DE2135550B2

DE2135550B2 - Vorrichtung zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für den Schutz der Insassen von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE2135550B2
Application number: DE2135550A
Authority: DE
Inventors: Rainer Anton; Manfred Dipl.-Ing. 8051 Eching 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: 1979-04-05
Also published as: IT962844B; US3789949A; DE2135550C3; FR2146781A5; GB1376650A; DE2135550A1; SE390709B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für den Schutz der Insassen von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine derartige Vorrichtung ist in der dem Patent 21 12 774 zugrunde liegenden älteren, nachveröffentlichten Anmeldung beschrieben worden. Bei dieser Vorrichtung ist die Kolbenstange, die zu einem beim Aufprall verlagerbaren Fahrzeugteil gerichtet ist,

JO mittels eines Abscherstiftes gegenüber dem Gehäuse des Geberteiles gehalten. Mit der Kolbenstange fest verbunden ist ein Kolben, der an seiner den Verdichtungsraum begrenzenden Stirnseite mit einem Dorn ausgerüstet ist zur zusätzlichen Einwirkung auf den

-15 Schalter. Der Verdichtungsraum steht über eine Drosselöffnung mit der Umgebungsluft in Verbindung.

Bei dieser Vorrichtung wird ab einer bestimmten Aufprallgeschwindigkeit der Schalter durch die beim Verschieben des Kolbens verdichtete Luft betätigt die

4() nur über die Drosselöffnung abströmen kann. Ein solches offenes pneumatisches System ist störanfällig, da die Drosselöffnung durch Schmutz, öl, Eis und andere Fremdkörper sehr leicht ganz oder teilweise verstopft wird. Dadurch kann die für die Vorrichtung festgelegte Auslöseschwelle, bei der der Schalter das Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung wie »air-bag« oder Gurtstraffer bewirkt, nachteilig verändert werden. Ein weiterer Nachteil der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist in der Halterung der Kolbenstange

so durch den Abscherstift zu sehen. Im Hinblick auf die sehr kurze Zeit, in der die eingangs erwähnten Sicherheitsvorrichtungen wirksam werden müssen, vergeht bis zum Abscheren des Stiftes relativ viel Zeit so daß die Sicherheitsvorrichtungen nahezu »schlagar tig« wirksam werden müssen. Dies bedeutet bei einem Luftkissen eine extrem kurze Dauer für die Entfaltung, was unter anderem einen explosionsartigen Knall sowie einen starken Druckanstieg in der Fahrgastzelle zur Folge hat.

Erst nachdem der Abscherstift zerstört ist kann durch die Kolbenverschiebung die im Verdichtungsraum eingeschlossene Luft verdichtet werden. Da Luft ein kompressibles Medium ist, vergeht bis zum Erreichen des für die vorbestimmte Auslöseschwelle festgelegten

f>5 Druckes der auf den Schalter einwirkenden Luft wertvolle Zeit, die für ein frühzeitiges und für die Fahrzeuginsassen erträglicheres Wirksamwerden der Sicherheiisvorriuhiungeii nicht zur Verfugung sieht

Die durch das ältere Patent beschriebene Vorrichtung hat schließlich einen weiteren erheblichen Nachteil. Stößt das Fahrzeug mit dieser Vorrichtung bei geringer, für die Fahrzeuginsassen völlig ungefährlicher Geschwindigkeit gegen ein Hindernis, wird durch die Wucht des Fahrzeuges der Abscherstift zerstört, wobei die anschließende Kolbenverschiebung eine mechanische Betätigung des Schalter über den am Kolben angeordneten Dorn bewirkt Damit werden in einer ungefährlichen Situation die Sicherheitsvorrichtungen unnötigerweise ausgelöst

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile so zu verbessern, daß ein Auslösen des Schaltvorganges nur in wirklichen Gefahrensituationen erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Mitteingelöst

Der Vorteil der Erfindung ist hauptsächlich darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur die Verformungsgeschwindigkeit eines an der äußeren Begrenzung des Fahrzeuges angeordneten Fahrzeugteiles als Auslösekriterium herangezogen wird. Dadurch verkürzt sich die Auslösedauer erheblich, da die bei einem Aufprall immer zuerst betroffenen Teile und deren Verformungsgeschwindigkeit das Auslösen der Sicherheitsvorrichtung bewirken. Dieses um so mehr, als der sich vor dem Kolben im Geberteil aufbauende jo Flüssigkeitsdruck vom Quadrat der Verformungs- bzw. Kolbengeschwindigkeit abhängt Höhere Aufprallgeschwindigkeiten haben demnach geringere Auslösezeiten vom Aufprallbeginn bis zum Auslösen der Sicherheitsvorrichtung zur Folge, was einem progressi- J5 ven Verhalten der Vorrichtung entspricht. Gegenüber den bekannten Vorrichtungen für passive Schutz-Systeme, bei denen ein relativ kurzer Zeitraum für die Schutz-System-Entfaltung gegeben ist kann bei der Ausführung und Anordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung infolge der reduzierten Auslösezeit der Zeitraum für die Schutz-System-Entfaltung vergrößert werden. Dadurch können Druck und Explosionsknall beim Aufblasen des Luftkissens zur Vermeidung gesundheitlicher Schäden der Fahrzeuginsassen reduziert werden.

Auch das bisher bestehende Problem der vorzeitigen Zerstörung der Vorrichtung während der Fahrzeug-Deformation entfällt, da gemäß der Erfindung die Vorrichtung gerade die Deformation zur Abgabe des Auslöseimpulses benutzt

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß ein versehentliches Auslösen des Schutz-Systems, beispielsweise durch im Fahrbetrieb auftretende ^r> > Horizontalbeschleunigungcn völlig ausgeschlossen ist da das Auslösen nur dann erfolgt, wenn sowohl eine tatsächlich auftretende Verformung als auch eine bestimmte Verformungsgeschwindigkeit am Fahrzeug bzw. Teilen desselben auftritt e>o

Von besonderem Vorteil ist es, die erfindungsgemäße Vorrichtung 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 die erfindungsgemäße Vorrichtung die jeweilige passive

Sicherheitseinrichtung zum Einsatz gelangt

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der auf den Schalter einwirkende Flüssigkeitsdruck vom Quadrat der Verformungs- bzw. Kolbengeschwindigkeit abhängt, ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, daß eine langsame Kolbenverschiebung, ausgelöst durch einen Aufprall des Fahrzeuges mit geringer, ungefährlicher Geschwindigkeit, keine Betätigung des Schalters und damit keine Auslösung der jeweiligen Sicherheitsvorrichtung zur Folge hat

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Personenkraftwagens bei einem Aufprall auf ein festes Hindernis,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Auslösevorrichtung im eingebauten Zustand und

Fig.3 die Auslösevorrichtung nach Fig.2 nach einem Aufprall.

In F i g. 1 ist im Frontbereich möglichst weit außen am Personenkraftwagen 1 mindestens eine Vorrichtung 2 zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen, z. B. eines im Bereich des Lenkrades angeordneten Gaskissens 3 für den Schutz der Fahrzeuginsassen angeordnet

Die Auslösevorrichtung 2 besteht aus einem hydraulischen Geberteil 4 und einem mit diesem zusammenwirkenden, ein Auslöseorgan 5 für das Entfalten des Gaskissens 3 betätigenden Nehmerteil 6 und ist an einem bei einem Aufprall einer Verformung oder Verlagerung 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 F i g. 2 und 3 ist die Vorrichtung 2 zwischen zwei bei einem Aufprall sich mit der Geschwindigkeit ν gegeneinander bewegenden Teilen 10 und 10' des Fahrzeuges befestigt Geber- 4 und Nehmerteil 6 sind dabei über eine zwischengeschaltete Tragplatte 11 andern inneren Fahrzeugteil 10 befestigt, während die aus dem Gehäuse 7 des Geberteiles 4 axial herausragende Kolbenstange

12 mit dem äußeren Fahrzeugteil 10' in Verbindung steht.

Zwischen der Tragplatte 11 und dem Gehäuse 13 des Nehmerteiles 6 ist eine Membrane 14 angeordnet, die einerseits mit einem in einer Ausnehmung des Gehäuses

13 axial beweglich angeordneten Schaltstück IS im Nehmerteil 6 und andererseits durch eine öffnung 16 in der Tragplatte U mit der Hydraulikflüssigkeit im Geberteil im Geberteil 4 zusammenwirkt.

Wie der F i g. 2 weiter zu entnehmen ist, liegt vor dem Kc'ben 8 der zur Membrane gerichtete Verdichtungsraum 9, wogegen die Auffangräume 17 und 17' hinter dem Kolben 8 vorgesehen sind. Der Verdichtungsraum 9, der durch die Wandung 18 des Gehäuses 7, die Membrane 14 sowie die Stirnfläche des Kolbens 8 begrenzt ist, steht über Drosselbohrungen 19 mit dem hinier dem Kolben S befindlichen Auffangraurn 17 und

dieser wiederum über weitere Drosselbohrungen 19' in der Querwand des Gehäuses 7 mit dem weiteren Auffangraum 17' in Verbindung. Der Auffangraum 17' ist durch die Kolbenstange 12, die äußere Stirnwand des Gehäuses 7 sowie durch eine mit dem Gehäuse 7 und ^r> der Kolbenstange 12 in Verbindung stehende Manschette 20 begrenzt.

Anstelle der Drcsselbohrungen 19 im Kolben 8 können auch entsprechende Drosselkanäle in der Wandung des Gehäuses 7 angeordnet sein. ι ο

Das Gehäuse 13 des Nehmerteiles 6 besteht in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem elektrischen Isolator, während das Schaltstück IS mit einer Kontaktbrücke 21 aus einem elektrisch ieitfähigen Material versehen ist Ferner sind '■$ in dem Gehäuse 13 die mit der Kontaktbrücke 21 zusammenwirkenden Auslösekontakte 5 für die Sicherheitsvorrichtung angeordnet. Das in einer Ausnehmung des Gehäuses 13 axial beweglich angeordnete Schaltstück 15 wird durch eine Feder 22, die sich mit einem 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 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:

Bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis bewegt sich das Fahrzeugteil 10' z. B. durch Verformung gegen das weiter innen liegende Teil 10 mit der Geschwindigkeit ν (F i g. 3). Diese Bewegung wird von der Kolbenstange 12 auf den Kolben 8 übertragen, der dabei eine dem Kolbenhub entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Verdichtungsraum 9 in die Auffangräume 17 und 17' über die Drosselbohrungen 19 und 19' preßt Das in den Auffangraum 17' verdrängte Flüssigkeitsvolumen wird durch elastische Aufweitung der Manschette 20 aufgenommen. Bei der Verdrängung der Flüssigkeit entsteht infolge des Strömungswiderstandes in den Drosselbohrungen 19 und 19' im Verdichtungsraum 9 ein Überdruck p. Erreicht dieser Druck ρ einen bestimmten Mindestwert, dann hebt er die Vorspannkraft der Feder 22 im Nehmerteil 6 auf und das Schaltstück 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 dargestellten Mechanismus zum Auslösen der Sicherheitsvorrichtung, beispielsweise zum Aufblasen eines Gaskissens i>c,«:eelöst. Der Mindestdruck bzw. der Grenzwert, der das Kurzschließen der Schaltkontakte 5 bewirkt entspricht der Grenz-Aufprallgcsch-windigkeit, 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 der Verschiebung des Kolbens 8 — bis zum Schließen der Schaltkontakte 5 mit zunehmender Aufprallgeschwindigkeit abnimmt

Eine Fehlauslösung der Vorrichtung bei normalem Fahrzustand des Fahrzeuges ist ausgeschlossen, da die Vorspannkraft der Feder 22 wesentlich größer ist als die maximal durch Fahrzeugbeschleunigungen zu erwartenden Trägheitskräfte des Schaltstücks 15 mit derSchaltbrücke21.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit ihrem hydraulischen System einem pneumatischen System auch hinsichtlich der Funktionsgenauigkeit überlegen, weil mit einem , im wesentlichen imkompressiblen Medium, wie beispielsweise Öl mit niedrigem Stockpunkt die vorbestimmte Auslöseschwelle bei unterschiedlichen äußeren Umständen genau eingehalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auslösen von Sicherheitsvorrichtungen für den Schutz der Insassen von Fahrzeugen, insbesondere von Personenkraftwagen bei einem Aufprallunfall, welche aus einem Geberund einem Nehmerteil gebildet und zwischen zwei sich bei einem Aufprall gegeneinander bewegenden Fahrzeugteilen angeordnet ist, wobei der Nehmerteil einen druckempfindlichen Schalter und der Geberteil ein Gehäuse und einen darin in Abhängigkeit eines sich bewegenden Fahrzeugteiles verschiebbaren Kolben aufweist, welcher einen mit dem Schalter in Wirkverbindung stehenden Verdichtungsraum für ein bei der Kolbenverschiebung über eine Drosselstelle verdrängtes Medium begrenzt, wobei der Kolben mitteis einer Kolbenstange in seiner Ausgangsstellung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im übrigen frei verschiebliche Kolbenstange (12) mit ihrem freien Ende an einem Teil (10') der äußeren Begrenzung des Fahrzeugs befestigt ist und bei Deformation der äußeren Begrenzung deren Bewegung auf den Kolben (8) überträgt, durch den ein flüssiges Medium aus dem Verdichtungsraum (9) über Drosselstellen (19) in einen Auffangraum (17) verdrängbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstellen (19) im Bereich der Gehäusewand und/oder des Kolbens angeordnet sind und der Auffangraum (17) hinter dem Kolben im Gehäuse (7) vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Auffangraum (17) über weitere Drosselstellen (19) in der hinteren Querwand des Gehäuses (7) mit einem zweiten Auffangraum (17') verbunden ist, der durch die Kolbenstange (12), eine mit dem Gehäuse (7) und der Kolbenstange verbundene Manschette (20) sowie durch die äußere hintere Stirnwand des Gehäuses (7) begrenzt ist

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Geber- (4) und Nehmerteil (6) mittels einer zwischengeschalteten Tragplatte (11) an einem innerhalb der äußeren Begrenzung (10') liegenden Fahrzeugteil (10) befestigt sind, wobei zwischen dem Gehäuse (13) des Nehmerteiles und der Tragplatte (11) eine Membrane (14) angeordnet ist, weiche einerseits mit einem im Nehmergehäuse axial beweglichen Schaltstück (15) und andererseits über eine öffnung (16) in der Tragplatte mit dem flüssigen Medium im Verdichtungsraum (9) des Geberteils in Verbindung steht

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (13) des Nehmerteiles eine Feder (22) angeordnet ist, die das Schaltstück (15) mit einer Vorspannkraft, die wesentlich größer ist als die maximal durch Fahrzeugbeschleunigung möglichen Trägheitskräfte des Schaltstücks, gegen die Membrane (14) drückt, wobei die Ringfläche (23) der Tragplatte (U) als Anschlag dient

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (13) des Nehmerteiles (6) Auslösekontakte (5) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) des Nehmerteiles (6) aus einem elektrischen Isolator besteht, während das Schaltstück (15) mit einer Kontaktbrücke (2i) aus einem elektrisch ieitfähigen

Material versehen ist

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daB das Gehäuse (13) des Nehmerteiles (6) aus einem elektrisch leitfähigen Material und das Schaltstück (15) aus einem elektrischen Isolator hergestellt ist

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Einzelvorrichtungen mittels ihrer Kolbenstangen mit Fahrzeugteilen der äußeren Begrenzung verbunden und derart angeordnet sind, daß die Längsachsen der einzelnen Gehäuse im wesentlichen zur Fahrzeugmitte ausgerichtet sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein hydraulisches Stoßfängersystem integriert ist