zugeordneten Beschleunigungssensors, ob das Fahrzeug eine Kollision hatte oder nicht und schaltet bejahendenfalls die Schalteinrichtungen zyklisch ein. Auf diese Weise wird erreicht, daß zwar die Sicherheitseinrichtungen fast gleichzeitig auslö­ sen, der im Leitungssystem fließende Zündstrom jedoch nur der Last einer einzigen Auslöseeinrichtung entspricht. Weiter ist ein mit der Gesamtheit der Auslöser in Reihe geschalteter ge­ meinsamer Sicherheitsschalter vorgesehen, der durch einen Stoß von vergleichsweise geringem Niveau geschaltet wird, so daß er sicher leitend geschaltet ist, wenn die Steuereinrichtung die Einschaltbefehle für die Schalteinrichtungen abgibt.

Aus der DE 43 24 511 A1 ist eine weitere Sicherheitseinrichtung, beispielsweise ein Airbag, für ein selbstfahrendes Fahrzeug be­ kannt, bei der ein beschleunigungsabhängig betätigter Sicher­ heitsschalter in den Auslösestrompfad eingeschleift ist und schon bei Beschleunigungen schließt, die niedriger als ein Wert sind, bei dem eine Steuereinheit einen Kollisionsfall annimmt und ein entsprechendes Auslösesignal abgibt. Der Sicherheits­ schalter ist ebenso wie ein der Steuereinheit zugeordneter Be­ schleunigungssensor an der Kraftfahrzeugkarosserie angebracht.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, die rela­ tiv einfach herstellbar ist und eine möglichst störungssichere Auslösung des bzw. der Rückhaltemittel gewährleistet.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dieser Vorrichtung sind der Be­ schleunigungsaufnehmer und der Sicherheitsschalter auf einem ge­ meinsamen Träger integriert. Dies gewährleistet eine absolut gleiche Krafteinleitung in diese beiden beschleunigungssensiti­ ven Komponenten, und Temperaturschwankungen wirken sich glei­ chermaßen auf die beiden Komponenten aus. Dadurch läßt sich die Forderung, daß bei fehlerfreiem Betrieb der Sicherheitsschalter rechtzeitig vor Erkennen einer Kollision durch die Auslösesteuer­ einheit anhand des Beschleunigungsaufnehmersignals den Schaltzu­ stand annimmt, der das Auslösen der Rückhaltemittel freigibt, stets zuverlässig erfüllen. Außerdem wird der Herstellungsprozeß durch die Realisierung der beiden Komponenten auf einem gemein­ samen Träger vereinfacht.

In einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Vorrichtung ist auch die Auslösesteuereinheit auf dem gemeinsamen Träger angeordnet, was die Herstellung weiter vereinfacht.

Gemäß einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Vorrichtung bein­ haltet die Schutzeinrichtung als zugeordneten Sicherheitsschal­ ter einen Triggerschalter und gibt im Ansprechfall die Auslöse­ steuereinheit für die Dauer eines durch ein nachgeschaltetes Zeitglied definierten Zeitintervalls zur Abgabe des Auslösesi­ gnals frei.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Auslösung von Rückhaltemitteln mit dezentral angeordneten Zündeinrich­ tungen und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen analogen, mikrome­ chanischen Beschleunigungsaufnehmer sowie einen als Trig­ gerschalter ausgebildeten mikromechanischen Schalter, die als Teile der Vorrichtung von Fig. 1 auf einem gemeinsa­ men Siliziumsubstrat integriert sind.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Auslösung von Rückhaltemitteln 1, z. B. Airbags, die verteilt in einem Fahrzeug angeordnet sind. Jedem Rückhaltemittel 1 ist eine Zündeinrichtung 2 zugeordnet. Die Zündeinrichtungen 2 sind über eine Datenbusleitung 7 mit ei­ nem Mikroprozessor 3 verbunden und werden von einer nicht darge­ stellten Energieversorgung gespeist. An den Mikroprozessor 3 sind ein Beschleunigungsaufnehmer 4 und ein Zeitglied 5 angeschlos­ sen, das durch einen beschleunigungssensitiven Schalter 6 ge­ schaltet wird. Im Normalfall ist der Mikroprozessor verriegelt. Die Entriegelung des Mikroprozessors 3 wird über einen Logikpe­ gel bewirkt, der durch ein Signal vom beschleunigungssensitiven Schalter 6 ausgelöst wird. Der Mikroprozessor 3 führt, wenn er entriegelt ist, eine Analog-Digitalwandlung des vom Beschleuni­ gungsaufnehmer 4 abgegebenen und über einen nicht dargestellten Verstärker vorverstärkten analogen Signals durch und wertet das gewonnene digitale Signal aus. Wenn der Mikroprozessor 3 dadurch erkennt, daß eine negative Beschleunigung, d. h. Verzögerung, auftritt, die betragsmäßig über einem vorgebbaren Auslösegrenz­ wert liegt, interpretiert er dies als einen gefährlichen, un­ fallbedingten Beschleunigungszustand und setzt eine vom Be­ schleunigungszustand abhängige Zündauslöseinformation auf die Datenbusleitung 7 ab, durch die eine oder mehrere der Zündein­ richtungen 2 gezündet werden, was die dazugehörenden Rückhalte­ mittel 1 auslöst.

Der beschleunigungssensitive Schalter 6 schließt, wenn die nega­ tive auf ihn einwirkende Beschleunigung, d. h. Verzögerung, be­ tragsmäßig einen vorgebbaren Freigabegrenzwert von beispielswei­ se 4G überschreitet, und bewirkt dadurch das Erzeugen eines ent­ riegelnden, freigebenden Logikpegels für den Mikroprozessor 3 für eine vorbestimmte Zeitspanne durch das Zeitglied 5. Dabei ist der Freigabegrenzwert betragsmäßig kleiner gewählt als der Auslösegrenzwert, so daß der Schalter 6 bei einer auftretenden Beschleunigung in jedem Fall den Mikroprozessor 3 bereits frei­ gegeben hat, bevor dieser über den Beschleunigungsaufnehmer 4 einen unfallbedingten, eine Zündauslösung erfordernden Beschleu­ nigungswert erkennt. Für die Dauer des Anliegens des freigeben­ den Logikpegels am Mikroprozessor 3 ist dann ein Zeitfenster ge­ öffnet, innerhalb dem der Mikroprozessor 3 arbeitet und Zündin­ formation auf die Datenbusleitung 7 absetzen kann. Fällt der freigebende Logikpegel danach wieder weg, wird der Mikroprozes­ sor 6 wieder verriegelt.

Ein wesentlicher Vorteil ist, daß der beschleunigungssensitive Schalter 6 und der analoge mikromechanische Beschleunigungsauf­ nehmer 4, dessen Signal vom Mikroprozessor 3 ausgewertet wird, die gleiche Krafteinleitung erfahren und Temperatureffekte sich auf den Beschleunigungsaufnehmer 4 und den beschleunigungssensi­ tiven Schalter 6 gleichermaßen auswirken. Dies wird durch Inte­ gration des Beschleunigungsaufnehmers 4 und des beschleunigungs­ sensitiven Schalters 6 auf einem gemeinsamen Träger in Form ei­ nes Siliziumsubstrates 8 erreicht, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Hierbei sind der Beschleunigungsaufnehmer 4 und der Triggerschalter 6 in mikromechanischer Bauweise realisiert.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. So sind in ei­ ner modifizierten bevorzugten Ausführungsform der Mikroprozessor 3 und das zum beschleunigungssensitiven Schalter 6 gehörende Zeitglied 5 ebenfalls auf dem Siliziumsubstrat 8 integriert, was eine zeitsparende Montage des Systems ermöglicht. Zusätzlich senkt dies die Herstellungskosten des Systems, weil die Verwen­ dung gleicher Prozeßtechnologien möglich ist. Des weiteren kann der beschleunigungssensitive Schalter 6 auch so ausgelegt sein, daß er im Ruhezustand geschlossen ist und den Mikroprozessor 3 gesperrt hält und erst öffnet, wenn die einwirkende Beschleuni­ gung betragsmäßig den Freigabegrenzwert überschreitet, und dies dann das Anlegen des freigebenden Logikpegels über das Zeitglied 5 an den Mikroprozessor 3 für eine vorbestimmte Zeitspanne be­ wirkt. In einer weiteren Alternative ist es möglich, über den beschleunigungssensitiven Schalter 6 und das Zeitglied 5 nicht den Mikroprozessor 3, sondern statt dessen die Datenbusleitung 7 zu sperren und freizugeben, wodurch das Weiterleiten der Zündin­ formation vom Mikroprozessor 3 zu den Zündeinrichtungen 2 bloc­ kiert oder ermöglicht wird. Dies ist z. B. dadurch realisierbar, daß der beschleunigungssensitive Schalter 6 in die Datenleitung 7 eingeschleift wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Zündauslösung eines oder mehrerer Rückhalte­ mittel (1) in einem Fahrzeug, mit

• - je einer dem jeweiligen Rückhaltemittel zugeordneten Zündein­ richtung (2),
• - einem Beschleunigungsaufnehmer (4),
• - einer Auslösesteuereinheit (3) zur Auswertung des Ausgangs­ signals des Beschleunigungsaufnehmers (4) hinsichtlich Vorlie­ gens einer betragsmäßig über einem vorgebbaren Auslösegrenzwert liegenden Beschleunigung und zur davon abhängigen Ansteuerung der jeweiligen Zündeinrichtung und
• - einem beschleunigungsabhängig zwischen wenigstens zwei Schalt­ zuständen umschaltbaren Sicherheitsschalter (6), der in einem ersten Schaltzustand die Auslösung der Rückhaltemittel (1) un­ terbindet und in einem zweiten Schaltzustand die Auslösung der Rückhaltemittel (1) freigibt, wobei der Sicherheitsschalter (6) vom ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand übergeht, wenn er mit einer betragsmäßig über einem vorgebbaren Freigabe­ grenzwert liegenden Beschleunigung beaufschlagt wird, wobei der Freigabegrenzwert kleiner als der Auslösegrenzwert gewählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Sicherheitsschalter (6) und der Beschleunigungsaufnehmer (4) benachbart auf einem gemeinsamen Träger (8) angeordnet sind.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) getrennt von der oder den Zündeinrichtungen (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösesteuereinheit (3) ebenfalls auf dem gemeinsamen Trä­ ger (8) angeordnet ist.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsschalter (6) als Triggerschalter ausgebildet ist, dem ein Zeitglied (5) derart nachgeschaltet ist, daß die Auslösung der Rückhaltemittel jeweils für ein vorgebbares Zeit­ intervall freigegeben bleibt.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsschalter (6) vor einem zugehörigen Steuereingang der Auslösesteuereinheit (3) oder in der Signalleitung zwischen Auslösesteuereinheit (3) und den Zündeinrichtungen (2) angeord­ net ist.