SE438823B - Luftsecksystem till skydd for akande i fordon vid kollisioner - Google Patents

Description

”íßlüšläštšl 2 det andra steget. En sådan optimering är vid de kända luftsäcksystem. emellertid endast möjlig för en mycket bestämd typ av kollision och i förbindelse med denna endast för ett begränsat intervall av kolli- sionshastigheter, dvs endast för en mycket liten del av alla de möj- liga olycksfallssituationerna.

Föreliggande uppfinning avser därför att åstadkomma en för- bättring av ett luftsäcksystem av det inledningsvis nämnda slaget på sådant sätt att oberoende av tidsförloppet för den vid en kollision uppträdande retardationen tillförsäkras optimalt tidsmellanrum mellan utlösningen av det första och det andra uppblåsningssteget i luft- säcksystemet. Detta uppnås nu enligt uppfinningen i huvudsak därigenom att ett tidsfördröjningsorgan är anordnat att fördröja utlösningen av det andra steget för passagerarluftsäcken och/eller utlösandet av förarluftsäcken med ett bestämt tidsintervall i förhållande till upp- nåendet av det första tröskelvärdet och möjliggöra denna utlösning endast om det andra tröskelvärdet för fordonsretardationen dessförinnan uppnåtts.

Ett sådant fördröjningsorgan, som oberoende av tidsförloppet för retardationen förmår hålla tidsmellanrnmmet mellan de bägge upp- blåsningsstegen mycket väl, dvs med små avvikelser inom det optimala området, som ligger mellan 15 och 20 m/sek, varvid som resultat av talrika systematiska försök en fördröjningstid av 18 m/sek, visat sig vara ett optimalt värde, kan tekniskt åstadkommas medelst enkla medel. Exempelvis kan användas ett kopplingsrelä som hålls magneti- serat under den nämnda fördröjningstiden, då strömpassagen genom relälindningen är reglerad medelst en elektronisk strömställare, vilken åstadkommer en anslutning först då spänningsutsignalen från retardationsmätapparaten når en nivå svarande mot det undre tröskel- värdet S1. Likaså är det möjligt att genom en retardationsproportion- ell utsignal sätta igång en impulsgenerator vid uppnåendet av det första tröskelvärdet, exempelvis ett instabilt vippsteg med en till den önskade fördröjningstiden anpassad impulsföljdfrekvens, vilken generator sedan avger en tändimpuls om under mellantiden det andra högre tröskelvärdet hos uppbromsningen har uppnåtts, vilket kan be- stämmas medelst en enkel OCH-grind. För en fackman finns det under alla omständigheter många möjligheter att åstadkomma fördröjnings- organ med de erforderliga fördröjningstiderna.

En annan och för uppdelningen och därmed minskningen av det maximala ljudtrycket ännu gynnsammare utföringsform av uppfinning- en består i att givarsystemet utlöser uppblåsningen av förarluft- 3 7810545-9 säcken vid uppnâendet av det andra högre tröskelvärdet S2 för den vid en kollision uppträdande uppbromsningen. Drivsatsen för förar- luftbälgen antändes då redan innan det andra uppblåsningssteget för passagerarluftsäcken utlöses efter den förutbestämda fördröjnings- tiden. Det är emellertid då också möjligt att vid mycket höga kolli- sionshastigheter tändtidpunkten för drivsatsen för förarluftsäcken kommer allt närmare tidpunkten för det första steget i passagerar- luftsäckens uppblåsning, vilket då i sin tur kan leda till en rela- tiv stegring av ljudtrycket vid denna tidpunkt.

Det sistnämnda kan emellertid enligt en utföringsform av uppfinningen undvikas därigenom att givarsystemet uppvisar ett ytterligare fördröjningsorgan, som fördröjer utlösningen av upp- blåsningsförloppet hos förarluftsäcken i förhållande till ut- lösningen av det första uppblåsningssteget av passagerarluftsäcken en bestämd tidsperiod A'T2, som är kortare än tidsintervallet ¿lTl med vilket utlösningen av det andra uppblàsningssteget av pas- sagerarluftsäcken fördröjes i förhållande till utlösningstidpunk- ten för det första uppblåsningssteget. Om man härvid väljer A T2 ungefär lika med_A Tl/2, dvs. om tändförloppen ur tidssynpunkt ligger likalångt efter varandra så erhålles en skenbart kontinuer- lig ljudtryckutveckling, som ur de ovannämnda synpunkterna är gynn- sammast.

En kollision vid vilken både passagerarluftsäcken och förarluftsäcken uppblàses kan exempelvis gå till på följande sätt.

Ett fordon som färdas med hastigheten v driver vid kurvtagning ut för långt och stryker med sin långsida mot ett mötande fordon.

Under beröringstiden minskas fordonets hastighet stötformigt var- vid den totalt uppkommande retardationen är tillräcklig för upp- nående av det första tröskelvärdet S1 så att det första uppblås- ningssteget hos passagerarluftsäcken antändes och utlöses. Efter denna första sammanstötning råkar fordonet i sladdning varvid det- samma under samtidig rotation kring fordonets vertikala tröghets- axel rör sig vidare huvudsakligen rätlinjigt. Slutligen stöter det sladdande fordonet emot ett hinder, såsom ett vägräcke som löper i spetsig vinkel mot rörelsebanan. Därvid förintas en stor del av fordonets rörelsemängdsmoment i regel under deformation av karosseriet och vägräcket och fordonet kommer till sist till stilla- stående sedan det på nytt slungats tillbaka upp på körbanan. Först då fordonet slår emot vägräcket blir retardationen så kraftig att också det andra tröskelvärdet S2 överskrides och det andra upp- blåfininßssfießeë i av Pëšjfrfïelilß?fifiäelëëgflaßändeftëêieêïëlfïet 78lÛ545-9 4 andra tröskelvärdet S2 överskrides som också tidsfördröjningen A Tl fullbordas, vilket eventuellt kan bli fallet först efter över- skridandet av tröskelvärdet S2. Beroende pà utföringsformen av luftsäcksystemet uppblåses sedan förarluftsäcken antingen redan vid uppnåendet av det andra tröskelvärdet S2 eller samtidigt med det andra uppblåsningssteget av passagerarluftsäcken eller också efter en bestämd fördröjningstidmá T2, som är kortare än fördröj- ningstiden.A,Tl om det andra tröskelvärdet uppnås redan före ut- gången av denna andra kortare fördröjningstid.

Man kan konstatera att vid ett sådant olycksfallsför- lopp uppkommer ett tidsförlopp för den på fordonet verkande retar- dationen som vid fordonets sammanstötning med det andra fordo- net ger ett första maximum och vid fordonets anslag mot vägräcket ger ett andra maximum. Man kan också konstatera att dessa maxima ligger betydligt lägre än i det fall fordonet med samma hastighet skulle stöta samman frontalt med en stel vägg. Trots det kan man vid bestämningen av tröskelvärdena S1 och S2 naturligtvis utgå från detta teoretiskt översiktliga fall och man erhåller en för de flesta praktiskt förekommande olyckorna optimal följd av uppblås- ningsförlopp, om det första tröskelvärdet S1 bestämmes så att det första uppblåsningssteget utlöses då fordonet stöter emot en stel vägg med en hastighet av 18 km/tim É 10 % och det andra tröskel- värdet S2 bestämmas så att utlösningen av det andra uppblásnings- steget för passagerarluftsäcken eller uppblåsningen av förarluft- säcken sker då fordonet stöter emot en stel vägg med en hastighet av 25 lan/tim.

Vilket värde som är det gynnsammaste kan variera något från den ena fordonstypen till den andra så att de optimala värde- na som kan variera med f 10%, eventuellt måste fastställas experi- mentellt . ' Givarsystemet som kan innefatta en eller flera accelera- tionsmätapparater och som alstrar regleringssignalerna för de tänd- slutsteg som reglerar uppblåsningsanordningarna, kan vara så utfor- mat att dessa regleringssignaler, som skall jämföras med tröskel- värdena S1 och S2 är proportionella mot det respektive värdet för uppbromsningen. Till de olika uppblåsningsstegen kan då höra helt bestämda momentanvärden för retardationen.

Det är emellertid särskilt fördelaktigt om dessa reglerings- signaler är proportionella mot tidsintegralen jfib(t)bt över de under olycksfallsförloppet uppträdande retardationerna b(t). För 7810545-9 5 detta ändamål kan den mot uppbromsningen proportionella spännings- utsignalen från en accelerometer föras till ett vanligt integra- tionsorgan, vars utsignal, som skall jämföras med tröskelvärdena S1 och S2, då i huvudsak är proportionell mot spänningstidytan under en på vanligt sätt upptecknad accelerations- (spännings-)/ tidkurva. De bägge olika stora tröskelvärdena S1 och S2 motsvarar de olika stora värdena på dessa ytor respektive tidsintegralen för uppbromsningen.

I jämförelse med ett luftsäcksystem som endast arbetar på grundval av bestämda momentanvärden hos retardationen får man här den fördelen att exempelvis det andra uppblåsningssteget kan aktiveras om retardationen efter utlösningen av det första tänd- nings~ eller uppblåsningssteget visserligen endast ökar något men ändå upprätthålles förhållandevis länge eller om efter en första sammanstötning flera ytterligare följer, vilka var och en för sig endast skulle medföra utlösningen av det första uppblåsningssteget.

För att emellertid förhindra att luftsäcksystemet vid ett kontrollerat bromsförlopp, vid vilket fordonet från en mycket hög utgångshastighet kraftigt bromsas till en lägre hastighet, varvid under en förhållandevis lång tidsrymd betydande retardationsvärden uppnås likaså aktiveras därför att tidsintegralen för retardationen då eventuellt skulle kunna anta värden som kunde vara jämförbara med de vilka uppträder vid en kollision, är det lämpligt att signa- len som skall jämföras med tröskelvärdena avtar med en sönderfalls- konstant av lämplig storlek, vilkdlkan åstadkommas med enkla elek- troniska åtgärder. Det är uppenbart att denna tidskonstant måste vara betydligt större än fördröjningstiden A'fl och att den kan va» ra av storleksordningen en eller flera sekunder.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 visar ett blockschema över en första utföringsferm av luftsäcksystemet enligt uppfinningen med två retardationsmätapparater ingående i givarsystemet och dessutom en enkel variant av detsamma medan fig. 2 visar ett luft- säcksystem enligt uppfinningen med en givaranordning med endast en enda retardationsmätapparat.

Ett i fig. l visat luftsäcksystem för en icke närmare åskådliggjord personbil omfattar en luftsäck 1 för föraren och en luftsäck 2 för passageraren, uppblàsningsanordningar 5 och 4 med icke närmare visade elektriskt aktiverbara tändpiller, avsedda för antändning av en drivsats av fast material¿ som vid en genom 7870545-9 6 antändningen påbörjad kemisk reaktion alstrar den för uppblåsningen av luftsäckarna 1 och 2 erforderliga gasmängden och en givaranord- ning 6 med två retardationsmätapparater 7 och 8, ett tidsfördröj- ningsorgan 9 och av dettas utsignaler påvaddnra tändändsteg ll och 12 resp. 13, vilka i beroende av de av retardationsmätappa- raterna 7 och 8 alstrade elektriska spänningsutsignalerna, som står i en monoton relation till de av mätapparaterna 7 och 8 registrera- de värdena på retardationen, och exempelvis är proportionella mot dessa, alstrar tändspänningarna för uppblåsningsanordningarna 3 och 4. Uppblåsningsanordningen 4 för passagerarluftsäcken har en första tändkammare 14 och en andra tändkammare 16, vilka bägge via ett gasmunstycke l7 står i kommunicerande förbindelse med det inre av passagerarluftsäcken 2, vilket schematiskt visats i fig. l.

Det i den första tändkammaren sittande tändpillret antändes genom utsignalen från det första tändändsteget ll, vars insignal är ut- signalen från den första retardationsmätapparaten 7, som avger en regleringsspänningsutsignal med konstant nivå så snart som den där- av registrerade retardationen när ett undre tröskelvärde S1 eller överskrider detta. Därefter uppblåses i ett första uppblåsningssteg passagerarluftsäcken 2 till den med streckade linjer antydde del- volymen 2'på omkring 80 liter.

Utgångssignalen från den första retardationsmätapparaten 7 föres dessutom med en tidsfördröjning, som är bestämd av tidskon- stanten eller reaktionstiden.4,Tl hos fördröjningsorganet 9, till en första regleringsingång 18 hos det andra tändändsteget 12, vil- ket vid en andra regleringsingång 19 mottar utsignalen från den andra retardationsmätapparaten 8, vilken alstrar en utsignal med konstant spänningsnivå så snart som det därav registrerade värdet på retardationen blir lika med eller större än ett andra tröskel- värde S2, som är större än- det första tröskelvärdet S1. Det andra tändändsteget 12 ger en tändutsignal för tändpillret i den andra tändkammaren 16 till uppblåsningsanordningen 4 för passagerarluft- säcken och för tändpillret till uppblåsningsanordningen 5 för förarluftsäcken 1 först sedan utsignalen från den första retarda- tionsmätapparaten T ligger vid dess ena ingång 18 med den nämnda tidsfördröjningen samtidigt som utsignalen från den andra retarda- tionsmätapparaten 8 föreligger vid dess andra ingång 19. Då utlöses det andra steget i uppblåsningsförloppet för passagerarluftsäcken 2 och uppblåsningsförloppet för förarluftsäcken 1.

Funktionen hos denna koppling är alltså den att vid det första uppblåsningsstegetqupoblases endast passagerarluftsäcken 2 7810545-9 7 till en gasvolym av omkring 80 liter medan i ett andra uppb1åsnings~ steg samtidigt tillföres den till omkring 70 liter uppgående rest- volymen till passagerarluftsäcken 2 och uppblåses den till omkring 60 liter uppgående volymen i förarluftsäcken 1, varvid de bägge upp- blåsningsstegen hâlles fördröjda inbördes med ett tidsintervall som är oberoende av tidsförloppet för retardationen mellan de bägge tröskelvärdena S1 och S2.

Om det dessutom förefinnes, såsom med streckade linjer antytts i den undre högra delen av fig. l, ett tredje tändändsteg 15, som vid uppkomsten av en utsignal från den andra retardationsmätappa- raten alstrar en tändsignal för tändpillret i uppblåsningsanordningen 3 till förarluftsäcken l, kommer denna sistnämnda att uppblåsas så snart som det högre tröskelvärdet S2 för retardationen uppnåtts.

Man åstadkommer därigenom att vid större kollisionshastigheter, vid vilka det högre tröskelvärdet S2 uppnås klart före utgången av för- dröjningstiden A Tl igångsättes uppblåsningsförloppet för förar- luftsäcken 1 i motsvarande grad tidigare så att man både fördelar ljudtryckutvecklingen på tre utlösningstidpunkter och 1 motsvarande grad tidigare skyddar föraren helt och hållet vilket också fordras vid ett olycksfallsförlopp som utspelar sig på detta sätt.

Fig. 2 visar ett luftsäcksystem, som beträffande sin uppbyggnad skiljer sig endast ifråga om konstruktionen av dess givaranordníng 21. Vid denna anordning förefinnes endast en enda retardationsmätapparat 22,vilken alstrar en spänningssignal, som stiger i ett monotont förhållande till den av mätapparaten 22 re- gistrerade retardationen. Utsignalen från mätapparaten 22 föres som regleringsinsignal till ett första tändsteg 25, vilken komparerar denna insignal med ett undre tröskelvärde S1 och via en utgångsled- ning 24 avger en spänningsutsignal med företrädesvis konstant nivå så snart som det undre gränsvärdet S1 för retardationen överskrides.

Utsignalen från retardationsmätapparaten 22 föres vidare som in- signal med ett andra högre tröskelvärde S2 och alstrar en utsignal med konstant spänning på en utgångsledning 27 så snart som det högre tröskelvärdet S2 överskrides. Via utgàngsledningen 24 från det första tändändsteget 23 föres tändspänningen för det första uppblåsningssteget för passagerarluftsäcken till tändpillret i den första tändkammaren 14 1 uppblàsningsanordningen 4 för passa- gerarluftsäcken 2.

Via ett första tidsfördröjningsorgan 28 med en fördröj- ningstid A Tl av omkring 18 msek 1 4,5 msek föres utsignalen_från 7810545-9 8 det första tändändsteget 23 till den ena ingången 29 i en OCH- grind 30 med två ingångar, till vars andra ingång 31 via utgångs- ledningen 27 föres utsignalen från det andra tändändsteget 26.

Utgångsledningen 32 från denna första OCH-grind 30 utgör tändsig~ nalledningen för tändpillret i den andra tändkammaren 16 för det andra uppblåsningssteget för passagerarluftsäcken 2.

Via ett andra tidsfördröjningsorgan 33 med en fördröj- lningstid.A TE av omkring 9 32 msek föres utsignalen från det första tändändsteget 23 till den ena ingången 24 på en andra OCH-grind 35 med två ingångar, till vars andra ingång 36 föres utsignalen från det andra tändändsteget 26. Utgångsledningen 37 från denna andra OCH-grind 35 utgör tändsignalledningen för tändpillret i uppblåsningsanordningen 3 till den första luftsäcken.

Denna krets fungerar på följande sätt. Vid uppnåendet av det första tröskelvärdet S1 utlöses det första uppblàsningsste- get för passagerarluftsäcken, under vilket såsom vid den förstnämn- da utföringsformen enligt fig. 1 inom ett tidsintervall av omkring 30 msek den första delvolymen 2' inblåses i passagerarluftsäcken.

I det fall det andra tröskelvärdet S2 uppnås tidigare än 9 msek efter utlösningen av det första uppblåsningssteget antändes efter _ 9 msek, dvs. efter utlöpandet av fördröjningstiden A.T2 hos det andra fördröjningsorganet 33 tändpillret till uppblåsningsanordningen 3 för förarluftsäcken 1, och denna uppblâses under en tid av om- kring 30 msek. Efter ytterligare 9 msek, dvs. efter utlöpandet av fördröjningstiden sg_T1 hos det andra fördröjningsorganet 28 antändes tändpillret i den andra tändkammaren 16 och den återstå- ende volymen i passagerarluftsäeken 2 inblåses. Om såsom tändsig- nal för uppblåsningsanordningen 3 för förarluftsäcken utnyttjas utsignalen från den första OCH-grinden 30 med två ingångar, så kan den andra OCH-grinden 35 med tvâ ingångar och det andra tids- fördröjningsorganet 33 utelämnas och man erhåller ett luftsäck- system med samma följd av uppblàsningssteg som vid det med hel- dragna linjer visade utföringseëemplet enligt fig' 1.

Claims (8)

7810545-9 9 P a t e n t k I a v

1. Luftsäcksystem till skydd för åkande i motorfordon och med en luftsäck för föraren och en i tvâ steg uppblåsbar luftsäck för framsätespassageraren samt med ett givarsystem, vilket detekterar ett första och ett andra tröskelvärde i fordonets retardation vid en olycka och reglerar utlösandet av luftsäckarna i beroende av uppnåen- det av dessa tröskelvärden, varvid vid uppnåendet av det första trös- kelvärdet utlöses det första uppblåsningssteget för luftsäcken för framsätespassageraren, medan det andra steget för denna luftsäck liksom uppblåsningen av luftsäcken för föraren kan utlösas med tids- fördröjning, k ä n n e t e c k n a d a v att ett tidsfördröjnings- organ (9, 28, É3) är anordnat att fördröja utlösningen av det andra steget för passagerarluftsäcken (2) och/eller utlösandet av förarluft- säcken (1) med ett bestämt tidsintervall (AT1; AT2) i förhållande till uppnåendet av det första tröskelvärdet och möjliggöra denna ut- lösning endast om det andra tröskelvärdet (S2) för fordonsretarda- tionen dessförinnan uppnåtts.

2. Luftsäcksystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t ta v att fördröjningstiden (AT1) hos fördröjningsorganet (9: 28) uppgår till mellan 15 och 20 m/sek.

3. Luftsäcksystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t a v att fördröjningstiden hos fördröjningsorganet (9; 28) uppgår till 18 m/sek i 4,5 m/sek.

4. Luftsäcksystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t a v att givarsystemet (21) uppvisar ett ytterligare fördröj- ningsorgan (33), som är anordnat att fördröja uppblàsningen av förar- luftsäcken (1) i förhållande till utlösningen av det första uppblås- ningssteget hos passagerarluftsäcken (2) ett bestämt tidsintervall (AT2) som är kortare än tidsintervallet (AT1) med vilket utlösningen av det andra uppblåsningssteget för passagerarluftsäcken (2) fördröj- es i förhållande till utlösningstidpunkten för dess första uppblås- ningssteg.

5. Luftsäcksystem enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att fördröjningstiden (ÅT2) för det andra fördröjnings- organet (33) är ungefär hälften så stor som fördröjningstidpunkten (AT1) för det första fördröjningsorganet (28).

6. Luftsäcksystem enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e- t e c k n a t a v att det första tröskelvärdet (S1) är så bestämt, att det motsvarar fordonets retardation vid sammanstötning med en 7810545-9 l1o stel vägg vid en hastighet av minst 18 km/tim i 10 %.

7. Luftsäcksystem enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a t a v att det andra tröskelvärdet (S2) är så bestämt att det motsvarar fordonets retardation vid en sammanstötning med en stel vägg vid en hastighet av minst 25 km/tim 1 10 %.

8. Luftsäcksystem enligt något av patentkraven 1-7,g k ägn n e - t e c k n a t a v att utsignalen från givarsystemet, som skall kom- pareras med tröskelvärdena (S1, S2) och korreleras med tidsförloppet för retardationen, är proportionell mot tidsintegralen jh(t)bt för den med tiden varierande retardationsfunktionen b(t).