DE2135550A1

DE2135550A1 - Steuergeraet zum ausloesen von sicherheitsvorrichtungen fuer fahrzeuge, insbesondere personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2135550A1
Application number: DE2135550A
Authority: DE
Inventors: Rainer Anton; Manfred Dipl Ing Bortfeld; Werner Wintershoff
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1973-01-25
Also published as: SE390709B; FR2146781A5; IT962844B; US3789949A; GB1376650A; DE2135550B2; DE2135550C3

Description

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, MÜNCHEN

14. Juli 1971

Steuergerät zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für den Schutz der Insassen von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.

Zum Schutz der Insassen von Kraftfahrzeugen sind aktive und passive Sicherheitsvorrichtungen bekannt. Zu den sogenannten aktiven Sicherheitsvorrichtungen gehören in erster Linie Sicherheitsgurte, die die Insassen von Kraftfahrzeugen vor Antritt einer Fahrt anlegen müssen, d.h., jeder Fahrzeuginsasse muß sich - um einen Sicherheitsschutz während der Fahrt zu haben - anschnallen, also "aktiv" sein.

Zu den passiven Schutz-Systemen zählt das sogenannte "air-bag* oder Luftkissen-System, das zumeist vor den Insassen des Fahrzeuges im gefalteten Zustand im Bereich des Armaturenbrettes, des Lenkrades, des Daches oder der Seitenteile des Fahrzeuges angebracht ist und ab einer bestimmten Aufprallgeschwindigkeit selbsttätig aufgeblasen wird. Das so entstehende Luftkissen verhindert, daß der Fahrzeuginsasse, bei einem Aufprall des Fahrzeuges, gegen feste Teile des Fahrzeuges geschleudert wird. Zur Steuerung des Aufblasvorganges des Luftkissens sind federbelastete Massenschwinger bekannt, bei denen als Steuergrößen für die sogenannte "Funktionsschwelle" des Systems, d.h. der unteren Aufprallgeschwindigkeit, bei der das Schutzsystem gerade noch auslösen soll, die Größe der Masse des federbelasteten Massenschwingers, der Federkonstanten und der Federvorspannung herangezogen werden. Beim Überschreiten der Funktionsschwelle durch die am Steuer-System wirkende. Trägheitskraft, schließt

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sich ein Schaltorgan und es wird ein Impuls zur Auslösung bzw. zum Aufblasen des passiven Schutz-Systems ausgelöst.

Die Nachteile dieses, als federbäasteter Massenschwinger ausgebildeten Steuergerätes, sind darin zu sehen, daß dieser Schwingmassen-Sensor nur auf Verzögerungen bestimmter Zeitdauer anspricht und somit seine Schwingmassen, seine Federsteifigkeit, seine Federvorspannung und sein Schwingweg so aufeinander abgestimmt sein müssen, daß der Auslösekontakt für das Luftkissen beim Erreichen der Funktionsschwelle soeben geschlossen wird. Dies hat zur Folge, daß das Steuergerät bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten erst nach verhältnismäßig langer Zeit auslösen kann und somit die Abstimmung des Sensor« Auslösezeitpunktes auf den Bewegungsablauf der Insassen des Fahrzeuges nur auf Kosten einer extrem kurzen Dauer für die Entfaltung des Luftkissens erfolgen kann. Dadurch ergibt sich Jedoch eine Reihe von äußerst unerwünschten Nebenwirkungen wie Explosionsknall beim Aufblasen des Luftkissens, starker Druckanstieg etc. Außerdem bewirkt ein später Auslöseimpuls des Steuergerätes, daß dieses an einer verfonnungssicheren Stelle des Fahrzeugaufbaues angebracht sein muß, wo es bis zur Impulsgabe lagestabil und voll funktionsfähig bleibt. Dadurch ergibt sich als weiterer Nachteil, daß das Steuergerät in solchen Fahrzeugbereichen eingebaut sein muß, in denen das Beschleunigungs-Niveau schon durch Verformungsarbeit durch vor dem Steuergerät liegende Teile des Fahrzeugaufbaues reduziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend angeführten Mangel der bekannten Steuergeräte sowohl bezüglich Aufbau und Funktion als auch dessen Anordnung bzw. Einbau im Fahrzeug zu beseitigen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Steuergerät aus einem hydraulischen Geberteil und einem mit diesem zusammenwirkenden, eine Auslösevorrichtung für die jeweilige Sicherheitsvorrichtung betätigenden Nehmerteil besteht, das an einem bei einem Aufprall oder dgl. einer Verformung unterliegenden Teil des Fahrzeuges befestigt ist, wobei der Geberteil im wesentlichen aus einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gehäuse besteht, in dem ein Kolben mit axialer Bewegungsmöglichkeit angeordnet ist, der bei Deformationseinwirkung auf das Fahrzeug mit der entsprechenden Verformungsgeschwindigkeit verschoben wird, wobei der dabei durch Drosselung entstehende Flüssigkeitsdruck nach Erreichen eines, durch entsprechende Dimensionierung der Drosselstellen festlegbaren Mindestwertes über den Nehmerteil das Auslöseorgan für die Sicherheitsvorrichtung betätigt.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mehrere Steuergeräte möglichst weit außen im Bereich der äußeren Begrenzung des Fahrzeuges verteilt angeordnet sind und die mögliche Bewegungsrichtung des Kolbens im Geberteil im wesentlichen gegen die Fahrzeugmitte gerichtet ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das jeweilige Steuergerät zwischen zwei bei einem Aufprall sich mit der Verformungsgeschwindigkeit gegeneinander verschiebenden Teilen des Fahrzeuges befestigt, wobei der Geberteil und der Nehmerteil über eine zwischengeschaltete Tragplatte an einem Fahrzeugteil befestigt sind, während eine mit dem Kolben im Geberteil in Verbindung stehende Kolbenstange, die axial aus dem Gehäuse des Geberteiles herausragt, mit einem weiteren Fahrzeugteil in Verbindung steht.

■ Die Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Steuergeräten, bei denen die Fahrzeugverzögerung als

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Auslösekriterium für die Sicherheitsvorrichtung herangezogen wird, sind hauptsächlich darin zu sehen, daß gemäß der Erfindung die Verformungsgeschwindigkeit eines an der äußeren Begrenzung des Fahrzeuges angeordneten Fahrzeugteiles als Auslösekriterium für den Steuervorgang herangezogen wird. Dadurch verkürzt sich die Auslösedauer des Steuer-Systems erheblich, da die bei einem Aufprall immer zuerst betroffenen Teile und deren Verformungsgeschwindigkeit das Auslösen der Sicherheitsvorrichtung bewirken. Dies umso mehr als der sich vor dem Kolben im Geberteil aufbauende Flüssigkeitsdruck vom Quadrat der Verformungsgeschwindigkeit abhängt. Höhere Aufprallgeschwingigkeiten haben demnach geringere Auslösezeiten vom Aufprallbeginn bis zum Auslösen der Sicherheitsvorrichtung zur Folge, was einem progressiven Verhalten des Steuergerätes entspricht. Gegenüber den bekannten Steuergeräten für passive Schutz-Systeme, bei denen ein relativ kurzer Zeitraum für die Schutz-System-Entfaltung gegeben ist, kann bei der Ausführung und Anordnung des Steuergerätes gemäß der Erfindung, infolge der reduzierten Auslösezeit der Zeitraum für die Schutz-System-Entfaltung vergrößert, d.h., der Druck und der Explosionsknall beim Aufblasen des Luftkissens kann niedriger gehalten werden, was für das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen von größter Bedeutung 1st.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Steuergerätes besteht darin, daß auch bei einem Unfall mit örtlich begrenzter Fahrzeug-Deformation, im Gegensatz zu den bekannten Steuergeräten nach dem Massenschwinger-System, bei dem das Beschleunigungs-Niveau aufgrund ihrer Einbaulage für das Auslösen des Sensors zu niedrig wäre, ein einwandfreier Auslöseimpuls abgegeben wird.

Auch das bisher bestehende Problem der vorzeitigen Zerstörung des Steuergerätes während der Fahrzeug-Deformation

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entfällt, da gemäß der Erfindung das Steuergerät gerade diese Deformation zur Abgabe des Steuerimpulses benutzt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Steuergeräten ist darin zu sehen, daß ein versehentliches Auslösen des Schutz-Systems, beispielsweise durch im Fahrbetrieb auftretende Horizontalbeschleunigungen völlig ausgeschlossen ist, da sowohl eine tatsächlich auftretende Verformung sowie eine bestimmte Verformungsgeschwindigkeit am Fahrzeug bzw. Teilen desselben auftreten muß.

Von besonderem Vorteil ist es, das erfindungsgemäße Steuergerät in ein hydraulisches Stoßfänger-System, das sind Stoßfänger, in deren Befestigung an der Karosserie oder dgl. hydraulische Stoßdämpfer angeordnet sind, einzubauen, so daß bei einem Aufprall mit einer bestimmten Geschwindigkeit und einer daraus resultierenden Verschiebung der Stoßstange, durch das erfindungsgemäße Steuergerät die jeweilige passive Sicherheitseinrichtung zum Einsatz, gelangt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt, und zwar zeigt die Figur 1 eine Seitenansicht eines Personenkraftwagens

bei Binem Aufprall auf ein festes Hindernis, die Figur 2 einen Schnitt durch das Steuergerät im eingebauten Zustand und die
Figur 3 das Steuergerät nach Fig. 2 nach einem Aufprall.

In Figur 1 ist bzw. sind im Frontbereich möglichst weit außen am Personenkraftwagen 1 ein oder mehrere Steuer-

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geräte 2 zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen, z.B, eines im Bereich des Lenkrades angeordneten Luftkissens 3 für den Schutz der Fahrzeuginsassen angeordnet.

Das Steuergerät 2 besteht aus einem hydraulischen Geberteil 4 und einem mit diesem zusammenwirkenden ein Auslöseorgan 5 für das Luftkissen 3 betätigenden Nehmerteil 6 und ist an einem bei einem Aufprall oder dgl. einer Verformung unterliegenden Teil des Fahrzeugaufbaues befestigt.

Der Geberteil 4 besteht im wesentlichen aus einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gehäuse 7, in dem ein Kolben 8 mit axialer Bewegungsmöglichkeit angeordnet ist, der bei Deformationseinwirkung auf das Fahrzeug mit der entsprechenden Verformungsgeschwindigkeit ν verschoben wird. Der dabei durch Drosselung vor dem Kolben 8 im Verdichtungsraum 9 entstehende Flüssigkeitsdruck betätigt dann nach Erreichen eines festlegbaren Mindestwertes über den Nehmerteil 6 ein Auslöseorgan 5 für das Luftkissen 3.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2 und 3 ist das Steuergerät 2 zwischen zwei bei einem Aufprall sich mit der Verformungsgeschwindigkeit ν gegeneinander verschiebenden Teilen 10 und 10^f des Fahrzeuges befestigt. Der Geberteil 4 und der Nehmerteil 6 sind dabei über eine zwischengeschaltete Tragplatte 11 an dem Fahrzeugteil 10 befestigt, während die aus dem Gehäuse 7 des Geberteiles 4 axial herausragende Kolbenstange mit dem Fahrzeugteil 10 in Verbindung steht.

Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Kolbenstange 12 mit einem Fahrzeugteil in Verbindung steht.

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Zwischen der Tragplatte 11 und dem Gehäuse 15 des Nehmerteiles 6 ist eine Membrane 14 oder dgl. angeordnet, die einerseits mit einer in einer Ausnehmung des Gehäuses 13 axial beweglich angeordneten Schaltmasse

15 im Nehmerteil 6 und andererseits durch eine öffnung

16 in der Tragplatte 11 mit der Hydraulikflüssigkeit im Geberteil 4 zusammenwirkt.

In Normallage, d.h. im eingebauten Zustand des Steuergerätes (gemäß Fig. Z), ist vor dem Kolben 8 der zur Membrane gerichtete Verdichtungsraum 9 und, an dessen Bückseite die Ausgleichsräume 17 und 17' angeordnet. Der Verdichtungsraum 9, der durch die Gehäusewandung 18 des Steuergehäuses, die Membrane 14 sowie die Stirnfläche des Kolbens 8 begrenzt ist, steht über Drosselbohrungen 19 mit dem hinter dem Kolben 8 befindlichen Ausgleichsraum 17 und dieser wiederum über weitere Drosselbohrungen 19' in der Querwand des Gehäuses 7 mit dem weiteren Ausgleichsraum 17* in Verbindung. Der Ausgleichsraum 17* ist durch die Kolbenstange 12, der äußeren Stirnwand des Gehäuses 7 sowie einer mit dem Gehäuse 7 und der Kolbenstange 12 in Verbindung stehenden Manschette, Balg 20 oder dgl. begrenzt.

Anstelle der Drosselbohrungen 19 im Kolben 8 können auch entsprechende Drosselkanäle oder dgl. in der Wandung des Gehäuses 7 angeordnet sein.

Das Gehäuse 13 des Nehmerteiles 6 besteht in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem nicht leitfähigen Material, während die Schaltmasse 15 mit einer Kontaktbrücke 21 aus einem leitfähigen Material hergestellt ist. Ferner sind in dem Gehäuse 13 die mit der Kontaktbrücke 21 zusammenwirkenden Auslösekontakte 5 für die Sicherheitsvorrichtung angeordnet. Die in einer Ausnehmung des

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Gehäuses axial beweglich azigeordnete Schaltaaeee 15 wird durch eine Feder 22, die sich mit einen Ende an einer Stirnwand des Gehäuses 13 abstützt, gegen die Membrane 14 gedrückt, wobei - wie aus Fig. 2 ersichtlich - die Ringfläche 23 als Anschlag dient.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Steuergerätes ist wie folgt:

Bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis verschiebt sich das Fahrzeugteil 10' gegen das Teil 10 mit der Verformungsgeschwindigkeit ν (Fig. 3). Diese Bewegung wird von der Kolbenstange 12 auf den Kolben 8 übertragen, der dabei eine dem Kolbenhub entsprechende Flüssigkeitssenge aus dem Verdichtungsraum 9 in die Verdichtungsräume 17 bzw. 17' über die Drosselbohrungen und 19* preßt. Das in den Ausgleichsraum 17* eingedrückte Flüssigkeitsvolumen wird durch die Elastizität der Manschette 20 ausgeglichen. Bei diesem Vorgang entsteht infolge des Strömungswiderstandes in den Drosselbohrungen 19 und 19' im Verdichtungsraum 9 ein überdruck p. Erreicht »ieser Druck ρ einen bestimmten Mindestwert, dann hebt er die Vorspannkraft der Feder 22 im Nehmerteil 6 auf und die Schaltmasse 15 wird - wie in Fig. 3 dargestellt - unter Ausbeulen der Membrane 14 gegen die Schaltkontakte 5 gedrückt. Diese sind somit kurzgeschlossen und es wird ein nicht näher dargestellter Mechanismus zum Auslösen der Sicherheitsvorrichtung, d.h. zum Aufblasen des Luftkissens ausgelöst. Der Mindestdruck bzw. der Grenzwert, der das Kurzschließen der Schaltkontakte 5 bewirkt, entspricht der Grenz-Aufprallgeschwindigkeit ab der das Schutz-System ansprechen soll.

Der Druck ρ im Verdichtungsraum 9 ist umso höher je größer die Kolbengeschwindigkeit ν ist. Das bedeutet, daß die Auslösezeit vom Aufprallbeginn - d.h. dem Beginn

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der Verschiebung des Kolbens 8 - bis zum Schließen der Schaltkontakte 5 mit größerer Aufprallgeschwindigkeit abnimmt.

Eine Fehlauslösung des Steuergerätes in Ruhestellung, d.h. im normalen Fahrzustand des Fahrzeuges, ist ausgeschlossen, da die Vorspannkraft der Feder 22 wesentlich größer, als die maximal durch Fahrzeugbeschleunigungen zu erwartenden Trägheitskräfte der Schaltmasse 15 mit der Schaltbrücke 21, gewählt ist.

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Patentansprüche:

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Claims

14. Juli 1971 Patentansprüche;

!steuergerät zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für den Schutz der Insassen von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (2) aus einem hydraulischen Geberteil (4) und einem mit diesem zusammenwirkenden, ein Auslöseorgan für die jeweilige Sicherheitsvorrichtung betätigenden. Nehmerteil (6) besteht, das an einem bei einem Aufprall oder dgl. einer Verformung unterliegenden Teil des Fahrzeuges befestigt ist, wobei der Geberteil (4) im wesentlichen aus einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Gehäuse (7) besteht, in dem ein Kolben (3) mit axialer Bewegungsmöglichkeit angeordnet ist, der bei Deformationseinwirkung auf das Fahrzeug mit der entsprechenden Verformungsgeschwindigkeit verschoben wird, wobei der dabei durch Drosselung entstehende Flüssigkeitsdruck nach lirreichen eines durch entsprechende Dimensionierung der Drosselstellen festlegbaren Mindestwertes über den Nehmerteil (6) das Auslöseorgan für die Sicherheitsvorrichtung (3) betätigt.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuergeräte möglichst weit außen, im Bereich der äußeren Begrenzung des Fahrzeuges verteilt angeordnet sind und die Bewegungsmöglichkeit des Kolbens (8) im Geberteil (4) im wesentlichen gegen die Fahrzeugmitte gerichtet ist.

3. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuergerät zwischen zwei bei einem Aufprall sich mit der Verformungsgeschwindigkeit (v) gegeneinander verschiebenden Teilen (10 und 10') des Fahrzeuges befestigt ist, wobei der Geberteil (4) und der Nehmerteil (6)νüber eine zwischengeschaltete Tragplatte (11) an dem Fahrzeugteil (10) befestigt

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sind, während eine Bit dem Kolben (8) im Geberteil (4) in Verbindung stehende Kolbenstange (12), die axial aus dem Gehäuse (7) herausragt, mit dem Fahrzeugteil (1O¹) in Verbindung steht.

4. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tragplatte (11) und dem Gehäuse (13) des Nehmerteiles (6) eine Membrane (14) oder dgl. angeordnet ist, die mit einer axial beweglichen Schaltmasse (13) im Inneren des Nehmerteiles (6) und über eine öffnung (16) in der Tragplatte (11) mit der Hydraulikflüssigkeit im Geberteil (4) in Verbindung steht.

3. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (13) des Nehmerteiles (6) Auslösekontakte (3) angeordnet sind.

6. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (13) eine Feder (22) angeordnet ist, die die Schaltoasse (13) - mit einer Vorspannkraft, die wesentlich höher ist als die maximal durch Fahrzeugbeschleunigung möglichen Trägheitskräfte der Schaltmasse - gegen die Membrane (14) drückt, wobei die Ringfläche (23) der Tragplatte (11) als Anschlag dient.

7· Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) aus einem nichtleitfähigen Material besteht, während die Schaltmasse (13) mit einer Kontaktbrücke (21) aus einem leitfähigen Material hergestellt ist.

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8. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Nehmerteiles aus einem leitfähigen Material und die Schaltmasse, aus einem nichtleitfähigen Material hergestellt ist.

9· Steuergerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Geberteil (4) ein mit der Membrane (14) in Verbindung stehender und durch die Gehäusewand (18) sowie die Stirnfläche des Kolbens (8) begrenzter Verdichtungsraum (9) gebildet ist, der über Drosselstellen (19) im Bereich der Gehäusewand und/oder des Kolbens (8) mit einem hinter dem Kolben im Gehäuse (43) gebildeten Ausgleichsraum (17) in Verbindung steht, der wiederum über Drosselstellen (19*) in der hinteren Querwand des Gehäuses (7) mit einem weiteren Ausgleichsraum (17*) verbunden ist, der durch die Kolbenstange (12), eine mit dem Gehäuse (7) und der Kolbenstange verbundene Manschette, Balg (20) oder dgl., sowie der äußeren hinteren Stirnwand des Gehäuses (7) begrenzt ist.

10. Stauergerät nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät in einem hydraulischen Stoßfänger-System eingebaut ist.

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