DE3505330C2 - Mechanischer Sensor zum Auslösen eines pyrotechnischen Elements eines Rückhaltesystems für Fahrzeuginsassen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechanischen Sensor zum Auslösen eines pyrotechnischen Elements eines Rück­ haltesystems in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Vielzahl von verschiedenartigen Crash- Sensoren für Insassen-Rückhaltesysteme in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und anderen Fahrzeugen vorgeschlagen worden. Derartige Rückhaltesystem weisen beispielsweise sich auto­ matisch festziehende Sicherheitsgurte und aufblasbare Luft­ säcke auf. Die meisten Crash-Sensoren arbeiten derart, daß sie beim Feststellen eines Aufpralls von vorbestimmter Hef­ tigkeit einen elektrischen Schalter schließen. Bei Verwen­ dung aufblasbarer Luftsäcke beispielsweise wird durch die­ sen Schalter ein Stromkreis geschlossen, durch den einem pyrotechnischen Element Energie zugeführt wird, das in man­ chen Fällen eine Druckgasflasche öffnet oder in anderen Fällen einen pyrotechnischen Gasgenerator zündet.

Wenn der Sensor nicht vorne in der Knautschzone eines Fahr­ zeuges angeordnet ist, beträgt die auf den Sensor wirkende Energie weniger als ein Zehntel, so daß der Sensor auf sehr geringe Energien ansprechen muß.

Bisher wurden gedämpfte mechanische Sensoren nur dazu ver­ wendet, einen Fahrzeugaufprall in der Knautschzone oder als sehr empfindliche Sensoren an der Spritzwand zu erfassen. Es bestehen jedoch Vorteile bei der Verwendung von gedämpf­ ten Sensoren außerhalb der Knautschzone und insbesondere im Fahrzeuginnenraum. Diese Vorteile liegen vor allem in einer beträchtlichen Kostenverringerung für das gesamte Sy­ stem und in einer Erhöhung der Zuverlässigkeit. Im Falle von vorne am Fahrzeug angebrachten Sensoren erfolgt eine Auslösung vorzugsweise durch eine Geschwindigkeitsänderung, die relativ unabhängig von der Dauer des Aufpralls ist, während bei außerhalb der Knautschzone angeordneten Sen­ soren die Geschwindigkeitsänderung, die zum Auslösen des Sensors erforderlich ist, sich signifikant als Funktion der Impulsdauer verändert. Schließlich benötigen alle außerhalb der Knautschzone angeordneten mechanischen Sen­ soren Auslösemechanismen, die durch sehr kleine Energie betätigt werden. Die Schwierigkeit in der Erfüllung die­ ser Erfordernisse hat dazu beigetragen, daß ein gedämpfter Sensor, der außerhalb der Knautschzone des Fahrzeuges an­ geordnet ist, nicht dazu verwendet wurde, ein als Massenar­ tikel hergestelltes Luftsack-Rückhaltesystem zu betätigen.

Die Möglichkeit, Crash-Sensoren außerhalb der vorderen Knautschzone und vorzugsweise im Innenraum des Fahrzeuges anzuordnen, die äußerst schnell zwischen einem Aufprall, der ein Aufblasen des Luftsackes erfordert und einem Auf­ prall, bei dem dies nicht erforderlich ist, unterscheiden können ermöglicht ein beträchtlich einfacheres Luftsack- System.

Die DE 27 55 649 zeigt einen mechanischen Sensor mit einer Sensormasse in Form eines Zylinders, der in ein als Feder dienendes Rollband eingesetzt ist. Die Sensormasse spricht erst auf eine bestimmte Beschleunigung bzw. Verzögerung an, da das Rollband eine Widerstandskraft erzeugt, die gegen die Bewegung der Sensormasse wirkt. Das Rollband hat somit die Aufgabe, eine Bewegung der Sensormasse erst ab einem bestimmten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs­ wert zuzulassen. Die Wirkung des Rollbandes entspricht somit der Wirkung einer herkömmlichen Schraubenfeder, wie sie in zahlreichen Sensoren eingesetzt wird. Eine zusätzliche Dämpfung der Bewegung der Sensormasse kann jedoch mit derartigen Systemen nicht erreicht werden.

Aus der gattungsbildenden DE 30 15 155 und der US 4 204 703 sind gedämpfte mechanische Sensoren zum Auslösen von Insassen-Rückhaltesystemen in Fahrzeugen be­ kannt, in denen bewegliche Sensormassen angeordnet sind, die durch ihre Bewegung das Insassen-Rückhaltesystem auslösen, wobei die Bewegung durch ein Fluid gedämpft wird.

Diese Sensoren nutzen ausschließlich linear wirkende Kräfte aus. Wesentliches Element ist eine Vorspanneinrichtung in Form einer Feder, die bei Abbrems­ vorgängen des Fahrzeugs gestaucht wird, und zwar sowohl durch die Trägheits­ kraft der Sensormasse als auch durch die Eigenträgheit der Feder selbst. Dies bedeutet, daß für impulsartige Geschwindigkeitsänderungen bei konstanter Impulsdauer die effektive Gegenkraft der Feder gegen eine Bewegung der Sen­ sormasse mit wachsender Größe der Geschwindigkeitsänderung abnimmt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Sicherheit der Sensoreinrichtung gegen unbeabsich­ tigtes Auslösen der Insassen-Rückhaltevorrichtung bei kurzzeitigen impulsartigen Geschwindigkeitsänderungen aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten, gedämpften mecha­ nischen Sensor zum Auslösen eines pyrotechnischen Elementes eines Insassen- Rückhaltesystems mit erhöhter Betriebssicherheit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems können zwei gedämpfte Sensoren vorgesehen sein.

Um zu vermeiden, daß versehentlich ein Aufblasen des Luftsack-Systems vor dem Einbau in das Fahrzeug eintreten kann, kann ein Sicherheitssystem in Verbindung mit dem Sensor vorgesehen sein.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Erfindung wird ein gedämpfter Sensor zur Verwen­ dung außerhalb der Knautschzone eines Fahrzeuges geschaffen, der Mittel zum Freigeben eines Auslösers, beispielsweise eines Schlagbolzens, aufweist und wobei die für diese Frei­ gabe erforderliche Energie klein ist im Vergleich zu der Energie, die auf den Auslöser wirkenden Feder absorbiert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Sensor- Auslösers gemäß der Erfindung mit einem Zugehörigen Gasgenerator und einem zusammengefalteten Luftsack, die in gestrichelten Linien gezeichnet sind, angeord­ net im Innenraum eines Fahrzeuges.

Fig. 2 ist eine Draufsicht des Sensors, wobei der Deckel abgenommen ist und andere Teile weggebrochen sind, und den Sensor vor dem Einbau sperrende Arme in ihrer Sperrstellung gestrichelt und in ihrer Frei­ gabestellung in ausgezogenen Linien dargestellt sind.

Fig. 3 ist eine geschnittene Teilansicht des Sensors vor einem Fahrzeugaufprall.

Fig. 4 ist eine Teilansicht entsprechend Fig. 3 nach einem Fahrzeugaufprall.

Fig. 5 ist eine andere teilweise geschnittene Teilansicht des Sensors.

Fig. 6 Zeigt den Schlagbolzen in seiner zurückgezogenen Stellung, und

Fig. 7 zeigt den Schlagbolzen nach der Freigabe aufgrund eines Fahrzeugaufpralls.

In Fig. 1 ist mit gestrichelten Linien ein Luftsack-Rück­ haltesystem 8 dargestellt, bei dem der erfindungsgemäße Sensor-Auslöser 10 vorzugsweise innerhalb eines Gasgene­ rators 12 angeordnet ist. Der Gasgenerator 12 ist in das Gehäuse 16 für den zusammengefalteten Luftsack 18 eingesetzt. Das Luftsackgehäuse 16 besteht aus einem zerbrechlichen Kunststoffmaterial und umschließt und schützt den zusammengefalteten Luftsack 18, um eine Be­ schädigung desselben bei seiner Lagerung und im nicht­ aufgeblasenen Zustand zu verhindern. Der Gasgenerator 12 weist ein Gehäuse 32 auf, in welchem gaserzeugendes Material 34, beispielsweise Natriumazid, enthalten ist. Dieses Material 34 ist über einen weiten Temperaturbereich stabil, zersetzt sich jedoch bei Entzündung äußerst schnell, wobei ein großes Volumen an Stickstoff frei wird.

Der Sensor-Auslöser 10 ist zur Anbringung außerhalb der Knautschzone eines Fahrzeuges bestimmt. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit enthält der Sensor-Auslöser 10 zwei redun­ dante Sensoren 38, die entsprechende Zündkapseln 36 in einem Gehäuse 40 betätigen können. Jeder Sensor 38 weist eine Sensormasse 41 auf, die eine begrenzte Bewegung inner­ halb eines Zylinders 39 im Gehäuse 40 ausführen kann. Die Bewegung der Sensormasse 41 ist gedämpft, da die am einen Ende des Zylinders 39 eingeschlossene Luft durch den Spalt zwischen der Sensormasse 41 und dem Zylinder 39 strömen muß, wenn sich die Sensormasse 41 bewegt. Eine Bewegung der Masse 41 vor Einbau in das Fahrzeug wird durch Sperrarme 52 verhindert. Wenn der Sensor in das Fahr­ zeug eingebaut ist, erstreckt sich ein nicht gezeigter Stift in das Loch 51 im Sensor-Auslöser 10. Dieser Stift verschiebt einen konischen Sperrstift 54 derart, daß Fe­ dern 55 in der Lage sind, die Sperrarme 52 aus dem Weg der Sensormassen 41 herauszudrehen. Die Sperrarme 52 sind mitei­ nander verbunden und werden durch Federn 55 gegeneinander gedrückt. Aufgrund der konischen Form des Sperrstiftes 54 werden die Arme 52 auseinander und gegen die Massen 41 ge­ drückt, wodurch eine Bewegung dieser Massen 41 verhindert ist. Dabei wirkt der Abschnitt des konischen Stiftes 54 mit dem größeren Durchmesser mit den Armen 52 zusammen, um diese auseinander und somit in Anlage an den Massen 41 zu halten. Wenn der Sperrstift 54 nach innen verschoben wird, kommt der Abschnitt des Sperrstiftes 54 mit dem kleineren Durch­ messer in den Bereich der Arme 52, die somit unter der Wir­ kung der Federn 55 aufeinanderzu bewegt werden und die Mas­ sen 41 freigeben. Die Einwärtsbewegung des Sperrstiftes 54 erfolgt, wie vorher erwähnt, durch den nicht gezeigten fahrzeugfesten Stift.

Jede Masse 41 wirkt mit einem Ende eines Stiftes 56 zusam­ men, der sich durch eine Welle 58 erstreckt. Das andere Ende jedes Stiftes 56 trägt eine Kugel 60, auf die eine Feder 62 wirkt, um eine Anlage das ersten Endes des Stif­ tes 56 an der zugehörigen Masse 41 zu gewährleisten. Jede Welle 58 weist eine Fläche 64 (Fig. 6, 7) in der zylindri­ schen Außenfläche auf, so daß die Welle 58 in diesem Bereich einen D-förmigen Querschnitt hat. Ein federbelasteter Ausläsebolzen 66 fluchtet mit der Zündkapsel 36 und wird durch die zylindrische Außenfläche der Welle 58 in einer zurückgezogenen Stellung gehalten (Fig. 6), jedoch freige­ geben, wenn die Welle 58 so gedreht ist, daß die Fläche 64 parallel zu dem Bolzen 66 liegt (Fig. 7).

Bei einem Aufprall des Fahrzeuges bewegt sich jede Masse 41 in die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung. Dieser Bewe­ gung wirkt die auf den Stift 56 drückende Feder 62 und der bei dieser Bewegung rechts von der Masse 41 erzeugte Luftdruck entgegen. Dieser Druck baut sich allmählich ab, da die Luft durch den Spalt zwischen der Masse 41 und dem Zylinder 39 nach links strömen kann. Wenn der Aufprall ausreichend stark ist, bewegt sich die Masse 41 weit ge­ nug nach rechts, um die Welle 58 so weit zu drehen, daß sie den Ausläsebolzen 66 freigibt, so daß dieser sich un­ ter der Wirkung seiner Feder entlang der Fläche 64 bewegen und auf die Zündkapsel 36 aufschlagen kann, die dann zün­ det und die Zündung von Zündschnüren 68 einleitet, welche ihrerseits das gaserzeugende Material 34 entzünden, das den Luftsack 18 aufbläst.

Obgleich eine Dämpfung durch Luft dargestellt ist, können naturgemäß auch andere Dämpferformen, wie Flüssigkeits­ dämpfer oder magnetisch induzierte Wirbelstromdämpfer bei entsprechender Auslegung der Sensormasse und des Gehäuses verwendet werden.

Die Erfindung ermöglicht somit ein rein mechanisches Luftsacksystem, bei dem der Sensor außerhalb der vorderen Knautschzone angeordnet ist und in korrekter Weise auf einen Aufprall des Fahrzeuges anspricht.

Claims (9)

1. Mechanischer Sensor zum Auslösen eines pyrotechnischen Elementes eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Fahrzeug, mit einem Gehäuse (40), in dem sich ein Fluid und eine bewegliche Sensormasse (41) befinden, wobei die Sensormasse (41) nach einer vorbestimmten Bewegung die Zündung einer Zündeinrichtung (Zündkapsel 36) bewirkt und die Bewegung der Sensormasse (41) durch das im Gehäuse (40) befindliche Fluid gedämpft wird, gekenn­ zeichnet durch einen Stift (56), der sich durch eine Welle (58) erstreckt, an dessen einem Ende die Sensormasse (41) angreift und an dessen anderem Ende eine Masse (60) angebracht ist, an der eine Feder (62) angreift, um das eine Ende des Stiftes (56) gegen die Masse (41) zu drücken.

2. Sensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Zünden einer Zündkapsel (36), die von einem federbelasteten Schlagbolzen (66) gebildet sind.

3. Sensor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (Fläche 64) zur Freigabe des Schlagbolzens (66) nach einer vorbestimmten Drehung der Welle (58).

4. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (Sperrarme 52) Sperren der Sensormasse (41) vor dem Einbau des Sensors in das Fahrzeug.

5. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensormasse (41) eine Kugel ist, die in einem Zylinder (39) verschiebbar ist, und daß die Dämpfung der Bewegung der Kugel durch Verdrängung des Fluids durch den Spalt zwischen der Kugel und dem Zylinder (39) bei der Bewegung der Kugel bewirkt wird.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der drehbaren Welle (58) mit einer Abflachung (64) versehen ist, die eine Bewegung des Schlagbolzens (66) zuläßt, wenn die Welle (58) um einen vorbestimmten Betrag gedreht ist.

7. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß in nächster Nähe der Zündkapsel (36) eine Zündschnur (68) angeordnet ist, die beim Zünden der Zündkapsel (36) entzündet wird.

8. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß er zwei Sensormassen (41), Dämpfungsmittel, Zündkapseln (36) und Mittel (66) zum Zünden der Zündkapsel (36) aufweist zwecks Erzeugung einer zweiten Sensorstrecke zur Feststellung eines Aufpralls und zum Zünden des pyrotechnischen Elementes (12).

9. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bewegung der Sensormasse (41) durch die Strömung eines Gases gedämpft wird.