DE3816591C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung einer passiven Fahrzeug-Sicherheitseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patent­ anspruches.

Aus der DE-OS 22 22 038 ist eine derartige Einrichtung bekannt, wobei die Sicherheitseinrichtung z. B. ein aufblasbares Luftkissen oder ein sog. Sicherheitsgurtstrammer ist, die dem Schutz eines Insassen eines Fahrzeuges bei einem Aufprall dient. Die bekannte Einrichtung weist als Beschleunigungsaufnehmer eine piezoelektrische Keramik auf, deren Aus­ gangssignale gegebenenfalls nach Glättung und Formung ab einer gewissen Schwelle in einer Integratorschaltung einfach oder doppelt integriert werden. Das integrierte Ausgangssignal wird einer Schwellenwertschaltung zugeführt, deren Ausgang mit einer Auslöseeinrichtung für die Sicher­ heitseinrichtung verbunden ist. Überschreitet das integrierte Signal den Schwellenwert der Schwellenwertschaltung, so erfolgt die Auslösung.

Da die Sicherheitseinrichtung nur bei einem tatsächlichen Aufprall aus­ gelöst werden soll, müssen zwangsläufig Vorkehrungen getroffen werden, um die angegebene Schaltung zu verfeinern. Bei der bekannten Einrichtung gemäß der DE-OS 22 22 038 werden Störeinflüsse z. B. durch kurzzeitige Beschleunigungsstöße oder Störimpulse innerhalb der Schaltung im wesent­ lichen dadurch unterdrückt, daß der Schwellenwert der Schwellenwert­ schaltung recht hoch gelegt wird und daß zusätzlich direkt das Beschleu­ nigungssignal des Beschleunigungsaufnehmers erfaßt und gemeinsam mit dem Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung einem UND-Gatter zugeführt wird.

Aus der DE-OS 34 25 281 ist eine Schaltungsanordnung zur Registrierung von fehlerhaften Auslösesignalen für ein Rückhaltesystem bekannt. Dort ist ein erster und ein zweiter Verzögerungssensor vorgesehen. Beide Sensoren sind mit Auslösekreisen verbunden. Bei Nicht-Ansprechen des zweiten Auslösekreises wird ggfs. eine Warneinrichtung (Warnlampe) aus­ gelöst.

Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE 37 17 427 A1 der Anmelderin eine Einrichtung der in Rede stehenden Art bekannt, die zwei oder gege­ benenfalls mehr Beschleunigungsaufnehmer mit unterschiedlich ausgerich­ teten Empfindlichkeitsachsen aufweist. Jedem Beschleunigungsaufnehmer ist ein eigener Signalkanal zugeordnet, in dem, wie bei der obenerwähn­ ten bekannten Einrichtung, die Ausgangssignale aufintegriert und in einer Schwellenwertschaltung bewertet werden. Eine Auslösung der passiven Sicherheitseinrichtung erfolgt jedoch erst dann, wenn die aufintegrier­ ten Ausgangssignale beider Signalkanäle einen bestimmten minimalen zwei­ ten Schwellenwert aufweisen. Dieser zweite Schwellenwert ist kleiner ge­ wählt als der die Auslösung der Sicherheitseinrichtung bestimmende erste Schwellenwert. Die angegebene Schaltung dient im wesentlichen dazu, un­ terschiedliche Aufprallarten unterscheiden zu können, so z. B. einen Frontal- oder Schrägaufprall bzw. einen Heck- oder Seitenaufprall. Bei den beiden letztgenannten Aufprallarten soll die passive Sicherheitsein­ richtung in der Regel nicht ausgelöst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der in Rede stehenden Art weiterzuentwickeln, so daß zum einen ein tatsächlicher Aufprall des Fahrzeugs zuverlässig gemeldet und die Sicherheitseinrich­ tung nur dann freigegeben wird, wobei Störeinflüsse, z. B. durch kurz­ fristige Beschleunigungsstöße auf den Beschleunigungsaufnehmer oder durch Störimpulse innerhalb der Schaltung zuverlässig ausgeschaltet wer­ den.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß sind in der Auswertschaltung mehrere, z. B. zwei Schwellenwert­ schalter vorgesehen, über die die Sicherheitseinrichtung ausgelöst wird. Die Schwellenwertschalter werden über eine Zeitschaltung angesteuert. Diese Zeitschaltung sperrt zunächst für eine kurze erste Zeitspanne die gesamte Sicherheitseinrichtung. Diese Zeitspanne wird z. B. auf 2 Milli­ sekunden festgelegt. Hiermit wird verhindert, daß die Sicherheitsein­ richtung bei mechanischen Stößen mit kurzzeitigen Amplituden, wie Hammerschlägen, versehentlich ausgelöst wird. Solche Störungen sind üblicherweise nach 2 Millisekunden nicht mehr wirksam. Anschließend wird in der Auswerte­ schaltung durch die Zeitschaltung ein Schwellenwert mit einem niedrige­ ren Schwellenwert angesteuert, wobei dieser Schwellenwert so gewählt ist, daß er bei einem üblichen Aufprall des Fahrzeuges erreicht wird. Wird dieser Schwellenwert jedoch nicht innerhalb der durch die Zeit­ schaltung vorgegebenen zweiten Zeitspanne von z. B. 30 Millisekunden aus­ gelöst, so wird dieser Schwellenwertschalter gesperrt und die Auslösung kann nur noch über Schwellenwertschalter mit höheren Schwellenwerten er­ folgen. Nach Ablauf einer dritten Zeitspanne von z. B. 200 Millisekunden werden sämtliche Elemente der Sicherheitseinrichtung zurückgesetzt. Die­ se Zeitspanne entspricht etwa der Zeitdauer, während der Signale bei einem tatsächlichen Aufprall auftreten.

Bevorzugt werden bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung mehrere Be­ schleunigungsaufnehmer verwendet, die ähnlich wie bei dem Gegenstand der erwähnten DE 37 17 427 A1 angeordnet sind, um auf diese Weise unter­ schiedliche Aufprallarten erkennen zu können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen her­ vor.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellt dar

Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm einer ersten Einrichtung gemäß der Er­ findung mit einem einzigen Beschleunigungsaufnehmer;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Er­ findung mit zwei Beschleunigungsaufnehmern.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Beschleunigungsaufnehmer dargestellt, der z. B. aus einer Piezokeramik mit einem Vorverstärker und Filtern besteht. Das elektrische Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers 1 wird einer Integratorschaltung zugeführt und dort ab einer bestimmten Schwelle auf­ integriert. Das aufintegrierte Signal wird einer Schwellenwertschaltung 3 aus zwei Schwellenwertschaltern 3 a und 3 b zugeführt. Der Schwellenwert des Schwellenwertschalters 3 a ist so gewählt, daß er bei einem üblichen Aufprall erreicht wird, der Schwellenwert des Schwellenwertschalters 3 b ist merklich höher gewählt, jedoch auch so, daß bei speziellen Aufprall­ arten auch dieser Schwellenwert erreicht werden kann. Der Ausgang des Schwellenwertschalters 3 a ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters 4 verbunden, an dessen zweiten Eingang ein Ausgang einer Zeitschaltung 5 anliegt. Der Ausgang dieses UND-Gatters 4 ist ebenso wie der Ausgang des Schwellenwertschalters 3 b einem ODER-Gatter 6 zugeführt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters 7 verbunden ist, an dessem zweiten Eingang ein zweiter Ausgang der Zeitschaltung 5 anliegt. Das UND-Gatter 7 ist mit dem Eingang einer Auslösevorrichtung 8 verbunden, durch die die eigentliche passive Sicherheitseinrichtung 9, z. B. ein Gaskissen, ausgelöst wird.

Die Zeitschaltung 5 weist eine Schwellenwertschaltung 10 mit einem Schwellenwert auf, der niedriger als der Schwellenwert des Schwellen­ wertschalters 3 a ist. Diese Schwellenwertschaltung 10 wird von dem Aus­ gang der Integratorschaltung 2 angesteuert. Mit dem Ausgang der Schwel­ lenwertschaltung 10 sind die Triggereingänge dreier paralleler Zeitglie­ der 11 a, 11 b und 11 c verbunden. Der Ausgang des Zeitgliedes 11 a ist mit dem Setzeingang einer bistabilen Kippschaltung 12 verbunden, deren Aus­ gangssignal invertiert auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 7 gelei­ tet wird. Der Ausgang des Zeitgliedes 11 b ist mit dem Setzeingang einer zweiten bistabilen Kippschaltung 13 verbunden, deren invertiertes Aus­ gangssignal auf den zweiten Eingang des UND-Gatters 4 geführt ist. Der Ausgang des dritten Zeitgliedes 11 c ist mit den Rücksetzeingängen der beiden bistabilen Kippschaltungen 12 und 13 verbunden. Die Funktion der beschriebenen Schaltung ist folgende:

Wird in der Zeitschaltung 5 der niedrige Schwellenwert der Schwellen­ wertschaltung 10 überschritten, so werden sämtliche Zeitglieder 11 a, 11 b und 11 c angesteuert. Hierdurch erscheint am Ausgang der bistabilen Kipp­ schaltung 12 für eine kurze Zeitspanne von z. B. 2 Millisekunden ein Aus­ gangssignal. Da dieses Ausgangssignal invertiert dem UND-Gatter 7 zuge­ führt wird, wird während dieser kurzen Zeitspanne die Auslöseschaltung 8 gesperrt und damit eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung 9 verhin­ dert. Nach Ablauf dieser ersten kurzen Zeitspanne verschwindet das Aus­ gangssignal der bistabilen Kippstufe, so daß an dem zweiten Eingang des UND-Gatters jetzt ein HOCH-Signal anliegt. Das UND-Gatter 7 kann somit durchschalten, wenn über die Schwellenwertschaltung 3 ein Signal dem ODER-Gatter 6 zugeführt wird.

Beim Überschreiten des Schwellenwertes in der Schwellenwertschaltung 10 wird ebenfalls das Zeitglied 11 b angesteuert, so daß die bistabile Kipp­ schaltung 13 ein NULL-Signal abgibt. Da dieses NULL-Signal invertiert dem zweiten Eingang des UND-Gatters 4 zugeleitet wird, kann dieses UND-Gatter Signale weitergehen, die über den Schwellenwertschalter 3 a laufen. Wird nach Ablauf der ersten Zeitspanne und noch während des Lau­ fes der zweiten, durch das Zeitglied 11 b vorgegebenen Zeitspanne von z. B. 30 Millisekunden der Schwellenwert in dem Schwellenwertschalter 3 a überschritten, so wird die Sicherheitseinrichtung 9 ausgelöst. Der Schwellenwert in dem Schwellenwertschalter 3 a ist relativ niedrig ge­ wählt, jedoch so hoch, daß dieser Schwellenwert bei einem Aufprall er­ reicht wird. Eine Auslösung der Sicherheitseinrichtung durch den zweiten Schwellenwertschalter 3 b ist während der zweiten Zeitspanne ebenfalls möglich, sofern der in dem Schwellenwertschalter 3 b vorgegebene relativ hohe Schwellenwert überschritten wird. Eine solche Konstruktion mit zwei oder auch mehr Schwellenwertschaltungen hat den Vorteil, daß die Sicher­ heitseinrichtung bei einem Aufprall immer zu dem frühest möglichen Zeitpunkt ausgelöst wird.

Sollte nach Ablauf der zweiten Zeitspanne der Schwellenwert in dem Schwellenwertschalter 3 a nicht überschritten sein, so daß natürlich auch nicht der Schwellenwert des Schwellenwertschalters 3 b erreicht worden ist, dann wird das UND-Gatter 4 gesperrt. Eine Auslösung der Sicher­ heitseinrichtung 9 ist dann nur noch über den Schwellenwertschalter 3 b mit der hohen Schwelle möglich. Nach Ablauf der durch das dritte Zeit­ glied 11 c vorgegebenen Zeitspanne von etwa 200 Millisekunden werden die beiden bistabilen Kippschaltungen 12 und 13 zurückgesetzt, so daß die gesamte Schaltung jetzt wieder in der Ausgangsposition ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung sind zwei Beschleunigungsaufnehmer 1′ und 1′′ gezeigt, deren Empfindlichkeitsachsen unterschiedlich ausge­ richtet sind, was durch die angestellten Pfeile angedeutet ist. Die Empfindlichkeitsachsen liegen z. B. im Bereich von 30° bis 45° bezüglich der Kraftfahrzeuglängsachse. Jedem Beschleunigungsaufnehmer ist, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, eine Integratorschaltung 2′ bzw. 2′′ und eine Schwellenwertschaltung 3′ bzw. 3′′ aus zwei Schwellenwert­ schaltern 3 a′ und 3 b′ bzw. 3 a′′ und 3 b′′ nachgeschaltet. Mit dem Ausgang der Schwellenwertschalter 3 a′ und 3 a′′ ist jeweils ein UND-Gat­ ter 4′ bzw. 4′′ entsprechend dem UND-Gatter 4 in Fig. 1 verbunden. Deren Ausgänge sind gemeinsam mit den Ausgängen der Schwellenwertschalter 3 b′ und 3 b′′ jeweils einem ODER-Gatter 6′ bzw. 6′′ zugeführt. Jedem ODER-Gatter 6′ und 6′′ ist ein UND-Gatter 7′ bzw. 7′′ nachgeschaltet, dessen Ausgang zur Auslösevorrichtung 8′ für die Sicherheitseinrichtung 9′ geführt ist. Die jeweils zweiten Eingänge der UND-Gatter 4′ und 4′′ bzw. 7′ und 7′′ sind mit den zwei Ausgängen einer Zeitschaltung 5′ ver­ bunden, wie dies oben zu Fig. 1 erläutert ist. Die angegebene Schaltung entspricht somit lediglich einer zweikanaligen Ausführung der in Fig. 1 angegebenen Auswerteschaltung.

Ebenso ist die Zeitschaltung 5′ eingangsseitig zweikanalig ausgebildet, so daß mit dem Ausgang einer jeden Integratorschaltung 2′ bzw. 2′′ eine Schwellenwertschaltung 10′ bzw. 10′′ verbunden ist, die jeweils den gleichen Schwellenwert aufweisen, wobei dieser Schwellenwert wieder niedriger als der niedrigste Schwellenwert in den Schwellenwertschal­ tungen 3′ und 3′′ gewählt ist. Die Ausgänge der Schwellenwertschaltungen 10′ und 10′′ werden durch ein UND-Gatter 14 miteinander verknüpft, des­ sen Ausgangssignal drei Zeitglieder 11 a′, 11 b′ und 11 c′ ansteuert, deren Zeitwerte wie bei der Schaltung nach Fig. 1 bemessen sind und die wie­ derum auf zwei bistabile Kippschaltungen 12′ und 13′ wirken. Das Aus­ gangssignal der bistabilen Kippschaltung 12′ wirkt invertiert auf die jeweils zweiten Eingänge der beiden UND-Gatter 7′ und 7′′, so daß die Sicherheitseinrichtung während der durch das erste Zeitglied 11 a′ vorge­ gebenen kurzen Zeitspanne von 2 Millisekunden gesperrt gehalten wird.

Das Ausgangssignal der bistabilen Kippschaltung 13′ wirkt auf die je­ weils zweiten Eingänge der UND-Gatter 4′ und 4′′ und gibt somit nach Ab­ lauf der ersten Zeitspanne die Schwellenwertschalter 3 a′ und 3 a′′ frei.

Die Funktion dieser zuletzt beschriebenen Schaltung ist die gleiche, wie zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschrieben. Durch die Verwendung zweier Schwellenwertschaltungen 10′ und 10′′ erfolgt eine Freigabe der Sicherheitseinrichtung jedoch nur dann, wenn in beiden Signalkanälen der Beschleunigungsaufnehmer 1′ bzw. 1′′ ein signifikantes Signal erscheint, das den niedrigen Schwellenwert in den Schwellenwertschaltungen 10′ und 10′′ übersteigt. Durch eine solche Schaltungsauslegung kann z. B. ein Sei­ ten- oder Heckaufprall erkannt werden, bei dem die Sicherheitseinrich­ tung nicht ausgelöst werden soll.

Obwohl die Schaltungen gemäß den beiden beschriebenen Ausführungsbei­ spielen aus diskreten Schaltungselementen aufgebaut sind, ist es selbst­ verständlich möglich, die durch diese Schaltungselemente ausgeübten Funktionen teilweise durch Software vorzugeben. Ebenso ist eine inte­ grierte Ausbildung der Schaltung möglich.

Claims (3)

1. Auslösevorrichtung einer passiven Fahrzeug-Sicherheitseinrich­ tung, die im Falle eines Aufpralles ausgelöst wird, mit mindestens einem Beschleunigungsaufnehmer, dem in Serie eine Auswerteschaltung, eine Schwellenwertschaltung und eine Auslöseschaltung für die Sicherheitsein­ richtung nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aus­ werteschaltung (2) zugeordnete erste Schwellenwertschaltung (3) mehrere parallele Schwellenwertschalter (3 a und 3 b) mit unterschiedlichen Schwellenwerten aufweist, daß die Auswerteschaltung (2) zusätzlich mit einer Zeitschaltung (5) verbunden ist, der eine zweite Schwellenwert­ schaltung (10) zugeordnet ist, welche parallel zu der ersten Schwellen­ wertschaltung (3) liegt und einen Schwellenwert aufweist, der kleiner als der niedrigste Schwellenwert in der ersten Schwellenwertschaltung ist, und daß die zweite Schwellenwertschaltung derart auf die Zeitschal­ tung (5) einwirkt, daß das Auslösen der Sicherheitseinrichtung (9) beim Überschreiten des in der zweiten Schwellenwertschaltung (10) vorgegebe­ nen Schwellenwertes für eine kurze erste Zeitspanne gesperrt und an­ schließend zusammen mit der Freigabe der Auslösesperre der Schwellen­ wertschalter (3 a) mit dem niedrigsten Schwellenwert der ersten Schwel­ lenwertschaltung (3) freigegeben und nach Ablauf einer zweiten Zeitspan­ ne gesperrt wird.

2. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (5) zumindest drei Zeitglieder (11 a, 11 b und 11 c) auf­ weist, von denen das erste Zeitglied (11 a) die Sicherheitseinrichtung (9) während der ersten Zeitspanne sperrt, das zweite Zeitglied den Schwellenwertschalter (3 a) der ersten Schwellenwertschaltung (3) für eine weitere zweite Zeitspanne freigibt und anschließend sperrt, und das dritte Zeitglied (11 c) nach Ablauf einer dritten Zeitspanne die Einrich­ tung zurücksetzt.

3. Auslösevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Beschleunigungs­ aufnehmer (1′ und 1′′) aufweist, denen jeweils eine Auswerteschaltung (2′ bzw. 2′′) zugeordnet ist, daß die Zeitschaltung (5′) für jeden Be­ schleunigungsaufnehmer (1′ bzw. 1′′) eine Schwellenwertschaltung (10′ bzw. 10′′) aufweist, deren Ausgänge über ein UND-Gatter (14) miteinander verknüpft sind.