DE4219473C2 - Mechanischer Aufprallsensor - Google Patents
Mechanischer AufprallsensorInfo
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- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
- B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
- B60R21/33—Arrangements for non-electric triggering of inflation
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor, der zum Auslö
sen eines Insassenrückhaltesystems, wie z. B. einem Airbag-
System, in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, und insbeson
dere auf einen in sich abgeschlossenen, mechanischen Sensor
mit Entschärfungseinrichtungen, durch die der Sensor nur
ausgelöst werden kann, wenn er innerhalb eines Insassenrück
haltesystems installiert ist.
Sensoren für Insassenrückhaltesysteme, wie z. B. aus der GB 1,598,015, der US 3,727,575 oder der US 3,638,501 bekannt sind, werden verwendet, um
einen Aufprall wahrzunehmen. Diese Sensoren müssen zwischen
plötzlichen Geschwindigkeitsveränderungen eines Kraftfahr
zeugs im normalen Betrieb und plötzlichen Geschwindigkeits
veränderungen, die zu einer Verletzung der Insassen führen
können, unterscheiden können. Diese Sensoren sind häufig in
der Knautschzone des Fahrzeugs untergebracht, da es hier
einfacher ist, zwischen akzeptablen oder gefährlichen Ge
schwindigkeitsveränderungen zu unterscheiden. Dennoch sind
solche Sensoren von hause aus nur wenig zuverlässig, da sie
elektrisch oder mechanisch mit dem restlichen Teil des Rück
haltesystems gekoppelt sein müssen. Verschiedene Sensoren
wurden vorgeschlagen, die körperlich einstückig mit dem In
sassenrückhaltesystem hergestellt sind. Auf diese Weise be
steht keine Notwendigkeit mehr für lange elektrische oder
mechanische Kopplungseinrichtungen. Dennoch war es bisher
aufwendig, diese verschiedenen Systeme herzustellen.
US-PS 4 167 276 offenbart beispielsweise einen Sensor, der
auf einer "Rolamite"-Kugelanordnung basiert, um einen Auf
prall wahrzunehmen. Diese Schrift offenbart außerdem eine
aufwendige automatische Verriegelung, die an die "Rolamite"-
Kugelanordnung gekoppelt ist. US-PS 4 666 182 offenbart
einen rein mechanischen Sensor mit mehreren Trägheitsmassen
aus Gründen der Redundanz.
Ein Ziel der Erfindung ist es, einen mechanischen Sensor zu
schaffen, der relativ unkompliziert ist, so daß er einfach
und billig hergestellt werden kann. Ein weiteres Ziel ist
es, einen Sensor mit äußeren Einstelleinrichtungen zu schaf
fen, die die Einstellung der Sensorempfindlichkeit ermögli
chen. Noch ein anderes Ziel ist es, einen kleinen Sensor mit
Redundanz zu schaffen, um eine richtige Funktion zu gewähr
leisten. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßer mechanischer Sensor weist ein Gehäuse
mit einer Trägheitsmasse auf, die in Reaktion auf eine Ver
änderung der Geschwindigkeit entlang einer Bahn bewegbar
ist. Entlang ihrer Bahn erreicht die Masse einen vorbestimm
ten Punkt und löst einen mechanisch vorgespannten Mechanis
mus aus, der wiederum eine Zündvorrichtung auslöst. Die
Zündvorrichtung wiederum zündet eine Gasgeneratoreinrich
tung. Der Sensor weist Scharfschalteinrichtungen auf, durch
die die Trägheitsmasse nur scharfgeschaltet wird, wenn sie
innerhalb eines Insassenrückhaltesystems positioniert ist.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Sensors, wie er in einem Insassenrückhaltesystem
installiert wird;
Fig. 2 zeigt eine Endansicht des Sensors aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine seitliche Ansicht im Schnitt entlang
der Linie 3-3 in Fig. 6;
Fig. 4 zeigt eine seitliche Ansicht im Schnitt enlang
der Linie 4-4 in Fig. 6;
Fig. 5 zeigt eine Ansicht im Querschnitt entlang der
Linie 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 zeigt eine Ansicht im Querschnitt entlang der
Linie 6-6 in Fig. 1.
Unter Bezugnahme auf die Figuren weist ein erfindungsgemäßer
Sensor 10 eine im allgemeinen röhrenförmige Wand 12 auf, die
durch eine Kappe 13 begrenzt wird. Die Kappe 13 hat an einem
Ende eine Verlängerung 14. Das andere Ende 15 der Wand 12
ist geschlossen. Die Verlängerung 14 hält drehbar einen
zylindrischen Einsatz 16, der ein D-förmiges Loch 18 hat.
Der Einsatz 16 wird durch eine C-förmige Zwischenscheibe 20
festgehalten (wie in Fig. 3 dargestellt). Ein O-Ring 22 ist
im Inneren der Verlängerung 14 angeordnet, um das Innere des
Sensors 10 abzudichten. Ein Abschnitt der Kappe 13 ist dazu
vorgesehen, mit der Wand 12 einen Finger 24 festzulegen, wie
in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Im Inneren des Sensors 10 ist ein röhrenförmiger Raum 26 mit
einem sich von der Endwand 15 erstreckenden Innengewinde 28
ausgebildet. Eine mit einem Gewinde versehene Schraube 30
ist in dem Raum 26 an dem der Endwand 15 benachbarten Ende
angeordnet. Ein O-Ring 32 dichtet den Raum 26 von der Um
gebungsatmosphäre ab. Die Schraube 30 hat an ihrer Innensei
te eine kugelförmige Wand 34. Außerdem ist in dem Raum 26
eine metallische Hülse 36 angeordnet. Die Hülse 36 ist be
züglich der Wand 12 beweglich angeordnet und wird durch
einen nachgiebigen Ring 38 in ihrer Position gehalten. In
nerhalb der Hülse 36 befindet sich eine Trägheitsmasse in
Form einer Kugel 40. Die Kugel 40 ist gegen die Oberfläche
34 vorgespannt, wie unten beschrieben wird. Der Durchmesser
der Kugel ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der
Hülse 36, so daß die Bewegung der Kugel durch die Luft in
nerhalb der Hülse gedämpft wird, wenn sich die Kugel durch
die Hülse bewegt. Der Oberfläche 34 gegenüberliegend ist an
der Kappe 13 eine kugelförmige Oberfläche 42 ausgebildet,
die einen Anschlag für die Kugel 40 bildet. Somit wird eine
gerade Bahn für die Kugel 40 von der Oberfläche 34 zu der
Oberfläche 42 gebildet. Diese Bahn ist parallel zu, aber mit
Abstand von der Längsachse 44 des Sensors 10 angeordnet.
Ein Hebel 46 ist auf einer Welle 48 im Inneren des Sensors
10 angebracht. Der Hebel hat zwei sich gegenüberliegende
Arme 50, 52. An der Endwand 15 ist eine Schrauben-Druckfeder
54 mit einer Kappe 56 angebracht. Die Kappe 56 wird durch
die Feder 54 gegen den Arm 50 gedrückt, um diesen nach links
zu drücken, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Als Ergebnis
dieser Vorspannkraft drückt der gegenüberliegende Arm 52 die
Kugel 40 nach rechts gegen die Wand 34, wie in Fig. 3 dar
gestellt ist.
Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, ist an der Endwand 15 außerdem
eine weitere Druckfeder 60 angebracht, die in einer Kappe 62
mit einer Spitze 64 endet. Der Kappe 62 gegenüberliegend
hält die Kappe 13 eine Zündladung 66. Die Kappe 62 weist
einen Rand 68 auf. Der Kappe 62 benachbart ist die Welle 48
mit einer D-förmigen Scheibe 70 mit einer flachen Oberfläche
72 ausgebildet.
Der Sensor ist mit einer weiteren Druckfeder (nicht darge
stellt), die durch eine Kappe 74 begrenzt wird, mit einer
D-förmigen Scheibe 76 und mit einer Zündladung 80 auf der
anderen Seite des Hebels 46 versehen. Die Enden der Welle 48
sind in Zapfen 82, 84 angebracht, die das Verschwenken der
Welle 48 ermöglichen. Wenn der Sensor scharfgeschaltet ist,
kann als ein Ergebnis der Arm 52 von einer ersten Stellung,
die in Fig. 3 dargestellt ist und in der er die Kugel 40
gegen die Wand 34 drückt, in eine zweite Stellung, die in
Fig. 4 dargestellt ist und in der die Kugel 40 die Wand 42
berührt, verschwenken. In dieser zweiten Stellung ist der
Arm 52 in einem Hohlraum 85 untergebracht, der in der Kappe
13 ausgebildet ist.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die Kappe 13 mit einem
zentralen Loch 86 versehen, um den Einsatz 16 zu halten. Die
untere Oberfläche 88 des Einsatzes 16 ist mit einem recht
eckigen Ausschnitt 90 versehen, der eine Breite hat, die
etwas größer als die Breite des Hebelarms 46 ist. Wie Fig.
5 zu entnehmen ist, hat der Ausschnitt 90 vorzugsweise zwei
verschieden tiefe Abschnitte 92, 94, die durch eine Wand 96
getrennt sind. Der Einsatz 16 ist außerdem mit einer Verlän
gerung 98 versehen, die sich radial erstreckt und in einem
tangentialen Arm 100 endet. Die Kappe 13 hat außerdem einen
bogenförmigen Ausschnitt 102, der eine Schraubendruckfeder
104 hält. Die Feder 104 wird durch eine Platte 106 in dem
Ausschnitt 102 gehalten. Wie dargestellt, berührt ein Ende
108 der Feder 104 den Arm 100 der Verlängerung 98. Die Kappe
13 ist außerdem mit einem Ausschnitt 110 ausgebildet, dessen
Breite gleich der Breite des Ausschnitts 90 ist. Der Aus
schnitt 90 ist so gebildet, daß er sich durch die Oberfläche
42 hindurcherstreckt.
Wie bereits erwähnt, ist der Einsatz 16 drehbar innerhalb
der Kappe 13 angeordnet. Wenn der Sensor nicht an seinem
Platz installiert ist, drückt die Feder 104 die Verlängerung
98 im Uhrzeigersinn in die in Fig. 5 dargestellte Position.
In dieser Position ist der Ausschnitt 90 unter einem Winkel
vom Ausschnitt 110 versetzt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist,
ergibt sich daraus, daß die Oberfläche 88 als Anschlag
wirkt, der verhindert, daß sich der Arm 52 in den Hohlraum
85 hineinbewegt. Somit kann der Sensor 10 nicht zünden,
selbst wenn er zufällig aktiviert wird, beispielsweise indem
er fallengelassen oder mit einem Hammer geschlagen wird, wie
im folgenden detallierter beschrieben wird.
Sobald der Sensor zusammengebaut ist, kann er in einem In
sassenrückhaltesystem 120 installiert werden. Dieses System,
von dem eine Teilansicht in Fig. 1 dargestellt ist, weist
einen Hohlraum 122 auf, der derart konstruiert und angeord
net ist, daß er den Sensor 10 hält. Der Hohlraum 122 weist
insbesondere einen Stab 124 auf, der sich von dem Hoden 126
aus erstreckt. Der Stab 124 hat einen D-förmigen Quer
schnitt, so daß er mit dem Loch 18 in dem Einsatz 16 zusam
menpaßt. Ruf einer Seite ist der Hohlraum 122 außerdem mit
einem Loch 128 versehen, das den Finger 24 hält (der in
Fig. 3 gezeigt ist). Somit wirken das Loch 128 und der Finger
24 zusammen, um eine Arretier- oder Indiziereinrichtung für
den Sensor zu bilden. Der Sensor 10 wird installiert, indem
er zuerst über der Welle 124 positioniert und angebracht
wird. In dieser Stellung ist der Sensor noch nicht scharfge
schaltet, der Arm 98 ist also in der Stellung, die in Fig.
5 in durchgezogenen Linien dargestellt ist. In dieser Stel
lung ist der Finger 24 nicht mit dem Loch 128 ausgerichtet
und daher kann der Sensor nicht in den Hohlraum 122 einge
setzt werden. Um die Installation zu vollenden, wird der
Sensor gedreht, um den Finger 24 in Ausrichtung mit dem Loch
128 zu bringen. Anschließend wird der Sensor hineingedrückt,
so daß er vollständig eingesetzt ist. Während der Sensor 10
bezüglich der feststehenden Welle 124 gedreht wird, bleibt
der Einsatz 16 ebenfalls feststehend, da die Welle 124 an
den Einsatz 16 gekoppelt ist. Der Sensor rotiert folglich
zusammen mit der Kappe 13 bezüglich des Einsatzes 16, bis
der Arm 98 die Stellung 98' erreicht, die in Fig. 5 in ge
strichelten Linien dargestellt ist. In dieser Stellung ist
der Ausschnitt 90 ebenso in die Stellung 90' gedreht, in der
er mit dem Ausschnitt 110 ausgerichtet ist. Sobald der Sen
sor in das Insassenrückhaltesystem 120 eingesetzt ist, wird
der Ausschnitt 90 daher um einen Winkel verschoben, um den
Hohlraum 85 zu vervollständigen. Bei dieser Anordnung kann
sich der Hebel frei und vollständig in die zweite Stellung
bewegen, die in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Stellung
ist der Sensor vollständig scharfgeschaltet.
Sobald der Sensor 10, wie oben beschrieben, installiert und
scharfgeschaltet ist, ist er betriebsbereit. Im normalen Be
trieb des Kraftfahrzeugs wird die Kugel 40 durch den Hebel
46 gegen die Wand 34 vorgespannt. In dieser Stellung halten
die D-förmigen Scheiben 70, 76 die Kappen 62 und 74 in der
in Fig. 4 dargestellten Stellung. Wenn das Fährzeug einen
Aufprall erfährt, aus dem sich eine starke Geschwindigkeits
veränderung ergibt, wird die Kugel 40 einer Kraft ausge
setzt, die groß genug ist, die Vorspannung der Feder 54 zu
übersteigen. Der genaue Geschwindigkeitswechsel, bei dem die
Kugel beginnt, sich zu bewegen, kann durch Veränderung der
Stellung der Schraube 30 eingestellt werden. In Reaktion auf
diese Kraft bewegt sich die Kugel 40 von der ersten, in
Fig. 3 dargestellten Stellung in die zweite, in Fig. 4 dar
gestellte Stellung und verschwenkt den Hebel 46 gegen den
Uhrzeigersinn. Aufgrund dieser Schwenkbewegung drehen sich
die D-förmigen Scheiben 70, 76 in eine Stellung, in der sich
die Kappen 62, 74 zu der Kappe 13 hinbewegen können. Auf
grund der von der Feder 60 (und von der nicht dargestellten,
mit der Kappe 74 verbundenen Feder) erzeugten Kraft schlagen
die Kappen 62, 74 dann gegen die Zündkapseln 66, 80. Dadurch
werden die Zündkapseln gezündet und sie lösen die Gasgenera
torkomponente 130 in dem Insassenrückhaltesystem aus.
10
Sensor
12
Wand/Gehäuse
13
Kappe
14
Verlängerung
15
Endwand
16
Einsatz
18
Loch
20
Zwischenscheibe
22
O-Ring
24
Finger
26
Raum
28
Innengewinde
30
Schraube
32
O-Ring
34
Wand
36
Hülse
38
Ring
40
Kugel/Trägheitsmasse
42
Oberfläche
44
Längsachse
46
Hebel
48
Welle
50
Arm
52
Arm
54
Feder
56
Kappe
60
Feder
62
Kappe
64
Spitze
66
Zündladung
68
Rand
70
Scheibe
72
Oberfläche
74
Kappe
76
Scheibe
80
Zündladung
82
Zapfen
84
Zapfen
85
Hohlraum
86
Loch
88
Oberfläche
90
Ausschnitt
92
Abschnitt
94
Abschnitt
96
Wand
98
Verlängerung/Arm
100
Arm
102
Ausschnitt
104
Feder
106
Platte
108
Ende
110
Ausschnitt
120
Insassenrückhaltesystem
122
Hohlraum
124
Stab/Welle
126
Hoden
128
Loch
130
Gasgeneratorkomponente
Claims (10)
1. Aufprallsensor (10) für ein Insassenrückhaltesystem
(120), beinhaltend
ein an einem Ende offenes, röhrenförmiges Gehäuse (12, 15), das eine Bewegungsbahn zwischen einer er sten und einer zweiten Stellung begrenzt;
eine Kappeneinrichtung (13) zum Schließen des einen Endes;
eine in der Bahn angeordnete Trägheitsmasse (40);
Vorspanneinrichtungen (46, 54) zur Vorspannung der Trägheitsmasse (40), wobei sich die Trägheitsmasse (40) in Reaktion auf eine Beschleunigung durch Über windung der Vorspanneinrichtungen (46, 54) in die zweite Stellung bewegt;
an der Kappe (13) angeordnete Zündeinrichtungen (66, 80); und
in dem Gehäuse (12, 15) angeordnete Auslöseeinrich tungen (62, 74), die derart angeordnet sind, daß sie die Zündeinrichtungen (66, 80) auslösen, wenn sich die Trägheitsmasse (40) in der zweiten Stellung be findet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtungen mehrere an dem Gehäuse angeordnete Zündkapseln (66, 80) sowie eine gleiche Anzahl an in dem Gehäuse angeordneten Auslöseeinrichtungen (62, 74) auf weisen, von denen jede durch die gleiche Trägheitsmasse (40) aktiviert wird und die die Zündkapseln (66, 80) auslösen, wenn sich die Trägheitsmasse (40) in der zweiten Stellung befin det.
ein an einem Ende offenes, röhrenförmiges Gehäuse (12, 15), das eine Bewegungsbahn zwischen einer er sten und einer zweiten Stellung begrenzt;
eine Kappeneinrichtung (13) zum Schließen des einen Endes;
eine in der Bahn angeordnete Trägheitsmasse (40);
Vorspanneinrichtungen (46, 54) zur Vorspannung der Trägheitsmasse (40), wobei sich die Trägheitsmasse (40) in Reaktion auf eine Beschleunigung durch Über windung der Vorspanneinrichtungen (46, 54) in die zweite Stellung bewegt;
an der Kappe (13) angeordnete Zündeinrichtungen (66, 80); und
in dem Gehäuse (12, 15) angeordnete Auslöseeinrich tungen (62, 74), die derart angeordnet sind, daß sie die Zündeinrichtungen (66, 80) auslösen, wenn sich die Trägheitsmasse (40) in der zweiten Stellung be findet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtungen mehrere an dem Gehäuse angeordnete Zündkapseln (66, 80) sowie eine gleiche Anzahl an in dem Gehäuse angeordneten Auslöseeinrichtungen (62, 74) auf weisen, von denen jede durch die gleiche Trägheitsmasse (40) aktiviert wird und die die Zündkapseln (66, 80) auslösen, wenn sich die Trägheitsmasse (40) in der zweiten Stellung befin det.
2. Aufprallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Auslöseeinrichtung eine von einer Feder (60) vorgespann
te Kappe (62) aufweist, die durch eine Welle (48) in ei
ner ersten Stellung gehalten wird, wobei sich die Kappe
(62) zu einer der Zündkapseln (66) hinbewegt, wenn sich
die Trägheitsmasse (40) in der zweiten Stellung befin
det.
3. Aufprallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspanneinrichtungen eine Vorspannfeder (54) und einen
verschwenkbaren Hebel (46) aufweisen, der einen ersten
(52) und einen zweiten (50) Arm hat, wobei der erste Arm
(52) die Trägheitsmasse (40) berührt und wobei der zwei
te Arm (50) an die Vorspannfeder (54) gekoppelt ist, um
die Trägheitsmasse (40) in die erste Stellung zu
drücken.
4. Aufprallsensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin gekenn
zeichnet durch eine Scharfschalteinrichtung, die in der
Kappe (13) zum Scharfschalten des Sensors (10) angeord
net ist.
5. Aufprallsensor (10) nach Anspruch 4, bei dem die Scharf
schalteinrichtung mit dem Insassenrückhaltesystem zusam
menwirkt, um den Sensor (10) scharfzuschalten, wenn er
installiert ist.
6. Insassenrückhaltesystem mit einem Aufprallsensor gemäß der Ansprüche 1 bis ##, gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:
- - Gasgeneratoreinrichtungen (130);
- - Hohlraumeinrichtungen zur Begrenzung eines den Aufprallsensor aufnehmenden Hohlrau mes (122), der in der Nähe der Gasgeneratoreinrich tungen (130) angeordnet ist;
- - Zündereinrichtungen (66, 80) zur Aktivierung der Gas generatoreinrichtungen (130);
- - in der Endkappe (13) des Aufprallsensors (10) vorgesehene Scharfschalteinrichtungen zum Scharfschalten des Aufprallsensors (10), wobei die Scharfschalteinrichtungen Blockiereinrich tungen zum Blockieren der Zündeinrichtungen (66, 80) aufweisen; und
- - Koppeleinrichtungen zur Deaktivierung der Blockie reinrichtungen, wenn der Aufprallsensor (10) in dem Hohlraum (122) angeordnet ist.
7. Insassenrückhaltesystem nach Anspruch 6, bei dem die
Koppeleinrichtungen Indiziereinrichtungen (24, 128) auf
weisen, die es ermöglichen, daß der Aufprallsensor (10) in den
Hohlraum (122) eingesetzt wird, wenn sich der Aufprallsensor
(10) in einer vorbestimmten Stellung befindet, und wobei
sich Deaktivierungseinrichtungen in den Aufprallsensor (10) zur
Deaktivierung der Blockiereinrichtungen hinein
erstrecken.
8. Insassenrückhaltesystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die
Endkappe (13) einen drehbaren Einsatz (16) aufweist, wo
bei die Deaktivierungseinrichtungen in den Einsatz (16)
eingreifen, wenn der Aufprallsensor (10) in den Hohlraum (122)
eingesetzt wird.
9. Insassenrückhaltesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das
Gehäuse (12) Blockiereinrichtungen aufweist, die zwi
schen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar
sind, wobei die Blockiereinrichtungen die Zündeinrich
tungen (66, 80) in der ersten Stellung blockieren, und
bei dem die Scharfschalteinrichtung einen an der Hohl
raumeinrichtung (122) angeordneten Stab (124) aufweist,
wobei sich der Stab (124) in das Gehäuse zur Bewegung
der Blockiereinrichtungen hineinerstreckt, und wobei
Arretiereinrichtungen (24, 128) zur Festlegung einer
Stellung des Aufprallsensors (10) innerhalb des Hohlraumes (122)
vorgesehen sind, in der der Aufprallsensor (10) scharfgeschaltet
ist.
10. Insassenrückhaltesystem nach Anspruch 9, bei dem die
Blockiereinrichtungen durch den Stab (124) in die zweite
Stellung gedreht sind, wenn der Aufprallsensor (10) an den Stab
(124) gekoppelt und verdreht ist, um mit den Arretier
einrichtungen (24, 128) zusammenzupassen.
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