DE60015729T2

DE60015729T2 - Vorrichtung zum anhalten des entfaltens eines airbags

Info

Publication number: DE60015729T2
Application number: DE60015729T
Authority: DE
Inventors: Bogdan Serban; Michel Witte; Aloyse Schoos
Original assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Current assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: LU90358B1; EP1156948B1; US6685221B1; ATE281956T1; DE60015729D1; EP1156948A1; ES2231175T3; JP2002538034A; WO2000051849A1

Description

Einführung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags in einem Fahrzeug.
Um das Leben der Fahrzeuginsassen während eines Verkehrsunfalls zu schützen, sind moderne Fahrzeuge in der Regel mit einem Schutzsystem ausgerüstet, das mehrere Airbags umfasst, die dazu dienen, die Energie, die ein Fahrzeuginsasse durch den Unfallschock freisetzt, zu absorbieren. Ein Verzögerungsdetektor erkennt den Schock und setzt eine oder mehrere Aufblasvorrichtungen in Gang, um den Airbag mit einem Gas zu füllen und ihn so zwischen dem Insassen des Fahrzeugs und den Teilen der Karosserie, bzw. des Armaturenbretts, die diesen verletzen könnten, zu entfalten.
Zur Vermeidung von durch den Airbag selbst verursachten Verletzungen ist es von Vorteil, das Entfalten des Airbags anzuhalten, sobald sich der Airbag dem Fahrzeuginsassen ausreichend genähert hat oder der Fahrgast ausreichend in den Airbag eingetaucht ist, damit der Airbag seine absorbierende Wirkung entfalten kann. Indem das Entfalten des Airbags auf diese Weise angehalten wird, kann vermieden werden, dass sich der vom entfalteten Airbag ausgeübte Druck auf den Fahrzeuginsassen auf unkontrollierbare Weise erhöht.
Bei Schutzsystemen, bei denen der Airbag durch mehrere nacheinander in Gang gesetzte Aufblasvorrichtungen aufgebläht wird, kennt man eine Vorrichtung zum Anhalten des Entfaltens des Airbags, die mehrere metallische Leiter unterschiedlicher Länge umfasst, die in die Stirnwand des Airbags, d.h. in die dem Fahrzeuginsassen zugewandte Wand des Airbags eingebaut sind. Jeder metallische Leiter ist mit der Vorrichtung zur Betätigung der Aufblasvorrichtungen verbunden, so dass die Unterbrechung eines Leiters die Betätigung einer mit diesem Leiter zusammenwirkenden Aufblasvorrichtung auslöst. In dem Maße, wie sich der Airbag entfaltet, öffnet sich die Stirnwand des Airbags und die Leiter zerreißen nacheinander, wodurch sie die Betätigung der nachfolgenden Aufblasvorrichtung auslösen. Ist das Volumen des Airbags soweit angestiegen, dass dieser den Insassen berührt, breitet sich die Stirnwand des Airbags nicht mehr weiter aus und der nachfolgende Leiter zerreißt nicht. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die folgende Aufblasvorrichtung in Gang gesetzt und der vom Airbag auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Druck zu hoch wird.
Ein anderes Verfahren zum Anhalten des Entfaltens des Airbags besteht in der Kontrolle seiner Entfaltungsgeschwindigkeit. Dies kann durch einen Faden erreicht werden, der auf seiner ganzen Länge eine Kodierung in abwechselnden Farben aufweist und auf einer Seite im Innern des Airbags auf dessen Stirnwand befestigt ist. Der Faden läuft durch einen optischen Detektor, der während der Entfaltung des Airbags die Geschwindigkeit des Fadendurchlaufs mit Hilfe der Kodierung, z. B. in schwarz und weiß, erkennt. Entfernt sich die Stirnwand nicht mehr vom optischen Detektor, d.h. wenn das Volumen des Airbags so groß ist, dass die Stirnwand den Fahrzeuginsassen berührt, wird die Geschwindigkeit des Fadendurchlaufs im Detektor gleich null. Die Vorrichtung zur Betätigung des Airbags stoppt daraufhin die Aufblasvorrichtung und/oder öffnet eine Belüftung im Airbag, damit dieser sich nicht weiter aufbläht.
Die beiden oben beschriebenen Systeme, die durch unterschiedliche Verfahren den Zusammenprall des Airbags mit dem Fahrzeuginsassen erkennen, funktionieren nur, wenn der Fahrzeuginsasse in ausreichendem Maße die Entfaltung des Airbags bremst, damit die Systeme sich auslösen. Ein Kind oder ein leichter Erwachsener hat jedoch häufig nicht das notwendige Gewicht, um das Entfalten des Airbags aufzuhalten. Demzufolge funktionieren die Schutzsysteme nicht und die Entfaltung des Airbags setzt sich fort, obwohl ein starker Druck zwischen Airbag und Fahrzeuginsasse ausgeübt wird.
Um dieser Situation abzuhelfen, beschreibt das Dokument GB-A-2319997 nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein System zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags eines Fahrzeugs, das einen die Nähe erkennenden Detektor umfasst, der auf der Stirnseite des Airbags angeordnet ist. Der die Nähe erkennende Detektor ermöglicht es, den Abstand des Airbags zu einem Fahrzeuginsassen zu erkennen und erzeugt ein Abstandssignal, das zu einer Betätigungsvorrichtung des Airbags übertragen wird. Ist ein gewisser Abstand zwischen Airbag und Fahrzeuginsasse erreicht, stoppt die Betätigungsvorrichtung das Entfalten des Airbags. Einerseits gestattet ein solches System, dass vermieden wird, dass der Fahrzeuginsasse durch den Airbag auf Grund einer schlechten Position verletzt wird, andererseits läuft dieses System Gefahr, das Entfalten des Airbags anzuhalten, bevor dieser seine amortisierende Wirkung ausüben kann.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes System zum Anhalten der Entfaltung eines Airbags in einem Fahrzeug anzubieten.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel erreicht durch ein System zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags eines Fahrzeugs, das einen Detektor zum Erkennen der Position des Airbags in Bezug zu einem Fahrzeuginsassen umfasst. Der Detektor ist auf dem Airbag in einem während des Entfaltens des Airbags dem Fahrzeuginsassen zugewandten Bereich angeordnet und erzeugt ein Positionssignal, das zu einer Betätigungsvorrichtung des Airbags übertragen wird. Die Betätigungsvorrichtung stoppt das Entfalten des Airbags, wenn das Positionssignal eine vorbestimmte Position des Airbags in Bezug zum Insassen anzeigt. Gemäß der Erfindung ist der Detektor ein Kontaktdetektor zum Erkennen eines Kontakts zwischen dem Airbag und dem Fahrzeuginsassen. Ein solcher Detektor ermöglicht es, den Zusammenprall zwischen Airbag und Fahrzeuginsasse zu erkennen.
Dieses System ermöglicht es, das Entfalten des Airbags anzuhalten, sobald ein Kontakt zwischen Airbag und Fahrzeuginsasse hergestellt ist und damit sobald der Airbag seine amortisierende Wirkung ausüben kann. Es ist also festzustellen, dass der Fahrzeuginsasse das Entfalten des Airbags nicht vollständig abbremsen muss, damit das Anhaltesystem ausgelöst wird.
Die Erkennung des Zusammenpralls kann durch eine Überwachung des Drucks im Airbag erfolgen. Im Augenblick des Zusammenpralls weist die Druckkurve eine Unterbrechung auf, die leicht zu erkennen ist. Ein anderes Verfahren besteht in der Überwachung der Bewegung der Stirnwand des Airbags. Diese Überwachung kann im Innern des Airbags z. B. mittels eines optischen Systems erfolgen, das den Augenblick, in dem die Stirnwand aufhört, sich von der Kassette zu entfernen, erkennt.
Ein Fühler, der in den Airbag eingebaut ist, kann eine oder mehrere optische Fasern umfassen, deren Lichtübertragungseigenschaften sich mit der Verformung der Faser verändern. Durch die Überwachung dieser Übertragungseigenschaften kann der Augenblick des Zusammenpralls des Airbags mit dem Fahrzeuginsassen an Hand von Übertragungseigenschaften, die einem Kontakt oder einer charakteristischen Verformung der Faser entsprechen, erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Kontaktdetektor ein Kraftmessfühler, der den vom Airbag auf den Fahrzeuginsassen ausgeübten Druck erkennt. Ein solches System ermöglicht es somit, das Anhaltesystem auszulösen, sobald ein gewisser Grenzdruck erreicht ist. Die Schwelle für den Druck kann frei vorbestimmt werden und soll so bestimmt werden, dass eine ausreichende Entfaltung des Airbags sicher gestellt ist, damit dieser seine amortisierende Funktion ausüben kann.
Vorzugsweise umfasst der Kraftmessfühler mindestens zwei Elektrodenstrukturen, die auf dem Airbag in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, und eine Schicht aus halbleitendem Material, die in einer aktiven Zone des Fühlers oberhalb der Elektrodenstrukturen und in engem Kontakt mit diesen angeordnet ist, wobei die Schicht aus halbleitendem Material einen inneren Widerstand aufweist, der sich mit der Verformung der Schicht verändert. Diese Konstruktion des Detektors ergibt einen sehr dünnen und sehr flexiblen Kraftmessfühler, der das freie Entfalten des Airbags nicht behindert. Da die Elektrodenstrukturen und die Schicht aus halbleitendem Material direkt auf dem Airbag angeordnet sind, benötigt ein solcher Kraftmessfühler nämlich keinerlei zusätzlichen Träger und weist daher eine sehr geringe Dicke auf.
Es ist festzustellen, dass der innere Widerstand der halbleitenden Schicht sich in gleicher Richtung wie die Verformung (Beispiel: der Widerstand erhöht sich, wenn sich der Druck erhöht) oder in entgegengesetzter Richtung wie die Verformung (Beispiel: der Widerstand verringert sich, wenn sich der Druck erhöht) verändern kann.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausführung umfasst die Schicht aus halbleitendem Material eine halbleitende Tinte, die auf die Elektrodenstrukturen aufgedruckt wird. Der Aufdruck kann z. B. in der Technik der Serigraphie oder nach dem Prinzip des Tintenstrahls erfolgen.
In einer alternativen Ausführung umfasst die Schicht aus halbleitendem Material ein leitendes granuliertes oder nicht granuliertes Elastomer, das auf die Elektrodenstrukturen aufgebracht oder aufgeklebt wird. Eine solche Schicht aus halbleitendem Material weist eine bessere Flexibilität als die Schichten aus halbleitender Tinte auf.
Es ist festzustellen, dass die Schicht aus halbleitendem Material vorzugsweise in mehrere Zonen unterteilt ist, die an verschiedenen Stellen oberhalb der Elektrodenstrukturen angeordnet sind und somit mehrere aktive Zonen des Detektors definieren.
Die Elektrodenstrukturen des Kraftmessfühlers sind z. B. direkt auf das Gewebe des Airbags aufgebracht oder aufgedruckt. Alternativ werden die Elektrodenstrukturen in eine auf dem Airbag aufgebrachte Metallschicht eingraviert oder eingeätzt. Bei einer anderen Variante sind die Elektrodenstrukturen direkt in das Gewebe des Airbags eingewebt oder eingestrickt. Direkt in ein Gewebe eingewebte oder eingestrickte Elektroden und die Herstellungsverfahren sind z. B. in den Dokumenten LU 90 278, LU 90 256 oder LU 90 321 beschrieben.
Zum Schutz des Detektors vor Korrosion umfasst der Detektor vorzugsweise eine Schutzschicht, die auf die Elektrodenstrukturen bzw. auf die Elektrodenstrukturen und die Schicht oder Schichten aus halbleitendem Material aufgetragen wird. Es kann sich z. B. um eine Lackschicht aus trägem Material handeln, die einfach durch Eintauchen des Fühlers in den Lack aufgetragen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des Systems ist der Positionsdetektor mit dem Betätigungssystem über Leiter verbunden, die auf den Airbag aufgebracht oder aufgedruckt sind. Diese Leiter weisen ebenso wie die Elektrodenstrukturen eine sehr hohe Flexibilität auf und laufen demzufolge nicht Gefahr, während der Faltung bzw. Entfaltung des Airbags zu zerreißen.
Das oben beschriebene System ist vorzugsweise mit einem Schaltkreis zur Überwachung der Funktion des Fühlers und der Unversehrtheit der Leiter versehen. Im Falle eines Versagens des Systems wird der Airbag nach einem Standardmodus entfaltet, der durch andere Erkennungssysteme des Fahrzeugs für den Airbag bestimmt werden kann.
Es ist festzustellen, dass das erfindungsgerechte System für alle Airbagtypen eines Fahrzeugs verwendet werden kann, d.h. für Frontairbags, Seitenairbags, Kopfairbags usw. Ein System zum Schutz der Insassen eines Fahrzeugs, das mehrere Airbags umfasst, kann also mehrere Systeme zum Anhalten der Entfaltung eines Airbags umfassen, wobei jedes System zum Anhalten der Entfaltung eines Airbags mit einem der Airbags im Fahrzeug zusammenwirkt.
Es ist festzustellen, dass ein solches System zum Anhalten der Entfaltung eines Airbags es möglich macht, den Algorithmus der Entfaltung des Airbags erheblich zu verbessern. In einem mit einem solchen System ausgerüsteten Fahrzeug kann die Ausgangsentscheidung, den Airbag oder die Airbags nach einem gewissen Modus zu entfalten, sehr frühzeitig nach Erkennung eines Schocks getroffen werden. Denn das beschriebene System ermöglicht es, die Entfaltungsentscheidung in jedem Augenblick während der Entfaltungsphase zu überprüfen für den Fall, dass sich die Position des Fahrzeuginsassen in Bezug zum Airbag auf ungünstige Weise entwickeln sollte.

Claims

Vorrichtung zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags eines Fahrzeugs, die einen Detektor zum Erkennen der Position des Airbags in Bezug zu einem Fahrzeuginsassen umfasst, wobei dieser Detektor auf dem Airbag in einem während des Entfaltens des Airbags dem Fahrzeuginsassen zugewandten Bereich angeordnet ist und ein Positionssignal erzeugt, das zu einer Betätigungsvorrichtung des Airbags übertragen wird, wobei diese Betätigungsvorrichtung das Entfalten des Airbags stoppt, wenn das Positionssignal eine vorbestimmte Position des Airbags in Bezug zum Insassen anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Detektor ein Kontaktdetektor ist zum Erkennen eines Kontakts zwischen Airbag und Fahrzeuginsasse.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktdetektor ein Kraftmessfühler ist, der den vom Airbag auf den Insassen ausgeübten Druck erkennt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kraftmessfühler mindestens zwei Elektrodenstrukturen, die auf dem Airbag in einer gewissen Entfernung voneinander angeordnet sind, und eine in einem aktiven Bereich des Fühlers über den Elektrodenstrukturen in engem Kontakt mit diesen liegende Schicht aus halbleitendem Material umfasst, die einen Innenwiderstand aufweist, der mit der Verformung dieser Schicht variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus halbleitendem Material eine halbleitende Tinte umfasst, die auf die Elektrodenstrukturen aufgedruckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus halbleitendem Material ein leitendes, granuliertes oder nicht granuliertes Elastomer umfasst, das auf den Elektrodenstrukturen aufgebracht oder auf diese aufgeklebt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus halbleitendem Material in mehrere Zonen aufgeteilt ist, die an verschiedenen Stellen über den Elektrodenstrukturen angeordnet sind und somit mehrere aktive Bereiche des Detektors definieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen auf dem Airbag aufgebracht oder aufgedruckt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen in eine auf dem Airbag aufgebrachte Metallschicht eingraviert oder eingeätzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrukturen in den Airbag eingewebt oder eingestrickt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine Schutzschicht, die auf die Elektrodenstrukturen bzw. auf die Elektrodenstrukturen und die Schicht oder die Schichten aus halbleitendem Material aufgetragen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsdetektor mit dem Betätigungssystem über Leiter verbunden ist, die auf dem Airbag aufgebracht oder aufgedruckt sind.
Vorrichtung zum Schutz von Insassen eines Fahrzeugs, die mindestens einen Airbag umfasst und durch eine Vorrichtung zum Anhalten des Entfaltens des Airbags nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gekennzeichnet ist.
Vorrichtung zum Schutz von Insassen eines Fahrzeugs, die mehrere Airbags umfasst und durch mehrere Vorrichtungen zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gekennzeichnet ist, wobei jede Vorrichtung zum Anhalten des Entfaltens eines Airbags mit einem der Airbags des Fahrzeugs zusammenwirkt.