DE4219473C2

DE4219473C2 - Mechanischer Aufprallsensor

Info

Publication number: DE4219473C2
Application number: DE4219473A
Authority: DE
Inventors: Allen Breed; Torbjorn Thuen
Original assignee: Breed Automotive Technology Inc
Current assignee: Breed Automotive Technology Inc
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-06-13
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2012-06-14
Also published as: SE9201808L; IT1257227B; FR2677594B1; GB9212345D0; FR2677594A1; US5197757A; ITTO920495A1; ITTO920495A0; DE4219473A1; JPH06156182A; GB2256699B; SE9201808D0; JP2930474B2; CA2071057C; CA2071057A1; GB2256699A

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.

BEZUGSZEICHENLISTE

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

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.

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.