DE4224477A1 - Verbesserungen einer sicherheitsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung, und zwar auf eine Sicherheitsvor­ richtung, die in eine Airbag-Zündschaltung einzubauen ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Airbag-Zündschaltung zu schaffen, die elektrische Leistung an einen "Zünddraht" oder einen Zünder liefert, der eine pyrotechnische Ladung innerhalb des Airbags auslöst, um den Airbag aufzublasen.

Es ist wichtig, daß der "Zünddraht" oder der Zünder nicht unbeabsichtigt ausgelöst wird, aber es ist ebenso wichtig, daß der "Zünddraht" oder der Zünder in Unfallsituationen ausgelöst wird.

Es ist daher vorgeschlagen worden, den "Zünddraht" oder den Zünder in Reihenschaltung zwischen einer Stromversorgungs­ schiene und Erde mit zwei getrennten Schaltern zu verbinden. Ein Schalter wird als "Sicherheitssensor" bezeichnet. Dieser Schalter ist so ausgeführt, daß er sich schließt, wenn er einer Verzögerungskraft oberhalb einer vorbestimmten Höhe ausgesetzt ist, die relativ niedrig gewählt wird, aber erst nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist. Ein zweiter Schalter, der ein Transistorschalter sein kann und der als Zündtransistor bezeichnet werden kann, wird durch einen Sensor ausgelöst, wobei der Sensor auf eine starke Verzögerung anspricht. Es ist somit klar, daß der Kreis nur geschlossen ist, wenn beide Schalter geschlossen sind.

Mit der Schaltungsanordnung dieses Typs kann mit einer Zentralrechnereinheit der Zustand der Schalter überwacht werden, aber eine solche Überwachung kann einem Fehler in der Software unterliegen und ist nicht vollkommen zu­ verlässig.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird eine Zündschaltung für einen Airbag geschaffen, die eine Reihenschaltung von zwei Schaltern und einem Zünddraht zwischen einer Stromversorgung und Erde sowie eine Rechnereinheit enthält, die eine Auslöse- und/oder Überwachungsfunktion ausführt, wobei die Zünd­ schaltung auch eine Sicherheitsvorrichtung enthält, die zusätzlich zu der Rechnereinheit vorhanden ist und ein Mittel enthält, mit dem die Stromversorgung unwirksam gemacht oder unterbrochen werden kann, wobei dieses Mittel an wenigstens einem Punkt in der Reihenschaltung zwischen den beiden Schaltern angeschlossen ist und ein Mittel enthält, um ein Potential aus der Reihenschaltung zu entnehmen, und ein Mittel, um dieses Potential mit einem Bezugspotential in einem Vergleichsglied zu vergleichen, und Mittel, die auf diesen Vergleich ansprechen, um die Stromversorgung unwirksam zu machen oder zu unterbrechen.

Vorzugsweise sind zwei Vergleichsglieder vorgesehen, jedes mit einer zugehörigen Bezugsspannung, wobei das eine Vergleichsglied ein Ausgangssignal liefert, wenn einer der besagten Schalter geschlossen ist, und das andere Vergleichsglied ein Ausgangssignal liefert, wenn der andere Schalter geschlossen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ausgangssignal des oder der Vergleichsglieder auf einen Schaltungs­ transistor gegeben, den gesteuerten Strompfad, der zwischen Stromversorgung und Erde geschaltet ist, wobei der Transistor so geschaltet ist, daß die Stromversorgung un­ wirksam gemacht wird, wenn der gesteuerte Stromweg des Transistors leitend ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform überwacht die Zentral­ rechnereinheit ein von der Reihenschaltung abgeleitetes Potential, um die Zündschaltung unwirksam zu machen, wenn das Potential vorbestimmte Grenzen überschreitet.

Zum besseren Verständnis und zur Erläuterung weiterer Merkmale der Erfindung wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei

Fig. 1 ein Schaltbild ist, teilweise in der Form eines Blockschaltbildes, einer erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung,

Fig. 2 ein Ausschnitt aus dem Schaltbild ist, der mögliche Modifikationen des Schaltkreises aus Fig. 1 erläutert,

Fig. 3 ein weiteres Schaltbild, das eine geänderte Ausführungsform der Erfindung erläutert, und

Fig. 4 ein weiteres Schaltbild ist, das noch eine geänderte Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Es wird zunächst auf Fig. 1 in den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Ein Zünder oder ein "Zünddraht" 1 für einen Airbag ist in Reihe geschaltet mit einem Sicherheits-Sensorschalter 2 und einem Schalter in Form eines Zünd­ transistors 3 zwischen einer positiven Stromversorgungs­ schiene 4, die zum Beispiel mit einem 12 Volt Potential über eine Diode versorgt wird, und Erde. In der dargestellten Ausführungsform ist der Sicherheitssensor an die positive Schiene angeschlossen, und der "Zünddraht" 1 ist zwischen den Sicherheitssensor und den Zündtransistor 3 geschaltet.

Der Sicherheitssensor ist ein Schalter bekannter Bauart, der sich schließt, wenn er während einer vorbestimmten Zeit­ periode einer geringen Verzögerung oder "G"-Kraft ausgesetzt ist. Der Schalter kann mechanisch oder elektronisch arbeiten.

Der Zündtransistor ist als Feldeffekt-Transistor dargestellt und wird von einer Zentralrecheneinheit 5 angesteuert, die mit einem Verzögerungssensor 6 verbunden ist.

Der Schalter 2 und der Zündtransistor 3 werden unter Unfall­ bedingungen beide leitend und ermöglichen so einen Stromfluß durch den Zünddraht 1, wodurch der Gaserzeuger für den Airbag ausgelöst wird.

Um den Zustand des Zündtransistors zu überwachen, wird ein Potential Vdd von zum Beispiel 5 Volt aus einer Quelle 7 an die Reihenschaltung mit den beiden Schaltern und der Zündladung an einer Stelle zwischen den beiden Schaltern angelegt. In dieser Ausführungsform ist die Spannungsquelle 7 an den Verbindungspunkt zwischen dem Zünddraht 1 und dem Zündtransistor 3 angeschlossen. Eine zusätzliche Verbindungs­ leitung 8 ist ebenfalls an die Reihenschaltung der Schalter und der Zündladung angeschlossen, in dieser Ausführungsform an einen Punkt zwischen der Zündladung 1 und dem Zündtransistor 3. Diese Verbindung 8 ist an einem Verzögerungskreis angeschlossen, der aus einen in Reihe geschalteten Widerstand 9 und einem mit Erde verbundenen Kondensator 10 besteht, die eine "RC"-Schaltung bilden. Der Widerstand 9 ist auch mit einem Eingang der Zentralrechnereinheit 5 verbunden.

Ein Ausgang 13 der Zentralrechnereinheit 5 geht an die Basis eines Transistors 14, dessen gesteuerter Strompfad zwischen der positiven Schiene 4 und Erde verläuft. Ein stabilisierender und Reserveenergie speichernder Kondensator 15 ist ebenfalls zwischen der positiven Schiene 4 und Erde geschaltet.

Ein Vergleichsglied ist mit einem Eingang an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Konden­ sator 10 und mit dem anderen an eine Bezugsspannung 17, die die gleiche wie die Spannung Vdd sein kann, angeschlossen. Der Ausgang des Vergleichsgliedes 16 ist an die Basis des Transistors 14 angeschlossen.

Wenn beide Schalter offen sind, liegt die Spannung Vdd, die zum Beispiel 5 Volt betragen kann, an der Reihenschaltung zwischen dem Schalter 2, dem Zünddraht 1 und dem Zünd­ transistor 3 an. Damit wird das Potential des gesamten Teils dieser Reihenschaltung zwischen dem Sicherheitssensor 2 und dem Zündtransistor 3 auf 5 Volt angehoben. Dieses Potential von 5 Volt verläuft durch den aus dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 bestehenden Verzögerungskreis zu einem Eingang der Zentralrechnereinheit. Solange das Potential von 5 Volt auf diesem Eingang der Zentralrechnereinheit ankommt, muß der Zündtransistor in einem nicht-leitenden Zustand sein. Sollte der Zündtransistor auf irgendeine Weise versagen, würde das an der Verbindung 8 anliegende Potential auf Erdpotential fallen, und es bestünde eine Notfallsituation. Die Zentralrechnereinheit wäre unter solchen Umständen so programmiert, daß der Alarm 18, der ein sichtbarer und/oder hörbarer Alarm sein kann, ausgelöst wird und daß auch ein ausreichendes Potential an den Ausgang 13 gelegt wird, damit der gesteuerte Strompfad des Transistors 14 leitend wird und so die positive Schiene mit Erde verbunden wird und der stabilisierende Kondensator 15 entladen wird. Wenn der Sicherheitssensor dann leitend wird, erhält der Zünddraht 1 nicht genügend Strom, um den Gaserzeuger zu zünden.

Wenn andererseits der Schalter 2 unbeabsichtigt in geschlossenem Zustand festsitzt oder auf andere Weise ständig leitend ist, liegt ein Potential von 12 Volt an dem Teil der Reihenschaltung, der auf der Seite des Zündtransistors 3 in Richtung auf die positive Schiene liegt. Ein Potential von 12 Volt liegt an der Verbindung 8 und geht durch den Verzögerungskreis, der aus dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 besteht. Wenn daher die Zentralrechnereinheit eine Spannung von 12 Volt auf dem Eingang hat, der an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 angeschlossen ist, kann wieder der Alarm ausgelöst werden, und wieder kann ein Potential an die Leitung 13 gelegt werden, damit der gesteuerte Strompfad des Transistors 14 leitend wird.

Es ist anzumerken, daß der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 an einen Eingang eines Vergleichsgliedes 16 angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit einer Bezugsspannung 17 verbunden ist. Der Ausgang des Vergleichsgliedes geht direkt an die Basis des Transistors 14, und die Anordnung ist so, daß das Vergleichsglied 16 kein Ausgangssignal liefert, solange die Spannung Vdd an dem Eingang anliegt, der mit dem Verbindungs­ punkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 ver­ bunden ist, daß aber dann, wenn das Potential auf diesem Eingang auf Erdpotential abfällt, das Vergleichsglied ein Ausgangssignal liefert, wodurch der gesteuerte Strompfad des Transistors leitend wird. Ein Vergleichsglied ist eine Be­ zugsspannung in der beschriebenen Art sind zwischen 100 und 1000 mal zuverlässiger, um den Transistor 14 anzusteuern, als es die Zentralrechnereinheit allein wäre.

Es ist wichtig, daß die Reihenschaltung zwischen den Schaltern und der Zündladung nicht notwendigerweise in der Reihenfolge ausgeführt sein muß, wie sie in Fig. 1 darge­ stellt ist. Fig. 2 erläutert eine andere Reihenfolge, in der der Sicherheitssensor 2 an den Zündtransistor 3 angeschlossen ist, der wiederum mit dem Zünddraht verbunden ist, der mit Erde verbunden ist. In einer solchen Ausführungsform der Erfindung kann das Potential Vdd an einen Verbindungspunkt zwischen dem Sicherheitssensor 2 und dem Zündtransistor 3 angelegt werden. Die Verbindung 8 kann auch an einen Punkt zwischen dem Sicherheitssensor 2 und dem Zündtransistor 3 angeschlossen werden. In dieser Anordnung würde wieder ein Potential an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 erwartet, das gleich Vdd ist. Wenn beobachtet würde, daß das Potential an diesem Verbindungs­ punkt abfällt, könnte geschlossen werden, daß der Zünd­ transistor 3 leitend geworden ist und wenn das Potential steigen würde, könnte geschlossen werden, daß der Sicherheitssensor leitend geworden ist.

In einer leichten Modifikation wäre es allerdings auch möglich, die Verbindung 8 durch die gestrichelt dargestellte Verbindung 8′ zu ersetzen, die an einen Punkt zwischen dem Zündtransistor 3 und der Zündladung 1 angeschlossen ist. Es würde erwartet, daß das Potential auf dieser Verbindung Erdpotential ist, außer wenn der Zündtransistor leitend wird. Wenn der Zündtransistor leitend wäre, würde erwartet, daß das Potential ungefähr Vdd ist. Wenn eine Leitung wie 8′ benutzt wird, müßte eine getrennte Sensorleitung da sein, um den Zustand des Schalters 2 zu erfassen, wenn der Zustand dieses Schalters tatsächlich überwacht werden sollte.

Fig. 3 erläutert eine andere Ausführungsform, die viele Bauteile enthält, die die gleichen sind wie in Fig. 1, wobei diese Bauteile die gleiche Bezugszahl wie in Fig. 1 haben und daher nicht erneut beschrieben werden. In dieser Ausführungsform ist die Verbindung 8 über einen hochohmigen Widerstand 20 mit Erde verbunden. Daher würde unter normalen Umständen erwartet, daß das Potential der Reihenschaltung zwischen dem Sicherheitssensor 2 und dem Zündtransistor 3 gleich Erdpotential ist. Wenn aber der Sicherheitssensor 2 im leitenden Zustand versagen sollte, würde das Potential steigen und das Steigen dieses Potentials würde von der Zentralrechnereinheit und vom Vergleichsglied wahrgenommen, wodurch wiederum der Transistor 14 leitend würde. Die Leitung 8 kann, anstelle an einen Verbindungspunkt zwischen dem Zünddraht 1 und dem Zündtransistor 3 angeschlossen zu sein, an einen Verbindungsknoten 21 (wie gestrichelt dargestellt) zwischen dem Sicherheitssensor 2 und dem Zünddraht 1 angeschlossen sein.

Fig. 4 erläutert eine geänderte Ausführungsform der Erfindung, in der wiederum viele Komponenten die gleichen sind wie in der Ausführungsform von Fig. 1. Diese Komponenten tragen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und werden nicht neu beschrieben. In dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu dem Vergleichsglied 16, das mit der zu Vdd äquivalenten Bezugsspannung 17 verbunden ist, ein zweites Vergleichsglied 22 vorhanden, das an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 angeschlossen ist, wobei dieses zweite Vergleichsglied mit seinem Ausgang wieder an die Basis des Transistors 14 angeschlossen ist und mit seinem anderen Eingang an eine zweite Bezugsspannung 23 angeschlossen ist, die äquivalent zu der Spannung an der positiven Schiene 4 ist. Daher überwacht in dieser Ausführungsform der Erfindung, während die Zentralrechnereinheit den Zustand sowohl des Sicherheitssensors 2 als auch des Zündtransistors 3 überwachen kann, das erste Vergleichsglied 16 zweckmäßig den Zustand des Zündtransistors 3 und macht den gesteuerten Strompfad des Transistors 14 leitend, falls dieser besondere Transistor versagen und in einem leitenden Zustand sein sollte, und das zweite Vergleichsglied 22 würde dazu dienen, ein Ausgangssignal zu liefern, falls der Sicherheitssensor im leitenden Zustand versagen sollte, und macht wiederum den gesteuerten Strompfad des Transistors 14 leitend.

Es versteht sich, daß der Kondensator 15 das Potential an der positiven Schiene 4 stabilisieren soll, aber auch als Energiespeicher zur Reserve dient. Es ist möglich, daß unter Unfallbedingungen die Batterie und der Generator eines Motorfahrzeuges außer Betrieb geraten oder von der beschriebenen Schaltung getrennt werden. Es ist daher wichtig, daß der erläuterte Schaltkreis auch ohne Stromversorgung funktionieren kann. Da das Potential über die dargestellte Diode an die positive Schiene herangeführt wird, wird, selbst wenn die Batterie und der Generator des Fahrzeuges von der positiven Schiene getrennt werden, immer noch ein geeignetes positives Potential auf der positiven Schiene sein, weil dieses Potential im Kondensator 15 gespeichert wird. Der Kondensator 15 wird daher groß genug gewählt, um eine genügende Ladung zu speichern, damit, wenn der Sicherheitssensor 2 und der Zündtransistor 3 geschlossen sind, ein ausreichender Strom durch den Zünddraht 1 fließt, um den Airbag auszulösen.

Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist es wichtig zu sehen, daß viele Modifikationen vorgenommen werden können, wobei die verschiedenen oben beschriebenen Komponenten neu angeordnet und leicht verändert werden können. Während zum Beispiel in den beschriebenen Ausführungsformen die Stromversorgung durch Kurzschließen zur Erde unwirksam gemacht wurde, kann in anderen Ausführungsformen die Stromversorgung einfach von der Reihenschaltung durch den Zünddraht zur Erde getrennt werden, oder diese Reihenschaltung kann aufgetrennt werden. So kann ein normalerweise leitender Schalter in einen nicht leitenden Zustand übergeführt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Diese einfachen und direkten Modifikationen der beschriebenen Anordnungen sollten innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, wie sie durch die folgenden Ansprüche festgelegt ist.

Es ist wichtig, daß in den erläuterten Ausführungsformen der Erfindung eine Zentralrechnereinheit vorhanden ist, die nicht nur den Zünddraht unter Unfallbedingungen auslöst, sondern die auch den Zustand der Vorrichtung überwacht. Daher gehen verschiedene Kontrolleitungen von der Zentralrechnereinheit zu verschiedenen Teilen der erläuterten Schaltung. In einer zweckmäßigen Anwendungsform kann die Zentralrechnereinheit auch viele andere Teile der Vorrichtung überwachen, aber die von der Zentralrechnereinheit wahrgenommene Überwachungs­ funktion ist wohlverstanden nicht ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung. Es wurde gefunden, daß durch die Verwendung eines Vergleichsgliedes wie des Vergleichsgliedes 16 zur Ausführung eines geeigneten Vergleichs ein viel größerer Zuverlässigkeitsgrad erreicht wird, als wenn man eine Vergleichsfunktion innerhalb der Zentralrechnereinheit benutzt. Daher braucht die Zentralrechnereinheit keinerlei Vergleichsfunktion wahrzunehmen, die der von dem Vergleichs­ glied 16 ausgeübten Vergleichsfunktion äquivalent wäre.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (12)

1. Zündschaltung für einen Airbag, die eine Reihenschaltung zwischen zwei Schaltern (2, 3) und einem Zünddraht (1) zwischen einer Stromversorgung und Erde sowie eine Rechnereinheit (5) enthält, die eine Auslöse- und/oder Überwachungsfunktion ausführt, wobei die Zündschaltung auch eine Sicherheitsvorrichtung enthält, die zusätzlich zur Rechnereinheit vorhanden ist und Mittel enthält, mit denen die Stromversorgung unwirksam gemacht oder unterbrochen werden kann, wobei dieses Mittel an wenigstens einem Punkt in der Reihenschaltung zwischen den beiden Schaltern (2, 3) angeschlossen ist und ein Mittel enthält, um ein Potential aus der Reihenschaltung zu entnehmen, und Mittel, um dieses Potential mit einem Bezugspotential (17) in einem Vergleichsglied (16) zu vergleichen, und Mittel, die auf diesem Vergleich ansprechen, um die Stromversorgung unwirksam zu machen oder zu unterbrechen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Reihenschaltung entnommene Potential durch ein Verzögerungsglied (9, 10) geht, bevor es zum Vergleichsglied (16) kommt.

3. Schaltung nach Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel, um ein Potential an einem Punkt in der Reihenschaltung zwischen den zwei Schaltern (2, 3) anzulegen, wobei das Potential geringer ist als Potential der Stromversorgung.

4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Vergleichsglieder (16, 22), von denen jedes mit einer Bezugsspannung verbunden ist, wobei ein Vergleichsglied (16) ein Ausgangssignal liefert, wenn der eine Schalter (3) leitend ist und das andere Vergleichs­ glied (22) ein Ausgangssignal liefert, wenn der andere Schalter (2) leitend ist.

5. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des oder jedes Vergleichsgliedes an einen Schalttransistor geht, den gesteuerten Strompfad, der zwischen Stromversorgung und Erde geschaltet ist, wobei der Transistor die Stromversorgung unwirksam macht, wenn der gesteuerte Strompfad des Transistors leitend ist.

6. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalter jeweils einen Sicherheitssensor und einen Zündtransistor enthalten.

7. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralrecheneinheit ein aus der Reihenschaltung entnommenes Potential überwacht, um den Zündschaltkreis unwirksam zu machen, wenn das Potential vorbestimmte Grenzen überschreitet.

8. Sicherheitsvorrichtung, im wesentlichen wie hierin beschrieben, mit Bezug auf und wie gezeigt in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen.

9. Sicherheitsvorrichtung, im wesentlichen wie hierin beschrieben, mit Bezug auf und wie gezeigt in Fig. 1, wie modifiziert in Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen.

10. Sicherheitsvorrichtung, im wesentlichen wie hierin beschrieben, mit Bezug auf und wie gezeigt in Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen.

11. Sicherheitsvorrichtung, im wesentlichen hierin beschrieben, mit Bezug auf und wie gezeigt in Fig. 4 der beigefügten Zeichnungen.

12. Irgendein neues Merkmal, das hierin offenbart ist, oder eine Kombination solcher Merkmale.