DE69506029T2 - Airbag-Hupenschalter mit Temperaturkompensation - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine temperaturkompensierte druck- und ablenkungsempfindliche Aktivierung eines Schalters in einer Lenkradanordnung eines Motorfahrzeugs, besonders eine temperaturkompensierte druck- oder ablenkungsempfindliche Aktivierung eines Hupenschalters in einer Airbag enthaltenden Lenkradanordnung in einem Motorfahrzeug.
• Diese Erfindung betrifft eine Hupenbetätigungseinrichtung, die in eine Airbageinheit eingearbeitet ist, welche in einem Lenkrad eines Motorfahrzeugs befestigt ist, und spezieller eine solche Betätigungseinrichtung in der Form eines druck- oder ablenkungsempfindlichen Schalters, welcher mit Temperaturkompensation ausgestattet ist.
• Mit dem Auftreten des Airbags wurden Lenkräder die bequemste Stelle zur Befestigung eines Airbags auf der Fahrerseite. Am häufigsten wird der Airbag in der Nabe des Lenkrads befestigt. Da das Lenkrad auch eine bequeme Stelle für andere Steuereinrichtungen, wie Hupenschalter war, erforderte die Einarbeitung von Airbageinheiten in das Lenkrad anfangs, daß die Hardware für die Hupenbetätigung von der Mitte zu kleinen Knöpfen an den Lenkradspeichen bewegt wurde. Da Fahrer daran gewöhnt sind und es als komfortabler empfinden, daß der Hupenschalter mittiger an dem Lenkrad angeordnet ist, wechselte die Technologie zu dem Versuch, die Hupenbetätigungsfunktion zurück in die Mitte des Lenkrades zu legen.
• Ein Weg besteht darin, eine Form von druck- oder ablenkungsempfindlichem Schalter in der Airbagabdeckung an der Nabe des Lenkrades einzuarbeiten, welches bei Ablenkung die Hupe betätigt.
• Die DE-A-43 17 737 beschreibt eine druckempfindliche Hupenschalteranordnung mit einer Abdeckung mit inneren und äußeren Teilen aus Kunststoffmaterial, wie PET, mit einem Schalter zwischen dem inneren und dem äußeren Teil, welcher durch Druck auf das äußere Teil betätigt wird.
• Unter den Problemen mit diesem Weg ist jenes, daß, wenn die Abdeckung ihre Temperatur verändert, die zur Betätigung der Hupe erforderliche Kraft sich ändert. Diese Änderung beruht auf den Veränderungen der Steifheit der Kunststoffabdeckung selbst mit der Temperatur. Das Fehlen eines Gleichbleibens bei der Hupfunktion könnte den Fahrzeugfahrer frustrieren, und in einigen Fällen könnte ein Unfall verursacht werden, wenn der Fahrer die Hupe infolge unter schiedlicher Kraftaufwendungserfordernisse nicht so schnell wie erforderlich betätigt.
• Die vorliegende Erfindung besteht in einer durch Druck betätigbaren Schalteranordnung, die in einem Lenkrad eines Motorfahrzeugs positionierbar ist, mit
• einem an dem Lenkrad des Motorfahrzeugs befestigbaren Deckel und
• einem an dem Deckel befestigten Sensor, wobei dieser Sensor eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals hat, das einen zur Ablenkung des Deckels ausgeübten Druck anzeigt,
• dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturabfühleinrichtung mit dem Deckel zur Erzeugung eines Signals, das die Temperatur des Deckels anzeigt, verbunden ist und
• Einrichtungen zum Empfang dieser Signale und zur Steuerung eines Betätigungsdruckes auf der Abfühleinrichtung, der erforderlich ist, um die Abfühleinrichtung zu betätigen, auf der Basis des die Temperatur anzeigenden Signals des Deckels vorgesehen sind, um Änderungen der Deckelsteifheit infolge von Temperaturveränderungen des Deckels zu kompensieren.
• Diese Anordnung kann eine reproduzierbare Hupenbetätigungskraft vorsehen, ungeachtet der Temperatur des Deckels, an welchem die Betätigungseinrichtung befestigt ist.
• Bei der Durchführung dieser Erfindung in einer erläuternden Ausführungsform derselben ist eine temperaturkompensierte Airbag-Hupenschalteranordnung, die einen zur Betätigung einer Hupe in dem Lenkrad eines Motorfahrzeugs angeordneten druck- oder ablenkungsempfindlichen Schalter einschließt, in dem Deckelgehäuse eines Airbagmoduls vorgesehen. Der Airbagmoduldeckel trägt den druck- oder ablenkungsempfindlichen Schalter, welcher ein Signal erzeugt, wenn der Schalter durch Ablenkung des Deckels betätigt wird. Eine mit dem Deckel verbundene Temperaturabfühleinrichtung erzeugt ein Signal, das die Deckeltemperatur angibt.
• Die Erfindung wird zusammen mit weiteren Zielen, Vorteilen, Aspekten und Merkmalen derselben klarer aus der folgenden Beschreibung verstanden, die in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung zu sehen ist.
• Fig. 1 ist eine idealisierte Querschnittsdarstellung des Airbag-Hupenschalters mit Temperaturkompensation gemäß der vorliegenden Erfindung und erläutert das Lenkrad und die Lenksäule in Strichelung.
• Fig. 2 ist ein Schaltbild einer typischen Temperaturabfühlschaltung, die in dem Airbaghupensystem von Fig. 1 benutzt werden kann.
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb der temperaturkompensierten Airbag- Hupenschalteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
• Fig. 4 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
• Bezieht man sich nun auf Fig. 1, so ist dort eine Airbag-Hupenschalteranordnung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, auf der Nabe eines Lenkrades 12 (gestrichelt) auf einer Lenksäule 14 (gestrichelt) eines Motorfahrzeugs befestigt.
• Die Airbag-Hupenschalteranordnung 10 enthält einen Airbagdeckel 16 mit einer Außenoberfläche 18 und einer Innenoberfläche 20. Der Airbagdeckel 16 hat eine (nicht gezeigte) Reißlinie, die so ausgebildet ist, daß sie bei der Entfaltung eines Airbags 22, der in einem Gehäuse 25 untergebracht ist, welches in der Nabe der Lenksäule 14 und des Lenkrades 12 befestigt ist, sich öffnet. Auch enthält das Gehäuse 25 eine Aufblaseinrichtung 24 für den Airbag 22. Der Airbag 22 ist funktionsmäßig um die Aufblaseinrichtung 24 verbunden, um aus der Aufblaseinrichtung 24 kommendes Gas aufzunehmen, wenn die Aufblaseinrichtung betätigt wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein druck- oder ablenkungsempfindlicher Sensor 26 an der inneren Oberfläche 20 des Airbagdeckels 16 befestigt. Die äußere oder obere Fläche 18 des Deckels 16 wird abgelenkt, um den druck- oder ablenkungsempfindlichen Sensor oder Schalter 26 zu betätigen. Der Sensor 26 kann an der Innenfläche 20 des Deckels 16 mit irgendeiner geeigneten Einrichtung befestigt sein, wie durch Einbetten, Anformen, Heißvernieten und dergleichen, was gewährleistet, daß, wenn der Deckel 16 sich bei der Entfaltung des Airbags 22 abtrennt, der Sensor 26 nicht gelöst wird und nicht mit dem aufgeblasenen Airbag herausfliegt. Mehrere Sensortypen können verwendet werden, wie Piezoelektrizität, Widerstandsdruck, Widerstandsablenkung, Spannungsmeßgeräte und dergleichen. Die Funktion des Sensors 26 ist einfach, nämlich, da auf den Kunststoffdeckel 16 eine Kraft von dem Fahrer auf der Außenoberfläche 18 des Deckels 16 ausgeübt wird, aktiviert diese Kraft oder Ablenkung den Schalter oder Sensor 26, der eine Form von analogem Ablenkungssignal erzeugt. Demnach wird der Sensor oder Schalter 26 aktiviert, wenn der Fahrer auf den Deckel 16 drückt oder eine Kraft ausübt, wobei der Deckel auf die Kraft reagiert. Die Reaktion des Deckels 16 und letztlich des Sensors 26 ist jedoch temperaturabhängig. Je kälter der Kunststoffdeckel 16 ist, desto größere Kraft ist erforderlich, um den Deckel abzulenken und den Sensor 26 zu betätigen.
• Um die Abhängigkeit des Deckels 16 von der Temperatur zu berücksichtigen, ist eine Temperaturabfühleinrichtung 28 mit einer Temperaturabfühlschaltung 30 verbunden, die Teil der Sensoraktivierungsschaltung ist, die in dem Lenkradgehäuse 25 vorgesehen ist, wobei die Temperaturabfühleinrichtung 28 mit dem Deckel 16 verbunden ist, um dessen Temperatur festzustellen. Die Funktion der Temperaturabfühleinrichtung 28, wie eines Thermistors, ist die, die Temperatur des Deckels in Nachbarschaft zu dem Hupenbetätigungsbereich auf der Außenoberfläche 18 des Deckels 16 zu messen. Der druck- oder ablenkungsempfindliche Sensor 26 ist in Nachbarschaft zu dem Hupenbetätigungsbereich an der inneren Oberfläche 20 des Deckels zusammen mit der Temperaturabfühleinrichtung 28 angeordnet.
• Fig. 2 erläutert eine typische Temperaturabfühlschaltung mit einem Thermistor 28 an der Innenoberfläche 20 des Deckels 16, so daß der Thermistor Veränderungen der Deckeltemperatur abfühlt. Die Schaltung enthält einen Thermistor 28, der in Reihe mit einem spannungsteilenden Widerstand 32 zwischen einer positiven Spannungsquelle 31 und der Erde 33 verbunden ist. Die Spannungsausgangsanschlüsse 34 sind mit dem spannungsteilenden Widerstand 32 verbunden. Wenn die Temperatur ansteigt oder abnimmt, nimmt die Ausgangsspannung an den Anschlüssen 34 zu oder ab. Diese Spannungsveränderung wird abgefühlt und ihrerseits verwendet, um das Hupenbetätigungs-Druck- oder -Ablenkungserfordernis entsprechend zu erhöhen oder zu vermindern.
• Bezieht man sich nunmehr auf Fig. 3, so werden analoge Sensorsignale, die durch die Temperaturabfühleinrichtung 28 und die Hupenschalterablenkungs-Abfühleinrichtung 26 erzeugt werden, zu einem Analog-/Digitalwandler 36 (A/D) übertragen, welcher gewöhnlich in einen Automobil-Diagnoseeinheitsmikroprozessor 38 integriert ist. Die analogen Temperatur- und analogen Ablenkungssignale werden einzeln durch den A/D-Wandler 36 in den Mikroprozessor 38 gemultiplext. Auf der Basis eines vom Kunden definierbaren Algorithmus, der in den Mikroprozessor 38 programmiert wird, bewertet und vergleicht der Mikroprozessor die beiden Signale, um zu bestimmen, wenn die Ablenkung der Deckeloberfläche 18 bei der Kompensierung der Veränderung der Deckelsteifheit infolge einer Temperaturveränderung der Deckeloberfläche 18 ausreicht, um eine Hupe 40 zu betätigen. Ein unabhängiger Mikro prozessor kann auch verwendet werden, der die analogen Signale direkt von den Sensoren bearbeiten kann.
• In der in Fig. 4 erläuterten Ausführungsform ist ein Mikroprozessor nicht erforderlich. Bei dieser Ausführungsform werden der Temperatursensor 28 und der Ablenkungssensor 26 in einer Schaltung zwischen einer Potentialquelle 42 und einem Spannungsteilerwiderstand 44 eingeschaltet. Der Widerstand 44 ist mit einem Schaltungsverstärker 46 verbunden, welcher stärkeempfindlich für die Betätigung einer Hupe 40 ist.
• Der Temperatursensor 28 arbeitet in einer Weise, in der, wenn die Temperatur des Deckels ansteigt und von dem Temperatursensor abgefühlt wird, der Widerstand des Sensors abnimmt. Wenn die Temperatur des Deckels fällt und von dem Temperatursensor 28 abgefühlt wird, steigt der Widerstand des Sensors. Wenn die Temperatur des Deckels bei einer bestimmten ausgeübten Kraft ansteigt, nimmt für den Ablenkungssensor 26 die Ablenkung des Deckels zu und steigt der Widerstand des Ablenkungssensors. Wenn umgekehrt die Temperatur des Deckels abnimmt und der Deckel steifer wird, bewirkt die Ablenkung bei der bestimmten ausgeübten Kraft weniger Ablenkung des Deckels, und somit nimmt der Widerstand des Ablenkungssensors 26 ab. So ist ersichtlich, daß die beiden Sensoren 26 und 28 so eingestellt sind, daß sie gegeneinander wirken, so daß der Gesamtwiderstand der beiden Sensoren in Kombination mit Temperaturveränderungen des Deckels konstant bleibt. Die Schaltung von Fig. 4 liefert somit einen über die Sensoren 26 und 28 für einen bestimmten Krafteingang gemessenen konstanten Widerstand. Dieser konstante Widerstand wird in einer Spannungsteilerschaltung verwendet, die von einem Spannungsteilerwiderstand 44 abgenommen wird, um die Spannung zu modifizieren, die die Hupe 40 betätigt. Auf diese Weise gestattet die Erfindung, daß die für die Betätigung der Hupe erforderliche Kraft bei verschiedenen Temperaturen konstant bleibt.
• In Betrieb wird, vorausgesetzt, daß eine konstante Kraft auf den Hupenschalter ausgeübt wird, bei Raumtemperatur der Deckel um eine vorbestimmbare Menge in Reaktion auf die ausgeübte konstante Kraft abgelenkt. Dies ist ein Ergebnis des Biegewiderstandes des Deckels bei Raumtemperatur. Der Ablenkungssensor 26 zeigt einen Widerstandswert in direkter Relation zu der Deckelablenkung. Wenn somit die Temperatur konstant ist, ist die Ablenkung konstant und ebenso der Widerstand des Ablenkungssensors 26.
• Wenn die Temperatur des Deckels dann fällt, nimmt der Widerstand des Temperatursensors 26 zu und erfordert somit weniger Widerstand von dem Ablenkungssensor 26 und erfordert daher geringere Ablenkung des Deckels, um die Hupe zu betätigen. Somit wird die gleiche Kraft, obwohl sie weniger Ablenkung des Deckels hervorruft, noch wirksam sein, um die Hupe 40 infolge der Steigerung des Widerstandes des Temperatursensors 28 mit dem Abfall der Temperatur des Deckels zu betätigen. Daher wird die gleiche Kraft auf den Deckel einen Gesamtschaltungswiderstand erzeugen, der für einen vorbestimmten Krafteingang trotz Veränderungen der Temperatur des Deckels konstant bleibt und somit zu einer Betätigung der Hupe mit einer speziell ausgeübten Kraft wegen des von dem Temperatursensor 28 erzeugten temperaturkompensierten Widerstandes führt.
• Demnach fügt die vorliegende Erfindung eine Temperaturabfühleinrichtung hinzu, die im Effekt die Menge an Ablenkung der Deckeloberfläche 18 einstellt, die erforderlich ist, um Veränderungen der Steifheit des Kunststoffairbagdeckels 16 infolge von Temperaturveränderungen zu kompensieren. Die Temperaturabfühleinrichtung, wie der Thermistor 28, wird somit abgefragt, und Einstellungen erfolgen in dem Mikroprozessor oder der Schaltung, um die Deckelsteifheit infolge der Temperatur zu kompensieren. So besteht der Zweck der vorliegenden Erfindung darin, eine Hupenbetätigungskraft ungeachtet der Temperatur konstant zu halten. Ob nun das Fahrzeug bei Gefriertemperatur gefahren wird, bevor das Innere des Wagens sich aufgewärmt hat, oder ob das Motorfahrzeug in den Tropen gefahren wird, kann somit der für die Betätigung der Hupe erforderliche Druck im wesentlichen unverändert bleiben.
• Obwohl die Erfindung in Verbindung mit der temperaturkompensierten Druck- oder Ablenkungsschalterbetätigung einer Hupe beschrieben wurde, liegt auf der Hand, daß diese Erfindung auch anwendbar ist, um kompensierte Druck- oder Ablenkungsaktivierung eines Schalters für irgendeinen anderen Zweck in einer Motorfahrzeug-Lenkradanordnung zu bekommen.

Claims (10)

1. Durch Druck betätigbare Schalteranordnung (10), die in einem Lenkrad (12) eines Motorfahrzeugs positionierbar ist, mit

einem auf dem Lenkrad des Motorfahrzeugs befestigbaren Deckel (16) und

einem an dem Deckel befestigten Sensor (26), wobei dieser Sensor eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals hat, das einen zur Ablenkung des Deckels ausgeübten Druck anzeigt,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturabfühleinrichtung (28) mit dem Deckel zur Erzeugung eines Signals, das die Temperatur des Deckels anzeigt, verbunden ist und Einrichtungen (30) zum Empfang dieser Signale und zur Steuerung eines Betätigungsdruckes auf dem Sensor, der erforderlich ist, um den Sensor zu betätigen, auf der Basis des die Temperatur anzeigenden Signals des Deckels vorgesehen sind, um Änderungen der Deckelsteifheit infolge von Temperaturveränderungen des Deckels zu kompensieren.

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, bei der der Deckel (16) einen Betätigungsbereich mit einer Vorderfläche (18) und einer Hinterfläche (20) hat, wobei der Sensor (26) an der Hinterfläche des Betätigungsbereiches des Deckels befestigt ist.

3. Schalteranordnung nach Anspruch 2, bei der die die Temperatur abfühlende Einrichtung (28) in dem Betätigungsbereich des Deckels (16) zur Messung der Temperatur des Deckels positioniert ist.

4. Schalteranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die die Temperatur abfühlende Einrichtung (28) ein Thermistor ist.

5. Schalteranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Sensor (26) ein druckempfindlicher Sensor ist.

6. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Sensor (26) ein ablenkungsempfindlicher Sensor ist.

7. Durch Druck betätigte Hupenschalteranordnung nach Anpruch 1, bei der die Einrichtung zur Steuerung des Betätigungsdruckes eine Einrichtung zur Kopplung des Sensors und der die Temperatur abfühlenden Einrichtung in einem Stromkreis zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, welche eine Funktion der durch den Sensor und die die Temperatur abfühlende Einrichtung erzeugten Signale ist, und eine signalgebende Einrichtung einschließt, mit der die Ausgangsspannung für eine Ausnutzung dieser Ausgangsspannung, die bezüglich Änderungen der Deckeltemperatur temperaturkompensiert ist, zur Steuerung der Signalgebungseinrichtung gekoppelt ist.

8. Schalteranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung (30) zur Steuerung des Betätigungsdruckes einen Analog/Digital-Wandler (36), der die Signale von dem Sensor (26) und der die Temperatur abfühlenden Einrichtung (28) empfängt und diese Signale in digitale Signale umwandelt, und einen Mikroprozessor (38), der mit dem Analog/Digital-Wandler zum Empfang und der Verarbeitung der digitalen Signale gekoppelt ist, einschließt, um zu bestimmen, ob die Ablenkung des Deckels (16) bezüglich der Veränderung der Deckelsteifheit infolge einer Temperaturveränderung des Deckels kompensiert, ausreicht, um die Signalgebungseinrichtung zu betätigen, und eine Signalgebungseinrichtung (40) einschließt, die mit dem Mikroprozessor gekoppelt ist, um betätigt zu werden, wenn der Mikroprozessor bestimmt, daß die Ablenkung, hinsichtlich der Veränderung der Deckelsteifheit infolge einer Temperaturveränderung des Deckels kompensiert, ausreicht, die Signalgebungseinrichtung zu betätigen.

9. Schalteranordnung (10) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Signal, welches einen zur Ablenkung des Deckels ausgeübten Druck anzeigt, so ausgebildet ist, daß es eine Hupe (40) betätigt.

10. Schalteranordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Deckel (16) auch als ein Deckel für einen Airbagmodul (22, 24, 25) wirkt, der in einem Fahrzeuglenkrad befestigbar ist.