DE3733399C2 - Sicherheitsstromversorgungssystem für ein im Lenkrad eines Kfz eingebautes Insassenschutzsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsstromversorgungssystem für ein im Lenkrad ein es Kraftfahrzeuges eingebautes, einen Aufprallsensor und einen durch diesen aktivierbaren Auslöser zum Aufblasen eines Luftsackes aufweisendes Insassen­ schutzsystem.

Luftsäcke sind die neuesten aktiven Rückhaltesysteme zum Schutz von Fahr­ zeuginsassen bei einem Unfall. Diese Luftsäcke weisen eine aufblasbare Blase, die normalerweise in einem kompakten Raum zusammengefaltet ist, einen Gasgenerator zum schlagartigen Einblasen von Druckgas in die Blase und einen Steuerkreis auf, der auf einen Zusammenstoß anspricht und den Gasgenerator auslöst. Es wurde festgestellt, daß der Fahrer am besten geschützt ist, wenn der Luftsack am Lenkrad angebracht ist. Da jedoch das Lenkrad frei drehbar bleiben muß, war es bisher schwierig und teuer, eine sichere und verläßliche Stromquelle für das Luftsack-Steuersystem vorzusehen.

In der US 4 504 082 beispielsweise wurde vorgeschlagen, den Luftsack-Steuer­ kreis über den Hupenschaltkreis direkt mit der Fahrzeugbatterie zu verbinden. Diese Verbindung erfordert jedoch größere Änderungen in der Verdrahtung des Fahrzeuges und verläßt sich auf die Fahrzeugbatterie als primäre Stromquelle.

Die US 4 405 924 offenbart eine Schaltung zur Stromversorgung eines am Lenkrad eines Kraftfahrzeuges angebrachten Ultraschallsenders, der mit einem am Armaturenbrett vorgesehenen Ultraschallempfänger zusammenwirkt, um mittels eines am Lenkrad angebrachten Schalters eine bestimmte Fahrgeschwin­ digkeit einzustellen. Diese Stromversorgungsschaltung ist mit dem Hupenschalt­ kreis gekoppelt und enthält einen Kondensator, der immer dann als aktive Stromquelle arbeitet, wenn der Hupenschalter betätigt wird, denn der zu ver­ sorgende Sender ist im Normalfall der tatsächlich wirksame Energieverbraucher. Der Auslöser eines Insassenrückhaltesystems hingegen ist nur ein potentieller Energieverbraucher, da er im Normalfall stromlos ist und nur im Schadensfall (Zusammenstoß) in einen stromführenden Zustand übergeht. Daher stellt seine Energieversorgungseinrichtung, auch wenn die Hupe betätigt wird, nur eine Spannungsquelle dar, die nur im Auslösefall zur Stromquelle wird.

Aus der US 39 80 318 und der US 42 22 030 ist die Stromversorgung eines Insassenrückhaltesystems mittels eines Energiespeichers bekannt. Bei diesen Systemen wird der Energiespeicher erst bei Betätigung des Zündschalters an die Batterie angeschlossen. Daher ist bei ausgeschalteter Zündung eine Aktivierung des Rückhaltesystems nicht gewährleistet. Ist ein stehend es, noch mit dem Fahrer besetztes Fahrzeug in einen Unfall verwickelt, was durchaus vorkommen kann, so kann der Fahrer nicht durch den Luftsack geschützt werden.

Die US 4 167 276 beschreibt eine elektrisch arbeitende Auslöseeinrichtung für einen Luftsack eines Insassenrückhaltesystems mit einer integrierten Batterie zur Energieversorgung. Solch eine Batterie kann jedoch einer Alterung unterliegen, so daß eine Überwachung oder eine regelmäßige Überprüfung erforderlich ist, um die Funktionsfähigkeit des Rückhaltesystems zu gewährleisten.

Aus der DE-OS 24 54 424 ist eine elektronische Steuerschaltung für Sicherheits­ vorrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt, bei der als Notspannungsquelle für die Schaltung Kondensatoren vorgesehen sind, welche bei Ausfall der Betriebs­ spannungsquelle bei einer Kollision des Fahrzeugs die Funktion der Schaltung aufrechterhalten. Die Aufladung dieser Kondensatoren kann über eine Kontroll­ lampe überwacht werden. Diese Steuerschaltung für eine Sicherheitsvorrichtung erfordert jedoch eine komplette separate Verdrahtung in dem Kraftfahrzeug, was sehr aufwendig und fehleranfällig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsstromversorgungs­ system für ein im Lenkrad eines Kraftfahrzeuges eingebautes Insassenschutzsys­ tem zu schaffen, das keine Änderung der Fahrzeugverdrahtung erfordert, auch bei Trennung von der Fahrzeugbatterie funktionsfähig ist und das einen aus wenigen Bauteilen bestehenden Steuerkreis ermöglicht, der billig herstellbar und wenig störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist die Energiequelle für das Aktivieren des Luftsack-Systems ein Speicherele­ ment, beispielsweise ein Kondensator oder eine wiederauf­ ladbare Batterie, das während des normalen Betriebes des Kraftfahrzeuges aufgeladen wird. Im Falle eines Zusammenstoßes liefert dieses Speicherelement die Energie für das Auslösen des Gasgenerators,so daß das Sicherheitssystem auch nach einem Ausfall der Fahrzeugbatterie oder einem Kabelbruch voll funktionsfähig bleibt. Da die die Hupe aktivierende Vor­ richtung, normalerweise ein Relais, gewöhnlich am Lenkrad angebracht ist, sind keine zusätzlichen elektrischen An­ schlusse erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Abwandlung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit einem Luftsack,

Fig. 2 einen Steuerkreis für den Luftsack, und

Fig. 3 eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten Steuer­ kreises.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Luftsack-System bezeichnet, das an einem Lenkrad 12 mit einer Lenksäule 14 angebracht ist. Das Lenkrad 12 hat außerdem einen Hupenknopf 15, der über einen Schleifring 18 (Fig. 2) mit der Verdrahtung des Fahr­ zeuges verbunden ist.

Einzelheiten des Hupen-Schaltkreises und des Luftsack-Steuer­ kreises sind aus Fig. 2 ersichtlich. Eine die Hupe aktivie­ rende Vorrichtung, z. B. eine Relaisspule 20, ist mit einem Anschluß mit dem Pluspol der nicht dargestellten Fahrzeug- Batterie verbunden. Der andere Anschluß der Relaisspule ist über den Schleifring 1a und einen Schleifkontakt 24 mit dem Hupenknopf 15 verbunden. Der Schleifring 18 gestattet ein freies Drehen des Lenkrades 12 unter Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung zwischen dem Schleifkontakt 24 und der Hupen-Relaisspule 20. Der Hupen-Relaiskontakt 25 ist mit der Relaisspule 20 gekuppelt und dient zur Auslösung der Hupe 28. Wenn der Hupenknopf 15 betätigt wird, wird der Schleifkontakt 24 geerdet und die Relaisspule 20 er­ regt. Die erregte Spule schließt den Kontakt 25, wodurch die Hupe 28 ausgelöst wird. Dieser Hupen-Schaltkreis ist bei den meisten Kraftfahrzeugen üblich.

Der Luftsack-Steuerkreis 30 weist ein elektrisches Energie- Speicherelement 32, einen Sensor 34 und einen Gasgenerator- Auslöser 35 auf. Das elektrische Speicherelement 32 und der Sensor 34 sind in Reihe mit einem Vorwiderstand 38 und der Kathode einer Sperrdiode 40. Die Anode der Diode 40 ist mit dem Schleifkontakt 24 verbunden.

Vorzugsweise ist das elektrische Energie-Speicherelement 32 dynamisch wiederaufladbar. Es kann beispielsweise von einem Kondensator mit 4700 µF oder einer wiederaufladbaren NiCd- Batterie entsprechender Kapazität gebildet sein.

Der Luftsack-Steuerkreis 30 arbeitet wie folgt: Wenn der Sensor 34 einen Aufprall registriert, schließt er einen Kontakt , wodurch Strom zu dem Auslöser 35 fließen kann. Dadurch wird der Auslöser 35 aktiviert und es wird dem Luftsack Gas zum Aufblasen zugeführt. Das Energie-Speicher­ element 32 wird durch Strom aus der Fahrzeugbatterie über die Relaisspule 20, den Schleifring 18, den Schleifkon­ takt 24, die Diode 40 und den Widerstand 38 im aufgela­ denen Zustand gehalten. Wenn das Speicherelement 32 ein Kondensator ist, wird er auf die Spannung der Fahrzeug­ batterie aufgeladen. Wenn wiederaufladbare Batterien ver­ wendet werden, erfolgt ein ständiges Aufladen über den Widerstand 38, um die Batterien auf ihrer Nennspannung zu halten. In jedem Fall wird der durch den Widerstand 38 fließende Ladestrom momentan durch die Diode 40 blockiert, wenn der Hupenknopf 15 betätigt wird. Die Diode 40 gewähr­ leistet, daß das Speicherelement 32 durch die Betätigung des Hupenknopfes 15 nicht entleert wird. Mit Hilfe der Diode 40 ist der Hupenschaltkreis vollkommen unabhängig von dem Luftsack-Steuerkreis 30.

Wenn das Energie- Speicherelement 32 aus irgendeinem Grunde ausfällt, bleibt der Luftsack-Steuerkreis 30 trotzdem voll funktionsfähig, und zwar erhält er dann seine Energie über die Diode 40, den Schleifring 18 und die Hupen-Relaisspule 20.

Ein weiterer Vorteil des Luftsack-Steuerkreises 30 von Fig. 2 besteht darin, daß er nur eine Masseverbindung und eine Ver­ bindung zu dem Schleifkontakt 24 erfordert, welcher bereits mit einem Lenkradelement verbunden ist. Daher ist der Steuer­ kreis sehr leicht in ein bestehendes Fahrzeug zu integrie­ ren oder einer vorhandenen Fahrzeug-Verdrahtung anzupassen.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Hupen-Schaltkreis stän­ dig mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist. Dadurch wird das Energie-Speicherelement 32 ständig aufgeladen, gleich­ gültig, ob das Fahrzeug fährt oder auch nur der Zündschlüs­ sel eingesteckt ist oder nicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die gleichen Schaltkreiselemente verwendet wie in Fig. 2. Zusätzlich ist ein Spannungs-Komparator 42 zur Überwachung des Spannungs­ abfalles am Vorwiderstand 38 vorgesehen. Wenn der Strom durch den Widerstand 38 niedrig ist, hat der Komparator 42 eine hohe Ausgangsleistung. Ein hoher Ladestrom, der anzeigt, daß das Energie-Speicherelement 32 sich im entladenen Stand be­ findet, schaltet den Komparator 42 ab. Der Ausgang des Kom­ parators 42 wird dazu verwendet, eine Anzeigelampe 44, vor­ zugsweise mit einem LED, zu aktivieren, die aufleuchtet, wenn das Luftsacksystem 10 betriebsbereit ist. Eine zweite Sperrdiode 46 isoliert den Komparator 42 von dem Speicherelement 32.

Zusätzlich ist ein Fehlerdiagnose-Widerstand 48 vorgesehen, um die Einsatzbereitschaft des Systems ständig zu überwachen.

Anstelle des Komparators 42 kann ein Zeitglied vorgesehen werden, um anzuzeigen, daß das Luftsack-System 10 eine vorbe­ stimmte Zeit nach dem Einschalten der Zündung einsatzbereit ist.

Claims (5)

1. Sicherheitsstromversorgungssystem für ein im Lenkrad eines Kraftfahrzeuges eingebautes, einen Aufprallsensor (34) und einen durch diesen aktivierbaren Auslöser (36) zum Auf­ blasen eines Luftsackes aufweisendes Insassenschutzsystem mit

• - einem von der Fahrzeugbatterie zur Masse führenden Schaltungshauptzweig, in dem, ausgehend von dem Pluspol der Fahrzeugbatterie eine Hupenrelaisspule (20), ein Schleifring (18) mit einem Schleifkontakt (24), eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode (40) und ein Energie­ speicherelement (32) in Reihe geschaltet sind,
• - einem ersten Schaltungsnebenzweig, der zwischen dem Schleifring (18) und der Diode (40) vom Hauptzweig abzweigt und über einen Hupenschalter (16) an die Masse führt, und
• - einem zweiten Schaltungsnebenzweig, der zwischen der Diode (40) und dem Energiespeicherelement (32) vom Hauptzweig abzweigt und über den Aufprallsensor (34) und den mit diesem in Reihe geschalteten Auslöser (36) an die Masse führt.

2. Sicherheitsstromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungshauptzweig zwischen der Diode (40) und dem Knotenpunkt der Abzweigung des zweiten Nebenzweiges einen Vorwiderstand (38) aufweist.

3. Sicherheitsstromversorgungssystem nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Energie­ speicherelement (32) einen Kondensator enthält.

4. Sicherheitsstromversorgungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Energiespei­ cherelement (32) eine wiederaufladbare Batterie ist.

5. Sicherheitsstromversorgungssystem nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Ladezustand des Speicherelementes (32) anzeigende Vor­ richtung vorgesehen ist.