DE4130897C2 - Beschleunigungsmesser in einem Fahrgastrückhaltesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsmesser in einem Fahrgastrückhaltesystem für ein Motorfahrzeug mit einem Gehäuse, einem darin angeordneten Trägheitselement und Füh­ rungseinrichtungen, die in dem Gehäuse angeordnet sind, um eine Bahn für das Trägheits­ element festzulegen.

Es wurden Studien unternommen, die zeigen, daß Verletzungen bei Unfällen mit Motorfahrzeugen, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, wesent­ lich verringert oder verhindert werden können, wenn ein Fahrgast- Rückhaltesystem verwendet wird. (Der Begriff "Fahrgast" soll auch den Fahrer eines Fahrzeugs einschließen.) Diese Systeme weisen einen auf­ blasbaren Ballon auf, der gewöhnlich als "Airbag" bezeichnet wird und der normalerweise im Armaturenbrett oder im Lenkrad untergebracht ist. Wenn das Motorfahrzeug einer plötzlichen Verzögerung ausgesetzt wird, wird der Airbag aufgeblasen und automatisch in einer Stellung entfaltet, die die Fahrgäste wie ein Kissen abfängt, sie von einer Bewegung zurück­ hält und eine Berührung zwischen ihnen und dem Inneren des Fahrzeugs, wie zum Beispiel der Windschutzscheibe, dem Lenkrad, dem Armaturenbrett usw. verhindert. Ein kritisches Element solcher Systeme ist der Geschwindigkeitswechsel-Sensor oder Beschleunigungsmesser, der das Auf­ blasen und Entfalten des Airbags einleitet. Die Bewegung des Fahrzeugs muß sorgfältig und genau überwacht werden, so daß die Airbags sehr schnell entfaltet werden können, bevor die Fahrgäste eine wesentliche Verletzung erleiden.

Ein Geschwindigkeitswechsel-Sensor wird in der US-PS 4 329 549 bart, deren Patent-Inhaberin die hiesige Anmelderin ist. Dieser Sensor weist ein röhrenförmiges Gehäuse auf, das eine metallische Hülse, eine Metallkugel und einen Magneten umgibt, der die Kugel gegen ein erstes Ende der Hülse vorspannt. Am zweiten Ende der Hülse ist ein Paar elek­ trischer Kontaktstreifen vorgesehen. Der Sensor ist in dem Fahrzeug so orientiert angeordnet, daß, wenn das Fahrzeug eine Verzögerung erfährt, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, die Kugel sich von dem er­ sten zu dem zweiten Ende bewegt, und einen Kontakt mit den zwei Streifen herstellt. Da die Streifen und die Kugel aus elektrisch leitendem Mate­ rial hergestellt sind, wird ein elektrischer Stromfluß zwischen den zwei Streifen hergestellt, wenn die Kugel die Streifen berührt. Dieser elek­ trische Stromfluß wird verwendet, um ein Signal zum Entfalten des Air­ bags einzuleiten.

Da die Kontakte eine bestimmte Eigen-Elastizität haben müssen, sind sie normalerweise aus Stahl, Kupfer oder einer Legierung daraus hergestellt, während die Kugel normalerweise goldbeschichtet ist, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Kugel und den Kontaktstreifen sicher­ zustellen. Aufgrund der Differenz in der elektrochemischen Aktivität zwischen diesen Materialien kann durch Elektrolyse bewirkte Korrosion auftreten, die eine isolierende Schicht auf den Kugeln und/oder den Kon­ taktstreifen bilden kann, wodurch eine fehlerhafte Funktion des Sensors bewirkt wird. Dieses Problem wird weiterhin vergrößert, wenn die Kammer, die die Kugel und die Kontakte enthält, offen zur Umgebungsluft ist, da Rauch und andere Stoffe aus dem Fahrzeugmotor eindringen können.

Ein weiteres Problem mit dem Sensor nach dem Stand der Technik, wie er oben beschrieben ist, liegt darin, daß die Vorspannkraft auf die Kugel durch einen Permanent-Magneten erzeugt wird. Da der Magnet ein relativ starkes magnetisches Feld erzeugen muß, ist er groß und verbraucht Platz.

Die deutsche Offenlegungsschrift 23 47 821 zeigt eine auf Geschwindigkeit ansprechende Vorrichtung, die als Geschwindigkeitsmeßvorrichtung mit einem auf einen Zusammenstoß ansprechenden Meßgeber ausgebildet und mit einer Rückhalteanlage mit einem aufblasbaren Sack versehen ist, der in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, weiches einem Aufprall ausge­ setzt wird. Die Vorrichtung ist zur Übertragung eines elektrischen Stromes von einer Energie­ quelle zu einer Gasquelle der Anlage nach dem Aufprall des Fahrzeugs ausgerüstet. Die hier beschriebene Einrichtung ist voluminös ausgebildet und aufgrund ihrer Ausgestaltung von zweifelhafter Zuverlässigkeit.

Die englische Patenschrift 15 98 015 zeigt einen crash detector mit einem Gehäuse, das ein Trägheitselement sowie Kontaktvorrichtungen enthält, mit einer Federwicklung, um das Trägheitselement in einer vorgewählten Stellung auf einer Führungsbahn im Gehäuse zu halten. Bei der hier gezeigten Vorrichtung ist im Gehäuse ein Trägheitskörper durch eine Schraubenfeder gegenüber einem Anschlagkontakt vorgespannt, der wiederum durch eine eigene Teller- oder Schraubenfeder gegen den Trägheitskörper vorgespannt ist. Aufgrund der zweifachen Vorspannung zweier unterschiedlicher Schaltelemente wird die gesamte Vor­ richtung im Aufbau ziemlich aufwendig. Die Schraubenfedern können in ihrer Funktion gestört werden, wenn sie die Gehäusewand berühren. Die Einstellung der Vorrichtung zum Abgeben eines Signals bei entsprechendem Aufprall ist nur mit begrenzter Genauigkeit möglich.

Die DE-OS 24 26 830 zeigt einen Aufprallsensor aus zahlreichen Einzelkomponenten, bei dem ein Trägheitskörper gegen eine Federkraft arbeitet. Ein mit einem nicht elektrisch leitenden Fluid gefülltes Gehäuse enthält einen Massekörper und ein Fluid. Der Massekörper versucht, sich gegen das Fluid, das an ihm entlang und/oder durch ihn hindurch strömen kann, bei Verzögerung der gesamten Anordnung zu bewegen, um zwei elektrische Kontakte zur Abgabe eines entsprechenden Signals miteinander zu verbinden. Die aufwendig und groß bauende Vorrichtung wird bei Leckage funktionsunfähig und ist daher nicht zuverlässig.

Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist es nun, einen Beschleunigungsmesser in einem Fahrgastrückhaltesystem zu schaffen, der möglichst klein baut, aus wenigen Bauteilen besteht und zuverlässig Schaltsignale bei gleichzeitiger einfacher Bauweise ermöglicht, wobei die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden sind.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1. Dieser Beschleunigungsmesser zeichnet sich durch geringe Teilezahl, kleine Bauart sowie hohe Schaltsicherheit aus.

Nach der Erfindung weist der Beschleunigungsmesser ein Gehäuse mit einem Trägheits­ element auf, das in einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist, sowie eine Schraubenfeder zum Vorspannen des Elements in einer vorbestimmten Richtung. Bei einem Aufprall bewirkt die Verzögerung, daß sich das Trägheitselement entlang der Bahn bewegt, wodurch eine Zu­ standsänderung in einem Paar elektrischer Kontakte bewirkt wird, die an einen Aktivierungs­ stromkreis zum Aktivieren einer Rückhalteeinrichtung, wie zum Beispiel einem Airbag, gekoppelt sind. Vorzugsweise ist die Schraubenfeder einstückig mit einem der Kontakte ausgebildet, wodurch der Bedarf für einen getrennten Kontakt entfällt.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Be­ schleunigungsmessers.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Sensor für einen Beschleunigungsmesser ohne eine Abdeckung, hergestellt nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht dem Sensors nach Fig. 1 mit einer Ab­ deckung;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, des Sensors nach Fig. 2 mit einem Trägheitselement in einer mittleren Stellung und

Fig. 4 zeigt den Sensor nach Fig. 3 mit dem Trägheitselement in einer Endstellung.

Im folgenden werden Begriffe wie "aufwärts, abwärts, oberhalb, unter­ halb, vertikal, horizontal" usw. nur verwendet, um die Beschreibung der Erfindung zu erleichtern. In bezug auf die Figuren ist ein Beschleuni­ gungsmesser oder Geschwindigkeitswechsel-Sensor 10, der nach der Erfin­ dung konstruiert ist, gewöhnlich in einem Gehäuse untergebracht, das an dem Fahrzeug (nicht dargestellt) befestigt ist. Der Sensor ist durch ein Kabel 12 mit mindestens zwei Leitern 14, 16 mit einer Steuerungseinrich­ tung zur Entfaltung des Airbags verbunden, wie unten detaillierter be­ schrieben wird.

Der Sensor hat ein im wesentlichen ovales Gehäuse 18, das aus nichtlei­ tendem Material, wie zum Beispiel einem formbaren Kunststoff hergestellt ist. Das Gehäuse hat ein Unterteil 18A und eine Abdeckung 18B und an ei­ nem Ende eine zylindrische innere Kammer 20, die in dem Unterteil 18A durch einen röhrenförmigen Abschnitt 19A und einen Zylinder 19B gebildet ist. In dem Gehäuse ist ein stationärer Kontaktstreifen 22 vorgesehen, der Verlängerungen hat, die im wesentlichen senkrecht zu einer Seiten­ wand verlaufen. Im einzelnen hat der Kontaktstreifen 22 eine erste Ver­ längerung 28 und eine zweite Verlängerung 30, die miteinander verbunden sind, um einen gemeinsamen Kontaktpunkt zu bilden. Der Kontaktstreifen 22 ist an einer aufrechten Wand 36 des Gehäuses durch Stifte befestigt, die nicht dargestellt sind.

Der ortsfeste Kontaktstreifen 22 ist durch einen Verbindungsstreifen 38 mit einer aufrechten Stütze 40 verbunden. Die Stütze 40 selbst ist elek­ trisch mit einem der Drähte, wie zum Beispiel Draht 16 verbunden.

Weiterhin befinden sich innerhalb des Gehäuses 18 ein beweglicher Kon­ taktstreifen 24 mit einer Federwicklung 24A und einem Arm 24B, der an der Federwicklung 24A befestigt ist. Der Arm 24B hat ein flaches Ende 24C. Die Federwicklung 24A hat ein Mittelteil 24D, das zum Befestigen des ganzen Kontaktes am Gehäuse dient. Der bewegliche Kontakt 24 ist elektrisch mit einem Verbindungsstreifen 42 verbunden, der selbst mit einer zweiten Stütze 44 verbunden ist. Die Stütze 44 ist mit dem anderen der beiden äußeren Drähte verbunden, das heißt mit dem Draht 14. Vor­ zugsweise erstrecken sich die beiden Verbindungsstreifen 38 und 42 über die jeweiligen Stützen 40, 44 hinaus. Ein Widerstand 46 ist in das Ge­ häuse 18, wie dargestellt, eingeformt, wobei seine zwei Zuführungsdrähte mit den Streifen 38, 42 verbunden sind. Dieser Widerstand 46 ist ständig mit den Leitungen 14, 16 über die Streifen 38, 42 und die Stützen 40, 44 verbunden.

Die Gehäuseabdeckung 18B hat außerdem eine obere Wand 48. Mehrere Rippen 50 erstrecken sich von der Wand 48 nach unten. An ihren oberen Enden weisen die Rippen gekrümmte Abschnitte 52 auf. Diese Rippen 50, zusammen mit den Kontaktstreifen 22, 24, die sich in die Kammer hinein er­ strecken, bilden den oberen Abschnitt der Kammer 20. In der Kammer 20 ist ein Trägheitselement angeordnet, zum Beispiel in Form einer Kugel 54, die aus Stahl oder einem anderen relativ dichten Material herge­ stellt ist. Die Rippen 50 sind so angeordnet und ausgebildet, daß sie einen vertikalen, röhrenförmigen Weg für die Kugel 54 bilden (wie in Fig. 2, 3 und 4 gezeigt).

Die Kontaktstreifen 22, 24 bestehen aus einem flexiblen, leitenden Mate­ rial wie Stahl, Kupfer oder Legierungen daraus. Die Fig. 2 zeigt, ist der Kontaktstreifen 24 so angeordnet, daß er unter normalen Bedingungen eine Vorspannungskraft nach unten auf die Kugel 54 ausübt, um sie in ei­ ner Ruhestellung zu halten.

Vorzugsweise ist die innere Oberfläche des röhrenförmigen Abschnitts 19A mit einem Gewinde 60 versehen, um einen Einschraubstopfen 62 aufzuneh­ men.

Der Sensor ist so ausgerichtet, daß dann, wenn das Fahrzeug einen Auf­ prall erfährt, der in einer Verzögerung resultiert, die ein vorgegebenes Niveau überschreitet, die Kugel 54 die Vorspannkraft des Kontaktstrei­ fens 24 überwindet und beginnt, sich nach oben entlang der Bahn zu bewe­ gen, die durch die Rippen 50 festgelegt ist. Während sich die Kugel nach oben bewegt, biegt sie den Kontaktstreifen 24, bis er in elektrischen Kontakt mit dem Kontaktstreifen 22 gerät, wie Fig. 3 zeigt. Die Kon­ taktstreifen sind Teil eines elektrischen Stromkreises oder anderer Ein­ richtungen zum Einleiten der Airbag-Entfaltung. Zum Beispiel können der Draht 14 mit einer Batterie 70 und der Draht 16 mit einem Betätigungsme­ chanismus 72 verbunden sein. Wenn die zwei Kontaktstreifen 22, 24 sich berühren, fließt Strom von der Batterie 70 zu dem Betätigungsmechanismus 72, wodurch der Airbag 74 entfaltet wird (siehe Fig. 3). Ein Widerstand 46 ist vorgesehen, um einen geringen Strom durch das System fließen zu lassen, um die Bereitschaft des Systems zu überprüfen.

Nachdem die beiden Kontaktstreifen in elektrischen Kontakt miteinander getreten sind und falls die Verzögerung des Fahrzeugs groß genug ist, setzt die Kugel ihre Bewegung nach oben fort (in der Richtung, wie in den Figuren dargestellt) und verbiegt dabei beide Kontaktstreifen 22, 24, bis sie durch die gekrümmten Rippenabschnitte 52 angehalten wird, wie in Fig. 4 dargestellt. Die vereinten Kräfte der Kontaktstreifen 22, 24 bremsen die Kugel in diesem letzten Bewegungsstadium ab, wodurch der Aufprall zwischen der Kugel 54 und dem Gehäuse 18 verringert wird.

Sobald die Verzögerung aufhört, wird die Kugel 54 durch die Kontakt­ streifen 24 in ihre Ruhestellung nach Fig. 2 zurückgeführt.

Bezugszeichenliste

10 Beschleunigungsmesser, Geschwindigkeitswechsel-Sensor
12 Kabel
14 Leiter, Draht
16 Leiter, Draht
18 Gehäuse
18A Unterteil
18B Abdeckung
19A Röhrenförmiger Abschnitt
19B Zylinder
20 Kammer
22 Kontaktstreifen, fest
24 Kontaktstreifen, beweglich
24A Federwicklung
24B Arm
24C Ende
24D Mittelteil
28 Erste Verlängerung
30 Zweite Verlängerung
36 Wand
38 Verbindungsstreifen
40 Stütze
42 Verbindungsstreifen
44 Stütze
46 Widerstand
48 Wand
50 Rippen
52 Gekrümmter Abschnitt
54 Kugel, Trägheitselement
60 Gewinde
62 Einschraubstopfen
70 Batterie
72 Betätigungsmechanismus
74 Airbag

Claims (8)

1. Beschleunigungsmesser in einem Fahrgastrückhaltesystem für ein Motorfahrzeug, mit

• - einem Gehäuse (18),
• - einem darin angeordneten Trägheitselement (54) und
• - Führungseinrichtungen (19A, 19B), die in dem Gehäuse angeordnet sind, um eine Bahn für das Trägheitselement (54) festzulegen, mit
• - Kontaktvorrichtungen (22, 24), bestehend aus einem, gegenüber dem Ge­ häuse (18) stationären ersten Kontakt (22) und einem auf den ersten Kontakt (22) zu bewegbaren zweiten Kontakt (24),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Führungseinrichtungen (19A, 19B) auf einer röhrenförmigen Fläche an­ geordnet sind,
• - daß der zweite, bewegbare Kontakt (24) aus einer Federwicklung (24A) und einem Arm (24B) besteht, der das Trägheitselement (54) in einer Ruhestel­ lung hält, und der bei einer Verzögerung des Fahrzeugs vom Trägheitsele­ ment (54) derart aus der Ruhestellung geschwenkt wird, daß die Kontakt­ einrichtungen (22, 24) einen Kontakt geben.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh­ rungseinrichtungen (19A, 19B) eine Kammer (20) aufweisen, die das Trägheits­ element (54) aufnimmt.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kontaktstreifen (22, 24) derart zusammenwirken, daß das Trägheitselement (54) abgebremst wird, nachdem der Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktstreifen (22, 24) hergestellt ist.

4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen (19A, 19B) eine röhrenförmige Kammer aufweisen, die das Trägheitselement aufnimmt sowie ein Gas zum Dämpfen der Bewegung des Trägheitselements (54).

5. Beschleunigungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen mehrere Rippen (50) haben, die sich in dem Gehäuse (18) erstrecken.

6. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rip­ pen (50) eine Kammer (20) bilden, wobei die Kammer (20) einen seitlichen Schlitz hat, und sich die Kontaktvorrichtungen durch den Schlitz in die Kammer (20) erstrecken.

7. Verwendung eines Beschleunigungsmessers nach einem der vorangehenden An­ sprüche, in einem Fahrgastrückhaltesystem für ein Motorfahrzeug mit

• a) einem Airbag (74), der so angeordnet ist, daß er einen Fahrgast zurückhält, wenn das Fahrzeug eine Verzögerung erfährt; und
• b) einer Airbag-Aufblasevorrichtung (72) zum Aufblasen des Airbags (74).