DE69909369T2 - Airbageinrichung mit einer zweistufigen Zündtechnik - Google Patents

Airbageinrichung mit einer zweistufigen Zündtechnik Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND DAZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Airbagvorrichtung, welche einen Airbag aufbläst, um einen Insassen in einem Fahrzeug zu schützen, wenn das Fahrzeug in eine Kollision gerät.
  • Eine Airbagvorrichtung, welche einen Airbag davon aufbläst, um einen Insassen in einem Fahrzeug in einem Notfall zu schützen, wie z. B. wenn das Fahrzeug in eine Kollision gerät, hat einen gefalteten Airbag, ein den Airbag enthaltenes Teil und eine Gaserzeugungsvorrichtung, die Inflator genannt wird.
  • Der Inflator hat ein Gehäuse, das mit Öffnungen wie Gasaustrittsöffnungen, ein in das Gehäuse gefülltes Gaserzeugungsmittel und eine Zündvorrichtung, um die Reaktion des Gaserzeugungsmittels in solch einer Weise zu starten, dass die Zündvorrichtung in dem Fall betätigt wird, wenn ein Fahrzeug in eine Kollision gerät.
  • Ein in dem U. S. Patent Nr. 4,950,458 offenbarter Inflator hat eine derartige Zeit-Gasdruck-Charakteristik, dass ein Gas erzeugender Druck an einem Betriebsbeginn davon relativ gering ist und, nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, erhöht wird. Der Inflator von U. S. Patent Nr. 4,950,458 hat ein in zwei Kammern unterteiltes Aluminiumgehäuse. Der Inflator triggert zuerst ein Gaserzeugungsmittel in einer Kammer, und dann triggert er ein Gaserzeugungsmittel in der anderen Kammer einen kurzen Zeitabstand später, um so einen Anstieg des Gasdrucks zu verzögern.
  • Der Inflator von U. S. Patent Nr. 4,950,458 triggert zuverlässig beide Gaserzeugungsmittel, die in beide Kammern gefüllt sind, und alle erzeugten Gase werden in den Airbag geleitet.
  • Die EP 0 836 971 A1 offenbart eine Airbagvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese Airbagvorrichtung umfasst einen Airbag und Gaserzeugungsmittel zum Aufblasen des Airbags. Weiterhin umfasst die Airbagvorrichtung Detektionsmittel, um ein Ausmaß einer Ausdehnung eines durch die Gaserzeugungsmittel aufgeblasenen Airbags zu detektieren, und eine Steuerung zum Steuern einer von den Gaserzeugungsmitteln in den Airbag eingefüllten Gasmenge basierend auf einem Ergebnis der Detektionsmittel. Die Detektionsmittel sind derart ausgelegt, dass sie eine Entfernung zwischen den Gaserzeugungsmitteln und einer gegenüber den Gaserzeugungsmitteln liegenden inneren Oberfläche des Airbags detektieren. Insbesondere können die Detektionsmittel eine Kombination eines induktiven Positionssensors und eines Zugstabes oder eine Kombination eines Infrarotsenders und eines Infrarotempfängers umfassen.
  • AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Airbagvorrichtung bereitzustellen, welche ein Ausmaß einer Ausdehnung eines Airbags davon während eines Betriebs eines Gaserzeugers davon detektiert, um so eine von dem Gaserzeuger in den Airbag eingefüllte Gasmenge basierend auf einer Ausgabe des Detektors zu steuern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Airbagvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die Airbagvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Airbag, einen Gaserzeuger, um den Airbag aufzublasen, einen Detektor, um ein Ausmaß der Ausdehnung des Airbags durch einen Betrieb des Gaserzeugers zu detektieren, eine Steuerung, um eine von dem Gaserzeuger in den Airbag eingefüllte Gasmenge basierend auf einer Ausgabe des Detektors zu steuern.
  • Der Detektor kann eine Entfernung zwischen dem Gaserzeuger und einer gegenüber dem Gaserzeuger liegenden inneren Oberfläche des Airbags detektieren, um so das Ausmaß der Ausdehnung des Airbags zu detektieren.
  • Der Detektor besteht aus für den Gaserzeuger bzw. den Airbag bereitgestellten Elektroden und einem Detektor zum Detektieren einer statischen Kapazität zwischen den Elektroden.
  • Eine in den Airbag eingeführte Gasmenge kann vergrößert werden, wenn das Ausmaß der Ausdehnung des Airbags einen vorherbestimmten Wert zu einem Moment übersteigt, wenn eine vorherbestimmte Zeitspanne beginnend bei dem Betriebsbeginn des Gaserzeugers verstrichen ist.
  • Der Gaserzeuger kann einen ersten Gas erzeugenden Abschnitt und einen zweiten Gas erzeugenden Abschnitt haben, so dass der erste Gas erzeugende Abschnitt am Beginn betätigt wird, und dann der zweite Gas erzeugende Abschnitt betätigt wird, wenn das Ausmaß der Ausdehnung den vorherbestimmten Wert zu dem oben erwähnten Moment übersteigt.
  • Der Gaserzeuger oder ein Inflator füllen eine geringe Gasmenge in den Airbag, um so den Airbag mit einem geringeren inneren Druck aufzublasen, wenn ein Insasse in der Nähe der Airbagvorrichtung ist, und füllen eine große Gasmenge in den Airbag, um so den Airbag rasch mit einem hohen inneren Druck aufzublasen, wenn der Insasse sich in einer großen Entfernung von der Airbagvorrichtung befindet.
  • Wenn, als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Zündsignal erzeugt wird, wird zuerst Strom in eine Zündvorrichtung eingespeist, um innerhalb einer ersten Kammer ein Gas von einem Gaserzeugungsmittel zu erzeugen, und ein Airbag beginnt sich auszudehnen. Wenn sich ein Insasse in der Nähe der Airbagvorrichtung befindet, berührt der Airbag den Insassen sofort nach Expansionsbeginn, und eine Entfernung zwischen einem statischen Pad und einem gegenüberliegenden Pad vergrößert sich langsam, so dass eine durch eine statische Kapazität detektierende Schaltung detektierte statische Kapazität langsam abnimmt. Wenn die statische Kapazität einen Schwellenwert zu einem Zeitpunkt, nachdem eine vorherbestimmte Zeitspanne nach einer Zuführung des Zündsignals verstrichen ist, nicht überschritten hat, wird eine zweite Zündvorrichtung nicht getriggert.
  • Wenn sich der Insasse weit entfernt von der Airbagvorrichtung befindet und Strom in die erste Zündvorrichtung eingespeist wird, setzt der Airbag sein rasches Aufblasen nach Beginn des Aufblasens fort und die Entfernung zwischen dem statischen Pad und dem gegenüberliegenden Pad vergrößert sich rasch, so dass die durch die statische Kapazität detektierende Schaltung detektierte statische Kapazität rasch abnimmt. Wenn die statische Kapazität den Schwellenwert zu dem Zeitpunkt überschreitet, wenn die vorherbestimmte Zeitspanne nach der Zuleitung des Zündsignals verstrichen ist, wird die zweite Zündvorrichtung auch getriggert und ein von den Gaserzeugungsmitteln erzeugtes Gas wird zusätzlich in eine zweite Kammer in den Airbag eingeführt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Schnittansicht einer Airbagvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2 ist eine Schnittansicht eines fixierten Pads.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur einer Steuerung zum Steuern einer Airbagvorrichtung einer Ausführungsform darstellt.
  • 4a und 4b stellen Beispiele eines Betriebs einer Airbagvorrichtung dar.
  • 5 ist eine Schnittansicht eines Inflators.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf beigefügte Zeichnungen beschrieben.
  • Eine Airbagvorrichtung dieser Ausführungsform bezieht sich auf eine fahrerseitige Airbagvorrichtung, welche besitzt einen an einem Halter 2 befestigten fahrerseitigen Airbag 1, eine den Airbag 1 abdeckende und an dem Halter 2 befestigte Modulabdeckung 3, eine Reißlinie oder eine Kerbe 4, die an der Modulabdeckung 3 bereitgestellt ist, um eine Spaltung der Modulabdeckung zu bewirken, und einen an dem Halter 2 befestigten Inflator 5. Der Inflator 5 hat ein aus einer Aluminiumlegierung gefertigtes Gehäuse, dessen Innenseite in zwei Kammern, eine erste Kammer 6 und eine zweite Kammer 7, unterteilt ist, und Gaserzeugungsmittel 6a, 7b sind in die Kammern 6 bzw. 7 gefüllt. Der Inflator 5 hat weiterhin eine erste Zündvorrichtung 8 und eine zweite Zündvorrichtung 9 zum Zünden der Gaserzeugungsmittel 6a, 7b.
  • Der Inflator 5 hat einen durch den Halter 2 in den Airbag 1 eingefügten oberen Abschnitt und einen oben darauf mit einem Klebstoff angeklebten fixierten Pad 10. Der fixierte Pad 10 besteht aus einem Trägerpad 11 und einem statischen Pad 12, welcher aus einem leitenden Metallfilm mit einem Aluminiumfilm und einem zwischen den Pads 11 und 12 befindlichen leitenden Film 13 hergestellt ist.
  • Ein Pad 20 ist gegenüber dem fixierten Pad 10 angebracht und an einer inneren Oberfläche des Airbags 1 durch Klebstoffe oder Nähen befestigt. Der gegenüberliegende Pad 20 wird durch Bilden einer Metallschicht mit einer Aluminiumschicht auf einer Oberfläche eines Harzfilms erhalten. Der gegenüberliegende Pad 20 kann auch durch Beschichten oder Aufbringen eines leitenden Puders oder eines leitenden flüssigen Lacks auf der inneren Oberfläche des Airbags 1 erhalten werden.
  • Wie in 3 dargestellt, ist der Trägerpad 11, der statische Pad 12 und das Gehäuse des Inflators 5 leitend bzw. durch Leitungen mit einem Eingangsanschluss einer eine statische Kapazität detektierenden Schaltung 30 verbunden.
  • Die die statische Kapazität detektierende Schaltung 30 bestimmt eine statische Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20. Die statische Kapazität ist umgekehrt proportional zu der Entfernung zwischen dem gegenüberliegenden Pad 20 und dem fixierten Pad 10.
  • Die statische Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem Gehäuse des Inflators 5 besteht aus einer in dem Airbag durch den gegenüberliegenden Pad 20 erzeugten Kapazität und einer direkt zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 des Inflators 5 erzeugten Kapazität. Normalerweise ist die letztgenannte Kapazität ungefähr 100- bis 1000-mal größer als die davor genannte. Um die Kapazität zwischen dem gegenüberliegenden Pad 20 und dem statischen Pad 12 präzise zu detektieren, wird die Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem Gehäuse des Inflators 5 mit der Kapazität zwischen dem Trägerpad 11 und dem Gehäuse des Inflators 5 ausgetauscht, indem ein Signal mit derselben Phase und Spannung an den Trägerpad 11 bzw. den statischen Pad 12 angelegt wird, wodurch die Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem Gehäuse des Inflators 5 anscheinend als 0 angenommen werden kann. Als Ergebnis davon kann nur die Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 detektiert werden.
  • Die Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 kann tatsächlich durch ein Verfahren detektiert werden, in welchem der fixierte Pad 10 in mehrere Teile, darunter zwei Teile, geteilt wird, und dann die Kapazität zwischen den Teilen des fixierten Pads 10 gegenüber dem gegenüberliegenden Pad 20 detektiert wird.
  • Die die statische Kapazität detektierende Schaltung 30 konvertiert die detektierte Kapazität in ein Spannungssignal und gibt das Signal auf einen invertierenden Eingangsanschluss eines Komparators 40. Eine vorherbestimmte konstante Spannung wird von einer eine Schwellenspannung erzeugenden Schaltung 41 auf einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 40 gegeben. Der Ausgang des Komparators 40 wird auf einen Eingangsanschluss D einer D-Flip-Flop-Schaltung 50 gegeben. Ein Inflator-Zündsignal wird um eine bestimmte Periode, wie z. B. 10 ms, durch einen Timer 42 verzögert und auf einen Taktanschluss CK des D-Flip-Flops 50 gegeben. Sowohl der Ausgang Q des D-Flip-Flops 50 als auch das Inflator-Zündsignal werden auf eine UND-Schaltung 60 gegeben, und der Ausgang der UND-Schaltung 60 betätigt die zweite Zündvorrichtung 9. Die erste Zündvorrichtung 8 wird direkt durch das Zündsignal betätigt.
  • Wenn das Zündsignal aufgrund einer Kollision oder eines Überschlagens eines Fahrzeugs erzeugt wird, wird zuerst Strom in die erste Zündvorrichtung 8 eingespeist, um Gas von dem Gaserzeugungsmittel in der ersten Kammer 6 zu erzeugen, und der Airbag 1 beginnt sich aufzublasen. Während der Airbag 1 aufgeblasen wird, wächst die Entfernung zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 an und die statische Kapazität zwischen ihnen sinkt.
  • Wenn ein Insasse P in der Nähe der Airbagvorrichtung ist, wie in 4a dargestellt, berührt der Airbag 1 kurz nach Beginn des Aufblasens den Insassen P, so dass die Entfernung zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 langsamer anwächst und die in der die statische Kapazität detektierenden Schaltung 30 detektierte statische Kapazität sinkt langsamer, als wenn sich der Insasse P weit entfernt von der Airbagvorrichtung befindet. Wenn die statische Kapazität zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 den Schwellenwert übersteigt und der Ausgang des Komparators 40 L ist, sogar wenn 10 ms nach dem Eingang des Inflator-Zündsignals verstrichen sind, bleibt der Ausgang Q auf L und der Ausgang der UND-Schaltung 60 bleibt auch auf L, so dass die zweite Zündvorrichtung 9 nicht getriggert wird, obwohl das Zündsignal (H) an den Taktanschluss CK der D-Flip-Flopschaltung 50 angelegt ist. Deshalb wird nur das Gas von dem Gaserzeugungsmittel in der ersten Kammer 6 in den Airbag 1 eingeführt, so dass der Airbag 1 einen geringen Druck auf den Insassen ausübt.
  • Nachstehend wird ein Betrieb für den Fall beschrieben, dass das Zündsignal erzeugt wird, wenn sich der Insasse weit entfernt von der Airbagvorrichtung befindet.
  • Auch in diesem Fall wird zuerst sofort Strom in die Zündvorrichtung 8 eingespeist, und das Gas wird von der ersten Kammer 6 in den Airbag 1 eingefüllt, um mit dem Aufblasen des Airbags 1 zu beginnen. Da sich ein großer Raum zwischen der Airbagvorrichtung und dem Insassen P befindet, wie in 4b dargestellt, bläst sich der Airbag 1 ohne Kontakt mit dem Insassen P rasch auf, wobei die Entfernung zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 rasch anwächst und die in der die statische Kapazität detektierenden Schaltung 30 detektierte statische Kapazität rasch abnimmt. 10 ms nach Erzeugung des Zündsignals wird die Ausgangspannung der die statische Kapazität detektierenden Schaltung 30 geringer als die Schwellenspannung und der Ausgang des Komparators 40 ist H. Wenn entsprechend ein Signal H an den Taktanschluss CK ausgehend von dem Timer 42 angelegt wird, ist der Ausgang Q der D-Flip-Flopschaltung 50 H und der Ausgang der UND-Schaltung 60 ist auch H, so dass Strom in die zweite Zündvorrichtung 9 eingespeist wird, um das Gas von dem Gaserzeugungsmittel 7a in der zweiten Kammer 7 des Inflators 5 zu erzeugen, und der Airbag 1 expandiert weiter. Der stark expandierte Airbag 1 absorbiert den durch Eintauchen in den Airbag verursachten Aufprall des Insassen.
  • Obwohl die oben erwähnte Ausführungsform einen 10 ms-Verzögerungszeitmesser einsetzt, sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und eine andere Modifikation verwendet werden kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist der Zeitmesser vorzugsweise mit einer Verzögerungszeit in einem Bereich von 5 ms bis 15 ms für eine fahrerseitige Airbagvorrichtung und in einem Bereich von 5 ms bis 20 ms für eine beifahrerseitige Airbagvorrichtung eingestellt.
  • Die Airbagvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auch für eine beifahrerseitige Airbagvorrichtung, eine Rücksitz-Airbagvorrichtung und eine Seitenwand-Airbagvorrichtung anwendbar.
  • Obwohl die Airbagvorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform zwei Kammern 6, 7 bzw. zwei Zündvorrichtungen 8, 9 in dem Inflator 5 in solch einer Weise hat, dass die zweite Zündvorrichtung nicht getriggert wird, wenn die Entfernung zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 eine vorherbestimmte Länge 10 ms nach Erzeugung des Zündsignals nicht übersteigt, kann die Airbagvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit mehr als drei Kammern und mehr als drei Zündvorrichtungen ausgestattet sein.
  • Obwohl die Airbagvorrichtung in der oben erwähnten Ausführungsform die zweite Zündvorrichtung 9 nicht triggert, wenn die Entfernung zwischen dem statischen Pad 12 und dem gegenüberliegenden Pad 20 10 ms nach Erzeugung des Zündsignals kurz ist, kann die Airbagvorrichtung der vorliegenden Erfindung den Zündzeitpunkt der zweiten Zündvorrichtung 9 für eine längere Zeit verzögern.
  • Wenn sich der Insasse gemäß der Airbagvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, in der Nähe der Airbagvorrichtung befindet, wird eine kleine Gasmenge in den Airbag eingefüllt, so dass sich der Airbag mit einem geringen inneren Druck entfaltet. Wenn sich der Insasse in einer großen Entfernung von der Airbagvorrichtung befindet, wird eine große Menge des Gases in den Airbag eingefüllt, so dass der Airbag rasch aufgeblasen wird.

Claims (11)

  1. Airbagvorrichtung mit einem Airbag (1) und Gaserzeugungsmitteln (5–9) zum Aufblasen des Airbags (1), wobei die Vorrichtung weiter umfasst: Detektionsmittel (12, 20, 30), um ein Ausmaß einer Ausdehnung des durch die Gaserzeugungsmittel (5–9) aufgeblasenen Airbags zu detektieren, und eine Steuerung (40, 50, 60), um eine von den Gaserzeugungsmitteln (5–9) in den Airbag (1) eingefüllte Gasmenge basierend auf einem Ergebnis der detektierenden Mittel (12, 20, 30) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierenden Mittel eine für die Gaserzeugungsmittel (5 –9) bereitgestellte erste Elektrode (12), eine für den Airbag (1) bereitgestellte zweite Elektrode (20) und detektierende Mittel (30) zum Detektieren einer statischen Kapazität zwischen der ersten Elektrode (12) und der zweiten Elektrode (20) umfassen.
  2. Airbagvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die detektierenden Mittel (12, 20, 30) eine Entfernung zwischen den Gaserzeugungsmitteln (5–9) und einer gegenüber den Gaserzeugungsmitteln (5–9) liegenden internen Oberfläche des Airbags (1) detektieren.
  3. Airbagvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl erster Elektroden (12) bereitgestellt ist und die in den Gaserzeugungsmitteln (5–9) erzeugte Gasmenge basierend auf der Bestimmung der statischen Kapazität zwischen einer der ersten Elektroden (12) und einer anderen ersten Elektrode (12) über die zweite Elektrode (20) gesteuert wird.
  4. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Airbagvorrichtung eine Steuerung (40, 50, 60), um die in den Airbag (1) eingefüllte Gasmenge zu erhöhen, wenn ein Ausmaß der Ausdehnung des Airbags (1) einen vorherbestimmten Wert zu einem Zeitpunkt übersteigt, wenn eine vorherbestimmte Zeitspanne nach der Betätigung der Gaserzeugungsmittel (5– 9) verstrichen ist, umfasst.
  5. Airbagvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Gaserzeugungsmittel (5–9) einen ersten und einen zweiten Gas erzeugenden Abschnitt (6, 8; 7, 9) besitzen und die Steuerung (40, 50, 60) den ersten Gas erzeugenden Abschnitt (6, 8) zuerst betätigt und danach den zweiten Gas erzeugenden Abschnitt (7, 9) nur betätigt, wenn das Ausmaß der Ausdehnung des Airbags den vorherbestimmten Wert zu dem Zeitpunkt übersteigt.
  6. Airbagvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Gaserzeugungsmittel (5–9) einen ersten und einen zweiten Gas erzeugenden Abschnitt (6, 8; 7, 9) besitzen und die Steuerung (40, 50, 60) den zweiten Gas erzeugenden Abschnitt (7, 9) betätigt, wenn ein Ausmaß der Ausdehnung des Airbags (1) kleiner als der vorherbestimmte Wert ist.
  7. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 4–6, wobei die Airbagvorrichtung eine fahrerseitige Airbagvorrichtung ist und die vorherbestimmte Zeitspanne in einem Bereich von 5 ms bis 15 ms gewählt ist.
  8. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Airbagvorrichtung eine fahrerseitige Airbagvorrichtung ist, die einen an dem Airbag (1) und den Gaserzeugungsmitteln (5–9) befestigten Halter (2) und eine Modulabdeckung (3) zum Abdecken des Airbags (1) umfasst.
  9. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 4–6, wobei die Airbagvorrichtung eine beifahrerseitige Airbagvorrichtung ist und die vorherbestimmte Zeitspanne in einem Bereich von 5 ms bis 20 ms gewählt ist.
  10. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Airbagvorrichtung eine Airbagvorrichtung für einen Rücksitz ist.
  11. Airbagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Airbagvorrichtung eine für eine Seitenwand eines Fahrzeugs bereitgestellte Airbagvorrichtung ist.
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