DE2134294C3

DE2134294C3 - Aufprallschutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE2134294C3
Application number: DE2134294A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Toyota Aichi Arai (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1971-07-09
Publication date: 1975-07-10
Also published as: GB1348816A; DE2134294A1; JPS4821456B1; US3741584A; FR2094975A5; CA926439A; DE2134294B2

Description

5. Aufpralhchutzvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbindungsleitung (12) einen größeren Querschnitt aufweist als die erste Verbindungsleitung (11).

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufprallschutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen, welche eine Druckluftquelle und ein von dieser bei einer Kollision des Fahrzeuges aufblasbares Luftkissen umfaßt.

Eine Vorrichtung dieser Art ist an sich bekannt (DT-PS 896 312).

Es ist auch bereits ein entsprechendes Verfahren zum Schütze von Fahrzeuginsassen durch Aufblasen von Luftkissen od. dgl. durch eine Druckgasquelle vorgeschlagen worden, bei welchem zur Erfassung herannahender Hindernisse schon vor dem Anprall ein mittels der Dopplertechnik arbeitendes Radarsystem dient, mit dessen Hilfe die Differenzgeschwin- digkeit und der Abstand zwischen Fahrzeug und Hindernis geprüft werden. Bei diesem Verfahren werden eine erste elektrische Größe, die der Differenzgeschwindigkeit proportional ist, und eine zweite elektrische Größe, die dem Pegel des reflektierten Signals proportional ist, erzeugt. Die erste und die zweite Größe werden miteinander multipliziert. Ein Auslösesignal für die Schutzvorrichtung wird abgeleitet, wenn das Produkt beider Größen einen bestimmten Wert überschreitet (DT-OS 2 049183).

Wenn kein schwerer Aufprall zn erwarten ist, ist das Aufblasen der Luftkissen jedoch unerwünscht, da es die Insassen des Fahrzeuges unnötigerweise erschrecken und bis zu einem gewissen Grade die Fähigkeit des Fahrers zur Beherrschung des Fahrzeuges beeinträchtigen kann. Bei einem weiteren an sich bekannten Aufpralldetektor, der bei gefährlichen Kollisionen ein Steuersignal zum Auslösen des Aufblasvorganges liefert, werden diese Erfordernisse berücksichtigt (DT-OS 1 942 211). Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Frage stehenden Gattung baulich einfacher, robuster und damit wirtschaftlicher auszubilden, die zuverlässig und zweckentsprechend arbeitet, so daß ein Versagen praktisch ausgeschlossen ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Druckluftquelle und dem aufblasbaren Luftkissen zwei, jeweils mit einem Magnetventil versehene, Verbindungsleitungen angeordnet sind, wobei das Magnetventil der ersten Verbindungsleitung ein Steuersignal zur Betätigung von einem ersten Detektor erhält, der bei einer bevorstehenden Kollision anspricht, und das Magnetventil der zweiten Verbindungsleitung ein Steuersignal zur Betätigung von einem zweiten Detektor erhält, der bei der Kollision des Fahrzeuges anspricht.

Zweckmäßigerweise enthält der erste Detektor ein Funkgerät, das die Annäherungsgeschwindigkeit zwischen einem Gegenstand und dem Fahrzeug bestimmt und ein Steuersignal erzeugt, wenn diese einen vorher bestimmten Wert überschreitet.

Der zweite Detektor ist ein bei der Kollision des Fahrzeuges wirksam werdender Aufpralldetektor.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Aufpralldetektor aus einem Beschleunigungsmesser und einem an den Beschleunigungsmesser angeschlossenen und von diesem betätigbaren Relais, welches das durch einen elektrischen Impuls gebildete Steuersignal für das Magnetventil der zweiten Verbindungsleitung liefert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die zweite Verbindungsleitung einen größeren Querschnitt auf als die erste Verbindungsleitung.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 das Schaltbild eines Teiles der Vorrichtung gemäß Fi g. 1 in vergrößerter Darstellung und

F i g. 3 ein Diagramm der Aufblasgeschwindigkeit bei verschiedenen Kollisions-Zuständen.

Die Vorrichtung umfaßt eine Aufblaseinrichtung für Luftkissen, bestehend aus einem ersten Detektor zum Anzeigen eines ersten Kollisions-Zustandes oder eines Vor-Kollisions-Zustandes eines Fahrzeuges und aus einem zweiten Detektor 10 zum Anzeigen eines zweiten Kollisions- oder Aufprallzustandes. Der erste Detektor 20 und der zweite Detektor 10 stehen mit den in entsprechenden ersten und zweiten Luftzuleitungen befindlichen Magnetventilen 7 bzw. 8 in elektrischer Verbindung. Die Luftzuleitungen 11 und 12 verbinden eine Druckluftquelle 6 mit einem Luftkissen 9. Im offenen Zustand der Magnetventile 7 und 8 strömt die Druck-

luft aus der Druckluftquelle 6 in das Luftkissen 9 hängig von dem anderen Detektor 20 und tritt immer

und bläst es als Aufprallschutz für den Insassen im Falle einer tatsächlichen Kollision in Tätigkeit,

eines Fahrzeuges auf. Die Arbeitsweise des Geräte* ist wie folgt

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, enthält der erste Wenn der Detektor 20 eine Kollision anzeigt und

Detektor 20 einen FungnlGenerator 1, der über S wie in der grafischen Darstellung der Fig. 3 darge-

einen Richtungskoppler 2 an ein Funkgerät 3 ange- stellt zu einem Zeitpunkt t_x ein Signal abgibt, wird

schlossen ist Das Funkgerät 3 hat die Aufgabe, Ge- das Ventilelement 7 a des Magnetventils 7 durch die

genstände, die sich vor dem F^iirzeug in dessen Magnetspule 7 ft geöffnet und gibt damit die Leitung

Fahrtrichtung befinden oder auf dieses zukommen, 11 frei. Die Druckluft strömt von dem Druckluft-

zu erkennen und die schnelle Abstandsyerringening io behälter in das Luftkissen 9, so daß sich dies mit

zwischen Fahrzeug und Gegenstand, wie diese sich Luft zu füllen beginnt Von der Signalgabe zum Zeit-

im Falle eines Zusammenstoßes ergibt, anzuzeigen. punkt f, bis zum Beginn des Aufblasens des Luft-

Der Richtungskoppler 2 ist an einen Detektor 4 an- kissens 9 vergeht allerdingt eine kurze Zeitspanne,

geschlossen. Die Funksignale des Generators 1 wer- Zum Zeitpunkt f₂ beginnt sich das Luftkissen mit

den mit geeigneter Richtwirkung und Strahlenenergie 15 einer im wesentlichen gleichbleibenden Geschwindig-

durch das Funkgerät 3 abgestrahlt Wenn sich inner- keil mit Luft zu füllen, wie durch die gerade, mit X

halb des vorher bestimmten Bereiches irgendein bezeichnete Linie dargestellt ist Wenn dann das Fahr-

Gegenstand befindet, werden die von diesem Gegen- teug zum Zeitpunkt f_s mit einem in seiner Fahrtrich-

stand zurückgestrahlten Funkwellen vom Funk- tung befindlichen Hindernis zusammenstößt, setzt

girät 3 wieder empfangen. ao sich dieser Aufblasvorgang weiter fort, während

Im Detektor 4 erhält man ein Doppler-Sigiaal, das außerdem der Detektor 10 betätigt wird. Wenn die dem Frequenz-Unterschied zu der in der zurück- Aurprallbeschleunigung einen vorherbestimmten, an gestrahlten Welle enthaltenen abgestrahlten Welle dem Gerät eingestellten Wert überschreitet, wird der des Generators 1 entspricht Der Detektor 4 ist an Relaiskontakt 10 c zum Zeitpunkt t_t geschaltet, eine Steuerschaltung 5 angeschlossen, die ein Steuer- »5 worauf das Ventilelement 8 a des Magnetventils 8 signal zur Betätigung des Magnetventils 7 aussendet mit einer gewissen Verzögerung zum Zeitpunkt f₅ wenn der von den Doppler-Signalen ausgehende öffnet. Dadurch wird die einen größeren Durchelektrische Impuls einen vorher bestimmten Wert messer als die Leitung 11 aufweisende Leitung 12 überschreitet. In der Steuerung 5 wird das Produkt geöffnet, so daß sich eine größere Aufblasgeschwinder beiden Signalgrößen für die verbleibende Zeit 30 digkeit ergibt. Die Aufblaskurve verläuft jetzt enterrechnet. Wenn das Produkt der beiden Größen lang der in F1 g. 3 mit Y bezeichneten geraden Linie, einen vorher bestimmten Wert überschreitet, wird ein Das bedeutet, daß zum Zeitpunkt r₅ mindestens der Kollisions-Anzeigesignal abgegeben, das das Magnet- zweite Detektor 10 das Aufblasen des Luftkissens 9 ventil 7 betätigt bewirkt, in den meisten Fällen aber die beiden

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Magnetventil 7 35 Detektoren 20 und 10 gleichzeitig wirken und die

in der ersten Verbindungsleitung 11 vorgesehen und Magnetventile 8 und 7 öffnen, so daß die Luft durch

besteht aus einem Ventilelement 7a, das die Zulei- beide Leitungen 12 und 11 in das Luftkissen 9 ein-

tung im Ruhezustand des Ventils verschließt. Wenn tritt. Sobald die Verbindungsleitung 12 in die Luft-

das Ventil durch Betätigung der Magnetspule 7 ft be- zufuhr eingeschaltet wird, wird der Luftdurchsatz

tätigt wird, öffnet es die erste Verbindungsleitung 11 40 wesentlich erhöht, so daß das Luftkissen wie durch

und stellt damit eine Verbindung zwischen der die gerade Linie Z dargestellt ist, aufgeblasen wird.

Druckluftquelle 6 und dem Luftkissen 9 her, so daß Der Aufblasvorgang ist rechtzeitig vor dem Zeit-

das Kissen aufgeblasen wird. punkt beendet, in dem die Fahrzeuginsassen gegen

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Fahrzeugaufbau geworfen werden.
zeigt ein zweiter Detektor 10 die durch einen Fahr- 45 Sollte einmal der Detektor 20 nicht ordnungs-/eugzusammenstoß hervorgerufene Beschleunigung gemäß arbeiten und kein Kollisionsanzeigesignal aban. Er besteht aus einem Abtastelement und einem geben, so wird das Luftkissen9 trotzdem allein durch Betätigungselement fur ein Magnetventil 8 mit einem die Wirkung des Beschleunigungsdetektors 10 auf-Ventilelement 8a, das eine Verbindungsleitung 12, geblasen. In diesem Fall wird das Luftkissen 9 mit deren Querschnitt größer ist als der derVerbindungs- 50 der durch die gerade Linie Y dargestellten Geschwinleitung II, schließt Wenn die Magnetspule 8ft be- digkeit aufgeblasen, und zwar nur durch die Vertätigt wird, beispielsweise bei Aktivierung des De- bindungsleitung 12. Obwohl in diesem Falle e'er tektors 10. kann Luft von der Druckluftquelle 6 Aufblasvorgang etwas später beendet wird als bei durch diese viel weitere Verbindungsleitung 12 in der Funktion beider Geräte, ist der Aufblasvorgang das Luftkissen 9 einströmen. 55 immer noch beendet, bevor die Fahrzeuginsassen

Der Detektor 10, der die aus einem Fahrzeug- gegen das Innere des Fahrzeuges geworfen werden,

zusammenstoß resultierende Beschleunigung anzeigt, Falls dagegen der Detektor 10 nicht ordnungs-

besteht aus einem Beschleunigungsmesser 10 a und gemäß arbeiten sollte, würde das Luftkissen 9 allein

einem Relais-Kontakt 10c, der in die die Magnet- durch die Funktion des Magnetventils 7 entspre-

spule 8 ft und eine Stromquelle 22 verbindende Lei- 60 chend der geraden Linie X aufgeblasen. Auch in

tung eingeschaltet ist. Wenn der Beschleunigungs- diesem Falle würden die Fahrzeuginsassen sicher

messer eine Beschleunigung anzeigt, die den vorher geschützt.

bestimmten Wert überschreitet, betätigt er ein Relais Der mit 20 bezeichnet Detektor arbeitet nach dem

10 ft und schaltet damit den Relaiskontakt 10 c ein. folgenden Prinzip:

Dadurch wird das Ventilelement 8 a betätigt, wo- 65 Wenn ein Signal mit der Frequenz Z₁ von einem

durch die großkalibrige Verbindungsleitung 12 ge- Fahrzeug abgestrahlt wird, wird ein Signal mit der

öffnet und ein rasches Aufblasen des Schutzkissens 9 durch den Doppler-Effekt geänderten Frequenz /₂

ermöglicht wird. Der Detektor 10 arbeitet unab- von einem in der Fahrtrichtung dieses Fahrzeuges

befindlichen Gegenstand zurückgestrahlt Das Verhältnis zwischen diesen Frequenzen kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, in der ν die relative Geschwindigkeit und c die Signalfortpflanzungsgeschwindigkeit ist:

In dieser Gleichung ist Jt₁ ein Proportionalitäts-Faktor. ,

Jetzt ergibt sich das Produkt S aus der Frequenz f_d des Doppler-Signals und dem Pegel G desselben wie folgt:

t -

c—v

Aus dieser Gleichung kann die Differenzfrequenz 1_Λ zwischen den Frequenzen J_x und f_t, die im nachfolgenden als Doppler-Signalfrequenz bezeichnet wird, wie folgt bestimmt werden:

i — i *^x ν = Jt h _c ^v

In dieser Gleichung ist fc, ein Proportionalitäts-Faktor.

Da die Frequenz /, des gesendeten Signals und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit c bekannt sind, kann die Frequenz f_d des Doppler-Signals als ein Wert bestimmt werden, der zu der relativen Geschwindigkeit ν zwischen dem Fahrzeug und einem in seiner Fahrtrichtung befindlichen Gegenstand proportional ist.

Der Doppler-Signalpegel ist umgekehrt proportional zu dem Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem in seiner Fahrtrichtung befindlichen Gegenstand, wobei bei dem kleinsten Abstand die Sicherheitsvorrichtung der Erfindung betätigt werden soll, so daß das Verhältnis zwischen dem Pegel G des Doppler-Signals und dem relativen Abstand D wie folgt ausgedrückt werden kann:

In dieser Gleichung ist T gleich d/v und gibt die Zeitspanne an, die zwischen dem tatsächlichen Zusammenstoß und dem Augenblick der Anzeige eines bevorstehenden Zusammenstoßes liegt, vorausgesetzt,

>5 daß das Fahrzeug mit dem Gegenstand mit der relativen Geschwindigkeit ν zusammenstößt, die zu dem Zeitpunkt errechnet wurde, als das Hindernis in der Fahrtrichtung des Fahrzeuges entdeckt wurde. Wenn also die verbleibende Zeitspanne T unter einen be-

ao stimmten Wert absinkt und das Produkt S einen bestimmten Wert überschreitet, wird eine Kollision angezeigt und ein vorherbestimmtes Signal abgegeben und damit die Aufprallschutzvorrichtung für die Fahrzeuginsassen betätigt.

as Die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung benutzt sowohl einen Detektor für bevorstehende Kollisionen als auch einen beschleunigungsempfindlichen Detektor. Beide Detektoren arbeiten unabhängig voneinander und bewirken das Aufblasen des Luftkissens durch das offnen getrennter Verbindungsleitungen mittels von diesen Detektoren gesteuerter Magnetventile. Die beiden Detektoren ergänzen einander, so daß, falls einer von ihnen ausfällt, das Aufblasen des Luftkissens trotzdem durch den anderen bewirkt wird, wobei sich der Aufblasvorgang über eine Zeitspanne erstreckt, die in jedem Fall ausreicht, um den Fahrzeuginsassen einen ausreichenden Schutz zu geben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

1

Claims

Patentansprüche:

1. Aufprallschutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen, welche eine Druckluftquelle und ein von S dieser bei «hier Kollision des Fahrzeuges aufblasbares Luftkissen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckluftquelle (6) und dem aufblasbaren Luftkissen (9) zwei, jeweils mit einem Magnetventil (7 bzw. 8) versehene Verbindungsleitungen (11 und 12) angeordnet sind, wobei das Magnetventil (7) der ersten Verbindungsleitung (11) ein Steuersignal zur Betätigung von einem ersten Detektor (20) erhält, der bei einer bevorstehenden Kollision anspricht, und das Magnetventil (8) der zweiten Verbindungsleitung (12) ein Steuersignal zur Betätigung von einem zweiten Detektor (10) erhält, der bei der Kollision des Fahrzeuges anspricht.

2. Aufprallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor (20) ein Funkgerät (3) enthält das die Annäherungsgeschwindigkeit zwischen einem Gegenstand und dem Fahrzeug bestimmt und ein Steuersignal erzeugt, wenn diese einen vorherbestimm- ten Wert überschreitet.

3. Aufprallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Detektor (10) ein bei der Kollision des Fahrzeuges wirksam werdender Aufpralldetektor ist.

4. Aufprallschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufpralldetektor (10) aus einem Beschleunigungsmesser (10 a) und einem an den Beschleunigungsmesser angeschlossenen und von diesem betätigbaren Relais (10 b) besteht, welches das durch einen elektrischen Impuls gebildete Steuersignal für das Magnetventil (8) der zweiten Verbindungsleitung (12) liefert.