DE3834005A1

DE3834005A1 - Sensor for measuring changes in the speed of a vehicle, in particular a motor vehicle, in the event of a collision (impact)

Info

Publication number: DE3834005A1
Application number: DE19883834005
Authority: DE
Inventors: Gunnar Schwant
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1990-04-19

Abstract

The invention relates to a sensor which makes use of the relative movement of an inertial mass with respect to a vehicle in the event of a collision of a vehicle with an obstacle in order to set a rotatably mounted disc in rotation via a cable. A light beam is provided through openings located in the disc, and interrupted in a pulse fashion during rotation of the disc. An electronic system counts the pulses as a function of time and thereby determines the difference in speed between the vehicle and the inertial mass. <IMAGE>

Description

Zur Erhöhung des Insassenschutzes in Kraftfahrzeugen, insbe sondere Personenkraftfahrzeuge, gibt es für die Sicherheits gurte zusätzliche Einrichtungen, die mit Hilfe von pyrotech nisch betriebenen Spanneinrichtungen im Falle eines Aufpralles des Fahrzeuges auf ein Hindernis die Gurtlosen entfernen. Eine feste Koppelung der Insassen mit der Fahrgastzelle ist die physikalische Voraussetzung, daß die Insassen von der Knautsch zone des Fahrzeuges profitieren.To increase occupant protection in motor vehicles, esp there are special passenger vehicles for safety straps additional facilities using pyrotech nically operated tensioning devices in the event of an impact remove the seat belt from the vehicle on an obstacle. A the permanent coupling of the occupants with the passenger compartment is the physical requirement that the inmates from the crumple zone of the vehicle.

Weiterhin gibt es als Insassenschutzsystem einen aufblasbaren Gassack. Das zur Füllung des Sackes erforderliche Gas wird bei diesem System ebenfalls mit pyrotechnischen Mitteln erzeugt.There is also an inflatable occupant protection system Gas bag. The gas required to fill the sack is at this system also generated with pyrotechnic means.

Zur Aktivierung der Pyrotechnik beider Systeme ist Energie notwendig. Diese Energie wird durch einen elektrischen Strom erzeugt. Da diese Schutzsysteme im normalen Fahrbetrieb die Insassen stören, bzw. behindern, dürfen sie nur beim Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis, der Verletzungen der Insas sen erzeugen könnte, aktiviert werden.To activate the pyrotechnics of both systems is energy necessary. This energy is generated by an electric current generated. Since these protection systems are used during normal driving They may only disturb or hinder occupants in the event of an impact of the vehicle on an obstacle, injuries to the insas sen could be activated.

Es ist daher erforderlich, einen Sensor einzusetzen, der ab einer bestimmten Aufprallschwere ein Signal zur Bereitstellung der Zündenergie der pyrotechnischen Mittel erzeugt.It is therefore necessary to use a sensor that starts a signal to provide a certain severity of impact the ignition energy of the pyrotechnic means.

Der Sensor muß also unterscheiden können zwischen Geschwin digkeitsänderungen, die im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeuges auftreten bis hin zu einer bestimmten Aufprallschwere, und einer Geschwindigkeitsänderung ab einer bestimmten Aufprall schwere.The sensor must therefore be able to differentiate between speed changes in normal operation of the vehicle occur up to a certain severity of impact, and a change in speed from a certain impact heavy.

Vom grundsätzlichen physikalischen Prinzip her sind zwei tech nische Ausführungen bekannt.From the basic physical principle, there are two tech African versions known.

Das eine Prinzip arbeitet auf der Basis der Messung von Be schleunigungen. One principle works on the basis of the measurement of Be accelerations.

Hierbei werden die auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleuni gungen, oft richtungsabhängig und ab bestimmtem Niveau, gemes sen und mit Hilfe elektronischer Rechner durch Integration die Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeuges ermittelt. Durch den Vergleich der errechneten Geschwindigkeitsänderung mit einem vorgegebenen Wert wird dann die Entscheidung ja/nein gefällt. Bei dieser Technik müssen Vorkehrungen getroffen werden, die die empfindlichen Beschleunigungsaufnehmer und deren Zuleitun gen vor elektromagnetischen Feldern sichern. Weiterhin muß die Auswerteelektronik Beschleunigungsverläufe, die bei Reparatu ren, z. B. Hammerschläge oder beim Überfahren von Bordsteinen, auftreten, selektieren können.Here, the accelerations acting on the vehicle conditions, often depending on the direction and from a certain level, measured sen and with the help of electronic computers through integration Changes in speed of the vehicle determined. By the Comparison of the calculated speed change with one The decision yes / no is then made according to the predetermined value. With this technique, precautions must be taken the sensitive accelerometers and their leads secure against electromagnetic fields. Furthermore, the Evaluation electronics Acceleration curves that at Reparatu ren, e.g. B. hammer blows or when driving over curbs, occur, can select.

Eine weitere bekannte Technik baut auf Feder-Masse-Systemen auf. Hierbei bewegt sich bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis eine über eine Feder mit dem Fahrzeug verbundene Masse relativ zum Fahrzeug.Another known technique is based on spring-mass systems on. Here, the vehicle moves up in the event of an impact an obstacle connected to the vehicle by a spring Mass relative to the vehicle.

Durch eine genau abgestimmte Federkennung wird durch die sich relativ zum Fahrzeug bewegende Masse nach Überwindung eines bestimmten Weges ein Schalter betätigt.Through a precisely coordinated spring detection, the mass moving relative to the vehicle after overcoming a certain switch operated a switch.

Der Schalter schließt dann den Stromkreis, der die elektrische Energie zur Zündung der Pyrotechnik bereitstellt.The switch then closes the electrical circuit Provides energy to ignite the pyrotechnics.

Nachteilig ist, daß eine genaue Abstimmung des Feder-Masse- Systems auf das Verformungsverhalten des Fahrzeuges erforder lich ist, um die Auslösung zum richtigen Zeitpunkt sicherzu stellen.It is disadvantageous that an exact coordination of the spring-mass System required on the deformation behavior of the vehicle to ensure that the release is triggered at the right time put.

Weiterhin ist eine kontinuierliche Kontrolle der Funktion des Schalters nicht möglich.Continuous control of the function of the Switch not possible.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, daß einerseits die Aufprallgeschwindigkeit direkt gemessen werden soll und nicht über den Umweg der Integration der Be schleunigung, daß keine Störanfälligkeit durch elektromag netische Wellen besteht, daß keine Abstimmung auf das Deforma tionsverhalten des Fahrzeuges notwendig ist und daß eine kon tinuierliche Überwachung möglich ist.The object on which the invention is based is to be seen in that on the one hand the impact speed is measured directly should be and not via the detour of the integration of the Be acceleration, that there is no susceptibility to faults by electromag There are netic waves that there is no vote on the deforma tion behavior of the vehicle is necessary and that a con continuous monitoring is possible.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß eine träge Masse (1) auf einer mit dem Fahrzeugaufbau fest verbundenen ebenen Fläche (2), die parallel zur Fahrbahnober fläche angeordnet ist, durch ein Seil (3), das durch eine Öffnung in der ebenen Fläche (2) geführt ist, positioniert wird.This object is achieved according to the invention in that an inert mass ( 1 ) on a firmly connected to the vehicle body flat surface ( 2 ), which is arranged parallel to the surface of the carriageway, by a rope ( 3 ) through an opening in the flat surface ( 2 ) is guided, is positioned.

Das Seil (3) ist um eine Achse (4) gewickelt. Die Achse (4) ist leicht drehbar gelagert. Die Lager (5 a) und (5 b) sind mit der ebenen Fläche (2) verbunden. Durch die Zugfeder (7) wird das Ende des Seiles (3) dadurch unter Vorspannung gehalten, daß die träge Masse (1) das eine Ende fixiert und die Feder (7) durch ein Widerlager (8), das mit der ebenen Fläche (2) verbunden ist, das andere Ende fixiert. The rope ( 3 ) is wound around an axis ( 4 ). The axis ( 4 ) is easily rotatable. The bearings ( 5 a) and ( 5 b) are connected to the flat surface ( 2 ). The tension spring ( 7 ) holds the end of the rope ( 3 ) under pretension in that the inert mass ( 1 ) fixes one end and the spring ( 7 ) by means of an abutment ( 8 ) which is in contact with the flat surface ( 2 ) is connected, the other end is fixed.

Bei Geschwindigkeitsänderungen der fest mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen ebenen Fläche (2) wird aufgrund ihrer Trägheit die Masse (1), nur reduziert durch die Kraft zur Positionierung und Rückstellung, eine Relativbewegung zur ebenen Fläche (2) durchführen. Bei einer Relativbewegung der Masse (1) wird über das Seil (3) die Achse (4) in Drehung versetzt.When the speed of the flat surface ( 2 ) firmly connected to the vehicle body changes, due to its inertia, the mass ( 1 ), only reduced by the force for positioning and resetting, will perform a relative movement to the flat surface ( 2 ). In the event of a relative movement of the mass ( 1 ), the axis ( 4 ) is set in rotation via the cable ( 3 ).

Fest verbunden mit der Achse (3) ist eine gelochte Scheibe (6). Der Lichtstrahl (11) einer Lichtquelle (9) geht durch die Öffnungen der Scheibe (6) zu einer Fotozelle (10). Bei Drehung der Scheibe (6) wird der Lichtstrahl (11) zeitweise unterbro chen, so daß von der Fotozelle (10) digitale Spannungsimpulse zur Verfügung stehen.A perforated disc ( 6 ) is firmly connected to the axis ( 3 ). The light beam ( 11 ) from a light source ( 9 ) passes through the openings in the pane ( 6 ) to a photocell ( 10 ). When the disc ( 6 ) rotates, the light beam ( 11 ) is temporarily interrupted, so that digital voltage pulses are available from the photocell ( 10 ).

Aus der Anzahl der Impulse in einer bestimmten Zeit wird die Geschwindigkeit der Masse (1) relativ zum Fahrzeugaufbau mit Hilfe einer elektronischen Zähleinrichtung ermittelt.The speed of the mass ( 1 ) relative to the vehicle body is determined from the number of pulses in a certain time using an electronic counting device.

Durch eine entsprechende Positionierung der gelochten Scheibe (6) kann in Ruhestellung der Masse (1) der Lichtstrahl (11) und damit die Funktionsbereitschaft kontinuierlich geprüft werden.By positioning the perforated disc ( 6 ) appropriately, the light beam ( 11 ) and thus the operational readiness can be continuously checked when the mass ( 1 ) is at rest.

Die Störanfälligkeit durch elektromagnetische Felder wird durch den niederohmigen Stromkreis der Lichtquelle (9) und der Fotozelle (10) vermieden.The susceptibility to interference from electromagnetic fields is avoided by the low-resistance circuit of the light source ( 9 ) and the photocell ( 10 ).

Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Fotozelle (10) und auch die Lichtquelle (9) der Elektronik (13) zuzuordnen und den Lichtstrahl (11) über die Lichtleiter (14) und (15) der gelochten Scheibe (6) zuzuführen. Durch Einsatz von reflektie renden Flächen (12) auf der Scheibe (6) kann die Anordnung der Lichtquelle und des Lichtempfängers auch von der gleichen Seite erfolgen.There is also the possibility of assigning the photocell ( 10 ) and also the light source ( 9 ) to the electronics ( 13 ) and supplying the light beam ( 11 ) to the perforated disc ( 6 ) via the light guides ( 14 ) and ( 15 ). By using reflective surfaces ( 12 ) on the disc ( 6 ), the arrangement of the light source and the light receiver can also be done from the same side.

Zur Eingrenzung des Meßbereiches kann die Bewegungsfreiheit der Masse (1) auf der ebenen Fläche (2) durch eine entspre chende Begrenzung (17) beeinflußt werden.To limit the measuring range, the freedom of movement of the mass ( 1 ) on the flat surface ( 2 ) can be influenced by a corresponding limit ( 17 ).

Die Rückstellung der Masse (1) kann einerseits wie bereits beschrieben mit der Feder (7) oder mit einer Spiralfeder (16) erfolgen.The mass ( 1 ) can be reset on the one hand as already described with the spring ( 7 ) or with a spiral spring ( 16 ).

Durch die spezielle Positionierung der Masse (1) mit Hilfe des Seiles (3) kann eine Relativbewegung zwischen der Masse (1) und der ebenen Fläche (2) nur durch eine Geschwindigkeitsände rung der ebenen Fläche (2) eingeleitet werden. Beschleunigungs impulse durch Hammerschläge auf das Gehäuse werden nicht auf die Masse (1) übertragen. Diese macht damit keine Bewegungen in Meßrichtung des Sensors. Bewegungen vertikal zu der ebenen Fläche (2) werden durch die ebene Fläche (2) und im Gehäuse (18) verhindert.Due to the special positioning of the mass ( 1 ) with the help of the rope ( 3 ), a relative movement between the mass ( 1 ) and the flat surface ( 2 ) can only be initiated by changing the speed of the flat surface ( 2 ). Acceleration impulses by hammer blows on the housing are not transmitted to the mass ( 1 ). This does not make any movements in the measuring direction of the sensor. Movements vertical to the flat surface ( 2 ) are prevented by the flat surface ( 2 ) and in the housing ( 18 ).

Claims

1. Sensor, in particular for motor vehicles, which is attached in front of the area of the body attached to an impact on an obstacle in the speed change of the body, characterized in that an inert mass ( 1 ) on a flat surface ( 2 ) by a rope ( 3 ) attached to the mass ( 1 ), which is positioned vertically through the surface ( 2 ) by a tension spring ( 7 ) attached to the other end of the rope ( 3 ).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that with a relative movement of the mass ( 1 ) to the surface ( 2 ) by the cable connected to the mass ( 1 ) ( 3 ) connected to the axle ( 4 ) perforated disc ( 6 ) is set in rotation, thereby interrupting or not interrupting a light beam ( 11 ) corresponding to the positions of the openings in the disc ( 6 ).

3. Sensor according to claim 1, characterized in that the degrees of freedom of movement of the inertial mass ( 1 ) on the flat surface ( 2 ) are limited by a boundary ( 17 ).

4. Sensor according to claim 1, characterized in that the perforated disc ( 6 ) between the light source ( 9 ) and the photocell ( 10 ) is arranged.

5. Sensor according to claim 1, characterized in that the disc ( 6 ) with reflecting surfaces ( 12 ) see ver, the light beam ( 11 ) of the light source ( 9 ) to the photocell ( 10 ) reflects.

6. Sensor according to claim 1, characterized in that the light source ( 9 ) assigned to the evaluation electronics ( 13 ), the light beam ( 11 ) via a light guide ( 14 ), the disc ( 6 ), the light guide ( 15 ) of the case the evaluation electronics ( 13 ) associated photo cell ( 10 ), supplies.

7. Sensor according to claim 1, characterized in that the light source ( 9 ) assigned to the sensor, the light beam ( 11 ) through the disc ( 6 ), via a light guide ( 15 ) of the evaluation electronics ( 13 ) assigned photo cell ( 10 ).

8. Sensor according to claim 1, characterized in that the on the axis ( 4 ) wound rope ( 3 ) with the axis ( 4 ) is fixedly connected.

9. Sensor according to claim 1, characterized in that the rotation of the axis ( 4 ) for positioning the inertial mass ( 1 ) by the rope ( 3 ) with the aid of a spiral spring ( 16 ).