DE3207216C2

DE3207216C2 - Auslösevorrichtung für eine Insassenschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE3207216C2
Application number: DE3207216A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7032 Sindelfingen Andres; Lothar 7031 Nufringen Kassing; Heinz W. Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Knoll; Volker Dipl.-Ing. 7031 Aidlingen Petri
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-02-27
Filing date: 1982-02-27
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPH0238414B2; JPS58152645A; DE3207216A1; FR2522302A1; FR2522302B1

Abstract

Auslösevorrichtung für eine Insassenschutzvorrichtung, insbesondere für Aufprall-Rückhaltesysteme in Fahrzeugen, bestehend aus der Kombination eines bei einer bestimmten Beschleunigung (Verzögerung) möglichst trägheitslos schaltenden Beschleunigungssensors mit einer Integrationsschaltung, deren Entladezeitkonstante größer als die Ladezeitkonstante ist, und mit eine mit Hysterese schaltenden Schwellwertschalter sowie mit einem Beschleunigungsschalter im Zündkreis eines elektrisch gezündeten Auslöseelementes als kostengünstiges, schnellschaltendes und gegen Fehlzündungen weitgehend gesichertes Aggregat.

Description

a) als Beschleunigungssensor (1) ist ein Schalter, bestehend aus einem feststehenden Kontakt und einem federnden Kontakt mit bestimmter Federspannung und geringer Masse vorgesehen, der oberhalb eines bestimmten Beschleunigungsschwellwertes fast verzögerungsfrei schließt und unterhalb desselben fast verzögerungsfrei öffnet;

b) die Entladezeitkonstante der Integrationsschaltung (2) ist größer als die Ladezeitkonstante;

c) es ist ein Schwellwertschalter (4) mit Hysteresewirkung vorgesehen, welcher bei einem bestimmten ersten Schwellwert einschaltet und bei einem bestimmten zweiten niedrigeren Schwellwert ausschaltet;

d) es ist ein Beschleunigungsschalter (7) mit einem trägeren Ein- und Ausschaltverhalten sowie mit einem niedrigeren Beschleunigungsschwellwert als dem des Beschleunigungssensors (1) vorgesehen;

e) der Beschleunigungssensor (1), die Integrationsschaltung (2) und der Schwellwertschalter (4) liegen im Steuerstromkreis der Schaltstufe (6) und der Beschleunigungssohalter (7) liegt im Erregerstromkreis des Auslöseelements (9), wobei das Auslöseelement zwischen der Schaltstufe (6) und dem Beschleunigungsschalter (7) angeordnet ist.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Auslösevorrichtungen werden bei gasbetätigten Rückhaltesystemen (z. B. Gurtstrammer oder »Airbags«) verwendet.

Aus der DE-OS 22 22 038 ist eine Auslösevorrichtung bekannt, bei der beschleunigungsabhängige Signale eines Beschleunigungssensors, die einen Schwellwert übersteigen, zur Unterscheidung von Störsignalen integricrt und mit einem weiteren Schwellwert verglichen werden, bei dessen Überschreiten Signale zur Steuerung von Betätigungsgliedern abgegeben werden. Diese Vorrichtung ist für ein Rückhaltesystem vorgesehen, bei welchem der Sensor bei einem Aufprall Impulse mit veränderlicher Amplitude abgibt, welche, wenn sie eine vorgegebene Schwelle überschreiten, integriert und anschließend mit einem weiteren Schwellwert verglichen werden, bei dessen Überschreiten ein Auslösesignal erfolgt. Dieses geschieht, um echte Beschleunigungssigna- b5 Ie von Störsignalen (z. B. Fahrt durch Schlaglöcher) unterscheiden zu können.

Es bedeutet aber eine Verzögerung der Signalgabe, denn das Ende des Signals soll ja möglichst unverzögert weitergegeben werden. Die auftretenden Beschleunigungssignale, im wesentlichen die negative Komponente, a'so Verzögerungssignale, die beim Aufprall auf ein Hindernis mit einem karosseriefesten Sensor ermitteil werden, haben einen anderen Verlauf als Störsignale, bei denen es sich im wesentlichen um symmetrisch zur Achse liegende Sinussignale handelt, die — als sogenannter Hammerschlageffekt — innerhalb von etwa 20 ms aperiodisch abklingen, während Aufprallverzögerungen unsymmetrisch verlaufen und mit Überschreitungen der Achse überwiegend im negativen Bereich der Beschleunigung liegen.

Fehlauslösungen können sehr schwerwiegende Folgen haben, aber andererseits darf die ganze Auslösevorrichtung nicht teuer werden, um eine breite Anwendung nicht zu verhindern.

Aus der DE-AS 22 14 478 ist ferner ein Bcschleunigungssensor bekannt, der aus einer an einem streiferiförmigen, biegsamen Stützkontakt mit Vorspanneinrichtung angeordneten beweglichen Masse und aus einem Aufl?.ufkontakt besteht. In diesem Beschleunigungssensor ist mittels der Vorspanneinrichtung der aus der DE-OS 22 22 038 bekannte erste Schweilwertgcbcr bereits enthalten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Auslösevorrichtung füV eine Insassenschutzvorrichtung so weiterzubilden, daß sie bei einfacher und damit preiswerter Ausführung den besonderen Bedingungen von Rückhaltesysiemem entspricht, ohne auf die erforderliche Sicherheit verzichten zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Auslösevorrichtung durch die im Patentanspruch angegebene Kombination der kennzeichnenden Merkmale gelöst. Besondere Vorteile in Bezug auf die Kosten ergeben sich u. a. durch die Verwendung eines einfachen Schulter.·» als Beschleunigungssensor, der aus einem feststehenden Kontakt und einem federnden Kontakt mit bestimmter Federspannung mit geringer Masse die nötige Verzögerungsfreiheit besitzt und in der Lage ist, wechselnden Beschleunigungen und Verzögerungen, die in Abständen von 1 bis 2 ms die durch die Federspannuug vorgegebene Beschleunigungsschwelle überschreiten, zu folgen, d. h. bei Verzögerungen oberhalb der Schwelle zu schließen und darunter zu öffnen. Zusammen mit den darauf abgestimmten Lade- und Entladczeitkonstanten der Integrationsschaltung und dem nachfolgenden Schwellwertschalter ergibt sich damit zum einen eine sichere Unterscheidungsmöglichkeit, ob es sich um Störsignale oder um einen Aufprall handelt, und zum anderen ist dadurch im Falle eines Aulpralls eine schnelle Signalgabe möglich, die ja hier besonders wichtig ist. Dies wird später noch ausführlicher erläutert. Die Verbindung von langsamerer Entladung der Integrationsschaltung mit den passend gewählten Schwcllwcrlen des Schwellwertschalters stellt ein für die Auslösung des Auslöseelementes, z. B. der Zündpille eines Gurtstranimers, genügend langes Ansteuersignal zur Verfugung und erspart damit eine an den Schwellwertschalter anschließende Pulsformung, beispielsweise eine monoslnbile Kippstufe. Schließlich ist im Erregerstromkreis des Auslöseelements ein Beschleunigungsschalter vorgesehen, der von der gleichen Bauart wie der Beschlcunigungssensor sein kann, jedoch eine niedrigere Bcschlcnnigungsschwelle und ein trägeres Schaltverhallen haben kann. Er muß erst dann einschalten, wenn der Vergleich Störsignal-Aufprall abgeschlossen ist und am Ausgang

des Schwellwertschalters das Ansteuersignal für die .Schaltstufc erscheint Für die Abschaltträgheit sind keine Vorgaben erforderlich, da nach dem Auslösen der Zündpiile die Auslösevorrichtung nicht mehr aktiv ist Durch die Anordnung der Zündpille zwischen Schaltstufc und Beschleunigungsschalter k-inn ein Kurzschluß zwischen einem Bauteil der Auslösevorrichtung und Pluspol oder Minuspol der Versorgungsspannung keine ungewollte Auslösung bewirken, solange nicht der Beschleunig ingsschalter geschlossen ist Auch ein Kurzschluß an der Zündpille selbst, z. B. bei Reparaturarbeiten, bleibt in diesem Fall ohne Folgen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung näher erläutert Es zeig!

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung,

F i g. 2a den typischen Verlauf eines Störsignals und

F i g. 2b den typischen Verlauf eines Beschleunigungssignals beim Aufprall eines Fahrzeuges auf ein festste- hendes Hindernis.

In Fig. 1 ist schematise.¹! das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung für einen Gurtstrammer dargestellt, welcher bei einem Aufprall den von einem Fahrzeuginsassen angelegten Sicherheitsgurt festzieht. Dieses geschieht beim Ausführungsbeispiel mittels eines pyrotechnischen Treibsatzes, der elektrisch gezündet wird.

in Reihenschaltung liegen zwischen Plus- und Minuspol der Versorgungsspannung ein Beschleunigungssensor 1 und eine Integrationsschaltung 2, in bekannter Weise bestehend aus einem Ladewiderstand 2a, einer Spule 2b, die im Einzelfall auch weggelassen werden kann, einem Kondensator 2cund einem zu diesen parallelen Entladewiderstand 3. Am Verbindungspunkt zwisehen Spule 2b und Kondensator 2c ist der Vergleichseingang eines als Schwellwertschalter 4 dienenden Opern lionsvcrstärkers über einen Eingangswiderstand Aa angeschlossen, dessen Schwellwert über einen an der Versorgungsspannung liegenden variablen Widerstand 5 einstellbar ist und am anderen Eingang des Operationsverstärkers liegt. Durch eine Rückkopplung (Widerstand 4b) zwischen Ausgang und Vergleichseingang des Operationsverstärkers wird eine Hysteresewirkung erreicht, d. h., am Verstärkerausgang erscheint ein Signal, wenn die Spannung am Vergleichseingang den eingestellten Schwellwert übersteigt. Dieses verschwindet erst, wenn die Spannung einen durch den Wert des Widerstandes 4b im Rückkopplungszweig bestimmten, unterhalb des Schwellwertes liegenden Spannungswert unterschreitet. Am Ausgang des Schwellwertschalters 4 isi eine Schaltstufe 6, bestehend aus einem vom Ausgangssignal des Schwellwertschalters angesteuerten Transistor angeordnet, dessen Kollektor-Emitter-Pfad im Zündstromkreis der Zündpille liegt. Dieser Zünd-Stromkreis führt vom Pluspol der Bordspannung Ub über die Schaltstufe 6, die Zündpille 9 und einen Beschleunigungsschalter 7, der in der Arbeitsweise dem Heschlcunigungssensor 1 ähnlich ist, aber ein trägeres .Schaltverhalten und einen niedrigeren Beschleunigiingsschwellwert haben kann, zum Minuspol der Bordspannung.

Die Funktionsweise der Auslösevorrichtung wird nachstehend erläutert. Der Beschleunigungssensor 1 ist, wie bereits erläutert, auf einen bestimmten Schwellwert, f. B. auf Verzögerungen von 4 g eingestellt. Bei Verzögerungen oberhalb dieses Wertes schließt der Schalter möglichst trägheitslos, darunter öffnet er. Bei geschlossenem Schalter wird der Kondensator 2c über den Ladewiderstand 2a und die Spule 2b von der Versorgungsquelle her über eine Spannungskonstanthalteschaltung 8 und eventuell über eine angedeutete Konstantstromquelle 10 mit einer bestimmten Ladezeitkonstante geladen. Über den Entladewiderstand 3 wird der Kondensator bei geöffnetem Schalter mit einer Entladezeitkonstanten, die größer als die Ladezeitkonstante ist, entladen. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Wert des Ladewiderstandes 2a kleiner ist als der des Entladewiderstandes 3. Betrachtet man Fig.2a, in welcher der Verlauf von Beschleunigung + b und Verzögerung - b über der Zeit / bei einem Störsignal aufgetragen ist und der Schwellwert, bei welchem der Schalter betätigt wird, durch eine gestrichelte Gerade parallel zur Abszisse eingetragen ist, so erkennt man, daß bei geeigneter Wahl der Zeitkonstanten nur eine kleine Aufladung des Kondensators, wenn überhaupt, erfolgt, weiche den nachgeschalteten Schwellwertschalter nicht durchschalten kann. Bei einem Aufprall hingegen ist die Beschleunigung, wie in F i g. 2b dargestellt, bezüglich des gestrichelt dargestellten Schwellwertes überwiegend auf Werten zu finden, bei denen der Sensor 1 geschlossen ist und der Kondensator 2c somit aufgeladen wird, wodurch der am Widerstand 5 eingestellte Schwellwert schnell überschritten wird und der Schwellwertschalter ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Kollektor-Emitter-Strecke der Schaltstufe 6 öffnet und dadurch die Zündpille 9 zündet. Da der Beschleunigungsschalter 7 auf einen niedrigeren Schwellwert, beispielsweise 2,5 g eingestellt ist, und träger schaltet, spätestens aber mit öffnen der Schaltstufe 6 schließt, kann zu diesem Zeitpunkt Strom durch die Zündpille 9 fließen. Um diesen Stromfluß solange zu gewährleisten, daß die Zündpille auch sicher zündet (etwa 1 bis 2 ms), ist der Schwellwertschalter durch die beschriebene Hysterese so ausgebildet daß die Entladung des Kondensators vom Einschaltschwellwert bis zum Ausschaltwert in Verbindung mit der Entladezeitkonstanten wenigstens solange dauert, daß die Zündpille sicher zündet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Auslösevorrichtung für eine Insassenschutzvorrichtung, insbesondere für ein Aufprall-Rückhaltesystem in einem Fahrzeug, mit der Reihenschaltung eines Beschleunigungssensors, einer Integrationsschaltung mit unterschiedlicher Auflade- und Entlade-Zeitkonstante, eines Schwellwertschalters und einer Schaltstufe für ein Auslöseelement, g e k e η η - ίο zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: