DE3876454T2

DE3876454T2 - Airbag-system zum schuetzen von kraftfahrzeuginsassen.

Info

Publication number: DE3876454T2
Application number: DE8888908200T
Authority: DE
Inventors: Norbert Crispin; Edmund Jeenicke; Bernhard Mattes; Hartmut Schumacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2008-09-15
Also published as: EP0434678B1; JPH04500641A; DE3876454T4; US5204547A; EP0434678A1; DE3876454D1; WO1990002674A1; EP0434678B2

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Airbag-System zum Schützen von Kraftfahrzeuginsassen gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1 und ist bekannt aus dem Dokument WO-A-88/01241.
Bei derartigen Systemen wird verlangt, daß eine zuverlässige Aktivierung der Airbags auch in einer Situation sichergestellt ist, bei der ein Versagen der Batteriestromversorgung zu einer Zeit stattfindet, wenn eine derartige Aktivierung benötigt wird oder auch, wenn Nebenschlüsse oder Kurzschlüsse in den für den Fahrer bzw. Beifahrer bestimmten Gasgeneratoren auftreten. Weiterhin muß auch die Aktivierung der für die Rücksitzpassagiere vorgesehenen Anzünder oder Zündpillen oder auch eines Fahrzeugcrashrecorders (soweit vorgesehen) sichergestellt werden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System vorzuschlagen, bei dem Zuverlässigkeit und Sicherheit wesentlich verbessert sind, insbesondere im Fall eines Verlustes der Batteriestromversorgung. Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch die in dem zweiten Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale. Diese Merkmale haben den Vorteil, daß kein Risiko besteht, die steuerbaren Leistungsschalter durch Strom zu überlasten.

Zeichnung

Die Erfindung wird weiter, lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels, in Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, die ein Stromlaufbild eines Ausführungsbeispiels eines Airbag-Systems zum Schützen von Kraftfahrzeuginsassen gemäß der Erfindung darstellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Airbag-Schutzsystems, in dem eine Anzahl von Zündkreisen 1a, 1b, 1c parallel zueinander zwischen eine stabilisierte Batteriespannungsquelle UBATT und den geerdeten Anschluß 2 der Fahrzeugbatterie geschaltet sind. Jeder Zündkreis schließt eine entsprechende Zündpille 3a, 3b, 3c ein, die in Serie zu einem entsprechenden Leistungstransistor T&sub1;, T&sub2;, T&sub3; und einen niederohmigen Widerstand R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; geschaltet ist. Zu den drei Widerständen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; ist ein mechanischer Schalter 6 bekannter Bauart geschaltet, der für Fahrzeugbeschleunigungen empfindlich ist und der nur dann seine geschlossene Schaltlage annimmt, wenn eine vorgebbare Verzögerung auftritt (so, wie sie beispielsweise bei einer Kollision stattfindet). Demzufolge ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein einziger mechanischer Schalter gemeinsam allen drei Zündkreisen zugeordnet. Die drei Zündpillen 3a, 3b, 3c sind über einen Kontrollschalter 7 sowie Dioden D&sub1; und D&sub2; mit der stabilisierten Batteriespannung UBATT verbunden. Die Dioden D&sub1; und D&sub2; dienen als Verpolungsschutz und der Kontrollschalter ermöglicht den selektiven Test der Schaltung auf korrekte Funktionsweise.
Ebenfalls mit der stabilisierten Batteriespannung UBATT verbunden stromabwärts der Diode D&sub1; ist ein einziger Energiespeicherungskondensator E, vorzugsweise ein Elektrolytkondensator, mit einer großen Speicherkapazität von beispielsweise 10 000 Mikrofarad. Es wird angemerkt, daß dieser einzige Speicherkondensator E über den Kontrollschalter 7 gemeinsam mit allen Zündkreisen 1a, 1b und 1c verbunden ist.
Das Insassenschutzsystem wird aktiviert, wenn, im Fall eines Unfalls, ein nicht dargestellter Sensor aktiviert wird und ein Ausgangssignal für beispielsweise 10 Millisekunden Dauer liefert, um die Leistungstransistoren T&sub1;, T&sub2; und T&sub3; über die Treiberstufen 8 und zusätzlich über den Kontrollschalter 7 anzusteuern. Unter der Voraussetzung, daß die von außen auf das Fahrzeug einwirkende mechanische Verzögerung hinreichend groß ist, um den mechanischen Sicherungsschalter 6 zu schließen, kann Strom aus dem einzigen Energiespeicherkondensator E durch die Zündpillen fließen, um auf diese Weise die zugeordneten Airbags (nicht dargestellt) aufzublasen.
Um den durch die Zündpillen fließenden Strom auf ein akzeptables Niveau zu begrenzen, werden die an den Widerständen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; abgreifbaren Spannungswerte invertierenden Eingangsanschlüssen zugeordneter Komparatoren 9 (von denen nur ein einziger dargestellt ist) zugeführt, welche als Begrenzer für den Zündstrom wirksam sind. Den nicht invertierenden Eingangsanschlüssen der Komparatoren werden Referenzspannungen zugeführt, indem ein Strom einer Konstantstromquelle 10, welche von einer stabilisierten Spannung USTAB versorgt wird, über einen entsprechenden Widerstand R&sub4; zugeführt wird. Sobald die Spannung an dem invertierenden Eingangsanschluß die Referenzspannung an dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Komparators übersteigt (dies entspricht einem einen vorgebbaren Stromgrenzwert übersteigenden Strom durch die Widerstände R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;) sendet der Komparator ein Ausgangssignal zu den Basisanschlüssen der Transistoren T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, um auf diese Weise zu veranlassen, daß der Strom, der durch den Kollektor-Emitter-Pfad dieser Transistoren und folglich durch die Zündpillen 3a, 3b, 3c auf ein akzeptables Niveau reduziert wird. Mit einer Begrenzung der Aktivierung der Endstufen auf diese Weise sowohl im Hinblick auf Zeitdauer und Stromstärke, kann die erforderliche Energieversorgung mit einem einzigen Kondensator E erfüllt werden. Beispielsweise ist ein auf etwa 16 bis 17 Volt aufgeladener Elektrolytkondensator mit einer Kapazität von 10 000 Mikrofarad ausreichend für die Versorgung von zwei Airbags. Durch die Verwendung nur eines einzigen großen Kondensators anstelle der üblichen mehreren (normalerweise vier) kleineren Kondensatoren erhält man grundsätzlich einen Kondensator mit besseren elektrischen Eigenschaften (zum Beispiel RESR, Lebensdauer und Zuverlässigkeit).
Bei einem üblicherweise benutzten Kondensatortyp ist das Produkt C x U (näherungsweise) konstant für eine vorgebene Gehäusegröße des Kondensators. Das bedeutet, daß je höher ein Kondensator mit vorgegebenen Gehäuseabmessungen aufgeladen wird und je niedriger die Unterspannungsabschaltschwelle des Gerätes ist, desto größer ist die zur Verfügung stehende Energiemenge.
Energie = C/2(U&sub1;² - U&sub2;²)
worin bedeuten U&sub1; = Ladespannung
U&sub2; = Unterspannungsabschaltschwelle
C = Kapazität des Kondensators.
Durch das Vorsehen einer Strombegrenzung in der Ausgangsstufe besteht kein Risiko der Stromüberlastung der Zündkreistransistoren T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, selbst dann nicht, wenn die Energiereserve E auf eine relativ hohe Spannung (zum Beispiel U&sub1; = 40 Volt) aufgeladen wird.
Ebenso werden auch die Kontakte des mechanischen Schalters 6 nicht überlastet, wenn der Strom der Ausgangsstufe, wie vorbeschrieben, begrenzt wird. Schalter dieser Art sind im Normalfall für eine Belastung von 10 Ampere während 10 Millisekunden gemessen. Eine Strombegrenzung auf ungefähr 1,5 Ampere für jede Airbag-Ausgangsstufe (und für jede Gurtstraffer-Ausgangsstufe, soweit vorgesehen) wird immer den Betrieb des Schalters 6 innerhalb seiner erlaubten Kennwertbereiche (über die gesamte Fluktuation der Batteriespannung, zwischen z. B. 7 Volt < = UBATT < = 16 Volt) halten.
Der Umfang der zusätzlichen Hardwareschaltmittel, die notwendig sind, um dieses System zu schaffen, beispielsweise Schaltmittel zur Begrenzung des Zündstroms in jeder Ausgangsstufe, ist relativ gering. Weiterhin werden die äußeren Abmessungen und die Kosten des Geräts nicht wesentlich erhöht, wenn nur ein einziger Energiespeicherkondensator E eingesetzt wird.
Obgleich die Anzahl der Zünder oder Zündpillen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sich auf drei beläuft, kann jede gewünschte Anzahl vorgesehen werden (beispielsweise könnte ein Fahrer- und Beifahrerschutzsystem einschließlich Gurtstraffer für Vorder- und Rücksitzpassagiere sieben Zündpillen einschließen).

Claims

1. System zum Schutz von Fahrzeuginsassen, insbesondere ein Airbag-System, das einen Zündkreis (1) umfaßt, der zwischen einer Batterieversorgungsspannung und der Fahrzeugmasse liegt und der eine Mehrzahl von Airbag-Zündpillen (3) umfaßt, von denen jede in Serie mit einem entsprechenden steuerbaren Leistungsschalter (T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;) verbunden ist, und mit mindestens einem verzögerungsempfindlichen mechanischen Sicherungsschalter (6), wobei den Zündkreisen ein einziger Energiespeicherkondensator (E) derart zugeordnet ist, daß er allen Zündkreisen (1a, 1b, 1c) gemeinsam zugeordnet ist, um diesen Zündkreisen Aktivierungsenergie über eine gemeinsame Leistungsstufe (7) zuzuführen, falls ein Verlust der Batterieversorgungsspannung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9) zur Begrenzung des Stroms vorgesehen sind, der durch die einzelnen steuerbaren Leistungsschalter (T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;), und folglich durch die Zündpillen (3) aus dem Energiespeicherkondensator (E) fließt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Begrenzung des Stroms, der aus dem Energiespeicherkondensator (E) durch die Leistungsschalter fließt, Mittel zur Begrenzung der Zeit vorgesehen sind, während der die Leistungsschalter angesteuert sind.

3. System nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Strombegrenzung einen Widerstand (R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;) in Serie mit jedem Leistungsschalter (T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;) umfassen, sowie Mittel, die den Spannungsabfall über jeden der genannten Widerstände feststellen, diesen mit einer Referenzspannung vergleichen und für den Fall, daß der Spannungsabfall die genannte Referenzspannung übersteigt, die Leistungsschalter (T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;) ansteuern, um den Strom durch diese zu reduzieren.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschalter Transistoren sind und daß der Spannungsabfall über den Widerständen und die Referenzspannung in einem oder mehreren Komparatoren verglichen werden, deren Ausgangssignale den Transistoren zugeleitet werden, um den Strom durch diese zu reduzieren.

5. System nach Anspruch 2, 3 oder 4, falls bezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, während der die Leistungsstufen aktiviert sind, dadurch begrenzt wird, daß diesen Leistungsstufen für deren Ansteuerung gepulste Signale zugeführt werden.