DE2922273A1

DE2922273A1 - Automatisches luftsack-rettungsgeraet fuer personenbefoerderungsmittel, insbesondere kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2922273A1
Application number: DE19792922273
Authority: DE
Inventors: Georg Dr Kinshofer; Valentin Dipl Phys Magori
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1981-01-22

Description

Automatisches Luftsack-Rettungsgerät für Personenbe-
förderungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein automatisches Luftsack-Rettungsgerät für Personenbeförderungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei dem zum Schutz von Insassen die durch eine Kollision freiwerdenden Kräfte durch einen hinreichend elastischen Luftsack gedämpft werden.
Es sind Anordnungen bekannt, mittels derer ein Luftsack im Falle einer Kollision eines Kraftfahrzeuges mit einem anderen Kraftfahrzeug oder beliebigen anderen Kollisionsobjekten spontan aus einem Druckbehälter aufblasbar sind.
Der Luftsack ist seiner Aufgabe entsprechend hinreichend elastisch und im aufgeblasenen Zustand so positioniert, daß er die bei einer Kollision freiwerdenden Kräfte dämpfen kann. Ein solcher Luftsack, im allgemeinen auch als air bag bekannt, bietet dem betreffenden Fahrzeuginsassen einen relativ guten Schutz. Ein Vorteil des Luftsackes ist außerdem, daß dem Fahrer und dem oder den Beifahrern das häufig als lästig empfundene Anlegen von sog.
Sicherheitsgurten erspart bleibt. Nachteilig bei den bekannten Luftsack-Anordnungen ist jedoch, daß das Aufblasen des Luftsacks erst durch den Aufprall selbst ausgelöst wird und deshalb wegen der technisch unumgänglichen Verzögerungen beim Aufblasen die bereits im Vorschleudern befindlichen Fahrzeuginsassen zurückgeschleudert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Luftsack-Rettungsgerät zu schaffen, bei dem der erwähnte Nachteil der bekannten Anordnungen vermieden ist und bei dem für die Abbremsung der Fahrzeuginsassen der zur Verfügung stehende Weg effektiv verlängert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein wie eingangs erwähntes automatisches Luftsack-Rettungsgerät für Personenbeförderungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei dem zum Schutz von Insassen die durch eine Kollision freiwerdenden Kräfte durch einen hinreichend elastischen Luftsack gedämpft werden, gelöst, das durch die in dem kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein an sich bekanntes Abstandsmeßverfahren mittels Ultraschallwellen dazu benutzt werden kann, eine Auslösevorrichtung zum Aufblasen des Luftsacks in einem für den Schutz der Bahrzeuginsassen ausreichend gewähltem Abstand zu einem Kollisionsobjekt zu aktivieren.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Luftsack bereits vor einer eintretenden Kollision aufgeblasen ist, so daß ein Rückschleudern von Fahrzeuginsassen, die bei den bekannten Anordnungen nach einer erfolgten Kollision zunächst vorgeschleudert werden, vermieden wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Untnransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand mehrerer AusfUhrungsbeispiele für das erfindungsgemäße automatische Buftsack-Rettungsgerät betreffender Figuren erläutert werden.
Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Ultraschall-Sende-/Empfangswandlers 3 an der Frontseite eines Personenbeförderungsmittels, nämlich eines Kraftfahrzeuges 1, ein Eollisionsobjekt 2 sowie ebenfalls in schematischer Weite den Strahl eines gesendeten Ultraschallsignals 4 und den Strahl des vom Kollisionsobjekt 2 reflektierten Ultraschallsignals 5.
Figur 2 zeigt das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des elektrischen Teils und des Ultraschall-Teils des erfindungsgemäßen automatischen Luftsack-Rettungsgerätes mit einem Taktgenerator 6, einem Ultraschall-Frequenzgenerator 7, einem Ultraschall-Frequenzempfänger 8, einer Verzögerungeinrichtung 9, einem UND-Glied 10, einer Auslösevorrichtung 11, einem Ultraschall-Sendewandler 31 und einem Ultraschall-Empfangswandler 32.
Pigur 3 zeigt in Form eines Zeitdiagramms die zeitlichen Verläufe eines Taktsignals 131, eines Sendesignals 41, eines Empfangssignals 51 und eines Verzögerungssignals 201, Figur 4 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße automatische Luftsack-Rettungsgerät mit einem für das Abstrahlen und das Aufnehmen von Ultraschallwellen gemeinsamen Ultraschall-Sende-/Empfangswandler 3, einem erweiterten Taktgenerator 61, einer erweiterten Verzögerungseinrichtung 91, einem Umschalter 14, einem Dopplerverschiebungs-Auswerter 15, einem Schwellwertschalter 16 und einem Verknüpfungsglied 17. Die weiteren Einrichtungen, nämlich der Ultraschall-Frequenzgenerator 7, der Ultraschall-Frequenzempfänger 8 und die Auslösevorrichtung 11 entsprechen den in der Figur 2 gezeigten Einrichtungen und tragen die gleichen Bezugszeichen.
Wie bereits erläutert, zeigt Figur 1 schematisch die Anordnung eines Ultraschall-Sende-/Empfangswandlers 3 an der Frontseite eines Personenbeförderungsmittels, nämlich eines Kraftfahrzeuges 1, ein Eollisionsobjekt 2 sowie ebenfalls in schematischer Weise den Strahl eines gesendeten Ultraschallsignals 4 und den Strahl des vom KollisionsobJekt 2 reflekterten Ultraschallsignals 5. In dem Personenbeförderungemittel 1 sind Mittel zum impulsweisen Senden und Empfangen von Ultraschallwellen vorgesehen. Die auszustrahlende Ultraschallkeule ist so ausgerichtet, daß kollisionsrelevante Objekte in ihrem Reflexionsbereich detektierbar sind. Vorzugsweise ist ein solcher Ultraschall-Sende-/Empfangswandler 3 an der Frontseite eines Kraftfahrzeuges angeordnet.
Figur 2 zeigt wie berets erläutert, das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des elektrischen Teils und des Ultraschall-Teils des erfindungsgemäßen automatischen Luftsack-Rettungsgerätes mit einem Taktgenerator 6, einem Ultraschall-Frequenzgenerator 7, einem Ultraschall-Frequenzempfänger 8, einer Verzögerungseinrichtung 9, einem UED-Glied 10, einer Auslösevorrichtung 11, einem Ultraschall-Sendewandler 31 und einem Ultraschall-Empfangs- wandler 32. Der Taktgenerator 6 erzeugt Taktsignale 131, vgl. Figur 3, mit einer Periodenlänge tp und vorzugsweise rechteckförmigen Taktimpulsen mit jeweils einer Anstiegsflanke im Zeitpunkt t0 und einer Abstiegsflanke im Zeitpunkt ti. Typische Werte für die Impulsbreite bzw.
die Periodenlänge sind beispielsweise 1 ms bzw. 30 ms.
Die Taktsignale werden dem Ultraschall-Frequenzgenerator 7 zugeführt, an dessen Ausgang entsprechende Ultraschall-Schwinguqpbündel ents tehsn, die dem Ultraschall-Sendewandler 31 zugeführt werden. Das entstehende Sendesignal 41, vgl. ebenfalls Figur 3, wird in der geschilderten Weise abgestrahlt und ggfs. an einem Kollisionsobjekt 2 reflektiert, so daß ein Empfangssignal 51, vgl.
Figur 3, um die betreffenden Laufzeiten versetzt auf den Ultraschall-Empfangswand'.er 32 trifft. Die an dessen Ausgang entstehenden elektrischen Signale werden dem Ultraschall-Frequenzempfänger 8 zugeführt. Der Taktgenerator 6 besitzt einen weiteren Ausgang, der über eine Triggerleitung mit der Verzögerungseinrichtung 9 verbunden ist.
Diese gibt im Zeitpunkt t0 ein vorzugsweise rechteckförmiges Ausgangssignal an einen ersten Eingang des UND-Gliedes 10 ab. Die Verzögerungseinrichtung 9 enthält vorzugsweise ein Monoflop-Glied, das die vom Taktgenerator 6 gelieferten Taktsignale aufweitet, indem die Abstiegsflanke bis zu einem Zeitpunkt t1 verzögert wird. Dieser Zeitpunkt tlist durch andere Mittel vorgebbar. Er ist so zu wählen, daß ein etwaiges Kollisionsobjekt zeitgerecht detektierbar ist, vgl. ebenfalls Figur 3, Verzögerungssignal 201. Der Zeitpunkt t1 ist in aller Regel fest vorgegeben. Der Ultraschall-Frequenzempfänger 8 liefert über seinen Ausgang durch empfangene Ultraschallsignale 5 verursachte Ausgangssignale an einen zweiten Eingang des UND-Gliedes 10. Bei Koinzidenz eines solchen Ausgangssignals mit dem Verzögerungssignal 201 wird der Ausgang des UND-Gliedes 10 aktiviert, wodurch der Aus- lösevorrichtung 11 ein Signal zugeführt wird. Diese gibt über eine Auslösesignalleitung 12 das entstandene Auslösesignal an die eigentliche Luftsack-Anordnung ab.
Wie ebenfalls bereits erläutert, zeigt Figur 4 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße automatische Luftsack-Rettungsgerät mit einem für das Abstrahlen und das Aufnehmen von Ultraschallwellen gemeinsamen Ultraschall-Sende-/Empfangswandler 3, einem erweiterten Taktgenerator 61, einer erweiterten Verzögerungseinrichtung 91, einem Umschalter 14, einem Dopplerverschiebungs-Auswerter 15, einem Schwellwertschalter 16 und einem Verknüpfungsglied 17. Die weiteren Einrichtungen, nämlich der Ultraschall-Frequenzgenerator 7, der Ultraschall-Frequenzempfänger 8 und die Auslösevorrichtung 11 entsprechen den in der Figur 2 gezeigten Einrichtungen und tragen die gleichen Bezugszeichen. Der erweiterte Taktgenerator 61 liefert Taktsignale wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 an den Ultraschall-Frequenzgenerator 7. Außerdem liefert er Triggersignale über eine Triggersignalleitung 18 an die erweiterte Verzögerungseinrichtung 91 und an einen Triggersignaleingang des Umschalters 14. Der elektrische Ein-/Ausgang des gemeinsamen Ultraschall-Sende-/Empfangswandlers 3 ist mit dem Umschalter 14 verbunden. Der dem einen von zwei Schaltzuständen entsprechende Eingang des Umschalters 14 ist mit dem Ausgang des Ultraschall-Frequenzgenerators 7 verbunden.
Der dem anderen von zwei Schaltzuständen entsprechende Ausgang des Umschalters 14 ist mit dem Eingang des Ultraschall-Frequenzempfängers 8 verbunden. Da ein Empfangssignal 51, vgl. Figur 3, grundsätzlich auf Grund physikalischer Gegebenenheiten zeitlich versetzt zu einem betreffenden Sendesignal 41 auftritt, ist die vorteilhafte Anordnung eines gemeinsamen Ultraschall-Sende-/Empfangswandlers unter Zuhilfanal;ne des zenannten Umschalters 14 ermöglicht. Der Zeitpunkt des abzugebenden Auslösesignals ist vorteilhafterweise in vorgegebenen Grenzen in Abhängigkeit von den Beförderungsverhältnissen und/ oder der Beförderungsgeschwindigkeit einzustellen. Dies kann entweder durch den Führer de s des Personenbeförderungsmittels 1 oder automatisch in Abhängigkeit von der Befördenngsgeschwindigkeit entsprechenden Meßsignalen erfolgen. Die gemäß Figur 4 gestaltete Weiterbildung der Erfindung erlaubt, den Auslösezeitpunkt durch von einem geeignet ausgestatteten Geschwindigkeitsmesser über eine Meßsignalleitung 19 in der erweiterten Verzögerungseinrichtung 91 empfangene Meßsignale zu bestimmen. Entsprechend ist in Figur 3 das Verzögerungssignal 201 in einem von der Beförderungsgesehwindigkeit abhängigen Zeitpunkt t1(v) abschaltbar. In dem Ausführungsbe,9'.spiel gemäß Figur 4 werden die Verzögerungssignale 201 über eine Verzögerungssignalleitung 20 einem von mehreren-Eingängen des Verknüpfungsgliedes 17 zugeführt. Der vorgesehene Dopplerverschiebungs-Auswerter 15, dem über eine Daktleitung 13 Taktsignale vom erweiterten Taktgenerator 61 zuführbar sind und dem aus dem Ultraschall-Frequenzempfänger 8 Ausgangssignale über einen weiteren Signaleingang geliefert werden, hat in Zusammenarbeit mit dem Schwellwertschalter 16 die Aufgabe, die relative Geschwindigkeit zu einem etwaigen Kollisionsobjekt zu überwachen. Dazu ist der Ausgang des Schwellwertschalters 16 an einen weiteren Eingang des Verknüpfungsgliedes 17 gelegt, dem über einen anderen Eingang die Ausgangssignale des Ultraschall-Frequenzempfängers 8 zuführbar sind. Bei Uberschreiten einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Auslösezeitpunkt mit Hilfe des Verknüpfungsgliedes 17 die Auslösevorrichtung 11 aktiviert. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung erlaubt, daß bei einer ermittelten Relativgeschwindigkeit Vrel = O zu einem bewegten KollisionsobJekt und einem vorgegebenen Mindestabstand zu diesem Kollisionsobjekt in Abhängigkeit von der Beförderungsgeschwindigkeit ein Warnsignal, vorzugsweise ein Warnton, ausgelöst wird.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gestattet, daß der Luftsack mit der Aktivierung der Auslösevorrichtung 11 zunächst nur teilweise und erst nach einer eingetretenen Kollision durch an sich bekannte Anordnungen vollständig aufgeblasen wird.
Die vorliegende Erfindung erlaubt auch anstelle des Aufblasens eines Luftsacks das Straffen von dafür geeigneten Sicherheitsgurten.
9 Patentansprüche 4 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Automatisches LuStsack-Rettungsgerät für Personenbeförderungsmittel, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei dem zum Schutz von Insassen die durch eine Kollision freiwerdenden Kräfte durch einen hinreichend elastischen Luftsack gedämfpt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Personenbeförderungsmittel (1) Mittel zum impulsweisen Senden und Empfangen von Ultraschallwellen vorgesehen sind, daß die auszustrahlende Ultraschallkeule so ausgerichtet ist, daß kollisionsrelevante Objekte im Reflexionsbereich der Ultraschallkeule detektierbar sind, daß Mittel vorgesehen sind, mittels derer reflektsrte Ultraschallwellen in einem vorgegebenen Zeitraum ausgewertet werden, um ein Kollisionsobjekt (2) in einem vorgegebenen Abstand von dem Personenbeförderungsmittel (1) zu detektieren, und daß eine Auslösevorrichtung (11) vorgesehen ist, mittels derer das Aufblasen des Luftsackes veranlaßt wird.
2. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Uaktgenerator (6) vorgesehen ist, der über je eine aktleitung mit einem Ultraschall-Brequenzgenerator (7) und einer Verzögerungseinrichtung (9) verbunden ist, daß an den Ausgang des Ultraschall-Frequenzgenerators (7) ein Ultraschall-Sendewandler (31) angeschlossen ist, der in Abhängigkeit von aus dem Taktgenerator (6) dem Ultraschall-Brequenzgenerator (7) zugeführten Taktsignalen impulsweise Ultraschallwellen abstrahlt, daß ein Ultraschall-Empfangswandler (32) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem Ultraschall-Frequenzempfänger (8) verbunden ist, daß der Ultraschall-Frequenzempfänger (8) mit seinem Ausgang und die Verzögerungseinrichtung (9) mit ihrem Ausgang an Je einen Eingang eines ESD-Gliedes (10) angeschlossen sind und daß der Ausgang des OND-Gliedes (10) mit dem Eingang der Auslösevorrichtung (11) verbunden ist, an deren Ausgang über eine Auslösesignalleitung (12) ein Auslösesignal abgebbar ist.
3. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein für das Abstrahlen und das Aufnehmen von Ultraschallwellen gemeinsamer Ultraschall-Sende-/Empfangswandler (3) vorgesehen ist, dessen elektrischer Ein-/Ausgang mit einem von einem erweiterten Taktgenerator (61) steuerbaren Umschalter (14) verbunden ist, und daß der dem einen von zwei Schaltzuständen entspredende Eingang des Umschalters (14) mit dem Ausgang des Ultraschall-.Frequenzgenerators (7) und der dem anderen von zwei Schaltzuständen entsprechende Ausgang des Umschalters (14) mit dem Eingang des Ultraschall-Frequenzempfängers (8) verbunden ist.
4. Automatisches Luftsack-Re ttungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Zeitpunkt des abzugebenden Auslösesignals in vorgegebenen Grenzen vom Rührer des Personenbeförderungsmittels (1) in Abhängigkeit von den Beförderungsverhältnissen entstellbar ist.
5. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Zeitpunkt des abzugebenden Auslösesignals in vorgegebenen Grenzen automatisch in Abhängigkeit von der Beförderungsgeschwindigkeit einstellbar ist.
6. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine erweiterte Verzögerungseinrichtung (91) vorgesehen ist, der an einem ersten Signaleingang über eine Triggersignalleitung (18) aus dem erweiterten Taktgenerator (61) Triggersignale und an einem zweiten Signaleingang über eine Meßsignalleitung (91) ständig der 3efdrderungsgeschwindigkeit entsprechende Meßsignale zuführbar sind und daß in der erweiterten Verzögerungseinrichtung (91) eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, mittels derer der Zeitpunkt des abzugebenden Auslösesignals in Abhängigkeit von einem betreffenden Meßsignal bestimmbar ist.
7. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß ein Dopplerverschiebungs-Auswerter (ins) vorgesehen ist, dem über eine aktleitung (13) an einem ersten Signaleingang Taktsignale und über eine weitere Leitung an einem zweiten Signaleingang Ausgangssignale des Ultraschall-Frequenzempfängers (8) zuführbar sind, daß dem Dopplerverschiebungs-Auswerter (15) ein Schwellwertschalter (16) nachgeschaltet ist und daß der Ausgang des Ultraschall-Frequenzempfängers (8), der Ausgang der erweiterten Verzögerungseinrichtung (91) und der Ausgang des Schwellwertschalters (16) auf jeweils individuelle Eingänge eines Verknüpfungsgliedes (17) gelegt sind, dessen Ausgang mit der Auslösevorrichtung (11) verbunden ist.
8. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei ermittelter Relativgeschwindigkeit Vrel = O zu einem bewegten gollisionsobjekt und einem vorgegebenen Mindest- abstand zu dem KolLisionsobjekt in Abhängigkeit von der Beförderungsgeschwindigkeit ein Warnsignal, vorzugsweise ein Warnton, ausgelöst wird.
9. Automatisches Luftsack-Rettungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Luftsack mit der Aktivierung der Auslösevorrichtung (11) teilweise aufgeblasen wird und daß der Luftsack durch an sich bekannte Anordnungen bei eingetretener Kollision vollständig aufgeblasen wird.