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Verfahren und Schaltung zum Freigeben der Zündbarkeit von wenigstens zwei getrennt zündbaren Zündstufen in einem Insassenschutzsystem - Dokument DE10028352B4
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10028352B4 01.06.2006
Titel Verfahren und Schaltung zum Freigeben der Zündbarkeit von wenigstens zwei getrennt zündbaren Zündstufen in einem Insassenschutzsystem
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Swart, Marten, 93083 Obertraubling, DE
DE-Anmeldedatum 08.06.2000
DE-Aktenzeichen 10028352
Offenlegungstag 03.01.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 01.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.2006
IPC-Hauptklasse B60R 21/017(2006.01)A, F, I, 20051205, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zum Freigeben der Zündbarkeit von wenigstens zwei getrennt zündbaren Zündstufen in einem Insassenschutzsystem. Die Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeug-Insassenschutzsysteme anwendbar.

Aus DE 198 27 427 A1 ist ein Insassenschutzsystem mit einem zweistufigem Gasgenerator bekannt, bei dem bei einem Unfall nicht alle Stufen des Airbags gezündet werden, sondern mindestens eine Stufe erst dann gezündet wird, wenn im Wesentlichen keine Rückhaltewirkung auf den Insassen mehr erzeugt werden kann.

In Kraftfahrzeug Insassenschutzsystemen kommen zunehmend Airbags zum Einsatz, die über zwei oder mehrstufige Gasgeneratoren verfügen, die jeweils mit einer eigenen Zündstufe ausgerüstet sind. Auf diese Weise kann das Aufblasen des Airbags besser an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden. Wenn die zweite Aufblasstufe bei einem Unfall nicht für den Schutz der zu schützenden Personen benötigt wird oder ihre Zündung sogar eine Gefährdung darstellt, kann die zweite Stufe nicht unmittelbar nach der ersten Stufe gezündet werden. Damit aber Hilfs- oder Rettungspersonal nicht durch eine Zündung der zweiten Stufe gefährdet wird, ist es zweckmäßig, die zweite Stufe automatisch nach der ersten Stufe zu zünden, jedoch zu einem Zeitpunkt, zu dem die zu schützende Person dadurch nicht mehr gefährdet wird.

Die JP 11-91501 offenbart ein solches Kraftfahrzeug Insassenschutzsystem, bei dem nach dem Zünden nur einer Airbagstufe aufgrund eines Crashes bzw. eines Unfalls nach dem Ablauf einer Zeitdauer t1 die zweite Stufe zwangsgezündet wird, um Verletzungen von Rettungspersonal zu vermeiden. Es ist dieser Schrift jedoch nicht zu entnehmen, wie die genannte Zwangszündung der zweiten Stufe im Einzelnen erfolgen soll.

In vielen Kraftfahrzeug Insassenschutzsystemen ist ein Safing-Schalter vorgesehen, der im Allgemeinen bereits bei Verzögerungen schließt, die unterhalb eines Schwellwertes liegen, bei dem ein Aufblasen des Airbags notwendig ist. Damit überhaupt eine Zündung einer Zündstufe möglich ist, muß dieser Safing-Schalter geschlossen sein.

In den Kraftfahrzeug Insassenschutzsystemen der JP 11-301392 und der JP 9-240416 ist ein solcher mechanischer Safing-Schalter vorgesehen, allerdings ist dort diesen Schalter direkt im Zündpfad angeordnet, so dass dieser vom Zündstrom durchflossen wird. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass durch das Prellen eines solchen mechanischen Schalters der Zündstrom ständig unterbrochen wird. Diesen Schriften ist außerdem zu entnehmen, bei der Entsorgung des Airbags diesen Safing Schalter entweder kurzzuschließen, um eine Zwangszündung zu ermöglichen (JP 11-301392) oder aber zu diesem Zweck einen weiteren Zündpfad bereitzustellen (JP 9-240416).

Die dortigen Zwangszündungen, die letztendlich nur vor einer Entsorgung des Airbags durchgeführt werden sollen, erfordern jedoch einen manuellen Eingriff entweder durch Schließen eines Schalters oder durch Verbindung des Steuergeräts mit externen Leitungen. Dies mag zwar bei einer Entsorgung des Airbags ausreichend sein, da das dortige Fachpersonal entsprechend geschult werden kann, im Falle des Einsatzes von Rettungspersonal nach einem Unfall werden diese jedoch nicht unbedingt daran denken, den Airbag manuell zwangszuzünden. Der Safing-Schalter der bekannten Anordnungen könnte daher, da er manuell kurzgeschlossen bzw. umgangen wird, prinzipiell auch missbräuchlich kurzgeschlossen bzw. umgangen werden oder auch durch einen Fehler in der Schaltungsanordnung, so dass er möglicherweise ständig kurzgeschlossen ist und somit seine eigentliche Funktion verliert.

Es besteht außerdem das Problem, dass, wenn, wie in den bekannten Fällen, die Zündung der zweiten Zündstufe mit großer Verzögerung gegenüber der der ersten Zündstufe erfolgt, ist der Safing-Schalter wieder geöffnet, so dass keine Zündung der zweiten Stufe mehr möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfe für das vorgenannte Problem zu schaffen.

Der Anspruch 1 ist auf ein Verfahren zur Lösung der genannten Aufgabe gerichtet.

Der Anspruch 2 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau einer elektrischen Freigabeschaltung zur Lösung der genannten Aufgabe.

Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Schalteinrichtung wird erreicht, dass, sobald der Safing-Schalter geschlossen wird und das Steuergerät das Ausgangssignal des Unfallsensors derart auswertet, dass zum Schutz einer Person nur eine Zündstufe gezündet werden muss, während einer Zeitdauer, die lang genug ist, um die zweite Zündstufe derart verzögert zu zünden, dass keine Gefährdung der Person mehr vorliegt, ein Signalzustand aufrechterhalten wird, der dem geschlossenen Safing-Schalter entspricht.

Das Steuergerät kann auf diese Weise niemals eigenständig ein Schließen des Safing-Schalters vortäuschen, sondern es besteht nur die Möglichkeit, den Signalzustand eines vorher geschlossenen Safing-Schalters während der vorbestimmten Zeitdauer aufrechtzuerhalten.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Freigabeschaltung gerichtet.

Die Erfindung kann überall dort mit Vorteil eingesetzt werden, wo Systeme, insbesondere Schutzsysteme, auf äußere Einflüsse hin mehrstufig ausgelöst werden und über einen Safing-Schalter abgesichert sind, der den Betrieb des Schutzsystems freigibt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Blockschaltbildes eines die erfindungsgemäße Freigabeschaltung enthaltenden Kraftfahrzeuginsassen-Schutzsystems erläutert.

Gemäß der einzigen Figur sind zwei Zündstufen 2 und 4 mit Ausgängen eines elektronischen Steuergerätes 6 verbunden. Die Zündstufen 2, 4 sind nicht dargestellten Gasgeneratoren zugeordnet, die einen Airbag aufblasen. Mit dem Steuergerät 6 ist ein Unfallsensor 8 verbunden, der beispielsweise ein oder mehrere Beschleunigungssensoren enthalten kann. Reset-Ausgänge 10 und 12 sind den Eingängen eines NAND-Gliedes 14 verbunden, dessen Ausgang mit einem Reset-Eingang 15 eines beispielsweise als D-Flip-Flop ausgebildeten logischen Schaltungsbausteins 16 verbunden ist. Ein Signalausgang 18 des Steuergerätes 6 ist mit einem Signaleingang 19 des Schaltungsbausteins 16 verbunden.

Ein Safing-Schalter 20 ist in einer Brückenschaltung 22 mit Widerständen 24, 26 und 28 enthalten, die an einer Spannungsquelle 29 liegt. Ein Abgriff 30 der Brückenschaltung 22 ist mit einem Eingang eines Komparators 32 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem anderen Abgriff 34 der Brückenschaltung 22 verbunden ist.

Mit dem Ausgang des Komparators 32 ist ein Zeitglied 36 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 38 verbunden ist, dessen anderer Eingang parallel zu dem Zeitglied 36 mit dem Ausgang des Komparators 32 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes 38, der, wie noch erläutert werden wird, einen Safing-Signalausgang 39 bildet, ist mit einem Steuer- bzw. Dateneingang 40 des Schaltungsbausteins 16 und mit dem Steuereingang eines beispielsweise als Transistor ausgebildeten Schalters 42 verbunden. Der Schalter 42 liegt zwischen einem Zündkondensator 44 und den Zündstufen 2 und 4. Ein Ausgang 46 des Schaltungsbausteins 16 ist über eine Diode 48 mit dem Abgriff 30 der Brückenschaltung 22 verbunden.

Aufbau und Funktion der geschilderten Bauelemente sowie die Grundfunktion eines Airbagsystems sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert.

Im Folgenden wird das Zusammenwirken der Schaltungselemente geschildert:

Der Safing-Schalter 20 ist derart ausgebildet, daß er bei einer über einem Schwellwert liegenden Verzögerung schließt, wobei diese Verzögerung unterhalb der Verzögerung liegt, die zu einem Auslösen des Airbags führt. Das Schließen des Safing-Schalters 20 führt dazu, dass sich der Signalpegel an dem einen Eingang des Komparators 32 ändert, wodurch dessen Ausgangspegel beispielsweise auf einen High-Pegel geht und das Zeitglied 36 startet. Die Ablaufzeitdauer des Zeitgliedes beträgt beispielsweise etwa 100 ms, wobei diese Zeitdauer vorteilhafterweise so gewählt ist, daß sie länger ist als die längste Verzögerung, mit der die zweite Zündstufe, beispielsweise die Zündstufe 4, gegenüber der Zündstufe 2 gezündet wird, wenn beide Zündstufen für einen optimalen Schutz eines Fahrzeuginsassen gezündet werden.

Während der Zeitdauer, während der das Zeitglied 36 aktiviert ist, liegt an dem entsprechenden Eingang des ODER-Gliedes 38 ein High-Pegel-Signal. Solange der Safing-Schalter 20 geschlossen ist, liegt auch an dem anderen Eingang des ODER-Gliedes 38 ein High-Pegel-Signal. An dem Safing-Signalausgang 39 liegt somit bei geschlossenem Safing-Schalter 20 (die schließdauer kann u.U. sehr kurz sein) und/oder bei noch laufendem Zeitglied 36 ein Safing-Signal, das den Schalter 42 auf Durchlass schaltet, so dass die von dem Zündkondensator 44 gelieferte Zündspannung an entsprechenden Eingängen der Zündstufen 2 und 4 liegt. Die Zündstufen 2 und 4 sind somit für eine Zündung freigegeben, die erfolgt, wenn das Steuergerät 6 nach Auswertung der Ausgangssignale des Unfallsensors 8 entsprechende Zündsignale erzeugt. Bei offenem Safing-Schalter 20 und abgelaufenem Zeitglied 36 endet das Safing-Signal am Safing-Signalausgang 39 und der schalter 42 öffnet, sodass die Zündstufen 2, 4 normalerweise nicht mehr zündbar sind.

Wenn das Steuergerät 6 die Ausgangsignale des Unfallsensors 8 dahingehend auswertet, dass für den Personenschutz nur die erste Zündstufe 2 gezündet werden muss, erzeugt es an dem Signalausgang 18 ein Taktsignal, das dem Signaleingang 19 des Schaltungsbausteins 16 zugeführt wird. An dem Dateneingang 40 des Schaltungsbausteins 16 liegt das zu diesem Zeitpunkt vorhandene Safing-Signal. Dieser Signalzustand führt dazu, dass am zum Safing-Schalter parallel liegenden Ausgang 46 des Schaltungsbausteins 16 ein Low-Pegel erscheint, der den Abgriff 30 auf den gleichen Pegelzustand bringt wie der geschlossene Safing-Schalter 20, wodurch das Safing-Signal am Ausgang des ODER-Gliedes 38 erhalten bleibt. Der Schalter 42 bleibt somit geschlossen, so dass das Steuergerät 6 die zweite Zündstufe 4 mit ausreichender Verzögerung zünden kann, um die durch das Zünden nur der ersten Zündstufe geschützte Person nicht zu gefährden. Diese Zündung kann erfolgen, obwohl der Safing-Schalter 20 wieder offen ist und das Zeitglied 36 abgelaufen ist.

Das Rücksetzen des Schaltungsbausteins 16 erfolgt über einen Reset-Impuls, den das Steuergerät 6 mit ausreichender Verzögerung nach dem Zünden der ersten Zündstufe an seinem Ausgang 10 erzeugt, oder durch einen allgemeinen System-Reset-Impuls, den das Steuergerät 6 an seinem Ausgang 12 erzeugt. Das NAND-Glied 14 führt diese Impulse dem Reset-Eingang des Schaltungsbausteins 16 zu. Der Schaltungsbaustein 16, der beispielsweise als D-Flip-Flop ausgebildet ist, bildet somit eine Selbsthalteschaltung, die durch Signale an ihren Eingängen 19 und 40 aktiviert wird und ihren Ausgangspegel beibehält, bis ein Reset erfolgt. Die Diode 48 dient dazu, die Brückenschaltung 22 von dem Schaltungsbaustein 16 derart zu entkoppeln, dass nur der Low-Pegel am Ausgang 46 und/oder der durch das Schließen des Safing-Schalters 20 herbeigeführte Low-Pegel wirksam ist.

Mit der geschilderten Freigabeschaltung, die die Zündbarkeit der Zündstufen 2, 4 mittels vom Steuergerät 6 erzeugter Zündimpulse freigibt, wird erreicht, dass eine Verlängerung der Freigabe über die Dauer, während der der Safing-Schalter 20 geschlossen ist, bzw. der durch das Zeitglied 36 vorgegebenen Dauer hinaus nur dann möglich ist, wenn der Safing-Schalter 20 anfänglich geschlossen ist und das Steuergerät 6 feststellt, dass nur eine der beiden Zündstufen gezündet werden darf, um einen Insassen zu schützen. Der Schaltungsbaustein 16 legt seinen Ausgang 46, der parallel zum Safing-Schalter 20 geschaltet ist, dann auf einen Pegel, der dem geschlossenen Safing-Schalter entspricht (beispielsweise auf Masse) so dass am Ausgang des ODER-Gliedes 38 ein dem geschlossenen Safing-Schalter 20 entsprechendes Signal liegt.

Die beschriebene Schaltung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Den Zündstufen 2 und 4 können getrennte Zündenergiequellen zugeordnet sein, die über eigene Schalter freigegeben werden. Der Komparator 32 ist nicht zwingend erforderlich; ebenso kann das NAND-Glied entfallen, wenn nur ein Reset vorgesehen ist. Der eine Logikschaltung bildende Schaltungsbaustein 16 kann derart aufgebaut sein, dass er ein eigenes Zeitglied enthält, das ihn nach einer vorbestimmten Zeitdauer selbsttätig zurücksetzt.


Anspruch[de]
  1. verfahren zum Freigeben der Zündbarkeit der auf die erste von wenigstens zwei getrennt zündbaren Zündstufen (2; 4) folgenden Zündstufen in einem Insassenschutzsystem nach Ablauf der zur Zündung aller Zündstufen im Falle eines Unfalls erforderlichen Zeit, wenn für den Schutz des Insassen bei einem Unfall nur eine Zündstufe gezündet wird,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Zündbarkeit der Zündstufen (2; 4) durch ein Safingsignal freigegeben wird, das am Ausgang eines einem Safing-Schalter (20) nachgeschalteten, eine vorgegebene Ablaufzeitdauer aufweisenden Zeitglieds (36) anliegt,

    und dass die Dauer dieses Safingsignals über die Ablaufzeitdauer hinaus verlängert wird.
  2. Schaltung zum Freigeben der Zündbarkeit der auf die erste von wenigstens zwei getrennt zündbaren Zündstufen (2; 4) folgenden Zündstufen in einem Insassenschutzsystem nach Ablauf der zur Zündung aller Zündstufen im Falle eines Unfalls erforderlichen Zeit, wenn für den Schutz des Insassen bei einem Unfall nur eine Zündstufe gezündet wird, enthaltend

    einen Safing-Schalter (20),

    wenigstens einen Unfallsensor (8) und

    ein Steuergerät (6), das in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Unfallsensors (8) Steuersignale zur Zündung nur einer oder gleichzeitiger oder verzögerter Zündung beider Zündstufen (2, 4) erzeugt, wobei

    der Safing-Schalter (20) auf einen physikalischen Parameter anspricht und bei Überschreiten eines Schwellwertes schließt, bei dem ein Insassenschutz mittels des Schutzsystems noch nicht erforderlich ist,

    wobei die Zündstufen (2, 4) derart geschaltet sind, dass sie nur bei Vorliegen eines dem geschlossenen Safing-Schalter (20) entsprechenden Signals an einem Safing-Signalausgang (39) eines dem Safing-Schalter (20) nachgeschalteten, eine vorgegebene Ablaufzeitdauer aufweisenden Zeitglieds (36) und Vorliegen eines ihnen zugeordneten Zündsignals zündbar sind, und

    wobei eine mit dem Safing-Signalausgang (39) und dem Steuergerät (6) verbundene Schalteinrichtung (14, 16) vorgesehen ist, die bei Vorliegen eines Safing-Signals an dem Safing-Signalausgang (39) und bei die Zündung nur einer Zündstufe herbeiführendem Steuergerät (6) an dem Safing-Signalausgang (39) einen dem geschlossenen Safing-Schalter (20) entsprechenden Signalzustand über die Ablaufzeitdauer hinaus herbeiführt.
  3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (14, 16) einen Schaltungsbaustein (16) mit einem Steuereingang (40), einem Signaleingang (19) und einem Ausgang (46) aufweist, wobei der Steuereingang (40) mit dem Safing-Signalausgang (39), der Signaleingang (19) mit dem Steuergerät (6) verbunden sind, der Ausgang (46) parallel zu dem Safing-Schalter (20) liegt und der Ausgang (46) nach Beaufschlagen des Steuereingangs (40) mit einem beim Schließen des Safing-Schalters am Safing-Signalausgang (39) erscheinenden Safing-Signal und Beaufschlagen des Takteingangs (19) mit einem vom Steuergerät (6) bei erforderlicher Zündung nur einer Zündstufe erzeugten Taktsignal einen dem geschlossenen Safing-Schalter entsprechenden Signalzustand annimmt.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Safing-Schalter (20) ein durch Schließen des Safing-Schalters (20) getriggertes Zeitglied (36) nachgeschaltet ist, dass ein Ausgang des Zeitgliedes mit einem Eingang eines ODER-Gliedes (38) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Safing-Schalter (20) verbunden ist und dessen Ausgang den Safing-Signalausgang (39) bildet.
  5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Safing-Schalter (20) in einem Zweig einer Brückenschaltung (22) enthalten ist und dass ein Komparator (32) vorgesehen ist, dessen einer Eingang mit dem Safing-Schalter(20) und dem Ausgang (46) des Schaltungsbausteins (16) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem anderen Zweig der Brückenschaltung verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Eingang des Zeitgliedes (36) und dem einen Eingang des ODER-Gliedes (38) verbunden ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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