DE4026697C2

DE4026697C2 -

Info

Publication number: DE4026697C2
Application number: DE19904026697
Authority: DE
Inventors: Horst 8000 Muenchen De Daxer; Hans 8068 Pfaffenhofen De Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1992-07-30
Also published as: DE4026697A1; JP2525525B2; JPH04262943A

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen. Dabei ist es seit langem bekannt, zum Aufblasen einer Schutzeinrichtung wie Gaskissen oder zum Anziehen (Strammen) von Sicherheitsgurten einen Gas generator zu verwenden.

Je nach Anwendungsfall muß dann im ms-Bereich ein Unfall (Crash) ermit telt und eine Zündeinrichtung ausgelöst werden, um den Gasgenerator zu zünden und so Gas in die Rückhalteeinrichtung einzuleiten.

Es ist bekannt, die Auslösung nur dann vorzunehmen, wenn mit Hilfe einer beweglichen Feder-Masse-Einrichtung eine Verzögerung/Beschleunigung er mittelt wurde. Dabei ist es möglich, einen mechanischen Sensor kompakt mit dem Gasgenerator zu einer Einheit zu verbinden (US-Patentschriften 41 67 276, 47 11 466 und 45 52 380 sowie DE-OS 35 18 502).

In der Praxis haben sich jedoch, in Abkehr von dem o.g. Stand der Tech nik, Sicherheitseinrichtungen mit elektronischem Sensor durchgesetzt. Wenn die elektronischen Sensoren Teil einer Auslöseschaltung sind, las sen sich in gewünschter Weise Schwellwerte setzen und feinere Kriterien für die Erkennung und Bewertung eines Unfalls aufstellen. Um jedoch bei elektronischen Schaltungen beim Betrieb in Fahrzeugen elektromagnetische Störungen auszuschließen, weisen die meisten ausgeführten elektronischen Schaltungen für Gaskissensysteme oder ähnliche Sicherheitssysteme noch einen besonderen Safing-Sensor auf.

Außerdem weisen die bekannten Sicherheitseinrichtungen einen mit Fest treibstoff gefüllten Gasgenerator auf, mit dem ein Anzünder baulich ver eint ist.

In der Praxis besteht ein Gefahrenpotential bei betriebsbereitem einge bautem Gasgenerator im Sicherheitssystem auf zweierlei Weise:

a) elektrisch - es müssen alle Verbindungsleitungen zyklisch überprüft werden und
b) chemisch - die Gefahr von Undichtigkeiten ist bei längerer Dauer der Bereithaltung über Jahre hinweg möglich.

Da Zünder, Anzündmittel und Gasgenerator mit Festtreibstoff bei bekann ten Einrichtungen eine Einheit bilden, ist eine Entsorgung - von nach Jahren der Nichtbenutzung abgelagerten Einheiten - sehr schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung zu schaffen, bei der sowohl die elektrischen wie chemischen Gefahrenpotentiale ver ringert werden und zugleich eine gefahrlose Entsorgung ermöglicht wird.

Gelöst wird dies durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhaft kann die Wirkverbindung hergestellt werden durch ein Fe der-Masse-System, das der neuen Auslöseeinheit zugeordnet ist und das nur bei ganz bestimmten äußeren Einflüssen so weit und in der richtigen Richtung ausgelenkt wird, daß die Wirkverbindung zustandekommt. Hier durch kann ein Safing-Sensor entfallen.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung sind wei teren Ansprüchen sowie der Beschreibung und Zeichnungen von Ausführungs beispielen entnehmbar.

Das erfindungsgenmäße Rückhaltesystem wird anhand der nachfolgenden Be schreibung von Ausführungsbeispielen erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine Auslöseeinheit mit einem Feder-Masse-System, angebaut an einen Gasgenerator,

Fig. 3 eine Auslöseeinheit mit einem Energieversorgungsbaustein und ei nem Triggerelement,

Fig. 4 eine detailliertere Ausführung zu Fig. 3,

Fig. 5 ein detaillierteres Beispiel zu Fig. 4,

Fig. 6 ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems zum Schutz eines Beifahrers in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 7 eine Anordnung zum Schutz des Fahrers eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 8 eine elektronische Schaltung mit Mehrfach-Sensorik und

Fig. 9 das Diagramm einer elektromagnetisch geschützten optischen Trig gerung mit gepulstem Laserlicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umschließt ein Gehäuse eine Auslöseeinheit mit Sensor 2, elektrischem Zünder 3 und einer Anzündmischung 4. Dabei wird unter Sensor allerdings nicht nur ein Beschleunigungs- bzw. Verzö gerungsfühler, sondern ein Sensorsystem verstanden, wie es z. B. in der DE 26 12 215 A1 = US 41 17 730 A beschrieben ist. Ein solches Sensorsy stem kann die elektrische Schaltung auf einer Platine zusammengefaßt enthalten und die Basis im Gehäuse der Auslöseeinheit 1 bilden.

Unter Zünder wird ein elektrischer Zünder, im einfachsten Falle ein Glühdraht verstanden, jedoch auch andere Mittel, wie Zündpille (Squib), Zündfunkenstrecke oder andere bekannte elektrische Zünder.

Die Anzündmischung 4 kann aus einem bekannten Gemisch bestehen, ohne je doch hierauf beschränkt zu sein, auch einzelne Stoffe in beliebiger Form - körnig, kugelig, tablettenförmig, ringförmig oder ähnlich - können in einem hierfür vorgesehenen Raum dicht umschlossen sein. Wichtig ist, daß die Anzündmischung 4 von dem elektrischen Zünder 3 gut entzündbar ist. Hierfür ist jedes geeignete Mittel anwendbar. Wichtig ist ferner, daß beim Entzünden der Anzündmischung das Gehäuse, z. B. aus dünnem Alumi nium, aufbricht, zumindest an einer Sollbruchstelle, die nahe an den Treibstoff im Gasgenerator 5 heranführbar bzw. in Kontakt bringbar ist. Die gewählte Anzündmischung 4 ist jedenfalls nicht so sehr flammenent wickelnd wie der Treibstoff, der für den Gasgenerator 5 gewählt wird, in der Regel ein bekannter Festtreibstoff in Tablettenform. Ein bekannter Festtreibstoff ist in der Automobiltechnischen Zeitschrift, Jahrgang 84, 1982, Heft 2, Seiten 77 und 78 sowie in der gleichen Zeitschrift, Jahr gang 77, 1975, Heft 11, Seiten 314 ff. beschrieben worden.

Aus Fig. 2 ist der Zusammenbau der Auslöseeinheit 1 mit dem Gasgenerator 5 ersichtlich, in dem der Festtreibstoff enthalten ist. Zwischen der Auslöseeinheit 1 und dem Gasgenerator 5 befindet sich, der Auslöseein heit 1 zugeordnet, z. B. auf diese aufgesetzt, ein Feder-Masse-System 1′, welches derart gestaltet ist, daß es wenn es bei einer vorbestimmten Be schleunigung auf das Gehäuse der Auslöseeinheit 1 aufschlägt worauf die ses mit seiner eigenen Nase n in eine korrespondierende Ausnehmnung m im Gehäuse des Gasgenerators 5 eintritt, wobei die Nasenspitze n z. B. mit einem Dorn versehen ist, der einen verdünnten Wandbereich im Zentrum der Ausnehmung m durchstößt, wenn das Feder-Masse-System eine vorgegebene Beschleunigung erfährt. Das Feder-Masse-System 1′ dient also hier als Sicherheitseinrichtung rein mechanischer Art und erspart einen besonde ren Safing-Sensor, wie er in elektronischen Schaltungen sonst üblich ist. Beim Eindringen wird nach Entzünden des Anzündmittels bzw. der An zündmischung der Treibstoff, insbesondere Festtreibstoff in Tabletten form, angezündet und so Gas in gewünschter Art und Weise erzeugt und in gewünschter Art und Weise seinem Bestimmungszweck zugeführt.

Aus Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, bei der die Auslöseeinheit 1 mit dem Gasgenerator 5 mit oder ohne Feder-Mas se-System verbindbar ist, weil die Nasen n sowohl an dem Feder-Masse-Sy stem als auch an dem Baustein 1 gleich dimensioniert sind und demgemäß auch in die gleiche Ausnehmung m passen. In Fig. 3 ist außerdem eine Energieversorgung angedeutet. Dabei kann es sich um eine Batterie 7, z. B. eine Lithiumzelle, eine Nickel-Cadmium- oder Knopfzelle, mit Vor teil um eine aufladbare Zelle, wie z. B. den in der Zeitschrift "Elek tronik", Heft 9, vom 27.04.1990, Seite 150 und 151, beschriebenen Nickel-Cadmium-Akkumulator mit nur einer Solarzelle, handeln. Die Solarzelle kann räumlich getrennt, jedoch elektrisch oder optronisch mit der Auslöseeinheit 1 verbunden sein. Auch andere Energiespeicher, z. B. Kondensatoren, sind anwendbar. Dies ist an sich bekannt und in der deutschen Patentschrift 35 18 502 beschrieben worden.

Neu ist hier ein Lichtleiter 8, der wegen seiner elektromagnetischen Verträglichkeit dazu dient, den Auslöseimpuls einzuleiten, wie nachste hend anhand der Fig. 4 beschrieben wird.

In der Anordnung gemäß Fig. 4 ist eine Luminizenzdiode oder eine einfa che Lichtquelle 14 vorgesehen, die über einen oder mehrere Lichtleiter (Bündel) 9 Licht zu einem Photoempfänger, insbesondere zu einer Solar zellenanordnung 10 leitet. Diese Solarzellenanordnung 10 ist ihrerseits mit einem Spannungswandler 11, vorzugsweise einem DC-Wandler und/oder einem Energiespeicher 12 verbunden. Als letzterer kann ein Kondensator dienen oder jeder andere bekannte Energiespeicher. Der Kondensator 12 kann parallel geschaltet sein zu einem elektrischen Zünder 3, insbeson dere zu einer Zündpille, und zu diesem Zünder 3 in Reihe liegt ein Pho tothyristor oder ein ähnliches elektronisches Schaltelement 13, welches seinerseits vom Lichtleiter 8 beaufschlagt wird, das den Auslöseimpuls von einer eigenen pulsbaren Lichtquelle, insbesondere von einem Laser (nicht dargestellt) in Form eines sehr kurzen Lichtblitzes erhält. Die ser Triggerblitz ist, wie Fig. 9 zeigt, aufgeprägt auf den Lichtfluß der gleichen Lichtquelle 14, die von einem oder mehreren Lichtleitern 9 übertragen wird. Er ist sehr kurzzeitig und bildet eine deutliche Spit ze, die der Auslösung mittels Beaufschlagung des Photothyristors 13 dient, der dann Strom zur Zündpille 3 durchschaltet und dabei den Kon densator 12 stoßartig entlädt, welcher vorher von der Energiequelle auf geladen wurde. Die Triggerung gestattet also den Moment des Auslösens zeitlich genau zu bestimmen. Allerdings wird ein Triggerimpuls erst er zeugt, nachdem das Sensorsystem bzw. der Sensorschaltkreis einen Auf prall bestimmter Art bzw. bestimmter Wucht (bei Schwellwertüberschrei tung) erkannt hat. Dabei wird dann im Sensorsystem, wie Fig. 5 zeigt, ein mit dem Beschleunigungs- oder Verzögerungssensor verbundener Schal ter 18 mit beweglicher Masse 17 über einem dynamischen Speicher (DRAM) so angeordnet, daß Licht von der Lichtquelle 14 über den hier frei be weglich gehalterten Lichtleiter 9 so zuführbar ist, daß der Schatten des Schalters und/oder der beweglichen Masse auf dem DRAM abgebildet wird und mit Hilfe eines direkt mit dem DRAM verbundenen Mikroprozessors 16 ausgewertet wird.

In Fig. 6 ist ein Beispiel des erfindungsgemäßen Rückhaltesystems für den Insassenschutz, hier eines Beifahres, z. B. eingebaut in das Armatu renbrett eines Kraftfahrzeuges, dargestellt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß eine Auslöseeinheit 1 mit zwei nasenförmigen Fortsätzen, die das Anzündmittel und den elektrischen Zünder enthalten, verbindbar ist mit zwei symmetrisch auf jeder Seite der Auslöseeinheit angeordneten Gasgeneratoren 5. Hierdurch läßt sich leicht ein großes Volumen an Gas, z. B. zum Auffüllen eines Beifahrergassacks, erzeugen.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Sicherheitseinrichtung, einge baut in ein Lenkrad, zum Schutz des Fahrers eines Kraftfahrzeuges, dar gestellt. Dabei ist die Auslöseeinheit 1 zentral im Topf des Lenkrads angeordnet und der Gasgenerator entweder ebenfalls in der Achse der Lenksäule, oder, wie an sich bekannt, in einer Ebene quer dazu angeord net. Dabei können auch wieder, wie im Beispiel der Fig. 6, einer Auslö seeinheit 1 mehrere Gasgeneratoren 5 zugeordnet werden, wobei das Her stellen einer Wirkverbindung wie eingangs beschrieben erfolgt. Außerdem kann nicht nur ein Sensor 2, sondern es können auch weitere Sensoren entweder auf der Schaltungsplatine angeordnet oder mit dieser verbunden sein. Das gleiche gilt für die Energieversorgung 7 oder eine mit dieser verbundenen Selbsttesteinrichtung 7′. Eine solche Selbsttesteinrichtung ist an sich bekannt.

Aus Fig. 8 ist eine Schaltungsanordnung ersichtlich, welche die wesent lichen Elemente des Sensorsystems 2 enthält, insbesondere die Energie versorgung 7, einen Energiespeicher 12, z. B. einen Kondensator, einen Auslöseschalter 18 und/oder das optisch durch einen gepulsten Laser triggerbare elektronische Schaltelement 13 gemäß Fig. 4.

Der Fig. 8 ist ferner noch entnehmbar, daß einer elektronischen Auswer teschaltung noch weitere Sensoren 2′ oder 19, 20 oder 21 zugeordnet wer den können. Dabei ist mit 21 ein Sitzkontakt bezeichnet, der, wenn ein Insasse auf einer Sitzgelegenheit im Fahrzeug Platz genommen hat, an spricht. Ein Sensor 20 dient z. B. dazu, den Abstand des Kopfes gegenüber einer Kopf- und/oder Nackenstütze auf dem Sitz bzw. relativ hiervon und/oder ob inwieweit sich der Körper, insbesondere der Brustbereich vom Gurt gelöst bzw. gelockert bzw. entfernt hat, festzustellen.

Im Ausführungsbeispiel der Erfindung sind alle Sensoren UND-verknüpft und die Aktivierung des Rückhaltesystems wird nur freigegeben, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Schutzwirkung die eines Schadens überwiegt.

Claims

1. Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen, insbesondere mit einer Gas kisseneinheit und/oder mit einer Einrichtung zum Strammen von Sicher heitsgurten, mit wenigstens einem Gasgenerator, einer diesem zugeordne ten Zündeinrichtung und einer Sensoreinrichtung, die das Auslösen der Zündeinrichtung nur in bestimmten Fällen zuläßt, wobei die Sensorein richtung eine abgeschlossene, untrennbare Baueinheit bildet und zumin dest ein Teil dieser Baueinheit mit Abstand zu dem als weitere abge schlossene Baueinheit ausgebildeten Gasgenerator angeordnet und bei Ein wirken einer Mindestbeschleunigung in Wirkverbindung mit dem Gasgenera tor bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der als elektroni sches Bauteil ausgebildeten Sensoreinrichtung (2) ein elektrischer Zün der (3) und eine Anzündmischung (4) zu einer untrennbaren Baueinheit, der Auslöseeinheit (1) zusammengefaßt sind, und daß Auslöseeinheit (1) und Generatoreinheit (5) Mittel aufweisen, durch die bei einer beschleu nigungsbedingten Annäherung der beiden Baueinheiten zum Anzünden erfor derliche Energie auf den Gasgenerator (5) übertragen wird.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöseeinheit (1) ein Feder-Masse-System (1′′) zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen der Auslöseeinheit (1) und dem Gasgenerator (5) zugeordnet ist.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (1) einen Energieversorgungsbaustein (7) welcher dem elektrischen Anzünder (3) die nötige Energie bereitstellt und ein Triggerelement zur Bestimmung des Auslösezeitpunkts enthält.

4. Rückhaltesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung ein von einem Lichtleiter (8) beaufschlagbares elektronisches Schaltelement (13), z. B. einen Photothyristor, enthält, das mit dem elektrischen Zünder (3) in Reihe liegt.

5. Rückhaltesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerimpuls durch einen gepulsten Laser erzeugt und durch den Lichtleiter (8) weitergeleitet wird an das elektronische Schaltelement (13).

6. Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Energieversorgungsbaustein einen Kondensator (12), parallel zum elektrischen Zünder (3) geschaltet, enthält, wobei der Kondensator (12) zum Zünden gesteuert entladbar ist, nachdem er von einer elektr. Stromquelle, insbesondere einer Solarzellenanordnung, aufgeladen wurde.

7. Rückhaltesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarzellenanordnung Licht einer eigenen Lichtquelle über Lichtlei ter zuführbar ist.

8. Rückhaltesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement (13), z. B. ein Pho tothyristor, über einen Lichtleiter (8) mit der Lichtquelle (14) ver bindbar ist.

9. Rückhaltesystem nach Anspruch 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, daß eine Masse (1′) zu Schaltzwecken so beweglich gehaltert ist, daß sie zusammen mit einem unter dem Einfluß einer bestimmten Beschleu nigung/Verzögerung lageveränderlichen Sensor/Schalter (1′′) ihre Lage än dert.