DE4029195C2 - Aufprallsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufprallsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bisher bekannte Sicherheitseinrichtungen weisen entweder mechanische Aufprallsensoren, insbesondere Feder-Masse-Sensoren oder elektronische Sensoren auf. Beide Arten sind beschrieben in dem Übersichtsaufsatz von Scholz in der ATZ "Automobil Technische Zeitschrift" 77 (1975), Heft 11, Seiten 314 bis 317, insbesondere Seite 316. Als Masse, die ab einer be­ stimmten Verzögerung ausgelenkt wurde, diente häufig eine Kugel (z. B. DE 25 56 298 A1). Derartige Sensoren müssen allerdings exakt ausgerich­ tet werden beim Einbau in die Struktur des Fahrzeuges im Bezug auf des­ sen Fahrtrichtung (Hauptachse bzw. Fahrzeugslängsachse in den meisten Fällen). Andernfalls kann unter Umständen der gefährlichste Frontalauf­ prall nicht oder nicht rechtzeitig zur Auslösung eines Rückhaltesystems wie Airbag oder Gurtstrammer führen.

Aus der FR-OS 20 44 666 und DE-OS 23 47 821 sind auf Verzögerung bzw. Geschwindigkeit ansprechende Vorrichtungen bekannt, bei denen symme­ trisch zu einer Achse angeordnete Massen im Falle eines Aufpralls sich über einen Kreissektor bewegen und in der Art von Pendeln an Seilen, Bändern od. ä. aufgehängt bzw. aufgerollt sind. Beim Abrollen bzw. Ab­ schwingen ist jeweils - im Startzeitpunkt - ein Trägheitsmoment zu über­ winden, welches einer Drehbewegung bzw. Drehrichtungsumkehr entgegen­ steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufprallsensor für Sicherheitsein­ richtungen, wie Rückhaltesysteme in Fahrzeugen zu schaffen, der eine ge­ wünschte Ansprechcharakteristik aufweist und diese über eine lange Le­ bensdauer beibehält.

Bei der Erfindung liegt das Wesentliche darin, daß den bewegbaren Massen mittels Dämpfung durch Reibung am Ende ihrer Bewegungsbahn eine Ansprech­ charakteristik vorgegeben wird, so daß sich definiert die Kontakte schließen, die an den Blattfedern des elektromagnetischen Schalters an­ geordnet sind, also ihr Schließzeitpunkt vorausbestimmbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Aufprallsensor gemäß Anspruch 1. Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen sowie der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es auch, daß man eine große räumliche Empfindlichkeit erzielen kann, zum Ansprechen des neuen Auf­ prallsensors, welche nahezu einem Kugelausschnitt (Kugelsektor) ent­ spricht. Eine solche Empfindlichkeits- oder Ansprechcharakteristik ist besonders gut geeig­ net, wenn sich der Aufprallsensor rotationssymmetrisch bewegen kann, wie z. B. bei einem Sicherheitsschalter in dem Lenkrad eines Fahrzeugs einge­ baut.

Der Sicherheitsschalter liegt in einem Auslösestromkreis wie an sich bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 38 16 587 be­ schrieben, ohne jedoch auf diese spezielle Kombination beschränkt zu sein. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei anderen Auslöse­ schaltungen und Sicherheitseinrichtungen anwendbar, wie z. B. in der ATZ "Automobil Technische Zeitschrift" 84 (1982), Heft 2, Seiten 77 bis 83, insbesondere Seite 79, beschrieben.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung

Es zeigt:

Fig. 1 ein Fahrzeug mit "Airbag" (Gaskissen vom Gasgenerator aufblas­ bar) und Aufprallsensor im Lenker,

Fig. 2 eine erste Ausführung des Schalters, der bei Aufprall (Verzöge­ rung) den Gasgenerator zündet,

Fig. 3 eine zweite Ausführung abgewandelt gegenüber Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführung für zwei Hauptachsen im Fahrzeug - Bewe­ gungsrichtung -.

Fig. 5 eine weitere Ausführung, die sowohl als Öffner als auch als Schließer für elektrische Kontakte dienen kann,

Fig. 6a bis c verschiedene elektrische Schaltungen bzw. elektrische Anschlußmöglichkeiten, davon 6a als Schließer, 6b als Öffner und 6c als Aufprallrichtungsdetektor.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein Airbag im Lenkrad einge­ baut, zusammen mit dem Aufprallsensor, welcher einen Schalter enthält, wie er in den weiteren Figuren dargestellt ist. Der erfindungsgemäße Sensor mit Schalter ist axialsymmetrisch aufgebaut und enthält ein Blattfeder-Massesystem, dessen Ansprechcharakteristik durch seinen Auf­ bau und seine Ausführung, insbesondere seiner Geometrie bzw. Anord­ nung/Zuordnung der Teile zueinander einstellbar ist.

Der Aufprallsensor besteht im wesentlichen aus zwei parallel geführten Kontaktfedern, deren Federkraft als Rückstellkraft der beiden bewegli­ chen Massen dient. Die Empfindlichkeitscharakteristik des Aufprallsensors wird mit verschiedenen Massesystemen

• - Massen mit Kurvenscheiben (am Kontaktpunkt zur Feder),
• - Massen mit Stiften

erzielt.

Bei Einwirkung einer Beschleunigung (Verzögerung) über eine bestimmte Zeit, bewegen sich die beiden beweglichen Massen mit einer bestimmten Kraft in Fahrtrichtung (siehe Pfeil) und drücken die beiden Kontaktfe­ dern zusammen, so daß sie sich berühren und die Kontakte schließen. Hört die Einwirkung der äußeren Kraft auf, so werden die beiden beweglichen Massen von den Federkräften wieder in die Ausgangsposition zurückge­ drückt, wobei die elektrischen Kontakte wieder geöffnet werden. Mit der Reibungsdämpfung an den Auflagestellen (Masse→Feder) kann man sowohl die Empfindlichkeits-Charakteristik sowie das Verhalten auf Störeinflüsse (Vibration) beeinflussen.

In der Zeichnung ist dargestellt - in Fig. 1 - ein Fahrzeug 1, in dessen Lenkrad 2 mit Gaskissen und Gasgenerator ein Sicherheitsschalter bzw. Schalter 3 zum Auslösen der Zündung des Gasgenerators und Aufblasen des Gaskissens eingebaut ist. Das Auslösen der Zündung geschieht über einen Stromkreis - an sich bekannt - bei Aufprall/Unfall infolge damit einher­ gehender Verzögerung (negative Beschleunigung) des Fahrzeugs, insbeson­ dere bei einem Frontalaufprall in Fahrtrichtung (Pfeil). Der Schalter 3 ist, wie Fig. 1 zeigt, parallel zur Fahrzeuglängsachse eingebaut im Lenkrad, so daß sich ein Winkel von je 45° nach rechts und links hierzu als Ansprechfeld ergibt.

Der Schalter 3 ist in Fig. 2 und 3 in Einbaustellung in zwei verschiedenen Ausführungen dargestellt.

In Fig. 2 sind zwei Massen 4 und 5 mit Steuerkurven 6 versehen am Kon­ taktpunkt zu den Federn 7, 8, die am vorderen Ende elektrische Kontakte 9, 10 tragen. Die Kontakte sind z. B. normalerweise offen und die Massen 4, 5 werden erst bei ausreichender Verzögerung (bei Aufprall) von deren Anschlag 11, 12 weggedreht.

Ein Schalter 3, wie in Fig. 3 ersichtlich, unterscheidet sich von dem der Fig. 2 nur darin, daß die seismischen Massen 4, 5 keine Steuerkur­ ven, sondern Steuerstifte 13, 14 tragen. Die Schließbewegungen des Schalters 3 sind durch Pfeile angedeutet. Mit 15 ist ein (zweipoliger) elektrischer Anschluß bezeichnet an den Stromkreis. Die Form der Massen 4, 5 und der Federn 7, 8 und der Steuerkurven und Steuerstifte ist in gewünschter Weise wählbar.

In Fig. 4 ist die Fahrtrichtung des Fahrzeugs und dessen Hauptachsen (Längs-Hoch-Quer) in der Horizontalen 16 und Vertikalen 17 (90°) ge­ zeigt. Der Schalter 3 kann dort am Fahrzeugkopf in, oder parallel zu ei­ ner dieser Hauptachsen eingebaut sein. Er hat somit räumliche, also dreidimensionale Ansprechcharakteristik, die auch durch die Form bzw. Geometrie der Steuerkurven und dem Ort der Anordnung der Anschläge 11, 12 veränderbar ist. Die Steuer­ kurven bzw. Steuerstifte ergeben eine definierte Reibung, die zwecks Er­ zielung einer definierten Dämpfung hier erwünscht sind.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung der Erfindung ersichtlich, die so­ wohl als Schließer als auch als Öffner betrieben werden kann. Im übrigen ist die grundsätzliche Anordnung ähnlich derjenigen Ausführung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 5 sind außen geschlossene Kontakte im Ruhezustand ersichtlich. Die inneren Kontakte sind wieder mit 9 und 10, Außenkontakte mit 21 und 22 bezeichnet. Die elektrischen Anschlußleitun­ gen für die Außenkontakte sind mit 18 und 19 bezeichnet. Mit 20 ist der Fahrtrichtungspfeil gekennzeichnet. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Ziffern versehen.

Im Betrieb, also bei Einwirkung einer Beschleunigung oder Verzögerung über eine bestimmte Zeit, öffnet sich wenigstens eines der äußeren Kon­ taktpaare 21, 22, wenn sich das innere Kontaktpaar 9, 10 aufeinander zu bewegt (vgl. Fig. 2).

In den Fig. 6a bis 6c sind verschiedene Beschaltungsmöglichkeiten für die Kontakte dargestellt. Der Schalter des Sensors gemäß Fig. 5 (hier als Block dargestellt) weist nach unten herausgeführte Kontakte 15 auf, die im Auswertestromkreis liegen und arbeitet als Schließer (wie in Fig. 2).

In Fig. 6b sind die beiden Blattfedern 7 und 8 am unteren Ende kurzge­ schlossen, am oberen Ende sind die Kontakte somit solange leitend ver­ bunden, bis sich eines der beiden äußeren Kontaktpaare 21, 22 öffnet und dann ein Signal zur Auswerteschaltung abgegeben wird.

In Fig. 6c arbeitet der Sensor als Aufprallrichtungsdetektor in der Art und Weise, wenn ein Kontaktpaar 21 auf der linken Seite öffnet (zwischen 15a und 23), so liegt eine Verzögerung von der rechten Seite vor, und wenn ein Kontaktpaar 22 (zwischen 24 und 15b) öffnet, so liegt eine Ver­ zögerung von der linken Seite vor, und wenn beide Kontaktpaare 21 und 22 öffnen, so liegt eine Verzögerung in Fahrtrichtung des Pfeils 20 vor. Diese Richtungserkennung ist somit mit einfachsten Mitteln möglich.

Claims (3)

1. Aufprallsensor für Sicherheitseinrichtungen, wie Rückhaltesysteme, in Fahrzeugen, mit zwei axialsymmetrisch zu einer der Hauptachsen des Fahrzeuges antreibbar angeordneten Massen (4, 5), die im Falle eines Aufpralls (Verzögerung) sich über einen Kreissektor bewegen, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß zwei parallel zur Hauptachse angeordnete und einseitig befestigte Blattfedern (7, 8), deren freie Enden die Schaltkontakte (9, 10) tragen, vorgesehen sind,
• b) daß die Massen über Steuerkurven (6) oder Steuerstifte (13, 14) an den Blattfedern (7, 8) anliegen und diese im Falle eines Aufpralls unter Überwindung der aus der Federkraft der Blattfedern (7, 8) sowie der Form der Steuerkurven (6) bzw. der Lage der Steuerstifte (13, 14) resultierenden Reibung zum Schließen der Schaltkontakte (9, 10) zusammendrücken.

2. Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei seismische Massen achsensymmetrisch zu einer Hauptachse antreibbar sind, die durch eine Längsachse, eine Hochachse oder eine Querachse eines Fahrzeugs gebildet ist.

3. Aufprallsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte in dem Auslösestromkreis einer Schaltung liegen, die in an sich bekannter Weise als Einrichtung zum passiven Insassen­ schutz in Fahrzeugen ausgebildet ist, wobei Schwellwerte setzbar sind und eine Bewertungsschaltung eine Auslösung nur in gewünschten Fällen/Situationen zuläßt.