DE2808872A1 - Ausloeseschaltung fuer eine sicherheitseinrichtung, vorzugsweise in kraftfahrzeugen, mit einer pruefschaltung - Google Patents
Ausloeseschaltung fuer eine sicherheitseinrichtung, vorzugsweise in kraftfahrzeugen, mit einer pruefschaltungInfo
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Description
MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, den 4γ.ΟΓ.Τ97ο
GESELLSCHAFT BTO1 Cz/bk
MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG R R
MÜNCHEN ^01
Auslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, mit einer Prüfschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, mit einem
insbesondere piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer zur Abgabe eines der Verzögerung des Kraftfahrzeuges bei einem Aufprall auf
ein Hindernis entsprechenden Signales, ferner einer das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers auswertenden Auswertesehaltung,
einem ab einem bestimmten Wert (Auslösewert) des Ausgangssignales der Auswerteschaltung die Sicherheitseinrichtung über ein
Zündelement auslösenden Schalter sowie mit einer Prüfschaltung für
die Auslöseschaltung mit einem Prüfimpulsgenerator zur Abgabe von
der Auslöseschaltung zugeführten Prüfimpulsen und einer Fehleranzeige, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung
neben dem Prüfimpulsgenerator (11) einen Referenzimpulsgenerator
(12) zur Abgabe von Referenzimpulsen, die charakteristische Werte entsprechend den in der Auslöseschaltung (31 ^,5) ausgewerteten
Prüfimpulsen (i) einnehmen, sowie einen mit der Fehleranzeige
(22) verbundenen Komparator (17) zum Vergleich der ausgewerteten Prüfimpulse und der Referenzimpulse aufweist.
Eine derartige Auslöseschaltung mit einer Prüfschaltung ist aus der
DE-OS 22 22 Ο38 bekannt; bei der dort beschriebenen Auslöseschaltung
wird das Ausgangssignal eines piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmers nach Verstärkung einem Integrator zugeführt und ab einer
unteren Schwelle, der sog. Integrandenschwelle integriert. Diese Integrandenschwelle entspricht hierbei einem Verzögerungswert, der
beim normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges maximal auftritt; zusätzlich ist hier noch eine obere Schwelle vorgesehen, die das Ausgangssignal
ab einem Wert abschneidet, der einer sehr hohen Beschleunigung entspricht. Hiermit soll verhindert werden, daß die Auslöseschaltung
ein Auslösesignal für die Sicherheitseinrichtung abgibt, wenn der Beschleunigungsaufnehmer einer sehr starken, jedoch nur
kurzzeitigen Verzögerung ausgesetzt wird, wie dies etwa bei Steinschlag oder Hammerschlagen der Fall ist.
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Ein Problem bei derartigen Auslöseschaltungen ist, daß die Auslöseschaltung
während der gesamten Betriebsdauer des Kraftfahrzeuges ständig funktionsfähig sein muß, damit die Sicherheitseinrichtung
tatsächlich nur bei einem Unfall und nicht durch einen Fehler in der Auslöseschaltung ausgelöst wird.
Aus diesem Grund ist gemäß der obengenannten Offenlegungsschrift für die dortige Auslöseschaltung eine Prüfschaltung
vorgesehen, die immer dann, wenn das Kraftfahrzeug gestartet wird, die Funktionsfähigkeit der Auslöseschaltung überprüft.
Hierzu wird zunächst das Zündelement der Sicherheitseinrichtung von der Auslöseschaltung getrennt, wonach nacheinander
zwei Prüfimpulse der Auslöseschaltung zugeführt werden: beide Prüfimpulse sind dabei größer als die erwähnte untere Integrandenschwelle,
wobei jedoch nur der zweite Prüfimpuls so bemessen ist, daß nach der Verarbeitung in der Auslöseschaltung
der Auslösewert für das Zündelement der Sicherheitseinrichtung überschritten wird. Der Ausgang der Auslöseschaltung
ist mit einem Vergleicher verbunden, in dem geprüft wird, ob nur aufgrund des zweiten Prüfimpulses ein Signal am Ausgang
der Auslöseschaltung erscheint. Ist dieses der Fall, so wird angenommen, daß die Auslöseschaltung intakt und funktionsfähig
ist.
Bei einer solchen Prüfung der Auslöseschaltung kann nun nicht ausgeschlossen werden, daß die Auslöseschaltung nicht mehr
einwandfrei funktioniert, obwohl der richtige Prüfimpuls einwandfrei durch die Schaltung hindurchgelaufen war, da eine
Verzerrung des Prüfimpulses durch etwaige defekte, jedoch noch
nicht ausgefallene Bauelemente nicht geprüft wurde. Dies ist insbesondere dann zu berücksichtigen, wenn in der Auslöseschaltung
billige Bauelemente verwendet werden sollen, um eine Serienherstellung der Auslöseschaltung in hoher Stückzahl zu
erreichen. Derartige billige Bauelemente sind selbstverständlich in der Konstanz ihrer Daten nicht so hoch zu bewerten wie
teure, jedoch nur für Musterproduktionen verwendbare Bauelemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auslöseschaltung mit einer Prüfschaltung der eingangs genannten Art anzu-
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geben, bei der einwandfrei geprüft werden kann, ob sämtliche Bauelemente der Auslösevorrichtung noch intakt sind.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Prüfschaltung neben dem Prüfimpulsgenerator einen Referenzimpulsgenerator
zur Abgabe von Referenzimpulsen, die charakteristische Werte entsprechend den in der Auslöseschaltung ausgewerteten
Prüfimpulsen einnehmen s sowie einen mit der Fehleranzeige
verbundenen Komparator zum Vergleich der ausgewerteten Prüfimpulse und der Referenzimpulse aufweist.
Gemäß der Erfindung wird demnach nicht nur geprüft, ob ein
bestimmter Impuls die Äuslösesehaltung durchläuft, sondern es kann der gesamte Empfindlichkeitsbereich der Auslöseschaltung
regelrecht abgetastet werden, indem die in der Auslöseschaltung erzielten Werte der Prüfimpulse mit denjenigen der Referenzimpulse
verglichen werden. Auf diese Weise kann tatsächlich festgestellt werden, ob die Bauelemente der Auslöseschaltung
sämtlich funktionsfähig sind.
Es ist vorteilhaft, die Auslöseschaltung nicht nur beim Starten des Kraftfahrzeuges, sondern auch während dessen Fahrt öfters
zu überprüfen, um Ausfälle der Auslöseschaltung rechtzeitig zu bemerken. Hierzu weist die Prüfschaltung einen vorzugsweise
während der gesamten Betriebsbereitschaft der Auslöseschaltung
eingeschalteten Taktgeber auf, der mit Takteingängen des Prüfimpulsgenerators und des Referenzimpulsgenerators verbunden ist.
Der Taktgeber steuert demnach den Prüfimpulsgenerator und den Referenzimpulsgenerator, so daß eine Prüfung der gesamten Schaltung
auch während der Fahrt des Kraftfahrzeuges erfolgt.
Bei einer derartigen Schaltung muß dafür Sorge getragen werden, daß die Prüfung der Auslöseschaltung unterbrochen wird, wenn
das Kraftfahrzeug tatsächlich/auf ein Hindernis aufprallt, so daß die Auslöseschaltung zur Auslösung der Sicherheitseinrich-
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tung in diesem Moment frei sein muß. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine Prioritätsschaltung vorgesehen ist,
die im Falle, daß der ausgewertete Prüfimpuls einen Wert oberhalb einer zulässigen Grenze einnimmt, die Prüfschaltung zumindest
für den nächsten abzugebenden Prüfimpuls sperrt. Die Prüfschaltung weist z.B. einen Differenzverstärker und einen
Schalter auf, die entweder vom Eingang der Auslöseschaltung oder vom Ausgang des Komparators der Prüfschaltung abgezweigt
sind und dann, wenn der Prüfimpuls einen zu hohen Wert infolge
eines überlagerten Ausgangssignals des Beschleunigungsaufnehmers einnimmt, ein Unterbrechungssignal an den Taktgeber liefern.
Hierbei spielt die Dauer des Prüfimpulses keine Rolle, so daß auch Prüfimpulse verwendet werden können,die in ihrer zeitlichen
Länge im Bereich der zeitlichen Dauer des Ausgangssignales des Beschleunigungsaufnehmers im Falle eines Aufpralls
des Fahrzeuges liegen.
Eine weitere, sahr einfache Möglichkeit, die Auslöseschaltung für einen etwaigen Unfall des Kraftfahrzeuges in Bereitstellung
zu überführen, besteht darin, daß die während der Bereitschaftszeit der Auslöseschaltung eingeschaltete Prüfschaltung
die Prüfimpulse in bestimmten Zeitintervallen abgibt, die wesentlich größer als die Dauer der Prüfimpulse sind, die ihrerseits
wesentlich kürzer als die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis auftretenden Ausgangssignale des
Beschleunigungsaufnehmers sind. In diesem Falle ist keine besondere Prioritätsschaltung notwendig, da der Beitrag der
sehr kurzzeitigen Prüfimpulse zu dem Auslösewert der Auslöseschaltung nur sehr gering und praktisch vernachlässigbar ist.
Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß bei einem Aufprall des Fahrzeuges die Fahrzeuginsassen etwa nach 30 msec durch
die Sicherheitseinrichtung aufgefangen werden sollten; nimmt man als Aktivierungszeit für die Sicherheitseinrichtungen eine
Zeitspanne von 15 msec an, so kann die obige Bedingung etwa
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dadurch realisiert werden, daß die Prüfimpulse eine Millisekunde dauern, demnach nur 1/15 der Zeit wirksam sind, die
das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers nach der Auswertung benötigt, um den Auslösewert zu erreichen. Sollten ein
Prüfimpuls und ein Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers zufällig zur gleichen Zeit beginnen, so wird die Auslösezeit
der Sicherheitseinrichtung maximal um eine Millisekunde verzögert. Nimmt man an, daß alle 10 Sekunden ein Prüfimpuls abgegeben
wird, so trifft der Fall, daß tatsächlich ein Prüfimpuls gleichzeitig mit dem Beginn eines Ausgangssignales des
Beschleunigungsaufnehmers abgegeben wird, mit einer Wahr-
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scheinlichkeit von 10 zu.
scheinlichkeit von 10 zu.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Prüfschaltung eine Wählschaltung auf, die eingangsseitig
mit unterschiedlichen Schaltpunkten in der Auslöseschaltung verbunden ist, wobei in Abhängigkeit der Prüfimpulse jeweils
einer dieser Schaltpunkte über die Wählschaltung mit einem Eingang des Komparators verbindbar ist. Auf diese Weise kann
die Auslöseschaltur.g an verschiedenen Schaltpunkten geprüft werden, so daß ein möglicher Defekt auch sehr schnell lokalisiert
werden kann.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Auslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung mit einer Prüfschaltung
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Darstellung des Prüfzyklus;
Fig. 3a die Überlagerung eines Prüfimpulses durch ein Ausgangssignal
eines Beschleunigungsaufnehmers der Auslösevorrichtung bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges,
wobei der Prüfimpuls eine Dauer von einer Millisekunde aufweist;
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Fig. 3b eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 3a, wobei der Prüfimpuls jedoch eine Dauer von zehn Millisekunden
aufweist.
Zur Auslösung einer Sicherheitseinrichtung 1, z.B. einem Luftkissen
oder einem Sicherheitsgurt,in einem Kraftfahrzeug über ein Zündelement 2 dient eine in der Fig. 1 nur schematisch
dargestellte Auslöseschaltung, die einen piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer
3 mit zwei Elektroden 3^ und 32>
eine Auswerteschaltung 4 und einen Trennschalter 5 aufweist, die in Serie mit dem Zündelement 2 geschaltet sind. Mit der Auslöseschaltung
werden im allgemeinen mehrere Sicherheitseinrichtungen, z.B. Luftkissen für den Fahrer und Beifahrer ausgelöst,
was in der Fig. 1 durch mehrere gestrichelte Leitungen am Trennschalter 5 angedeutet ist.
Eine für diesen Zweck geeignete Auswerteschaltung 4 ist bekannt und z.B. in der DE-AS 24 54 424 der Anmelderin näher beschrieben;
sie besteht im wesentlichen aus einem Verstärker für das Ausgangssignal des Aufnehmers 3 mit einem oder mehreren bipolaren
Schwellwertschaltern zur Festlegung der positiven und negativen Grenzwerte der auszuwertenden Signale, einem Integrator,
dem über ein Summierglied das Ausgangssignal des Verstärkers abzüglich einem unteren Schwellwert entsprechend z.B.
- 4g (g = Erdbeschleunigung) zugeführt wird und einem Auslöseschalter, die in der Fig. 4 schematisch als Symbole angegeben
sind. Der Trennschalter 5 ist normalerweise geschlossen, so daß die Auswerteschaltung 4 mit dem Zündelement 2 verbunden ist.
Prallt das Kraftfahrzeug auf ein Hindernis auf, so gibt der Beschleunigungsaufnehmer 3 ein elektrisches Signal ab, das an
der Elektrode 3-i abgenommen wird und der Auswerteschaltung, und
hier zunächst dem Verstärker, zugeführt wird. Das Ausgangssignal wird abzüglich dem im Summierglied bestimmten unteren Schwellwert,
hier weiter als untere Integrandenschwelle bezeichnet, aufintegriert; sobald das Ausgangssignal des Integrators einen
durch den nachfolgenden Auslöseschalter bestimmten Auslösewert
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erreicht, schaltet dieser durch, wodurch das Zündelement 2 gezündet und die Sicherheitseinrichtung betätigt wird.
Zur Prüfung der Auslöseschaltung ist eine Prüfschaltung vorgesehen,
die einen Prüfimpulsgenerator 11 und einen Referenzimpulsgenerator
12 zur Ableitung von - in diesem Falle jeweils fünf - Prüf- bzw. Referenzimpulsen aufweist. Beiden Generatoren
ist ein Zähler 13 gemeinsam, der von einem Taktgeber 14 mit dem Takt Φ getaktet wird; der Zähler 13 ist z.B. ein Ringzähler.
Fünf Zählerausgänge sind mit entsprechenden Paralleleingängen eines steuerbaren Schalters 15 des Prüfimpulsgenerators
verbunden. Der Schalter 15 weist fünf Parallelausgänge auf, die mit Widerständen R1, R2, R3, R4 bzw. R5 mit jeweils unterschiedlichem
Widerstandswert verbunden sind, die ihrerseits jeweils mit einem an Masse gelegten gemeinsamen Widerstand R6
einen Spannungsteiler bilden. Vom Mittelpunkt dieses Spannungsteilers führt eine Impulsleitung IL zur Elektrode 32 des
Beschleunigungsaufnehmers. Der Schalter 15 wird vom Taktgeber 14 mit einem Takt Φ. gesteuert, derart, daß der jeweilige
am Zählerausgang erscheinende Zählerimpuls für eine bestimmte Dauer hindurchgelassen und entsprechend dem jeweiligen Widerstandswert
der Widerstände R1 bis R5 in der Amplitude bestimmt wird. Wird der Prüfimpulsgenerator eingeschaltet, so werden
nacheinander über die Widerstände R1 bis R5 fünf in Amplitude und Dauer bestimmte Prüfimpulse 11 bis 15 (vgl. Fig.. 2) über
den piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer 3 der Auswerteschaltung 4 zugeführt. Von verschiedenen, hier nicht dargestellten
Schaltpunkten der Auswerteschaltung 4 führen fünf Prüfleitungen L1 bis L5 zu einer durch die Ausgangsimpulse des
Zählers 13 adressierbaren Schaltermatrix 16 in der Prüfschaltung. Der Ausgang der Schaltermatrix ist mit einem Komparator
verbunden, der aus zwei Differenzverstärkern 18 und 19, einem ODER-Gatter 20 und einem UND-Gatter 21 besteht. Der Ausgang
der Schaltermatrix 16 ist einmal mit dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 18 und zum anderen mit dem negativen Eingang
des Differenzverstärkers 19 verbunden; deren Ausgänge sind auf die zwei Eingänge des ODER-Gatters 20 geschaltet,
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während dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Gatters 21 verbunden ist. Der zweite Eingang des UND-Gatters wird vom
Taktgeber 14 mit dem Takt 4> beaufschlagt.
Die Referenzimpulse werden ebenfalls aus den fünf Zählerausgangsimuulsen
über fünf Widerstände R1', R2' , R3', R1I' und R5'
in den jeweiligen Ausgangsleitungen erzeugt. Die Fußpunkte dieser Widerstände sind zusammengeschaltet und über eine erste
Referenzleitung RL1 mit dem zweiten - negativen - Eingang des ersten Differenzverstärkers 18 im Komparator 17 verbunden. Von
dem Fußpunkt der Widerstände ist ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen R7 und R8 an Masse gelegt, dessen Mittelpunkt über
eine zweite Referenzleitung RL2 mit dem positiven Eingang des zweiten Differenzverstärkers 19 im Komparator 17 verbunden ist.
Die Widerstände R7 und R8 des Spannungsteilers sind so bemessen, daß die Referenzimpulse in den Referenzleitungen RL1 und
RL2 einen Toleranzbereich um einen Mittelwert begrenzen, wobei der Mittelwert bestimmt ist durch einen Wert, der demjenigen
des in der Auswerteschaltung 4 ausgewerteten Prüfimpulses bei intakter Auswerteschaltung entspricht.
Mit der angegebenen Schaltung werden die Ausgangsimpulse des Zählers 13 folgendermaßen behandelt; hierbei sei nur der am
ersten Ausgang erscheinende Zählerimpuls betrachtet:
Der erste Zählerimpuls wird dem ersten Eingang des steuerbaren Schalters 15 zugeführt, durch diesen-gesteuert durch den
Takt φ- - für eine bestimmte Dauer hindurchgelassen, durch den
Widerstand R1 in der Amplitude bestimmt und dann als Prüfimpuls
I 1 über den piezoelektrischen Aufnehmer 3 der Auswerteschaltung 4 zugeführt;
der in der Auswerteschaltung 4 ausgewertete Prüfimpuls wird
über die Prüfleitung L1 der Schaltermatrix 16 zugeführt; der erste Zählerimpuls wird ferner durch den Widerstand R11
bzw. nachfolgend durch den Spannungsteiler R7, R8 in zwei korrespondierende
Referenzimpulse umgeformt, deren Dauer durch die des Zählerimpulses bestimmt und größer als die des Prüfimpulses
ist, und über die Referenzleitungen RL1 bzw. RL2 den
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Differenzverstärkern 18 und 19 eingegeben; der erste Zählerimpuls wird ferner der adressierbaren Schaltermatrix
16 zugeführt, wodurch diese die Prüfleitung L1 auf den Komparator 17 durchschaltet.
Die weiteren Zählerimpulse werden entsprechend behandelt.
Der Prüfzyklus der Prüfschaltung für die Auswerteschaltung läuft nun folgendermaßen ab: nach dem Starten des Kraftfahrzeuges
wird zunächst eine Anlaufphase von z.B. 10 Sekunden abgewartet; nach dieser Zeit erreicht die Batteriespannung einen
konstanten Pegel, da sie von starken Verbrauchern (z.B. Anlasser) nicht mehr beeinflußt wird und die einzelnen Schaltungskomponenten nehmen ihren zur Funktion notwendigen Betriebszustand
ein', z.B. werden verwendete Kondensatoren aufgeladen und Integratoren zurückgesetzt. Danach beginnt der Taktgeber 1
zu laufen, wodurch mit dem ersten Zählerimpuls die beiden Generatoren 11 und 12 sowie die Schaltermatrix 16 wie oben beschrieben
angesteuert werden. Am Komparator 17 liegen demnach der über die Prüfleitung L1 geleitete, in der Auswerteschaltung
4 bis zu einem bestimmten Schaltungspunkt, z.B. einem Punkt hinter dem Integrator ausgewertete Prüfimpuls sowie die
den zulässigen Toleranzbereich des ausgewerteten Prüfimpulses bestimmenden, über die Referenzleitungen RL1 und RL2 geführten
Referenzimpulse an. Ist die Auswerteschaltung bis zu dem betrachteten
Prüfpunkt intakt, so liegt der ausgewertete Prüfimpuls in dem festgelegten Toleranzbereich, so daß am Ausgang
der Differenzeverstärker 18 und 19 kein Signal erscheint. Das ODER-Gatter 20 und das UND-Gatter 21 schalten daher nicht
durch. An einer mit dem Ausgang des UND-Gatters verbundenen und mit dem Takt <£„ gesteuerten speichernden Anzeige L2 erscheint
daher kein Fehlersignal.
Die Funktionsweise der Prüfschaltung wiederholt sich für
sämtliche Prüfimpulse I 1 bis I 5 in der beschriebenen Weise.
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Liegt einer der über die Prüfleitungen L1 bis L5 dem Komparator
17 zugeführten ausgewerteten Prüfimpulse außerhalb des durch die Referenzimpulse bestimmten Toleranzbereiches, so erscheint
am Ausgang des einen der Differenzverstärker 18 bzw.19
ein Fehlersignal, so daß das ODER-Gatter 20 durchschaltet. Das UND-Gatter 21, das während der Prüfzeit durch das Taktsignal
Φ 2 aktiviert ist, leitet das Fehlersignal an die ebenfalls
während der Prüfzeit aktivierte Anzeige 22 weiter, wo es angezeigt und gespeichert wird. Durch das Taktsignal φ- wird
demnach verhindert, daß Störsignale, die außerhalb der Prüfzeit auftreten könnten, angezeigt werden.
Die Anzeige ist manuell rücksetzbar, um die Anzeige zu löschen und damit für eine erneute Prüfung freizugeben.
Bei der geschilderten Prüfung der Auslöseschaltung erreicht in der Regel der ausgewertete Prüfimpuls nicht den Auslösewert für
die Sicherheitseinrichtung; sollten die ausgewerteten Prüfimpulse jedoch diesen Wert überschreiten, so wird der erwähnte
Trennschalter 5 durch ein entsprechendes Signal geöffnet und damit das Zündelement 2 von der Auswerteschaltung 4 getrennt.
Diese Trennung kann auch aus Sicherheitsgründen bei jedem Prüfimpuls z.B. durch das Taktsignal φ 1 vorgenommen werden.
Der Prüfzyklus ist in der Fig. 2 nochmals näher erläutert:
die Prüfimpulse I1 bis I1- sind auf der Zeitachse mit einer
Amplitude proportional der Erdbeschleunigung g aufgetragen. Parallel zur Zeitachse sind gestrichelt drei Linien entsprechend
4g, 40g und -100 g gezeichnet, wobei der Wert 4g der oben erwähnten unteren Integrandenschwelle, der Wert 40g der
oberen Integrandenschwelle und der Wert -100g einer negativen Integrandenschwelle entsprechen, die in dem erwähnten bipolaren
Schwellwertschalter der Auswerteschaltung 4 abgeleitet werden. Ein positives Ausgangssignal des piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmers
wird daher nur zwischen den Werten 4g und 40g integriert, wohingegen ein negatives Ausgangssignal bis zum
Wert -100g integriert wird. Die Festlegung dieser Schwellen
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erfolgt aus der Überlegung, daß hochfrequente kurzzeitige Beschleunigungen,
etwa durch Steinschlag oder einen Hammerschlag, sehr hohe positive und negative Werte aufweisen, die unter Umständen,
wenn sie nicht abgeschnitten würden, zur Auslösung der Sicherheitseinrichtung führen könnten. Die unsymmetrische Anordnung
der positiven und negativen Schwellwerte resultiert aus der Tatsache, daß bei kurzzeitigen hochfrequenten Signalen
der erste positive Anstieg in der Regel wesentlich breiter als der folgende negative Teil des Wellenzuges ist; man ist nun bemüht,
den Integrator in der Auswerteschaltung möglichst rasch wieder auf den Wert Null zurückzusetzen, um etwaige , einem
tatsächlichen Aufprall des Fahrzeuges entsprechende Ausgangssignale des Beschleunigungsaufnehmers möglichst ohne Verzögerung
zu verarbeiten. Durch die Wahl der unsymmetrischen Schwellen ist der Integralwert des positiven und des negativen Wellenzuges
etwa gleich, so daß der Integrator bereits nach dem positiven und darauf folgenden negativen Wellenzug wieder auf
den Wert NULL zurückgeführt ist.
Die Prüfimpulse I 1 bis I 5 werden in regelmäßigen, durch den
Taktgeber 14 vorgegebenen Zeitabständen von etwa 10 Sekunden
der Auslöseschaltung zugeführt. Der+Trüfimpuls I 1 hat beispielsweise
eine Amplitude entsprechend einer Beschleunigung von 10g. Der Schaltpunkt in der Auswerteschaltung, der geprüft werden
soll, liegt z.B. wie oben erwähnt, hinter dem Integrator, so daß der zwischen den Werten Ug und 10g integrierte Impuls über
die Prüfleitung L1 und die Schaltermatrix 16 dem Komparator 17 zugeführt wird. Die zugeordneten Referenzimpulse liegen entsprechend
des Toleranzbereiches ober- bzw. unterhalb des Integralwertes des ersten Prüfimpulses zwischen den angegebenen
Beschleunigungsgrenzen. Liegt der ausgewertete Prüfimpuls im Toleranzbereich der Referenzimpulse, so ist bestätigt, daß die
untere Schwelle entsprechend einer Beschleunigung von 4g intakt
ist und auch die übrigen Bauelemente der Auswerteschaltung bis zum Integrator einwandfrei funktionieren. Der zweite Prüfimpuls
hat z.B. eine Amplitude entsprechend der oberen positiven Schwelle von 40g; der mit der Prüfleitung L2 verbundene Prüf-
*) erste /1T
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punkt in der Auswerteschaltung 4 kann entweder hinter dem bipolaren Schwellwertschalter oder aber hinter dem Verstärker
liegen. Entsprechend muß aber auch der zweite Referenzimpuls bemessen werden.
Der dritte Prüfimpuls liegt über der oberen Schwelle entsprechend 40g; der über die Prüfleitung L3 dem Komparator zugeführte
ausgewertete Prüfimpuls muß den gleichen Wert wie der ausgewertete zweite Prüfimpuls 12 aufweisen, wenn die obere
Schwelle entsprechend 40g intakt ist; entsprechend sind auch die dritten Referenzimpulse gleich den zweiten. Mit den Prüfimpulsen
I 4 und I 5 wird wie bei den Prüfimpulsen I 2 und die negative Schwelle entsprechend einem Wert von -100 g geprüft,
indem der Prüfimpuls I 4 eine Amplitude entsprechend der negativen Schwelle und der Prüfimpuls I 5 eine Amplitude größer
als die negative Schwelle aufweisen. Die ausgewerteten Prüfimpulse müssen auch in diesem Falle gleich sein.
Danach wiederholt sich der beschrieben Prüfzyklus, wobei die
hier angegebenen Prüfimpulse nur beispielhaft sind; beispielsweise
könnte direkt am Eingang der Auswerteschaltung ebenfalls ein Prüfpunkt liegen, um so etwaige Defekte des piezoelektrischen
Beschleunigungsaufnehmers festzustellen. Der piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer hat, sofern er intakt ist, eine
bestimmte Kapazität, durch die die Prüfimpulse in vorbestimmter Weise verändert werden. Treten in dem piezoelektrischen Material
oder an der Berührungsfläche zwischen diesem und den Elektroden Unregelmäßigkeiten, etwa Risse, auf, so wird auch der hindurchgelassene
Prüfimpuls verzerrt, was über einen entsprechenden Referenzimpuls festgestellt werden kann.
Die in Fig. 2 dargestellten Prüfimpulse sind entweder sehr
kurzzeitige Impulse von z.B. einer Millisekunde, vgl. Fig. 3a, oder längere Prüfimpulse von z.B. 10 msec, vgl. Fig. 3b. Wie
bereits oben erwähnt, kann es, wenn auch mit geringer Wahrscheinlichkeit eintreten, daß ein Prüfimpuls gerade zu Beginn
eines tatsächlich auf einen Aufprall des Kraftfahrzeuges zurück-
/18
zuführenden Ausgangssignals S der Auslöseschaltung zugeführt wird. Wenn während der Prüfung der Auslöseschaltung der Schalter
5 geöffnet ist, so wird hier die Integration des Ausgangssignals S maximal um die Dauer des Prüfimpulses von einer
Millisekunde verzögert, was angesichts der Gesamtzeit bis zur Betätigung der Sicherheitseinrichtung von ca. 30 msec eine
vernachlässigbare kleine Zeitspanne ist.
Bei einem längeren Prüfimpuls von etwa 10 msec kann jedoch das Ausgangssignal S', vgl. Fig. 3b, bereits während der Dauer des
Prüfimpulses den unteren Schwellwert entsprechend 4g überschreiten
und sogar während der Dauer des Prüfimpulses den Auslösewert für die Sicherheitseinrichtung erreichen. Damit die
Sicherheitseinrichtung nicht zu spät betätigt wird, ist für diesen Fall eine Prioritätsschaltung 23 vorgesehen, die im
Jesentlichen eine Vergleichsschaltung mit Impulsausgang ist und einen Schwellwertschalter 24 mit einem Schwellwert Ab,
ein Zeitglied 25 mit einer Zeitkonstante entsprechend der maximal zulässigen Verzögerung für die Auswertung eines tatsächlichen,
auf einen Unfall zurückzuführenden Signales des Aufnehmers 3 und eine Rücksetzschaltung 26 für den Integrator
in der Auswerteschaltung 4 aufweist. Der eine Eingang der Prioritätsschaltung, d.h. ein Eingang des Schwerllwertschalters 24,
dient als Referenzeingang und ist mit der Impulsleitung IL verbunden, während der andere Eingang der Prioritätsschaltung etwa
mit einem Punkt hinter dem Verstärker in der Auswerteschaltung verbunden ist. Die beiden Eingänge der Prioritätsschaltung 21
sind so normiert, daß bei einer Differenzbildung der beiden Eingänge ein NULL-SIGNAL vorliegt. Wird dem Prüfimpuls , wie
dies in der Fig. 3b gezeigt ist, ein Ausgangssignal S' des Beschleunigungsaufnehmers
überlagert, so steigt das Signal am zweiten Eingang des Schwellwertschalters 24 an, so daß die
Differenz an den beiden Eingängen positiv wird. Erreicht diese Differenz auch nach der Zeitkonstante des Zeitgliedes 24 eine
einer Beschleunigung Ab entsprechende Schwelle, so erscheint am
Ausgang der Prioritätsschaltung ein Unterbrechungssignal, das
/19
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Rücksetzeingängen des Zählers 13 und des Taktgebers 14 zugeführt wird, wodurch der Prüfzyklus sofort unterbrochen wird.
Außerdem wird durch ein Taktsignal Φ_ der Integrator in der Auswerteschaltung 4 über die Rücksetzschaltung 26 zurückgesetzt
und danach auch der Schalter 5 in der Auslöseschaltung durch Φ-geschlossen,
so daß die gesamte Auslöseschaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignales S* des Beschleunigungsaufnehmers bereit
ist.
Dies ist in Fig. 3b dadurch dargestellt, daß der Prüfimpuls bereits
nach zwei Millisekunden abbricht und nicht, wie ebenfalls gestrichelt gezeichnet, 10 msec dauert. Die erwähnte Schwelle
Δ b kann z.B. entsprechend einem Beschleunigungswert von 4g gewählt
werden, so daß in der Auslösung der Sicherheitseinrichtung praktisch überhaupt keine Verzögerung eintritt, da ein auf
einen Unfall des Kraftfahrzeuges zurückzuführendes Ausgangssignal ebenfalls erst ab einem Wert entsprechend 4g aufintegriert
wird.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die angegebene Schaltung für die Prüfschaltung als Blockschaltbild beispielhaft ist;
realisiert wird sie vorteilhaft durch einen einzigen frei programmierbaren Logikbaustein, auf dem die Bauelemente Zähler 13,
Taktgeber 14, Prüfimpuls- sowie Referenzimpulsgenerator 11 bzw.
12, Schaltermatrix 16 und Komparator 17 integriert sind. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung in Einzelschaltungselementen
möglich, wobei dann etwa die Generatoren 11 und 12 auch durch Schieberegister realisiert werden könnten.
Außerdem kann die Prüfschaltung selbstverständlich erweitert und
dazu herangezogen werden, zusätzlich auch das Zündelement oder weitere Bauelemente der Schaltung zu überprüfen, so daß sämtliche
ausfallgefährdeten Teile der Auslöseschaltung der Sicherheitseinrichtung überwacht werden.
909837/0023
Claims (12)
- PATENTANSPRÜCHEAuslöseschaltung für eine Sicherheitseinrichtung, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, mit einem insbesondere piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer zur Abgabe eines der Verzögerung des Kraftfahrzeuges bei einem Aufprall auf ein Hindernis entsprechenden Signales, ferner einer das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers auswertenden Auswerteschaltung, einem ab einem bestimmten Wert (Auslösewert) des Ausgangssignales der Auswerteschaltung die Sicherheitseinrichtung über ein Zündelement/2909837/0023INSPECTEDauslösenden Schalter sowie mit einer Prüfschaltung für die Auslöseschaltung mit einem Prüfimpulsgenerator zur Abgabe von der Auslöseschaltung zugeführten Prüfimpulsen und einer Fehleranzeige, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung neben dem Prüfimpulsgenerator (11) einen Referenzimpulsgenerator (12) zur Abgabe von Referenzimpulsen, die charakteristische Werte entsprechend den in der Auslöseschaltung (3,4,5) ausgewerteten Prüfimpulsen (I) einnehmen, sowie einen mit der Fehleranzeige (22) verbundenen Komparator (17) zum Vergleich der ausgewerteten Prüfimpulse und der Referenzimpulse aufweist.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Prüfimpulsgenerator (11) einen steuerbaren Schalter (15) zur Bemessung der Prüfimpulsdauer aufweist.
- 3- Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Referenzimpulsgenerator (12) zwei mit dem Komparator (17) verbundene Ausgänge (bei RL1 bzw. RL2) aufweist zur gleichzeitigen Abgabe zweier Referenzimpulse, die jeweils einem einzigen Prüfimpuls (I) zugeordnet sind und Werte oberhalb bzw. unterhalb der charakteristischen Werte der in der Auslöseschaltung (3,4,5) ausgewerteten Prüfimpulse zur Festlegung eines zulässigen Toleranzbereiches für die ausgewerteten Prüfimpulse einnehmen.
- 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator (17) zwei Differenzverstärker (18,19) mit je zwei Eingängen aufweist, daß ein Ausgang des Referenzimpulsgenerators (12)mit einem Eingang des ersten Differenzverstärkers (18) und der andere Ausgang des Referenzimpulsgenerators (12) mit dem entgegengerichteten Eingang des zweiten Differenzverstärkers (19) verbunden sind, und daß die den in/3909837/0023der Auslöseschaltung (3,4,5) ausgewerteten Prüfimpuls(I) führende Leitung (L) mit den jeweils zweiten Eingängen der Differenzverstärker (18,19) verbunden ist.
- 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgänge der Differenzverstärker (18,19) über ein ODER-Gatter (20) mit einem Eingang eines während der Prüfzeit aktivierten (durch Taktsignal Φ~) UND-Gatters und dessen Ausgang mit der ebenfalls während der Prüfzeit aktivierten Anzeige (22) verbunden sind.
- 6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung (11,12,16,17) eine adressierbare Wählschaltung (13,16) aufweist, die eingangsseitig mit unterschiedlichen Schaltpunkten(über Leitungen L1, L2, L3, L4, L5) in der Auslöseschaltung (3,4,5) verbunden ist, und daß in Abhängigkeit der Prüfimpulse (11, 12, 13, 14, 15) jeweils einer dieser Schaltpunkte über die Wählschaltung mit dem Komparator (17) verbindbar ist.
- 7- Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wählschaltung einen Zähler (13) und eine von dem Zähler adressierbare Schaltermatrix (16) aufweist, deren Paralleleingänge über die Prüfleitungen (L1, L2, L3, L4, L5) mit den unterschiedlichen Schaltpunkten in der Auslöseschaltung (3,4,5) verbunden sind.
- 8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung einen vorzugsweise während der gesamten Betriebsbereitschaft der Auslöseschaltung (3,4,5) eingeschalteten und die Abgabe der Prüf- und Referenzimpulse sowie die Funktionsbereitschaft des Komparators (17) steuernden Taktgeber (14)909837/0023-H-aufweist, der mit Takteingängen bzw. Aktivierungseingängen des Prüfimpulsgenerators (11), des Referenzimpulsgenerators (12) und des !Comparators (17; bei 21) verbunden ist.
- 9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung einen durch den Taktgeber (14) getakteten (Taktsignal Φ ) Zähler (13) aufweist, dessen Ausgänge einmal über einen durch den Taktgeber (14) gesteuerten (Taktsignal φ-) Schalter (15) im Prüfimpulsgenerator (11) mit jeweils einem Widerstand (R1 bis R1.) zur Ableitung der Prüfimpulse (I), ferner mit jeweils einem Widerstand (R1' bis R^') im Referenzimpulsgenerator (12) zur Ableitung der Referenzimpulse und schließlich mit jeweils einem Aktivierungs- bzw. Adresseneingang einer adressierbaren Schaltermatrix (16) zur Aufschaltung der in der Auslöseschaltung (3,4,5) ausgewerteten Prüfimpulse auf den Komparator (17) verbunden sind.
- 10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Prüfschaltung die Prüfimpulse (I) in bestimmten Zeitintervallen abgibt, die wesentlich größer als die Dauer der Prüfimpulse sind, die ihrerseits wesentlich kürzer als die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis auftretenden Ausgangssignale (S) des Beschleunigungsaufnehmers (3) sind.
- 11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k en nzeichnet , daß eine Prioritätsschaltung (23) vorgesehen ist, die im Falle, daß der kontrollierte Prüfimpuls (I1) in der Auslöseschaltung (3,4,5) einen Wert oberhalb einer zulässigen Grenze (Ab) einnimmt, die Prüfschaltung (11,12,16,17) zumindest für den nächsten abzugebenden Prüfimpuls sperrt und die Auslöseschaltung (3,4,5) freigibt./5909837/0023
- 12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Prioritätsschaltung (23) einen Differenzschwellwertschalter (24) aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Prüfimpulsgenerators (11) und dessen anderer Eingang mit einem den Grenzwert ( Ab) bestimmenden Schaltpunkt der Auslöseschaltung (3,4,5) verbunden ist, und daß der Ausgang des Schwellwertschalters (24) über ein Zeitglied (25) mit einem Unterbrechungseingang der Prüfschaltung verbunden ist.13· Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Prüfimpulsgenerator (11) über den Beschleunigungsaufnehmer (3) mit der Auslöseschaltung (3,4,5) verbunden ist./6909837/0023
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