DE3604216A1

DE3604216A1 - Sensor zum selbsttaetigen ausloesen von insassenschutzvorrichtungen bei einem unfall

Info

Publication number: DE3604216A1
Application number: DE19863604216
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Condne; Bernhard Dipl Ing Mattes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-02-11
Filing date: 1986-02-11
Publication date: 1987-08-13
Anticipated expiration: 2006-02-12
Also published as: GB2186369B; JPS62249070A; DE3604216C2; GB8700648D0; GB2186369A; US4831879A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Sensor zum selbsttätigen Auslösen von Insassenschutzvorrichtungen bei einem Unfall nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, als Sensor ein ungedämpftes Pendel zur Bestimmung des Schein lots und der translatorischen Beschleunigung zu verwenden. Im Kraftfahrzeug treten bei normalem Fahrbetrieb nur trans latorische Beschleunigungen auf, die kleiner als die Erd beschleunigung sind (z.B. Haftreibung der Reifen). Somit kann das Pendel maximal ein Scheinlot von 45° anzeigen. Fahrzustände des Kraftfahrzeugs, die ohne Rotation zu ei ner größeren Auslenkung führen (z.B. Crash-Unfall oder Kurvenfahrt, wobei das Fahrzeug von einer Leitplanke ge führt wird), sollen bereits die Insassenschutzvorrichtun gen auslösen, ohne daß ein Überschlag eintreten muß. Das ungedämpfte Pendel stellt aber bezüglich einer paramet rischen Erregung der Aufhängung ein schwingungsfähiges Sy stem dar. Dadurch kann der Sensor bereits bei unkritischen Fahrzuständen (z.B. Slalomfahrt) die Insassenschutzvorrich tungen auslösen.

Ferner kann das Pendel auch in einem mit einer Dämpfungs flüssigkeit gefülllten abgeschlossenen Raum aufgehängt werden. Es ist so möglich, das Pendel kritisch zu dämpfen. Aber dadurch wird auch insbesondere dessen obere Grenz frequenz bezüglich der Rotation und Translation verringert, so daß der Sensor bei einer in der Praxis technisch mög lichen Pendellänge eine zu lange Ansprechzeit besitzt. Dies ist aber bei Insassenschutzvorrichtungen ein entscheidendes Auswahlkriterium. Es ist nämlich notwendig, daß der Sensor möglichst schnell und verzögerungsfrei anspricht und die Insassenschutzvorrichtungen rechtzeitig vor dem Unfall aus löst.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkma len des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Dämpfung durch die Flüssigkeit nur bei translatorischer Bewegung der Pendelaufhängung und der seismischen Masse und nicht bei deren Rotation wirksam ist. Die Gefahr des Auf schaukelns des Pendels wird verhindert, so daß man einen resonanzfreien Sensor erhält, der bezüglich der Rotation um die Pendelaufhängung nicht gedämpft ist. Er kann damit verzögerungsfrei die Lage des Kraftfahrzeugs anzeigen. Eine mögliche Verfälschung der absoluten Lagemessung durch trans latorische Beschleunigungen ist dabei erwünscht, da eine entsprechend kritische Fahrsituation zusätzlich zur Lage des Kraftfahrzeugs richtig bewertet wird. Die bei Einsatz des Sensors als Überrollsensor zusätzlich zur Lage noch be nötigte Rotationsgeschwindigkeit läßt sich leicht aus der Lageänderung des Pendels mit Hilfe einer elektrischen Aus werteschaltung ableiten. Es ist somit möglich, mit einem einfach aufgebauten und preisgünstigen Sensor, der nur ein resonanzfreies Ausgangssignal liefert, in Kombination mit einer elektrischen Auswerteschaltung die Winkelgeschwindig keit und die Lage des Kraftfahrzeugs, insbesondere zu den beiden Fahrzeugachsen, zu bewerten. Es ist ein Auslösen der Insassenschutzvorrichtungen rechtzeitig vor einem Überschlag sowohl um die Längsachse als auch um die Querachse des Kraft fahrzeugs möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebe nen Sensors möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ei nen Sensor in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2a einen Längsschnitt durch einen Sensor zur Messung in einer ein zigen Achse,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II und

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Bestimmung der Rotations geschwindigkeit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse eines Sensors 11 bezeich net, das einen abgeschlossenen Innenraum 12 aufweist. Dieser Innenraum 12 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Im Mittel punkt des Innenraums 12 ist an einer Befestigung 13 mit ei nem Faden 14 eine Kugel 15, die als seismische Masse dient, aufgehängt. Der Faden 14 und die Kugel 15 bilden zusammen ein Pendel mit der Länge l. Der Aufhängepunkt der Kugel 15 und der Mittelpunkt des Innenraums 12 sollen etwa zusammen fallen. Ferner ist der Innenraum 12 vollständig mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Das spezifische Gewicht der Dämpfungsflüssigkeit muß sich vom spezifischen Gewicht des Materials der Kugel 15 unterscheiden. Zur Dämpfung kann auch ein Gas verwendet werden, das obige Bedingung erfüllt.

Der Innenraum 12 kann ebenfalls als Quader oder in einer sonstigen Form ausgebildet sein. Wichtig ist, daß der In nenraum derart gestaltet ist, daß bei einer Rotation des Gehäuses um den Aufhängepunkt des Pendels die Dämpfungs flüssigkeit um das Pendel praktisch absolut in Ruhe bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Durchmesser des Innen raums 12 des Gehäuses 10 in jeder Richtung gesehen größer ist als die Länge l des Pendels und die sich an der Sensor wand ausbildende Grenzschicht der Dämpfungsflüssigkeit. Bei der Dimensionierung des Gehäuses 10 des Sensors 11 ist man bestrebt, möglichst klein zu bauen. Dabei wird aber der Länge l des Pendels dadurch eine untere Grenze gesetzt, daß dieses nicht als Biegebalken wirken darf, da die Reibung des Lagers klein sein muß. Auf diese Forderung ist auch die seismische Masse abzustimmen. Sie kann sowohl als Kugel als auch in jeder beliebigen anderen Gestaltungsform ausgebil det sein. Die Befestigung 13 des Pendels soll die Strömung der Flüssigkeit möglichst wenig stören. Die Länge des Pen dels, die Form und das Gewicht der seismischen Masse be stimmen in Verbindung mit der gewünschten Dämpfung die Aus wahl eines Fluids, entweder Flüssigkeit oder Gas, mit ge eigneter Viskosität und Dichte. Sofern man nicht durch eine besondere Gestaltung der seismischen Masse zusätzlich die Dämpfung beeinflussen will, wird man als Masse eine Kugel bevorzugen.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sen sors dargestellt, das sich nur zur Messung in einer be stimmten Ebene eignet. Will man also bei einem Kraftfahr zeug eine Drehung sowohl um die Längs- als auch um die Querachse messen, so muß man zwei solche Sensoren senk recht zueinander anordnen. Dies scheint zwar nachteilig zu sein, aber durch die feste Lagerung des Pendels ist seine Form frei wählbar und die Lagemessung besonders einfach.

Der Sensor 11 a hat ein Gehäuse 10 a mit einem Innenraum 12 a, der wiederum nach den oben beschriebenen Kriterien ausgestaltet ist. Selbstverständlich sind dabei die Aus wahlkriterien auf eine zweidimensionale Darstellung zu reduzieren. Etwa in der Mitte des Innenraums 12 a befin det sich eine Halterung 23 mit einer Achse 24. Auf der Achse 24 ist ein Pendel 25 als seismische Masse gela gert. Am Pendel 25 können noch zusätzlich Flächen 26 befestigt sein, um die Dämpfung in der Flüssigkeit zu erhöhen. In der Halterung 23 ist ferner eine Reflex lichtschranke 27 angeordnet, mit deren Hilfe durch Ab standsmessung zum in diesem Bereich nockenförmig ausge bildeten Pendel 25 dessen Lage bestimmt wird. Es kann aber auch diese Lageänderung mit Hilfe eines indukti ven oder anderen optischen Verfahrens bestimmt werden. Auch ist eine Leitfähigkeitsmessung möglich.

Bei Verwendung des Sensors bei mit Überrollbügeln aus gerüsteten Cabrio-Fahrzeugen ist - wie bereits oben er wähnt - noch zusätzlich die Rotationsgeschwindigkeit notwendig. Damit der Sensor bei einer bestimmten Nei gung α des Kraftfahrzeugs den Überrollbügel ausfahren bzw. auslösen kann, muß auch die Rotationsgeschwindigkeit bekannt sein. Dies läßt sich, wie in Fig. 3 dargestellt, aus der gemessenen Lageänderung ableiten. In - wie aus der Physik bekannter Weise - wird dazu die Lage nach der Zeit differenziert.

Dazu ist in Fig. 3 ein Blockschaltbild dargestellt. Mit einem Sensor entsprechend der oben beschriebenen konstruk tiven Ausbildung wird eine Lageänderung ϕ gemessen. Durch eine elektronische Schaltung 30 wird von dieser Lage ϕ durch Differentation nach der Zeit die Rotationsgeschwindig keit ϕ bestimmt. Abhängig von der Fahrzeuggeometrie werden beide Signale ϕ und ϕ gewichtet und addiert. Bei Über schreiten einer bestimmten vorgebenen Schwelle 31 kann dann in einer sogenannten Endstufe 32 eine bestimmte Insassen schutzvorrichtung z.B. der Überrollbügel rechtzeitig ausge löst werden, so daß er in der Konfliktsituation als Schutz zur Verfügung steht.

Da der Sensor aber auch translatorische Beschleunigungen an zeigt, ist er auch geeignet, zusätzliche Insassenschutzvor richtungen wie z.B. Gurtstraffer, Warnblinkanlage oder die Zentralentriegelung zu aktivieren. Somit kann der Sensor nacheinander verschiedene Sicherheitsvorrichtungen auslösen, wozu eine entsprechende elektronische Frequenzbewertung und verschiedene Auslöseschwellen notwendig sind. Ferner kann der Sensor aber auch so verwendet werden, daß er zugleich alle Sicherheitseinrichtungen einer Art für alle Fahrzeugin sassen gleichzeitig auslöst.

Der erfindungsgemäße Sensor liefert somit bei einer ein fachen und preisgünstigen Bauweise ein resonanzfreies Aus gangssignal, das mit Hilfe einer elektronischen Auswerte schaltung die Winkelgeschwindigkeit ϕ eines Kraftfahrzeu ges und die Lage zum Scheinlot bewertet.

Claims

1. Sensor, insbesondere zum selbsttätigen Auslösen von In sassenschutzvorrichtungen in Kraftfahrzeugen bei einem Un fall, mit einem von einem Gehäuse (10) abgeschlossenen Raum (12), in dem sich als seismische Masse ein Körper (15) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Raum (12) völlig mit einem Fluid gefüllt ist, daß der Kör per (15) als Pendel ausgebildet ist, daß der Raum (12) in allen Schwingungsrichtungen des Pendels einen Radius hat, der größer ist als die Pendellänge (l) und die sich an der Wand des Raums (12) ausbildende Grenzschichtdicke des Fluids, daß das spezifische Gewicht des Pendels sich vom spezifi schen Gewicht des Fluids unterscheidet und daß die Reibung bei der Bewegung des Pendels relativ zum Fluid zu einer aperiodischen Dämpfung des Pendels führt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (12) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Körper (15) als Kugel ausgebildet ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lageänderung des Körpers (15) mit Hilfe eines induktiven Verfahrens bestimmt wird.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lageänderung des Körpers (15) mit Hilfe eines optischen Verfahrens bestimmt wird.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lageänderung des Körpers (15) mit Hilfe von Leitfähigkeitsmessungen bestimmt wird.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß eine zusätzliche Rückstellkraft (Feder, Ma gnet), die auf das Pendel wirkt, vorhanden ist.

8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Pendel in einer Achse gelagert ist.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei Pendel senkrecht zueinander angeordnet sind und daß die Pendel jeweils nur in einer Ebene schwin gen können.

10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pendel in einem gemeinsamen Raum (12) angeordnet sind.

11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor alle Insassenschutzvor richtungen einer Art für alle Fahrzeuginsassen gleich zeitig auslöst.

12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mehrere Auslösestufen aufweist und dadurch mehrere verschiedene Insassen schutzvorrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auslöst.

13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Sensors (10) mit Hilfe einer elektronischen Auswerteschaltung (30) zur Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugs nach der Zeit differenziert wird.

14. Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für die Rotationsgeschwindigkeit und für die Lage unterschiedlich gewichtet ausgewertet und addiert werden.