DE3739440C2 - Insassen-Rückhaltesystem in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aufblasbares In­ sassen-Rückhaltesystem in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbe­ griff 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 Windschutzschei­ be hindurchgeschleudert werden. In manchen Fällen wurde jedoch von dem Fahrer behauptet, daß der Gassack unbeab­ sichtigt ausgelöst wurde und dadurch den Unfall erst ver­ ursacht 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 Grunde 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 existenzer­ haltend sein.

Manche Gassack-Systeme haben ein Diagnose-System, welches anzeigt, ob nach dem Unfall ein elektrischer Strom dem Aus­ löser 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 3 915 474 ist eine Vorrichtung zur Lösung die­ ses Problems beschrieben, die einen Sensor mit einer Masse aufweist, die sich bei einer bestimmten Verzögerung des Fahrzeuges in einem Zylinder verschiebt. Diese Anzeigevor­ richtung für eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahr­ zeug wurde insbesondere aufgrund ihrer großen Abmessungen nicht in die Praxis übernommen. Damit eine derartige An­ zeigevorrichtung verwendbar ist, darf sie das Gewicht und die Abmessungen des Gassack-Systems nicht nennenswert ver­ größern. Jeder Versuch, diese Vorrichtung zu verkleinern, führt jedoch zu dem Problem, daß bei heftigen Zusammen­ stößen die Masse von dem einen Ende des Zylinders zurück­ geworfen wird und in seine Anfangsstellung zurückkehrt, be­ vor die Gase aus dem Gasgenerator Zeit hatten, die Bewe­ gung der Sensor-Masse zu unterbinden. In einer verkleiner­ ten Ausführung kann diese Vorrichtung daher eine falsche An­ zeige geben. Dieses Problem entsteht durch den Umstand, daß eine Zeit von etwa 15 ms vergeht von dem Zeitpunkt, in wel­ chem der Sensor angezeigt hat, daß der Gassack aufgeblasen werden soll, bis zu dem Zeitpunkt, in dem ein nennenswerter Gasdruck in dem Gasgenerator herrscht.

Die DE 22 63 250 B2 zeigt und beschreibt ein aufblasbares Insassen- Rückhaltesystem mit einem Diagnosesystem, das anzeigt, ob der Gassack bei einem Aufprall ausgelöst wurde. Damit soll die Behaup­ tung, daß der Gassack durch einen Fehler des Systems unbeabsich­ tigt ausgelöst wurde, widerlegt werden.

Bei diesem bekannten System wird die bei einer Verzögerung des Fahrzeuges aus ihrer Ruhelage bewegte Masse in ihrer neuen Lage dadurch festgehalten, daß das die Masse enthaltende Gehäuse von dem Gasdruck der Treibladung verformt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Insassen-Rückhaltesystem zu schaffen, das mit Sicherheit anzeigt, ob ein Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, in dem das Rückhaltesystem ausgelöst wurde, in einen Unfall verwickelt war. Dieses System 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 durch das im Anspruch 1 angegebene Insassen-Rückhalte­ system gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen System 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 System 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.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol­ genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Armaturenbrettes und eines Lenkra­ des eines Fahrzeuges mit einem Insassen-Rückhaltesystem im Lenkrad und im Armaturenbrett,

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

Fig. 3 einen Teilquerschnitt eines Gasgenerators, wobei das Diagnosegerät innerhalb des Aufprall-Sensors und die­ ser 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, nach­ dem die Zündeinrichtung des Gasgenerators aufgrund eines Unfalls aktiviert worden ist.

Ein Insassen-Rückhaltesystem 7 weist einen Gasgenerator 8 auf, der innerhalb des Gehäuses 9 für den zusammengefalte­ ten Gassack 12 angeordnet ist. Innerhalb der Zündkammer 9 des Gasgenerators 8, die eine von einem nicht gezeigten Aufprallsensor auszulösende Zündkapsel 9a enthält, befin­ det 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 Lage­ rung 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 ge­ schlossen 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 aus­ übt, die erst bei einer Beschleunigung größer als 1 g über­ wunden wird. Das Spiel zwischen Kugel und dem Röhrchen be­ trägt mindestens 75 µm, so daß das Röhrchen mit üblichen Ver­ fahren 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 sei­ ne Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsmittelebene des Fahrzeuges verläuft. Wenn der Gasgenerator sich in der Lenksäule befindet, so wäre die Längsachse des Röhrchens pa­ rallel zur Längsachse der Lenksäule.

Während eines Unfalls bewirkt die Verzögerung des Fahrzeuges eine Bewegung der Kugel 30 in dem Röhrchen 20 nach vorne, wo­ bei 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 Insassen-Rückhaltesystems nur unwesentlich verteuert, löst das eingangs geschilderte Problem auf sehr einfache Weise, ohne daß ein eigener Sen­ sor und komplizierte Schaltungen erforderlich sind, was der Fall wäre, wenn ein derartiges Diagnosesystem außerhalb des Gasgenerators vorgesehen würde.

Selbstverständlich können auch andere Feder-Masse-Systeme wie Band- und Rollenvorrichtungen (siehe z. B. US-PS 4 167 276), Pendel und dgl., oder andere Zustände in der Zündkammer 9 verwendet werden, um die Sensormasse festzuhalten, beispiels­ weise Hitze. Wenn die Sensormasse in einem Kunststoff-Röhr­ chen angeordnet wird, so könnte die beim Zünden der Zündein­ richtung entstehende Wärme den Kunststoff derart verformen, daß die Sensormasse festgehalten wird. Auch könnte ein Druck­ sensor 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 Fahrzeu­ ges festzustellen. Ein elektronischer Schaltkreis mit einer Sicherung oder anderen Anzeigemitteln würde anzei­ gen, ob das Fahrzeug verzögert wird, wenn der Druck oder die Temperatur in der Zündkammer herrscht. Obgleich die­ se 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 Röhr­ chen 20 betrug 0,15 mm. Die Kugel konnte sich etwa 16 mm bewegen, bevor sie von der zusammengedrückten Feder zurück­ geworfen 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 maxi­ malen Weg von 16 mm zurückgelegt hatte.

Bei den Crash-Simulierversuchen wurde zuerst der Zeitraum festgestellt, in welchem ein typischer Fahrgastraum-Auf­ prallsensor bei einem Zusammenstoß zünden würde. 3 Milli­ sekunden wurden zu diesem Zündzeitraum hinzuaddiert, um angenähert die Zeit festzulegen, nach der in der Zündkam­ mer 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 wur­ den, 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 unter suchten 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 Drucker­ zeuger oder Zünder gemeint, der eine pyrotechnische Einrich­ tung zündet. Dieser Ausdruck umfaßt auch Zündkapseln, die in mechanisch gezündeten Gasgeneratoren entsprechend US-PS 4 580 810 verwendet werden, sowie elektrische Auslöser, die in elektrisch gezündeten Insassen-Rückhaltesystemen verwendet werden.

Claims (8)

1. Aufblasbares Insassen-Rückhaltesystem eines Fahrzeuges mit einem Gas­ sack (12), einem Gasgenerator (8) mit einer Zündeinrichtung (9a), einem Diagnosegerät (10) mit einer Masse (30), die bei einer bestimmten Verzöge­ rung des Fahrzeuges aus ihrer Ruhelage heraus in eine zweite Lage bewegt wird, und mit Mitteln zum Festhalten der Masse (30) in der zweiten Lage, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündeinrichtung (9a) in einer Zündkammer (9) angeordnet ist,
das Diagnosegerät (10) in der Zündkammer (9) angeordnet ist,
das Diagnosegerät (10) so ausgebildet ist, daß die Masse (30) aufgrund der Einwirkung des von der Zündeinrichtung (9a) erzeugten Druckes oder der von der Zündeinrichtung (9a) erzeugten Temperatur in ihrer zweiten Lage festgehalten wird.

2. Insassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Diagnosegerät (10) ein an beiden Enden geschlossenes Gefäß (20) aufweist, dessen Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsmittelebene des Fahrzeuges verläuft und in dem die Masse (30) entlang der genannten Längsachse bei Auftreten einer bestimmten Verzögerung gegen eine Gegen­ kraft bewegbar ist, und
daß das Gefäß (20) so ausgebildet ist, daß es sich unter Einwirkung des von der Zündeinrichtung (9a) erzeugten Druckes oder der von der Zündeinrich­ tung (9a) erzeugten Temperatur so verformt, daß es die Masse (30) in ihrer zweiten Lage festhält.

3. Insassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (20) als Röhrchen aus dünnem Blech ausgebildet ist.

4. Insassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gefäß (20) aus Kunststoff besteht.

5. Insassen-Rückhaltesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (30) als Kugel ausgebildet ist.

6. Insassen-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (30) als Pendel ausgebildet ist.

7. Insassen-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (30) als ein von einem als Feder wirkenden Band umschlungene Rolle ausgebildet ist.

8. Insassen-Rückhaltesystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft so bemessen ist, daß die Masse (30) bei einer Verzögerung von etwa 2,3 g aus ihrer Ruhelage bewegt wird.