DE2256146B2 - Aufprallschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufprallschutzvorrichtung für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs nach 4^r< dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Aufprallschutzvorrichtungen bekannt, bei denen das Aufblasen eines Gassacks durch das Signal ausgelöst wird, das durch einen Aufprallsensor zur Zeit der Kollision erzeugt wird, oder bei denen ein Gassack w aufgrund des Signals eines Annäherungssensors aufgeblasen wird.

Die zuerst erwähnte Anordnung erfordert jedoch, daß die Expansionszeit des Gassacks (ca. 20 ms) relativ kurz ist da der Gassack erst kurs: nach dem v> Zusammenstoß des Fahrzeugs betätigt wird. Die durch das Aufblasen des Gassacks erzeugte Druckwelle ist somit erheblich, d. h. daß sich der Druck in der Fahrgastzelle sehr schnell ändert, was unerwünschte Auswirkungen in medizinischer Hinsicht auf die Insassen zur Folge haben kann.

Bei der zweiten Anordnung wird ein bekanntes Dopplerradar verwendet, um den Zusammenstoß mit einem Hindernis vorherzusagen, indem die relative Geschwindigkeit und der relative Abstand zu dem in der b5 Fahrbahn liegenden Hindernis gemessen werden. Dadurch ist die Auslösung der Aufprallschutzvorrichtune vor dem Zusammenstoß möelich. d. h. daß diese Anordnung in der Lage ist den Nachteil der zuerst erwähnten Anordnung zu vermeiden. Da diese Anordnung jedoch nicht die Größe des Hindernisses ermitteln kann, wird der Gassack auch in solchen Fällen aufgeblasen, in denen sich ein kleines Hindernis, z. B. ein Hund oder eine Katze, auf der Fahrbahn befindet oder bei denen andere Fahrzeuge die Bahn des Fahrzeugs kreuzen, ein Zusammenstoß aber verhindert werden kann, d. h. in den Fallen, in denen ein Zusammenstoß tatsächlich nicht auftritt Das Aufblasen des Gassacks nimmt aber dem Fahrer die Sicht oder behindert ihn beim Führen des Kraftfahrzeugs und kann auf diese Weise Unfälle verursachen.

Bekannt ist auch ein aufblasbares Gaskissen, bei dem eine Parallelschaltung von zwei Auslösevorrichtungen für das Gaskissen in der Weise vorgesehen ist daß zweimal ein vollständiges Aufblasen des Gaskissens möglich ist um Schutz bei einer Mehrfachkollision zu bieten (DE-OS 20 14 048).

Gegenstand eines älteren Patents ist des weiteren eine Aufprallschutzvorrichtung, bei der zwischen der Druckgasquelle und dem aufblasbaren Gaskissen zwei jeweils mit einem Magnetventil versehene Verbindungsleitungen angeordnet sind, wobei das Magnetventil der ersten Verbindungsleitung ein Steuersignal zur Betätigung von einem ersten Detektor erhSlt 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 Fahrzeugs anspricht (DE-PS 21 34 294).

Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aufprallschutzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I zu schaffen, die mit größerer Sicherheit und Zuverlässigkeit arbeitet

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben. Die erfindungsgemäße Ausbildung führt dazu, daß beim Feststellen des Herannahens eines Hindernisses nur ein Teil des Gassacks expandiert wird, wobei die teilweise Expansion des Gassacks die Sicht des Fahrers nicht behindert Erst beim tatsächlichen Zusammenstoß wird der Gassack vollständig expandiert und zwar durch die zweite Gaszuführeinheit.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema der Aufprallschutzvorrichtung nach der Erfindung,

Fi g. 2, 4 und 5 schematische Ansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 3 einen Querschnitt zur Erläuterung des Aufbaus der Gasquelle.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Annäherungssensor 1 zum Feststellen von Hindernissen, nämlich ein sogenanntes Dopplerradar, aus einem Sende- und F.mpfangs-Mischteil la und einem Signalbetätigungsteil \b zum Vorhersagen des Zusammenstoßes durch Feststellung der relativen Geschwindigkeit und des relativen Abstands zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis. Der Sende- und Empfangs-Mischteil la ist mit einem Ultraschall- oder Mikrowellengenerator 11, einem Zirkulator 12, einer Antenne 13 zum Senden und Empfangen und einem Mischdetektor 14 versehen, wobei die Antenne 13 am Vorderteil des Kraftfahrzeugs

angebracht ist wie dies in Fig.2 gezeigt ist Der Signalbetätigungsteil Io ist mit einem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 15, einem Pegeldetektor 16, einer Recheneinrichtung 17 und einem Schmittkreis 18 versehen.

Die Sendewelle (Frequenz f\) vom Generator 11 läuft über den Zirkulator 12 und wird von der Antenne 13 in einer bestimmten Richtung ausgesandt die durch die Antennencharakteristik bestimmt ist

Wenn sich ein Hindernis in dem Strahlungsbereich ι ο befindet wird die von dem Hindernis reflektierte Reflexionswelle (Frequenz Z₂) durch die Antenne 13 aufgenommen. Die Reftexionswelle h und die Sendewelle /t haben eine Beziehung, die durch die folgende Gleichung (1) gegeben ist:

C+ V

fl = _C _ yf\ -

(1)

in der C die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowelle oder der Ultraschallwelle und V die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis sind.

Die obenerwähnte Reflexionswelle /2 wird zu einem Mischdetektor 14 über einen Zirkulator 12 gegeben, in dem ein Teil des Ausgangs f\ des Generators 11 und die Reflexionswelle /j gemischt und aufgefunden w erden, und demgemäß kann die Frequenzdifferenz /<* die in der Gleichung (2) angegeben ist, nämlich die Frequenz des Dopplersignals, erhalten werden. jo

(2)

Da die Frequenz f\ der Sendewelle und die r> Ausbreitungsgeschwindigkeil C vorbestimmt sind, können diese als Konstante K] zusammengefaßt werden. Das Differenzsignal wird also folgendermaßen dargestellt: fd 4= K\ V. Demgemäß kann die Dopplerfrequenz fd als der relativen Geschwindigkeit V proportionaler 4ii Wert bezüglich des Hindernisses bestimmt werden.

Andererseits ist der relative Abstand D durch die Feststellung des Pegels C des Dopplersignals bestimmt. Der wirksame Operationsabstand, für den die Vorrichtung nach der Erfindung angewendet werden soll, liegt -r, innerhalb einiger Meter. Nach einem Versuchsverfahren wird bestätigt, daß der Pegel G wie folgt dirgestellt wird: G=KiiD, aiso in umgekehrtein Verhältnis zum relativen Abstand D steht, wobei K2 eine Konstante ist. Deshalb wird beurteilt, ob das Fahrzeug voraussichtlich ->o zusammenstößt oder nicht, indem das Dopplersignal in den Signalbetätigungsteil Xb eingebracht wird und indem die Gleichspannung Vi entsprechend der Dopplerfrequenz /dvon dem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 15 und die Gleichspannung V2 entsprechend dem Pegel v, G aus dem Pegeldetektor 16 bestimmt werden. Nach dem Berechnen dieser beiden Gleichspannungen Vi und V2 in der Recheneinrichtung 17 wird der Ausgang dieser Spannung V3 der Recheneinrichtung 17 dem Schmitt-Kreis 18 zugeführt. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, ω daß das Signal zur Vorhersage eines Zusammenstoßes, wenn die Gleichspannung Vj das Überschreiten eines Grenzpegels meldet, von dem Schmitt-Kreis 18 zu der ersten Gaszuführeinheit 2 gegeben wird.

Die erste Gaszuführeinheit 2 enthält einen Gasbehäl- tv, ter 21, zwei Leitungen 22 und 23 und ein Ventil 24 und liefert Gas unter hohem Drucl: zu dem Gassack 3. Der Gasbehälter 21 ist mit eiller bestimmten Gasmenge gefüllt die den Luftsack 3 in einen halbexpandierten Zustand bringt um das Lenken des Fahrzeugs nicht zu behindern.

Der Sensor 4 zum Feststellen eines Aufpralls wird an der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs angebracht wie in F i g. 2 gezeigt ist Dieser Sensor besteht aus einem Beschleunigungsmesser 41 und einem Relais 42. Er schaltet das Relais 42, wenn die Aufprallbeöchleunigung den vorbestimmten Pegel übersteigt und erzeugt so das Signal für das Auslösen der zweiten Gaszuführeinheit 5.

Die zweite Gaszuführeinheit 5 hat den gleichen Aufbau und arbeitet in der gleichen Weise wie die erste Gaszuführeinheit In dem Gasbehälter 51 befindet sich Gas in einer solchen Menge, daß wenigstens das verbleibende halbe Volumen des Gassacks gefüllt werden kann.

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform einer Ventilvorrichtung für die Gaszuführeinheit Die Ventilvorrichtung ist zwischen die Leitungen 22 und 23 eingefügt und weist einen Verbindungsflansch 241, eine Trennwand 242, einen Sprengsatz 243, eine Feuchtigkeitsisolierschicht 244, einen elektrischen Zünder 245, einen Zuführungsdraht 246 und eine Isolierwand 247 auf. Der elektrische Strom fließt über den Zuführungsdraht 246 aufgrund eines Betätigungssignals der Torschaltung 16 und zündet den elektrischen Zünder 245 und somit den Sprengsatz 243. Als Ergebnis werden die Trennwand 242 und die Feuchtigkeitsisolierschicht 244 zerstört, so daß das unter hohem Druck stehende Gas in dem Gasbehälter 21 in den Gassack 3 über die Leitungen 22 und 23 gelangen kann.

Der Gassack 3 ist unter dem Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen, wie in F i g. 2 gezeigt, und wird stufenweise derart betätigt, daß eine Hälfte der für die Expansion erforderlichen Gasmenge von der ersten Gaszuführeinheit 2 (Fig.4) und die andere Hälfte von der zweiten Gaszuführeinheit 5 (F i g. 5) geliefert wird.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels beschrieben. Wenn gemäß Fig.4 festgestellt wird, daß sich ein anderes Fahrzeug sehr schnell nähert bzw. die Bahn des Fahrzeugs kreuzt oder wenn ein kleines Hindernis, wie ein Hund oder eine Katze, registriert wird, während das Fahrzeug fährt, wobei eine Ultraschallwelle oder eine Mikrowelle nach vorn ausgestrahlt wird, wird die Reflexionswelle von diesem Hindernis empfangen, wobei die relative Geschwindigkeit V und der relative Abstand D bestimmt werden, um zu beurteilen, ob ein Zusammenstoß zu erwarten ist oder nicht.

Falls ein Zusammenstoß vorhergesagt wird, entsteht ein Signal, das das öffnen der Ventilvorrichtung 24 auslöst. Als Ergebnis strömt Gas unter hohem Druck von dem ersten Gasbehälter 21 in den Gassack 3, um diesen in den halbexpar.dierten Zustand zu bringen, wie in F i g. 4 und insbesondere bei 3a gezeigt ist. Wenn der Zusammenstoß danach in dem ersten Falle, d. h. beim Herankommen eines anderen Fahrzeugs, glücklicherweise verhindert werden kann, oder wenn im zweiten Falle der Zusammenstoß eintritt, aber nur ein schwacher Impuls durch den Beschleunigungsmesser 41 aufgrund des Zusammenstoßes mit einem kleinen Hindernis festgestellt wird, erzeugt der Aufpralldetektor 4 Kein Signal und der Gassack 3 wird in seinem halbexpandierten Zustand gehalten. Dadurch kann verhindert werden, daß dem Fahrer die Sicht durch den Gassack 3 entzogen und seine Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird, um weitere Schaden zu vermeiden.

In Abwandlung der geschilderten Situation wird nun

angenommen, daß ein großes Hindernis, wie ein anderes Fahrzeug, ein Gebäude od. dgl., vor dem Fahrzeug festgestellt wird, woraufhin ein die Kollision vorhersagendes Signal erzeugt wird, um den Gassack 3 in seinen halbexpandierten Zustand zu bringen, und daß dann das Fahrzeug mit dem Hindernis zusammenstößt. Dieser Aufprallimpuls wird durch den Beschleunigungsmesser 41 festgestellt, und da' ermittelt wird, daß dieser Aufprallimpuls einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird ein entsprechendes Signal ausgelöst, wodurch das Relais 42 erregt wird. Die Betätigung dieses Relais 42 schließt einen Stromkreis, in dem Energiequelle und Ventilvorrichtung 54 (elektrischer Zünder 245) der zweiten Gaszuführeinheit 5 liegen. Die Ventilvorrichtung 54 wird durch Aufsprengen geöffnet und verbindet so die Leitungswege (Leitung) 52 und 53.

Als Ergebnis strömt aus dem Gasbehälter 51 unter hohem Druck stehendes Gas in den Gassack 3 und expandiert diesen zu seiner vollen Größe, wie in F i g. 5 insbesondere bei 3b gezeigt ist. Auf diese Weise wire der gesamte Körper des Fahrers durch den Gassacl abgedeckt und sicher geschützt.

Da bei der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvor richtung, wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, ein einziger Gassack schrittweise, gesteuer durch erste und zweite Sensoren, aufgeblasen wird besteht nicht wie bei bekannten Vorrichtungen die Gefahr, daß der Fahrer durch den Gassack in seinei

ίο Sicht behindert oder in seiner Bewegungsfreihei eingeschränkt wird, auch wenn der erste Sensoi (Annäherungssensor) zu einer falschen Beurteilung dei Situation gelangt. Darüber hinaus hat die erfindungsge mäße Vorrichtung den Vorteil, daß die für das vollständige Expandieren des Gassacks erforderlich« Zeit bei der vorliegenden Vorrichtung verlänger werden kann, d. h. daß der Luftdruck in der Fahrgastzel Ie bei der Expansion des Gassacks nicht zu schnei ansteigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aufprallschutzvorrichtung für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs mit einem bei einem Unfall durch s eine Gasquelle aufblasbaren Gassack, wobei der Gassack mit einem ersten und einem zweiten Gaszufuhrungsweg und der erste Gaszuführungsweg mit einer ersten Ventilvorrichtung versehen ist, die durch ein Signal zur Vorhersage eines Zusammenstoßes steuerbar ist, das von einem Sensor zum berührungslosen Feststellen von Hindernissen erzeugt wird, und der zweite Gaszuführungsweg mit einer zweiten Ventilvorrichtung versehen ist, die durch ein durch einen Aufprallstoß auslösbares Signal steuerbar ist, so daß der Gassack schrittweise durch das öffnen der ersten und der zweiten Ventilvorrichtung nacheinander expandierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schrittweise Aufblasen des Gassacks (3) durch zwei voneinander getrennte Gaszuführeinheiten (2 und S) erfolgt, die mittels eines ersten bzw. zweiten Gaszuführungswegs (23 bzw. S3) mit dem Gassack (3) verbunden sind, wobei die erste Gaszuführeinheit (2) nur soviel Gas liefert, daß der Gzssack (3) teilweise expandiert wird und die zweite Gaszuführeinheit (5) ausreichend Gas liefert um das restliche Volumen des Gassackes (3) zu füllen so daß der Gassack unter der Bedingung vollständig expandierbar ist, daß nach dem öffnen der ersten Ventilvor- jo richtung (24) auch die zweite Ventilvorrichtung (54) geöffnet wird.

2. Aufprallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Ventilvorrichtung (24) eine Einrichtung (\b) verbun- r> den ist, welche die Ventilvorrichtung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sensors (I) zum Feststellen von Hindernissen für eine vorbestimmte Zeitdauer öffnet