DE2803781C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung des mit Patent 26 55 604 geschützten Verzögerungsaufnehmers zur Auslösung von Insas­ sen-Schutzvorrichtungen im Kraftfahrzeug. Um die Wahrscheinlichkeit einer möglichen Fehlauslösung des Verzögerungsnehmers möglichst ge­ ring zu halten, ist dieser Verzögerungsaufnehmer so gestaltet, daß die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems in einem Bereich oberhalb der bei einem Fahrzeugaufprall zu erfassenden Frequenzen und unter­ halb von Frequenzen bei Auftreten von Schlägen an der Befestigungs­ stelle des Verzögerungsaufnehmers am Kraftfahrzeug liegt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 25 945 ein Beschleunigungsgeber, vor­ zugsweise für Kraftfahrzeuge mit Ausgleich des Verlagerungswinkels, bekannt. Bei diesem Beschleunigungsgeber handelt es sich ebenfalls um ein Feder-Masse-System, das in einem Gehäuse einseitig einge­ spannt ist. Um eventuelle Störgrößen möglichst auszuschalten, wird der freie Weg der Bezugsmasse im Beschleunigungsgeber beschränkt und es werden Dämpfungsmaßnahmen ergriffen.

Der Erfindung liegt nun gegenüber dem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Verzögerungsaufnehmer so zugestalten, daß er einen besonders großen Störabstand gegenüber Störsignalen aufweist. Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan­ spruchs.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Verzögerungsaufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer relativ einfachen und zuverlässigen Auswerteschalteinrichtung, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges nur die zu erfassenden Fre­ quenzen ermittelt und dagegen Frequenzen, welche bei Schlägen auf den Verzögerungsaufnehmer auftreten können, nicht berücksichtigt und die damit nicht zu einer Auslösung der Insassen-Schutzvorrichtung im Kraftfahrzeug führen. Zudem spricht eine derartige Auswerteschalt­ einrichtung äußerst schnell an und hat gegenüber Störsignalen einen ausreichend großen Störabstand.

Mit den vorteilhaften Weiterbildungen nach dem Unteranspruch läßt sich der Verzögerungsaufnehmer individuell den Erfordernissen des jeweiligen Einzelfalls anpassen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Verzögerungsaufnehmers,

Fig. 2 eine erste dem Verzögerungsaufnehmer nachgeschaltete Auswerte­ schalteinrichtung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbei­ spiel einer dem Verzögerungsaufnehmer nachgeschalteten Auswerteschaltung und

Fig. 4 ein Diagramm, in dem ver­ schiedene Signale des Verzögerungsaufnehmers und der Aus­ werteschaltung nach Fig. 3 aufgetragen sind.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Verzögerungsaufnehmer dargestellt, der ein Gehäuse 10 aufweist. In einer durch Wände 11 und 12 abgetrennten Kammer ist eine Biegefeder 13 angeordnet, die in einem Träger 14 mit ihrem oberen Ende fest einge­ spannt ist. Am unteren Ende der Biegefeder 13 ist eine Masse 15 gefesselt. Im mittleren Bereich der Biegefeder 13 sind auf deren beiden Seiten Dehnungsmeßstreifen 16 und 17 aufgebracht, deren elektrische Zuführungsleitun­ gen über den Träger 14 geführt sind. Zweckmäßigerweise sind in dem Gehäuse 10 zwischen den Außenwänden und den Wänden 11 und 12 Leiterplatten 18 und 19 angebracht, auf denen die mit den Dehnungsmeßstreifen 16 und 17 ver­ bundene Auswerteschalteinrichtung angeordnet ist. Die Pendelrichtung der Masse 15 bzw. der Biegefeder 13 liegt in Richtung der Fahrzeuglängsachse, die durch einen Pfeil bei 20 angedeutet ist.

Die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems 13, 15 ist durch konstruktive Ausgestaltung so gewählt, daß sie oberhalb der bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges zu erfassenden Frequenzen liegt. Die Eigenfrequenz liegt jedoch unter den Frequenzen die bei Schlägen an der Befestigungsstelle des Verzöge­ rungsaufnehmers an dem Kraftfahrzeug auftreten. Die Ei­ genfrequenz liegt dabei etwa in einem Bereich von 100 Hertz bis 300 Hertz. Schläge mit viel höheren Frequenzen regen den Sensor lediglich an, auf seiner Eigenfrequenz zu schwingen. Solche Schläge können beispielsweise Ham­ merschläge bei Reparaturarbeiten am Kraftfahrzeug sein oder beispielsweise durch Steinschlag oder durch Fahr­ zeugbeschleunigung auf schlechten Fahrbahnen entstehen.

In Fig. 2 ist das Zusammenwirken des Verzögerungsaufneh­ mers gemäß Fig. 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Auswerteschaltung dargestellt. Die Dehnungsmeß­ streifen 16 und 17 bilden zwei Zweige einer Brückenschal­ tung 21. Je nach Auslenkung der Biegefeder 13 entsteht in der Brückendiagonale ein elektrisches Signal, das einem Differenzverstärker 22 zugeführt ist. Das Ausgangs­ signal des Differenzverstärkers 22 ist einem Integrator 23 zugeführt. Dieser Integrator 23 integriert das anste­ hende Eingangssignal und wechselt dabei jeweils seine Integrationsrichtung mit der Bewegungsrichtung der Biege­ feder 13. Treten deshalb Schwingungen auf, die im Eigen­ frequenzbereich des Verzögerungsaufnehmers liegen, dann wechselt der Integrator 23 relativ schnell seine Inte­ grationsrichtung, treten dagegen Schwingungen mit Fre­ quenzen auf, wie sie beim Aufprall des Kraftfahrzeuges entstehen, dann behält der Integrator 23 relativ lange seine Integrationsrichtung bei. Das Ausgangssignal des Integrators 23 ist an einem Komparator 24 angelegt, der dieses Ausgangssignal mit einem Referenzsignal, das die Schaltschwelle des Schwellwertschalters 24 bestimmt, ver­ gleicht. Schwingt die Biegefeder 13 im Eigenfrequenzbe­ reich dann erreicht das Ausgangssignal des Integrators 23 durch schnellen Wechsel der Integrationsrichtung nicht den Schwellwert des Schwellwertschalters 24. In diesem Fall gibt der Schwellwertschalter 24 kein Schalt­ signal zur Auslösung einer Kraftfahrzeuginsassenschutz­ vorrichtung ab. Erfolgt dagegen ein Aufprall des Kraft­ fahrzeuges auf ein Hindernis, dann schwingt die Biege­ feder 13 des Verzögerungsaufnehmers mit einer relativ niedrigen Frequenz, das Ausgangssignal des Integrators 23 erreicht den Schwellwert des Schwellwertschalters 24 und dieser gibt ein Signal zur Auslösung einer Kraft­ fahrzeuginsassenschutzvorrichtung ab.

Durch Verwendung der beschriebenen Auswerteschaltein­ richtung ist die gesamte Anordnung auch sicher gegen hochfrequente Störimpulse.

Das anhand von Fig. 2 beschriebene Ausführungsbeispiel eignet sich besonders gut für die Auslösung von sogenann­ ten airbag-Systemen. Bei diesen Systemen ist eine gewisse Verzögerung des Auslösesignales durch den Integrations­ vorgang erwünscht.

Bei der Auslösung eines Gurtstrammersystems kommt es dagegen darauf an, daß dieses System möglichst sofort anspricht. Ein Ausführungsbeispiel, das besonders für die Auslösung eines Gurtstrammersystems geeignet ist, ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 ist ein Verzöge­ rungsaufnehmer 26 dargestellt, der entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aufgebaut sein kann und wobei die beiden Dehnungsmeßstreifen 16 und 17 in einer Brückenschaltung 21 angeordnet sind. Der Ver­ zögerungsaufnehmer 26 ist mit dem Verstärker 22 verbun­ den, wobei an den Ausgang des Verstärkers 22 ein Amp­ litudenschwellwertschalter 27 angeschlossen ist. Dem Amplitudenschwellwertschalter 27 ist ein Zeitschwell­ wertschalter 28 nachgeschaltet, der wiederum über einen Leistungsschalter 29 beispielsweise an einem Zündwider­ stand 30 ein Auslösesignal für die Insassenschutzvor­ richtung, insbesondere für den Gurtstrammer abgibt.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 be­ schrieben, wird ein Verzögerungsaufnehmer 26 verwendet, dessen Eigenfrequenz durch konstruktive Maßnahmen etwa in einem Bereich zwischen 100 Hertz und 300 Hertz liegt. Dies hat zur Folge, daß Störbeschleunigungen, zum Bei­ spiel Hammerschläge, deren Frequenz oberhalb der Ei­ genfrequenz liegen, den Aufnehmer zu Eigenschwingungen anregen. Bei Beschleunigungen, deren Frequenz unterhalb der Eigenfrequenz liegen, also der Aufprallbeschleuni­ gung, folgt die Biegefeder 13 der Anordnung nach Fig. 1 der Beschleunigungskraft und das über die Verstimmung der Brückenschaltung 21 erhaltene, der Beschleunigung proportionale elektrische Signal bleibt längere Zeit oberhalb eines Ansprechschwellwertes, im Gegensatz zur Schlaganregung, bei der der Ansprechschwellwert spätestens nach der Zeit 1/(2 fo), wobei fo die Eigenfrequenz ist, wie­ der unterschritten ist. Der Unterschied zwischen Störbe­ schleunigungen und Aufprallbeschleunigungen stellt sich demnach in unterschiedlichen Impulsbreiten dar, wobei die maximale Störimpulsbreite exakt durch die mechanische Eigenfrequenz des Aufnehmers gegeben ist. Durch den Zeit­ schwellwertschalter 28, einen Impulsbreitendiskrimina­ tor, läßt sich nun mit sehr hoher Sicherheit zwischen Nutz- und Störsignal unterscheiden. Der eben dargelegte Sachverhalt soll anhand der Fig. 4 nochmals erläutert werden. In Fig. 4a sind über die Zeitt Ausgangssignale des Verzögerungsaufnehmers 26 aufgetragen. Der Bereich A kennzeichnet dabei Signale, die im Fahrbetrieb auftre­ ten, der Bereich B kennzeichnet Signale, die beispiels­ weise durch Schlaganregung auftreten und im Bereich C ist ein Signal dargestellt, wie es bei einem Aufprall er­ zeugt wird. Die in Fig. a dargestellten Signale gelangen nach einer entsprechenden Signalverstärkung an den Ampli­ tudenschwellwertschalter 27 der gleichzeitig eine Impuls­ formung vornimmt. Wie aus Fig. 4b zu erkennen ist, werden die im normalen Fahrbetrieb auftretenden Signale mit ge­ ringer Amplitude, sofern sie unter einer bei 31 angedeu­ teten Schaltschwelle liegen, unterdrückt und erscheinen am Ausgang des Amplitudenschwellwertschalters nicht mehr. Die durch Schlaganregung auftretenden überschreiten da­ gegen den Schwellwert des Amplitudenschwellwertschalters 27 und haben an dessen Ausgang die in Fig. 4b Bereich B dargestellten Ausgangssignale zur Folge. Das in Fig. 4a Bereich C dargestellte Signal löst am Ausgang des Ampli­ tudenschwellwertschalters 27 das in Fig. 4b, C dargestellte Ausgangssignal mit verhältnismäßig großer Amplituden­ breite aus. Der Zeitschwellwertschalter 28 erhält die in Fig. 4b dargestellten Signale an seinem Eingang. Er weist eine bestimmte Schaltschwelle t _s auf, die mit den ankommenden Signalen verglichen wird. Ist die Impuls­ breite der ankommenden Signale kleiner als t _s dann er­ scheint am Ausgang des Zeitschwellwertschalters 28 kein Signal. Dies hat zur Folge, daß wie in Fig. 4c dargestellt ist, die Signale gemäß Fig. 4b Bereich B kein Ausgangssignal des Zeitschwellwertschalters 28 auslösen. Das Signal gemäß Fig. 4b Bereich C ist jedoch breiter als t _s und nach Ab­ lauf der Zeit t _s erscheint am Ausgang des Zeitschwellwert­ schalters ein Signal t ₁, das beispielsweise die Gurtstrammer­ einrichtung auslöst. Mit dieser Signalauswertung lassen sich die für die Gurtstrammerauslösung geforderten schnellen Anprechzeiten bei sehr guter Störsicherheit erreichen. Durch die völlig unabhängige Einstellung der Verzögerungs­ schwelle des Amplitudenschwellwertschalters 27 und der Zeitschwelle des Zeitschwellwertschalters 28 sind problem­ lose und klare Abgleichmöglichkeiten für die unterschied­ lichsten Insassenschutzeinrichtungen für Kraftfahrzeuge möglich.

Claims (2)

1. Verzögerungsaufnehmer zur Auslösung von Insassen-Schutzvorrich­ tungen im Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse einseitig eingespannten Federelement, dessen freies Ende eine Masse trägt, wobei auf dem Federelement wenigstens ein Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist, der mit einer elektronischen Schalteinrichtung ver­ bunden ist und die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Systems in einem Bereich oberhalb der bei einem Fahrzeugaufprall zu erfassenden Fre­ quenzen und unterhalb von Frequenzen bei Auftreten von Schlägen an der Befestigungsstelle des Verzögerungsaufnehmers am Kraftfahrzeug liegt, nach Patent 26 55 604, dadurch gekennzeichnet, daß der Deh­ nungsmeßstreifen an eine Amplitudenschwellwertschalteinrichtung an­ geschlossen ist und daß der Amplitudenschwellwertschalteinrichtung eine Zeitschwellwertschalteinrichtung nachgeschaltet ist, an deren Ausgang ein Auslösesignal, insbesondere für eine Gurtspannvorrich­ tung im Kraftfahrzeug, abnehmbar ist.

2. Verzögerungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle der Amplitudenschwellwertschalteinrichtung und die Schwelle der Zeitschwellwertschalteinrichtung unabhängig voneinander einstellbar sind.