DE3739440A1 - Diagnosegeraet fuer ein insassen-rueckhaltesystem in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Diagnosegerät für ein Insassen- Rückhaltesystem in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für ein Rückhaltesystem mit einem sich bei einem Unfall aufblasenden Gassack.

Gassäcke haben sich als wirkungsvoll erwiesen, um Fahrer und Passagiere vor einem Aufprall auf das Lenkrad oder auf das Armaturenbrett zu bewahren und auch zu verhindern, daß diese Personen bei einem Unfall durch die Windschutzscheibe hindurchgeschleudert werden. In manchen Fällen wurde jedoch von dem Fahrer behauptet, daß der Gassack unbeabsichtigt ausgelöst wurde und dadurch den Unfall erst verursacht habe. Es gibt Berichte über ein unbeabsichtigtes Auslösen von Gassäcken durch Radio-Interferenzen.

Die gegenwärtigen Gassacksysteme haben keine Vorrichtung, mit der positiv bestimmt werden kann, ob der Gassack durch den Sensor aufgrund eines Unfalls ausgelöst wurde oder ob er sich aus irgendeinem anderen Grund selbst auslöste. Diese Information ist wichtig zur Feststellung der Haftung des Herstellers, wenn der Fahrer oder Fahrgast behauptet, daß der Gassack den Unfall verursacht habe. Die korrekte Ermittlung der Haftung kann für den Hersteller existenzerhaltend sein.

Manche Gassack-Systeme haben ein Diagnose-System, welches anzeigt, ob nach dem Unfall ein elektrischer Strom dem Auslöser für Aufblasen des Gassackes zugeführt wurde, jedoch zeigt dieses Diagnose-System nicht zwangsläufig an, ob der Gasgenerator vor oder nach dem Unfall ausgelöst wurde.

In der US-PS 39 15 474 ist eine Vorrichtung zur Lösung dieses Problems beschrieben, die einen Sensor mit einer Masse aufweist, die sich bei einer bestimmten Verzögerung des Fahrzeuges in einem Zylinder verschiebt. Diese Anzeigevorrichtung für eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug wurde insbesondere aufgrund ihrer großen Abmessungen nicht in die Praxis übernommen. Damit eine derartige Anzeigevorrichtung verwendbar ist, darf sie das Gewicht und die Abmessungen des Gassack-Systems nicht nennenswert vergrößern. Jeder Versuch, diese Vorrichtung zu verkleinern, führt jedoch zu dem Problem, daß bei heftigen Zusammenstößen die Masse von dem einen Ende des Zylinders zurückgeworfen wird und in seine Anfangsstellung zurückkehrt, bevor die Gase aus dem Gasgenerator Zeit hatten, die Bewegung der Sensor-Masse zu unterbinden. In einer verkleinerten Ausführung kann diese Vorrichtung daher eine falsche Anzeige geben. Dieses Problem entsteht durch den Umstand, daß eine Zeit von etwa 15 ms vergeht von dem Zeitpunkt, in welchem der Sensor angezeigt hat, daß der Gassack aufgeblasen werden soll, bis zu dem Zeitpunkt, in dem ein nennenswerter Gasdruck in dem Gasdruck herrscht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Miniator-Diagosegerät zu schaffen, das mit Sicherheit anzeigt, ob ein Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, in dem das Rückhaltesystem, insbesondere ein Gassack, ausgelöst wurde, in einen Unfall verwickelt war. Diese Vorrichtung soll unabhängig von dem Aufprall-Sensor sein, um zu gewährleisten, daß eine korrekte Information auch dann erfolgt, wenn der Sensor selbst defekt war.

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

Bei dem erfindungsgemäßen Diagnosegerät wird das Zünden der Zündeinrichtung dazu benutzt, die Bewegung der Sensormasse zu stoppen. Der Zünddruck ist bereits 1 bis 2 ms nach der Zündung verfügbar, so daß es nicht vorkommen kann, daß die Sensormasse am Ende ihres Weges zurückprallt, bevor sie festgehalten wird. Mit dem erfindungsgemäßen Diagnosegerät wird mit Sicherheit ausgeschlossen, daß der Hersteller haftbar gemacht werden kann, wenn ein Gassack durch einen Unfall ausgelöst wurde.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren, um festzustellen, ob ein Fahrzeug in einen Unfall verwickelt war, als ein Rückhaltesystem ausgelöst wurde.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Armaturenbrettes und eines Lenkrades eines Fahrzeuges mit einem Gassack-Rückhaltesystem im Lenkrad und im Armaturenbrett,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Gassack-Rückhaltesystems, von dem der Gasgenerator weggebrochen und herausgezogen ist,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt eines Gasgenerators, wobei das Diagnosegerät innerhalb des Aufprall-Sensors und dieser wiederum innerhalb des Gasgenerators angeordnet ist,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführung des Diagnosegerätes,

Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie 5-5 in Fig. 4 und

Fig. 6 den Zustand des Diagnosegerätes gemäß Fig. 4, nachdem die Zündeinrichtung des Gasgenerators aufgrund eines Unfalls aktiviert worden ist.

Ein Gassack-Rückhaltesystem 7 weist einen Gasgenerator 8 auf, der innerhalb des Gehäuses 9 für den zusammengefalteten Gassack 12 angeordnet ist. Innerhalb der Zündkammer 9 des Gasgenerators 8, die eine von einem nicht gezeigten Aufprallsensor auszulösende Zündkapsel 9 a enthält, befindet sich ein Diagnosegerät 10 (Fig. 3).

Es sei nun auf Fig. 5 Bezug genommen, die einen Schnitt des Diagnosegerätes 10 in der Ruhestellung zeigt. Das Gerät 10 weist ein Rohr 20 auf, das eine Kugel 30 und eine Feder 40 enthält und mit einem Flansch 50 versehen ist, um die Lagerung und Halterung des Rohres 20 innerhalb des Gasgenerators eines Gassacks zu erleichtern.

Eine bevorzugte Ausführung des Diagnosegerätes besteht aus einem Aluminium-Röhrchen 20, das etwa 2,5 cm lang ist, einen Innendurchmesser von etwa 3 mm hat und an beiden Enden geschlossen ist. Im Inneren des Röhrchens befindet sich eine Kugel 30 aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 3 mm und eine Feder 40, welche auf die Kugel eine Kraft ausübt, die erst bei einer Beschleunigung größer als 1 g überwunden wird. Das Spiel zwischen Kugel und dem Röhrchen beträgt mindestens 75 µm, so daß das Röhrchen mit üblichen Verfahren hergestellt werden kann. Das Röhrchen wird innerhalb des Gasgenerators nahe der Zündeinrichtung angeordnet, oder auch innerhalb des Aufprall-Sensors, wenn sich der Sensor in dem Gasgenerator befindet, und zwar an einer solchen Stelle, daß das Röhrchen dem Gasdruck der Zündeinrichtung ausgesetzt wird, wenn in der Zündkammer 9 ein Druck aufgebaut wird. Das Röhrchen ist in dem Gasgenerator derart angeordnet, daß seine Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsmittelebene des Fahrzeuges verläuft. Wenn der Gasgenerator sich in der Lenksäule befindet, so wäre die Längsachse des Röhrchens parallel zur Längsachse der Lenksäule.

Während eines Unfalls bewirkt die Verzögerung des Fahrzeuges eine Bewegung der Kugel 30 in dem Röhrchen 20 nach vorne, wobei die Feder 40 zusammengedrückt wird. Solange das Fahrzeug einer Verzögerung ausgesetzt ist, die größer ist als die Kraft, welche von der Feder 40 auf die Kugel 30 ausgeübt wird, bewegt sich die Kugel von seiner Ausgangslage weg. Wenn die Zündeinrichtung zündet, drückt der Gasdruck in der Zündkammer 9 das dünnwandige Aluminium-Röhrchen 20 zusammen, wodurch die Kugel 30 festgehalten wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn beispielsweise die Zündeinrichtung unbeabsichtigt gezündet hat, ohne daß das Fahrzeug verzögert wird, würde die Kugel in ihrer Ausgangsstellung festgehalten werden. Wenn andererseits das Fahrzeug mit mehr als 3 g verzögert wird und daher definitiv in einen Unfall verwickelt ist, wird die Kugel außerhalb ihrer Ruhelage festgehalten.

Diese Vorrichtung, welche die Kosten eines Gassack-Systems nur unwesentlich verteuert, löst das eingangs geschilderte Problem auf sehr einfache Weise, ohne daß ein eigener Sensor und komplizierte Schaltungen erforderlich sind, was der Fall wäre, wenn ein derartiges Diagnosesystem außerhalb des Gasgenerators vorgesehen würde.

Selbstverständlich können andere Feder-Masse-Systeme wie Band- und Rollenvorrichtungen (siehe z. B. US-PS 41 67 276), Pendel und dgl., oder andere Zustände in der Zündkammer 9 verwendet werden, um die Sensormasse festzuhalten, beispielsweise Hitze. Wenn die Sensormasse in einem Kunststoff-Röhrchen angeordent wird, so könnte die beim Zünden der Zündeinrichtung entstehende Wärme den Kunststoff derart verformen, daß die Sensormasse festgehalten wird. Auch könnte ein Drucksensor mit einem elektrischen Ausgang, beispielsweise eine piezoelektrische Vorrichtung, oder ein Druckschalter oder ein Temperatur-Sensor in der Zündkammer angeordnet und in Verbindung mit einem Beschleunigungssensor verwendet werden, um das Vorhandensein von Gasdruck oder Temperatur in der Zündkammer gleichzeitig mit einer Verzögerung des Fahrzeuges festzustellen. Ein elektronischer Schaltkreis mit einer Sicherung oder anderen Anzeigemitteln würde anzeigen, ob das Fahrzeug verzögert wird, wenn der Druck oder die Temperatur in der Zündkammer herrscht. Obgleich diese Vorrichtungen komplizierter sind als das bevorzugte Ausführungsbeispiel, so geben sie doch eine genauere Anzeige davon, welcher Vorgang zuerst erfolgte, nämlich Verzögerung des Fahrzeuges oder Zünden der Zündvorrichtung.

Unfälle wurden bei der NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) mit dem dargestellten Diagnosegerät simuliert. Das Spiel zwischen der Kugel 30 und dem Röhrchen 20 betrug 0,15 mm. Die Kugel konnte sich etwa 16 mm bewegen, bevor sie von der zusammengedrückten Feder zurückgeworfen wurde. Die Feder erzeugte eine Anfangsspannung entsprechend einer Beschleunigung von 2,3 g, die sich auf ein Maximum von 8 g erhöhte, nachdem die Kugel ihren maximalen Weg von 16 mm zurückgelegt hatte.

Bei den Crash-Simulierversuchen wurde zuerst der Zeitraum festgestellt, in welchem ein typischer Fahrgastraum-Aufprallsensor bei einem Zusammenstoß zünden würde. 3 Millisekunden wurden zu diesem Zündzeitraum hinzuaddiert, um angenähert die Zeit festzulegen, nach der in der Zündkammer ein Druck vorhanden ist. Das Simulationsmodell wurde dann gefahren und der Weg der Kugel des Diagnosegerätes nach Ablauf des vorgenannten Zeitraumes aufgezeichnet. Tabelle I zeigt die Ergebnisse von 20 Simulationen.

Die erste Spalte zeigt die Versuchsnummer, die zweite Spalte enthält die Testbedingungen, die dritte Spalte enthält den Weg, den die Sensormasse zurückgelegt hat, bis der Druck das Röhrchen zusammengedrückt hat, und die vierte Spalte enthält die Ergebnisse von Simulationen, bei denen der Zündzeit 15 Millisekunden hinzuaddiert wurden, wie dies bei Verwendung des Aufblasedruckes realistisch wäre. Diese Vorrichtung würde bei den Versuchen Nr. 4, 7, 14, 15 und 16 eine falsche Anzeige gegeben haben.

Nur diejenigen Fälle, in denen der Gassack aufgeblasen worden wäre, wurden berücksichtigt.

Aus den vorstehenden Ergebnissen sowie aus weiteren 280 untersuchten Fällen ergibt sich, daß bei allen Versuchen die Kugel einen Weg von mehr als 4 mm zurückgelegt hat, bis sie durch das zusammengedrückte Röhrchen in ihrer Lage festgehalten und dadurch angezeigt haben würde, daß ein Zusammenstoß im Gange war.

Mit dem Ausdruck "Zündeinrichtung" ist der primäre Druckerzeuger oder Zünder gemeint, der eine pyrotechnische Einrichtung zündet. Dieser Ausdruck umfaßt auch Zündkapseln, die in mechanisch gezündeten Gasgeneratoren entsprechend US-PS 45 80 810 verwendet werden, sowie elektrische Auslöser, die in elektrisch gezündeten Gassack-Systemen verwendet werden.

Claims (15)

1. Diagnosegerät für ein Insassen-Rückhaltesystem eines Fahrzeuges, das eine Zündeinrichtung zum Auslösen des Rückhaltesystems im Falle eines Aufpralls aufweist, gekennzeichnet durch Mittel zum Wahrnehmen eines Aufpralls, Mittel zum Wahrnehmen des Auslösens der Zündeinrichtung, und Mittel, die anzeigen, ob der Aufprall das Auslösen der Zündeinrichtung verursachte.

2. Diagnosegerät nach Anspruch 1 für ein aufblasbares Insassen- Rückhaltesystem mit einem Gasgenerator, der durch eine Zündeinrichtung bei einem Aufprall ausgelöst wird, gekennzeichnet durch Mittel zum Wahrnehmen des von der Zündeinrichtung erzeugten Druckes, Mittel zum Wahrnehmen der Verzögerung des Fahrzeuges, und Mittel, die anzeigen, ob eine Verzögerung stattfand, als durch Auslösen der Zündeinrichtung ein Druck erzeugt wurde.

3. Diagnosegerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

• a) ein an beiden Enden geschlossenes Gefäß (20) zum Einsetzen in die Zündkammer (9) des Gasgenerators (8), das eine im wesentlichen parallel zur Längsmittelebene des Fahrzeuges verlaufende Achse hat.
• b) eine Masse (30), die bei einer Verzögerung des Fahrzeuges entlang der genannten Achse des Gefäßes bewegbar ist, wenn die Verzögerung einen bestimmten Wert übersteigt,
• c) Mittel (40) zum Ausüben einer Kraft auf die Masse (30), um diese daran zu hindern, sich entlang der genannten Achse zu bewegen, bevor die Fahrzeugverzögerung den bestimmten Wert übersteigt, und
• d) Mittel zum Festhalten der Masse während ihrer Bewegung entlang der Gefäßachse, wenn die Zündeinrichtung ausgelöst ist.

4. Diagnosegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Ausüben einer Kraft auf die Masse (30) eine Feder (40) ist.

5. Diagnosegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung, bei der sich die Masse (30) in Bewegung setzt, 1 g ist.

6. Diagnosegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Festhalten der Masse (30) das Zusammendrücken des Gefäßes (20) unter dem Gasdruck ist, der von der Zündeinrichtung (9 a) innerhalb des Gasgeneratorgehäuses vor dem Aufblasen des Rückhaltesystems erzeugt wird.

7. Diagnosegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (20) aus dünnem Metall besteht.

8. Diagnosegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (20) aus dünnem Aluminiumblech besteht.

9. Diagnosegefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (20) so ausgebildet ist, daß es durch die beim Auslösen der Zündeinrichtung in dem Gasgeneratorgehäuse entstehene Wärme zusammenbricht und die Masse (30) festhält.

10. Diagnosegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß ein Röhrchen (20) und die Masse eine Kugel (30) ist.

11. Diagnosegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (30) aus rostfreiem Stahl besteht.

12. Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein Pendel ist.

13. Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Band- und Rollenvorrichtung ist.

14. Diagnosegerät nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß aus Kunststoff besteht.

15. Verfahren zur Feststellung, ob ein Fahrzeug in einen Aufprall verwickelt ist, als das Aufblasen eines Insassen-Rückhaltesystems eingeleitet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse bei Auftreten einer über einen bestimmten Wert liegenden Fahrzeugverzögerung entlang einer im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsebene verlaufenden Achse bewegt und die Lage der Masse angezeigt wird, wenn ein Gasdruck durch eine Zündeinrichtung innerhalb eines Gasgenerator-Gehäuses erzeugt wurde.