DE69008984T2

DE69008984T2 - Optischer Sensor zur Auslösung eines Insassenrückhaltemittels.

Info

Publication number: DE69008984T2
Application number: DE69008984T
Authority: DE
Inventors: Dale Leyland Beltz
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: EP0420494B1; EP0420494A2; DE69008984D1; US4988862A; EP0420494A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivierungssensoren für die Rückhaltung von Fahrzeuginsassen, und genauer auf einen verbesserten Sensor, der optische Techniken anwendet, um das Entstehen eines Zusammenstoßes in einem Kraftfahrzeug wahrzunehmen, insbesondere einen Frontalzusammenstoß.
Moderne Kraftfahrzeuge verwenden passive Rückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen, um die Bewegung des Fahrzeuginsassens abzupffern oder zurückzuhalten, wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß verickelt ist. Ein Typ eines solches Rückhaltesystems ist eine aufblasbares Airbagsystem für die Rückhaltung von Fahrzeuginsassen, bei dem Gas zum Aufblasen eines Sackes erzeugt wird, als Reaktion auf Bedingungen, die für das Entstehen eines Zusammenstoßes kennzeichnend sind. In Kraftfahrzeugen, die Airbagsysteme verwenden, ist die Art des Zusammenstoßes, bei dem sich ein Airbag entfaltet, typischerweise ein Frontalzusammenstoß. Sein Auftreten wird von einer Vielzahl von im Fahrzeug angeordneten Sensoren erfaßt, die eine Verlangsamung einer vorgegebenen Größe und Dauer erkennen und daraufhin ein Signal übertragen, das das Aufblasen des Airbags bewerkstelligt. Solche exemplarischen Sensoren sind beschrieben im Patent U.S.-A-4,816,627 an Janotik, das dem Autor dieser Erfindung erteilt wurde, und in den Patenten U.S.-A-4,329,549 und U.S.-A-4,284,863 an Breed. Bei Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen, die solche elektromechanische Sensoren verwenden, wird eine Fühlmasse für die Bewegung im allgemeinen parallel zur Fahrrichtung des Fahrzeuges angeordnet. Aufgrund der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von winkligen Frontalzusammenstößen, was zu unterschiedlichen Geschwindigkeitsabnahmeniveaus führt, die an mit seitlichem Abstand über die Vorderfront des Fahrzeuges angeordneten Stellen erfaßt werden, ist es notwendig eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten Sensoren vorzusehen, um das korrekte Erfassen der Geschwindigkeitsabnahmelast sicherzustellen, die einen Fahrzeugzusammenstoß von ausreichender Schwere signalisiert, um die Aktivierung des Airbagsystems zu gewährleisten.
In solchen Systemen wird außerdem eine zusätzliche Anzahl von Sensoren zur Überprüfung einer unbeabsichtigten Betätigung verwendet, die als Antwort auf eine kurzzeitige, sehr große Geschwindigkeitsabnahme, die jedoch keinen Zusammenprall signalisiert, aiftreten kann.
Während diese Annäherung früherer Patente, das Auftreten von Zusammenstößen zur Aktivierung von Airbagsystemen zu erfassen, von ihrer Funktion her als annehmbar befunden wurde, so weist diese dennoch einige Nachteile auf. Zum einen sind dies relativ hohe Produktionskosten bedingt durch das Anbringen einer Vielzahl von getrennten Sensoren zur Herstellung eines Airbagrückhaltesystems und zum anderen die Tatsache, daß die Systeme in früheren Patenten, die elektromechanische Beschleunigungssensoren verwenden, ein inhärent zweideutiges Phänomen überwachen, die Beschleunigung.
Als Antwort auf die Nachteile von Rückhaltesystemen für Fahrzeuginsassen früherer Patente, ist es ein Ziel dieser Erfindung, einen einzelnen Sensor zu schaffen, der betriebsmäßig in der Lage ist, die Auferlegung einer vorgegebenen Aufprallast auf das Fahrzeug zu erkennen und das Auftreten dieser Aufprallast mitzuteilen, um das Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen zu aktivieren.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen solchen Sensor zu schaffen, der die Auferlegung der vorgegebenen Aufprallast auf das Fahrzeug unabhängig vom Auftreten einer besonderen Beschleunigungsgröße und -dauer direkt erfaßt.
Nach der Erfindung wird ein Aktiverungssensor für die Insassenrückhaltung für ein Kraftfahrzeug geschaffen, wobei der Sensor die folgenden Bestandteile beinhaltet: eine auf dem Fahrzeug mitgeführt Lichtquelle, ein Lichtübertragungsmodul, das sich seitlich über eine Frontalfläche des genannten Fahrzeuges erstreckt und welches mit der genannten Lichtquelle in optischer Verbindung steht und einen Photoansprechdetektor, der mit dem genannten Lichtübertragungsmodul in optischer Verbindung steht, wobei das genannte Lichtübertragungsmodul auf Strukturelementen der Karosserie des genannten Fahrzeuges gehalten wird, deren wirklich verhandene Durchbiefgung für das Auftreten einer Auferlegung einer vorgegebenen Aufprallkraft auf das Fahrzeug kennzeichnend ist, und das betriebsmäßig in der Lage ist, das genannte Lichtübertragungsmodul zu brechen, und dadurch die optische Verbindung zwischen der genannten Lichtquelle und dem genannten Photoansprechdetektor zu unterbrechen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben; dabei :
ist Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Innenraums eines Kraftfahrzeuges, in dem ein Airbag zur Fahrerrückhaltung entfaltet ist;
ist Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines frontal angeordneten Strukturelementes eines Kraftfahrzeuges mit einem darauf installierten Sensor nach der vorliegenden Erfindung;
ist Figur 3 ein Frontalaufriß des in Figur 2 abgebildeten Sensors;
ist Figur 4 eine Querschnittansicht einer bevorzugten Anwendungsform des Lichtübertragungsmoduls des Sensors nach der vorliegenden Erfindung;
ist Figur 5 eine Querschnittansicht einer alternativen Anwendungsform des Lichtübertragungsmoduls nach der vorliegendeen Erfindung;
ist Figur 6 eine graphische Querschnittansicht einer bevorzugten Anwendungsform eines Umkehrmittels, das an einem Ende des Sensors nach der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
ist Figur 7 eine graphische Querschnittansicht einer alternativen Anwendungsform des Umkehrmittels aus Figur 6 und
ist Figur 8 eine graphische Querschnittansicht einer Lichtquelle und eines Signalübertragungsmoduls, die am anderen Ende des Lichtübertragungsmoduls des Sensors nach der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen, und insbesonddere auf deren Figur 1, in welcher ein Kraftfahrzeug, das im allgemeinen mit 10 bezeichnet ist, einen Karosserieabschnitt einschließt, der mit der Ziffer 12 bezeichnet ist und einen Fahrgastraum 14, einschließlich eines Sitzes 16 zum als Stütze eines Fahrzeuginsassens 18 hinter einem Lenkrad 20. Das Fahrzeug 10 ist einen Zusatz-Airbag aufweisend dargestellt, der an einem Lenkrad 20 befestigt und in aufgeblasenem Zustand dargestellt ist, in welchem er den Fahrzeuginsassen 18 nach dem Auftreten eines Frontalzusammenstoßes mit dem Fahrzeug gegen eine Vorwärtsbewegung abpuffert. Wohingegen die spezifische Konstruktion der Karosserie 12 des Fahrzeuges 10 für die Ausführung oder den Betrieb des Aktivierungssensors für den Rückhalt des Fahrzeuginsassens nicht ausschlaggebend ist, sollte man verstehen, daß alle Fahrzeugkarosserien ein frontal angeordnetes Strukturelement beinhalten, wie zum Beispiel die Kühlertragestruktur 24, die generell in Figur 2 abgebildet ist. Solche Frontalstrukturelemente können nach der vorliegenden Erfindung aus jedem sich seitlich erstreckende Strukturelement gewählt werden, deren wirkliche Druchbiegung für das Austreten eines Frontalzusammenstoßes eines Fahrzeuges kennzeichnend ist.
Nun unsere Aufmerksamkeit auf Figur 2 richtend, in welcher ein Aktivierungssensor für den Insassenrückhalt, im allgemeinen mit 26 bezeichnet, montiert abgebildet ist, um sich seitlich über die Kühlerhaltestruktur 24 zu erstrecken. Wie am besten in Figur 3 ersichtlich ist beinhaltet der Sensor 26 im allgemeinen ein Lichtquellen- und Aktivierungsmodul 28, ein Lichtübertragungsmodul 30 und ein Signalrückleitungsmodul 32.
Präziser gesagt ist das Lichtübertragungsmodul 30 als ein Glasfaserrohr oder eine Lichtleitung 34 aufweisend dargestellt, eines allgemein in Patenten bekannten Typs, um einen durchsichtigen Kern eines geeigneten Glas- oder Kunststoffmaterials einzuschließen, der in einer verhältnismäßig dünnen, zylinderförmigen Ummantelung gehalten wird und einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der Brechungsindex des Kerns. Der Faserkern arbeitet als Wellenleiter, um das Licht mit nur geringen Verlust an Lichtintensität zu übertragen und entlang des Kerns auszubreiten. Die Lichtleitung 34 wird in einem undurchsichtigen Träger 36 gehalten, der starr an der Kühlerhaltestruktur 24 gesichert ist. Wie am besten aus Figur 8 hervorgeht, steht ein Ende des Lichtübertragungsmoduls 30 in optischer Verbindung mit einer Lichtquelle 38 des Lichtübertragungs- und Aktivierungsmoduls 28. Das andere Ende des Lichtübertragungsmoduls 30 ist starr an dem Signalrückleitungsmodul 32 befestigt. In einer bevorzugten Anwendungsform des Sensors nach der vorliegenden Erfindung, ist die Lichtleitung 34 mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, wie in Figur 4 angegeben ist und wird in einer Haltestruktur mit kreisförmigem Querschnitt gehalten, wie unter 36 angegeben ist. Eine alternative Konstruktion ist in Figur 5 abgebildet, in welcher die Lichtleitung 34' mit rechtwinkligem Querschnitt ausgebildet ist und die Haltestruktur 36' gleichermaßen einen rechtwinkligen Querschnitt haben kann.
In beiden, alternativen Anwendungsformen der Figuren 4 und 5, sind die Lichtleitungen 34 und 34' als zwei getrennte Leitungsquerschnitte umfassend dargestellt, eine zur Übertragung des Lichts von der Lichtquelle 38 seitlich über die Front des Fahrzeuges 10 und die andere zur Rückleitung dieses Lichts. Die Rückleitung erfolgt durch eine Stelle des Signalrückleitungsmoduls 32, die starr an der Seite der Kühlerhaltestruktur 24 befestigt ist, die der Seite, auf welcher das Lichtübertragungs- und Aktivierungsmodul 28 platziert ist, gegenüber liegt. In einer bevorzugten Anwendungsform des Signalrückleitungsmoduls 32, die in Figur 6 abgebildet ist, ist der Kern der Lichtleitung 34 als ein Paar getrennter Kernelemente 40, 42 aufweisend dargestellt, welche in optischer Verbindung mit einem in 44 schematisch gezeigten Prismenreflektor stehen, die im Signalrückleitungsmodul 32 gehalten werden. In einer alternative Anwendungsform ist die Lichtleitung 34 als eine kontinuierliche Leitung mit einem U-förmigen Rückleitungsabschnitt 46 konstruiert, der im Signalrückleitungsmodul 32, wie in Figur 7 abgebildet ist, gehalten wird.
Am Rücklaufende des Lichtübertragungsmoduls 30, das in Figur 8 als 48 bezeichnet wird, ist eine lichtempfindliche Vorrichtung, die schematisch als ein Aufprallunterscheidungs- und Aktivierungsmodul 50 angegeben ist, im Modul 28 angeordnet. Demgemäß sind im Modul 28 die Lichtquelle 38, das Aufprallunterscheidungs- und Aktivierungsmodul 50 und eine Einstellinse 52 untergebracht. Die Lichtquelle wird in bekannter Weise mit einer Quelle elektrischer Energie des Fahrzeugs verbunden, so wie die, die unter 54 graphisch angegeben ist, und während des normalen Fahrzeugbetriebes, wird Licht von der Lichtquelle 52 in den Kern 34 oder 34' des Lichtübertragungsmoduls 30 fokussiert. Das Licht gelangt von dort seitlich über das Fahrzeug zum Signalrückleitungsmodul 32 und zurück zum Aufprallunterscheidungs- und Aktivierungsmodul 50. Der Sensor ist ein Photoempfangsdetektor bekannter Ausführung, mit 56 bezeichnet, der ein elektrisches Signal zu einer elektronischen Vorrichtung schickt, wie zum Beispiel zu der mit 58 bezeichneten Diode, die eine normale oder eine "Kein Aufprall"-Bedingung kennzeichnet. Nach dem Auftreten eines Zusammenstoßes, der ausreichend groß war, um die Kühlerhaltestruktur 24 so verbiegen, daß die Lichtleitung 34 oder 34' gebrochen wird, wird die optische Verbindung zwischen der Lichtquelle 38 und dem Photoempfangsdetektor 56 unterbrochen, wodurch sich das Signal zur elektrischen Vorrichtung 58 ändert, um das Auftreten eines Zusammenstoßes anzuzeigen. Es versteht sich, daß die Größe und Festigkeit des Lichtübertragungsmoduls 30 und die Konstruktion und Anordnung der Befestigung am Kühlerhalter 24 so gewählt werden muß, daß bei entsprechender Durchbiegung das Brechen sichergestellt ist. Die wechselnde Bedingung der elektronischen Vorrichtung 58 wird dann benutzt, um das im allgemeinen mit 60 bezeichnete Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen zu aktivieren, mit dem das Aufprallunterscheidungs- und Aktivierungsmodul 50 elektrisch verbunden ist. Dies führt zu einem Aufblasen des Airbags 22, wie in Figur 1 gezeigt.
Für den Fachmann ist klar, daß obwohl nur eine exemplarische Anwendungsform des Aktivierungssensors für die Insassenrückhaltung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, andere möglich sind, ohne vom Ziel der beigefügten Ansprüche abzuweicdhen. Eine solche Anwendungsform, deren Abbildung als nicht notwendig befunden wurde, ist eine, bei der das Signalrückleitungsmodul weggelassen und die Lichtquelle 38 und das Aufprallunterscheidungs- und Aktivierungsmodul 50 an den gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeuges angeordnet wird.

Claims

1. Aktivierungssensor für die Insassenrückhaltung (26) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei der Sensor (26) die folgenden Bestandteile beinhaltet: eine auf dem Fahrzeug (10) mitgeführte Lichtquelle (38), ein Lichtübertragungsmodul (30), das sich seitlich über eine Frontalfläche des genannten Fahrzeuges (10) erstreckt und welches mit der genannten Lichtquelle (38) in optischer Verbindung steht und einen Photoansprechdetektor (56), der mit dem genannten Lichtübertrangungsmodul (30) in optischer Verbindung steht, wobei das genannte Lichtübertragungsmodul (30) auf Strukturelementen der Karosserie des genannten Fahrzeuges (10) gehalten wird, deren wirklich vorhandene Durchbiegung für das Auftreten der Auferlegung einer vorgegebenen Aufprallkraft auf das Fahrzeug (10) kennzeichnend ist, und das betriebsmäßig in der Lage ist, das genannte Lichtübertragungsmodul (30) zu brechen, und dadurch die optische Verbindung zwischen der genannten Lichtquelle (38) und dem genannten Photoansprechdetektor (56) zu unterbrechen.

2. Sensor nach Anspruch 1, der ferner ein Signalübertragungsmittel beinhaltet, das betriebsmäßig in der Lage ist, die Fahrzeuginsassenrückhaltung nur zu aktivieren, wenn die optische Verbindung zwischen der genannten Quelle und dem genannten Photoansprechdetektor unterbrochen ist.

3. Sensor nach Anspruch 1, bei dem die genannte Lichtquelle (38) und der genannte Photoansprechdetektor (56) zusammen auf einer Seite der genannten Fahrzeugkarosserie angeordnet sind und bei dem ein Signalrückleitungsmodul (32) auf der anderen Seite der genannten Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, wobei das genannte Signalrückleitungsmodul (32) ein Umkehrmittel (46) beinhaltet, das betriebsmäßig in der Lage ist, die optische Verbindung seitlich über die genannte Fahrzeugkarosserie umzukehren.

4. Sensor nach Anspruch 3, bei dem das genannte Lichtübertragungsmodul (30) ein Paar Lichtleitungen (34, 36) aufweist und das genannte Signalrückleitungsmodul (32) einen Prismenreflektor (44) einschließt, der zwischen den genannten Lichtleitungen (34,36) angeordnet ist, um zwischen diesen eine optische Verbindung zu bewerkstelligen.

5. Sensor nach Anspruch 3, bei dem das genannte Lichtübertragungsmodul (30) eine kontinuierliche Lichtleitung aufweist, die so ausgebildet ist, das sie sich seitlich über die genannte Fahrzeugkarosserie zum genannten Signalrückleitungsmodul (32) erstreckt und von dort zurückkehrt, und bei dem das genannte Signalrückleitungsmodul (32) Mittel zum Halten der genannten Lichtleitung einschließt.

6. Sensor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die genannten Lichtleitungen (34,36) einen runden Querschnitt (34,36) oder einen geradlinigen Querschnitt (34',36') haben.