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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Sicherheitsanordnung in einer Zündschaltung für einen
Airbag, wie sie in Anspruch 1 dargelegt ist.
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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.
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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.
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Es ist daher vorgeschlagen worden,
den „Zünddraht" oder den Zünder in
Reihenschaltung zwischen einer Stromversorgungsschiene 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.
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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
zuverlässig.
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Aus der WO 89/09147 ist eine elektronische Einrichtung
zur Versorgung einer Last bekannt, mit der z.B. ein Zündelement
einer Sicherheitseinrichtung ausgelöst werden kann. Die Einrichtung
enthält hierbei
zwei Schalter und einen Zünddraht
in Reihenschaltung zwischen einer Stromversorgung und Erde, eine
Recheneinheit, die eine Auslösefunktion ausführt, und
eine Sicherheitsvorrichtung, mit der die Stromversorgung unterbrochen
werden kann, wobei die Sicherheitsvorrichtung an wenigstens einem Punkt
in der Reihenschaltung zwischen den beiden Schaltern angeschlossen
ist. Die Sicherheitsvorrichtung enthält ferner ein Mittel, um ein
Potential aus der Reihenschaltung zu entnehmen und dieses Potential mit
einem Bezugspotential in einem Vergleichsglied zu vergleichen. Es
ist somit lediglich ein Steuergerät vorhanden, so daß nur ein
herkömmlicher
Sicherheitsstandard erreicht wird.
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Aus der
DE 34 00 533 A1 ist eine
Auslösevorrichtung
für eine
Insassenschutzvorrichtung in Fahrzeugen bekannt, die mit einer Prüfschaltung
versehen ist, wobei hieraus bekannt ist, ein aus einer Reihenschaltung
entnommenes Potential durch ein Verzögerungsglied zu leiten.
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Aus der
DE 39 20 693 A1 ist eine
Auslösekreis-Überwachungsschaltung
insbesondere in Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystemen bekannt, aus
der die Maßnahme
bekannt ist, ein Potential an einem Punkt in einer Reihenschaltung
zwischen den beiden Schaltern zu legen.
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Aus der
DE 39 13 628 A1 ist eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins
einer Unregelmäßigkeit
in einem Fahrzeugbedienerschutzsystem bekannt, bei dem vorgesehen ist,
daß die
beiden Schalter der Reihenschaltung jeweils einen Sicherheitssensor
und einen Zündtransistor
enthalten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Sicherheitsanordnung in einer Zündschaltung
für einen
Airbag bereitzustellen, die mit einer erheblich größeren Sicherheit
als bisher eine korrekte Funktion der Auslöseschaltung sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
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Zum besseren Verständnis und
zur Erläuterung
weiterer Merkmale der Erfindung wird die Erfindung beispielhaft
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei
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1 ein
Schaltbild ist, teilweise in der Form eines Blockschaltbildes, einer
erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung.
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2 ein
Ausschnitt aus dem Schaltbild ist, der mögliche Modifikationen des Schaltkreises
aus 1 erläutert,
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3 ein
weiteres Schaltbild, das eine geänderte
Ausführungsform
der Erfindung erläutert,
und
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4 ein
weiteres Schaltbild ist, das noch eine geänderte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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Es wird zunächst auf 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 Zündtransistors 3 zwischen
einer positiven Stromversorgungsschiene 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.
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Der Sicherheitssensor ist ein Schalter
bekannter Bauart, der sich schließt, wenn er während einer
vorbestimmten Zeitperiode einer geringen Verzögerung oder "G"-Kraft ausgesetzt ist. Der Schalter kann
mechanisch oder elektronisch arbeiten.
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Der Zündtransistor ist als Feldeffekt-Transistor
dargestellt und wird von einer Zentralrecheneinheit 5 angesteuert,
die mit einem Verzögerungssensor 6 verbunden
ist.
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Der Schalter 2 und der Zündtransistor 3 werden
unter Unfallbedingungen beide leitend und ermöglichen so einen Stromfluß durch
den Zünddraht 1,
wodurch der Gaserzeuger für
den Airbag ausgelöst
wird.
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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
Verbindungsleitung 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.
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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.
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Ein Vergleichsglied ist mit einem
Eingang an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und
dem Kondensator 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.
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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 Zündtransistor 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.
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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 geteuerte Strompfad des Transistors 14 leitend
wird.
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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 Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und
dem Kondensator 10 verbunden 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 Bezugsspannung in der
beschriebenen Art sind zwischen 100 und 1000 mal zuverlässiger,
um den Transistor 14 anzusteuern, als es die Zentralrechnereinheit
allein wäre.
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Es ist wichtig, daß die Reihenschaltung
zwischen den Schaltern und der Zündladung
nicht notwendigerweise in der Reihenfolge ausgeführt sein muß, wie sie in 1 dargestellt ist. 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
Zündtransistor 3 leitend
geworden ist und wenn das Potential steigen würde, könnte geschlossen werden, daß der Sicherheitssensor
leitend geworden ist.
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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.
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3 erläutert eine
andere Ausführungsform,
die viele Bauteile enthält,
die die gleichen sind wie in 1,
wobei diese Bauteile die gleiche Bezugszahl wie in 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.
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4 erläutert eine
geänderte
Ausführungsform
der Erfindung, in der wiederum viele Komponenten die gleichen sind
wie in der Ausführungsform
von 1. Diese Komponenten
tragen die gleichen Bezugszeichen wie in 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 14 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.
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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.
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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.
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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 Überwachungsfunktion
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 Vergleichfunktion wahrzunehmen, die der von dem Vergleichsglied 16 ausgeübten Vergleichsfunktion äquivalent
wäre.
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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.