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Dokumentenidentifikation DE10127634A1 19.12.2002
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag-Gasspeichers
Anmelder Breed Automotive Technology, Inc., Lakeland, Fla., US
Erfinder Weber, Dieter, 64823 Groß-Umstadt, DE;
Wiesbaum, Stefan, 78050 Villingen-Schwenningen, DE
Vertreter Patentanwaltskanzlei Nöth, 80335 München
DE-Anmeldedatum 07.06.2001
DE-Aktenzeichen 10127634
Offenlegungstag 19.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.12.2002
IPC-Hauptklasse G01M 19/00
IPC-Nebenklasse G01M 17/00   G01L 11/04   
Zusammenfassung Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag-Gasspeichers, dessen Gasbehälter 6 mit einem unter hohem Druck stehenden Gas, insbesondere Edelgas oder Edelgasmischung, gefüllt ist, wobei an der Oberfläche des Gasbehälters 6 Schwingungen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches erzeugt werden und aus den an der Oberfläche des Gasbehälters 6 gemessenen Frequenzen der erzwungenen Schwingungen eine Resonanzfrequenz bestimmt wird und diese Resonanzfrequenz mit einer Resonanzfrequenz verglichen wird, die an dem mit einem Solldruck gefüllten Gasbehälter 6 ermittelt wurde, wobei ein Schwingungsgeber 1 und ein Schwingungsaufnehmer 2 in einer auf die Behälteraußenseite aufsetzbaren Baueinheit 3 angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag-Gasspeichers, dessen Gasbehälter mit einem unter hohen Druck stehenden Gas, insbesondere Edelgas oder Edelgasmischung, gefüllt ist.

Stand der Technik

Aus der US 4,869,097 ist es bekannt, den Absolutdruckwert eines in einem Behälter, insbesondere kugelförmigen Behälter eingefüllten Gases, beispielsweise Helium zu messen. Hierbei wird ein Ultraschallgeber auf das Äußere des Gasbehälters aufgesetzt und innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches Ultraschallwellen erzeugt. Diese bewirken Resonanzschwingungen des Gases im Behälter, welche gemessen werden. Anhand von Eichkurven werden dann aus den gemessenen Resonanzfrequenzen die Druckwerte des im Behälter befindlichen Gases bestimmt. Da eine grosse Anzahl an Reihenmessungen zur Gewinnung der den jeweiligen Resonanzfrequenzen entsprechenden Druckwerten erforderlich sind, ist das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung bei der Prüfung des Fülldruckes von Airbag-Kaltgasgeneratoren, beispielsweise im Zuge der Inspektion eines Fahrzeugs, in welchem der Airbag und der Kaltgasgenerator eingebaut sind, nicht geeignet. Ein mit einem Edelgas, beispielsweise Helium gefüllter Kaltgasgenerator zum Füllen eines in einem Kraftfahrzeug installierten Airbags ist aus der WO 99/12775 bekannt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag-Gasspeichers zu schaffen, bei denen auf einfache Weise festgestellt werden kann, ob der Gasspeicher den zum Füllen des Airbags erforderlichen Fülldruck aufweist.

Diese Aufgabe wird beim Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 und bei der Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Bei der Erfindung werden an der Oberfläche des gefüllten Gasbehälters Schwingungen mit verschiedenen Frequenzen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches vorzugsweise im akustischen oder Ultraschallspektrum erzeugt. Beim Durchlaufen durch den Frequenzbereich wird die Resonanzfrequenz ermittelt und gemessen. Die gemessene Resonanzfrequenz wird mit einer spezifischen auf den jeweiligen Gasbehältertyp bezogenen Frequenz verglichen. Diese ist vorzugsweise die Resonanzfrequenz, welche an dem mit dem Solldruck des Gases gefüllten Gasbehälter des jeweiligen Gasspeichertyps ermittelt wurde. Wenn die miteinander verglichenen Resonanzfrequenzen übereinstimmen, besitzt der Airbag-Gasspeicher den erforderlichen Fülldruck. Weicht die gemessene Resonanzfrequenz von der Resonanzfrequenz des Solldruckes über eine bestimmte Toleranz hinausgehend ab, kann ein entsprechender Signalgeber oder eine Anzeigeeinrichtung dies anzeigen. Der Gasspeicher kann dann gegen einen Gasspeicher mit einem ausreichenden Fülldruck ausgetauscht werden.

Wenn die gemessene Resonanzfrequenz innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt, kann ebenfalls ein Signal erzeugt werden, welches von dem Signal abweicht, das bei Überschreiten der Toleranz abgegeben wird.

Die Erzeugung der Schwingungen und die Messung der Frequenzen der erzeugten Schwingungen können an beliebigen Stellen der Oberfläche des Gasbehälters vorgenommen werden. Vorzugsweise erfolgen die Erzeugung und die Frequenzmessungen der Schwingungen an axial voneinander beabstandeten Stellen des Behälters. Hierzu können vorteilhafterweise der Schwingungsgeber und der Schwingungsaufnehmer in einer als Messkopf ausgebildeten Baueinheit integriert sein. Die Anordnung des Schwingungsgebers und des Schwingungsaufnehmers in dieser Baueinheit ist vorzugsweise derart, dass der Schwingungsgeber und der Schwingungsaufnehmer direkt auf die Oberfläche des Gasbehälters aufsetzbar sind. In vorteilhafter Weise erfolgt dies so, dass die übrigen Bestandteile des Messkopfes die Oberfläche des Gasbehälters nicht berühren. Der Schwingungsgeber und der Schwingungsaufnehmer können dabei mit einem bestimmten Druck an die Behälteroberfläche andrückbar sein.

Das Prüfverfahren lässt sich auf einfache Weise unter Zuhilfenahme einer Auswerteelektronik durchführen. Die dem Sollfülldruck entsprechende Resonanzfrequenz kann beispielsweise in einem Sollwertgeber der Auswerteelektronik eingegeben sein. Auf diese Weise können für unterschiedliche Fülldrücke und für unterschiedliche Typen von Airbag-Gasspeichern die entsprechenden Resonanzfrequenzwerte für den Vergleich vorgegeben und in Bereitschaft gehalten werden.

Zur Erhöhung der Genauigkeit des Vergleiches kann eine Temperaturdrift der Resonanzfrequenz berücksichtigt werden.

Dies kann dadurch geschehen, dass der Temperaturunterschied zwischen der Temperatur, bei welcher die Resonanzfrequenz bei dem Solldruck im Behälterinnern gemessen wurde und der Temperatur, bei welcher die Prüfung des Airbag-Gasspeichers durchgeführt wird, beim Vergleich berücksichtigt wird. Hierzu kann gleichzeitig mit der Messung der Resonanzfrequenz die Temperatur des Gasbehälters gemessen werden und beim Vergleich in der Auswerteelektronik berücksichtigt werden.

Die Prüfung des Fülldruckes kann nicht nur bei der routinemäßigen Inspektion des Kraftfahrzeugs, in welchem der Airbag und der Gasspeicher eingebaut sind, erfolgen, sondern auch beim Zusammenbau, insbesondere während der Produktion der Airbageinrichtung und bei ihrer Installation im Kraftfahrzeug.

Vorzugsweise kommt die Erfindung bei der Überprüfung von Kaltgasgeneratoren oder Hybridgasgeneratoren, in denen das Füllgas mit einem bestimmten Fülldruck in Bereitschaft gehalten wird, zum Einsatz.

Beispiele

Anhand der Figur wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Überprüfung des Fülldruckes eines Airbag-Gasspeichers und ein Blockschaltbild der damit verbundenen Auswerteelektronik.

In der Figur ist ein Gasbehälter 6 eines Kaltgasgenerators für einen nicht näher dargestellten Airbag eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Zur Messung des Fülldruckes des im Gasbehälter 6 mit hohem Druck in Bereitschaft gehaltenen Airbagfüllgases, insbesondere Edelgases, wie Helium, Argon oder ein Gemisch davon, ist eine Prüfvorrichtung vorgesehen. Diese besitzt einen Schwingungsgeber 1, welcher mit einem Frequenzgenerator 13 zur Erzeugung von Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich verbunden ist. Ferner besitzt die Prüfvorrichtung einen Schwingungsaufnehmer 2, welcher Frequenzen der an der Oberfläche des Gasbehälters vom Schwingungsgeber 1 erzeugten Schwingungen misst. Der Schwingungsgeber 1 und der Schwingungsaufnehmer 2 sind in einer Baueinheit 3, welche einen Messkopf bildet, angeordnet.

Mit Hilfe der Baueinheit 3 können der Schwingungsgeber und der Schwingungsaufnehmer 2 mit einem definierten Druck auf die Oberfläche des Gasbehälters 6 aufgesetzt werden. Wie aus der Figur zu ersehen ist, besitzen die Oberflächenstellen, an denen der Schwingungsgeber 1 und der Schwingungsaufnehmer 2 auf die Außenseite des Gasbehälters 6 aufgesetzt sind, einen axialen Abstand voneinander. Der Schwingungsgeber 1 und der Schwingungsaufnehmer 2 sind in der Baueinheit 1 derart angeordnet, dass nur ihre schwingungsabgebenden und schwingungsaufnehmenden Flächen auf der Behälteroberfläche aufliegen. Hierzu ragen diese Flächen über die Außenseite der Baueinheit 3 hinaus.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Baueinheit 3 ist der Schwingungsaufnehmer zur Schwingungsentkoppelung in einem dämpfend wirkenden Entkoppelungselement 14 in der Baueinheit 3 gelagert. Der Schwingungsgeber 1 ist in einer nicht dämpfenden Führung 5 in der Baueinheit 3 gelagert.

Ferner ist eine Temperaturmesseinrichtung 11 in Form eines Temperaturfühlers vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Temperaturmesseinrichtung 11 in der als Messkopf ausgebildeten Baueinheit 3 integriert und wird zusammen mit dem Schwingungsgeber 1 und dem Schwingungsaufnehmer 2 auf die Oberfläche des Gasbehälters 6 aufgesetzt. Die Temperaturmesseinrichtung 11 kann jedoch auch als gesonderte Messeinrichtung auf die Behälteroberfläche aufgesetzt werden.

Zur Auswertung der vom Schwingungsaufnehmer 2 und der Temperaturmesseinrichtung 11 gelieferten Messsignale ist eine Auswerteelektronik 9 vorgesehen. Diese beinhaltet einen Vergleicher 7, welcher gegebenenfalls über nicht näher dargestellte Wandler mit dem Schwingungsaufnehmer 2 verbunden ist. Ferner beinhaltet die Auswerteelektronik 9 einen Sollwertgeber 8, in welchem die Resonanzfrequenz, die bei einem mit Solldruck gefüllten Gasbehälter 6 gemessen wurde, gespeichert ist. Ferner enthält die Auswerteelektronik 9 einen Temperaturkompensator 12, welcher mit dem Sollwertgeber 8 und der Temperaturmesseinrichtung 11 verbunden ist.

Bei der Prüfung des Füllstandes im Gasbehälter 6 erzeugt der Schwingungsgeber 1 an der Oberfläche des Gasbehälters 6 Schwingungen mit innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches sich ändernden Frequenzen. Der Frequenzbereich befindet sich vorzugsweise im akustischen oder Ultraschallspektrum. Durch den Schwingungsaufnehmer werden die vom Schwingungsgeber 1 an der Oberfläche des Gasbehälters 6 erzwungenen Schwingungen gemessen. Hierzu kann der Schwingungsaufnehmer 2 derart ausgebildet sein, dass er die Frequenzen der jeweils erzwungenen Schwingungen misst und die Resonanzamplitude, welche wesentlich höher ist als die Amplituden bei den anderen erzwungenen Frequenzen ermittelt. Aus der Lage des Resonanzmaximums lässt sich die Resonanzfrequenz in bekannter Weise ermitteln. Die Ermittlung der Resonanzfrequenz kann in den Schwingungsaufnehmer 2 integriert sein oder es kann an den Schwingungsaufnehmer 2 eine nicht näher dargestellte Resonanzermittlungseinrichtung angeschlossen sein.

Die so ermittelte Resonanzfrequenz wird im Vergleicher 7 mit einer Resonanzfrequenz, die beim Solldruck im Behälter 6 gemessen wurde, verglichen.

Eine temperaturbedingte Drift der Resonanzfrequenz kann in der Auswerteeinrichtung 9 mit Hilfe des Temperaturkompensators 12 ausgeglichen werden. Aufgrund der Temperaturmessung, die durch die Temperaturmesseinrichtung 11 erreicht wird, kann der Temperaturunterschied zwischen der Temperatur, bei welcher die Resonanzfrequenz beim Solldruck bestimmt wurde, zu der bei der Prüfung vorhandenen Temperatur des Gasbehälters 6 festgestellt werden. Mit Hilfe des Temperaturkompensators 12 wird dann der Sollwert der Resonanzfrequenz im Sollwertgeber 8 entsprechend korrigiert. Man erhält auf diese Weise eine hohe Genauigkeit des Vergleichs für die Messung des tatsächlichen im Gasbehälter 6 vorhandenen Druckes mit dem Solldruck.

Wenn die verglichenen Resonanzfrequenzen über die zulässige Toleranz hinaus voneinander abweichen, kann dies beispielsweise mit Hilfe eines Signalgebers 10, der an die Auswerteelektronik 9 angeschlossen ist, akustisch, optisch oder auf andere Weise kenntlich gemacht werden. Wenn die gemessene Resonanzfrequenz innerhalb der Toleranz liegt, kann dies durch einen anderen Signalgeber oder durch den Signalgeber 10 ebenfalls kenntlich gemacht werden, wobei dieses Signal von dem Signal abweicht, bei welchem die gemessene Resonanzfrequenz außerhalb der Toleranz liegt.

Durch eine Anzeigeeinrichtung 4, welche an die Auswerteeinrichtung 9 angeschlossen ist, kann die gemessene Resonanzfrequenz und/oder der dieser Resonanzfrequenz entsprechende Fülldruck im Gasbehälter 6 und/oder die Abweichung des Fülldruckes vom Sollwert angezeigt werden. Bezugszeichenliste 1 Schwingungsgeber

2 Schwingungsaufnehmer

3 Baueinheit (Messkopf)

4 Anzeigeeinrichtung

5 Führung

6 Gasbehälter

7 Vergleicher

8 Sollwertgeber

9 Auswerteelektronik

10 Signalgeber

11 Temperaturmesseinrichtung

12 Temperaturkompensator

13 Frequenzgenerator

14 Entkoppelungselement


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag- Gasspeichers, dessen Gasbehälter mit einem unter hohen Druck stehenden Gas, insbesondere Edelgas oder Edelgasmischung gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche des Gasbehälters Schwingungen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches erzeugt werden und aus den an der Oberfläche des Gasbehälters gemessenen Frequenzen der erzwungenen Schwingungen eine Resonanzfrequenz bestimmt wird und dass diese Resonanzfrequenz mit einer Resonanzfrequenz verglichen wird, die an dem mit einem Solldruck gefüllten Gasbehälter ermittelt wurde.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung und die Frequenzmessung der erzwungenen Schwingungen an axial voneinander beabstandeten Oberflächenstellen des Gasbehälters durchgeführt werden.
  3. 3. Vorrichtung zur Prüfung des Fülldruckes eines Airbag- Gasspeichers, dessen Gasbehälter (6) mit einem unter hohen Druck stehenden Gas, insbesondere Edelgas gefüllt ist, mit einem auf die Behälteraußenseite aufsetzbaren Schwingungsgeber und einem auf die Behälteraußenseite aufsetzbaren Schwingungsaufnehmer (2), welche an eine Auswerteelektronik (9) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsgeber (1) und der Schwingungsaufnehmer (2) in einer auf die Behälteraußenseite aufsetzbare Baueinheit (3) angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (9) einen Vergleicher aufweist, an den der Schwingungsaufnehmer (2) angeschlossen ist, und ferner einen Sollwertgeber (8) aufweist, in welchem die bei einem Soll-Fülldruck gemessene Resonanzfrequenz gespeichert ist, wobei der Vergleicher (7) die von dem Schwingungsaufnehmer (2) gemessene Resonanzfrequenz mit der vom Sollwertgeber (8) bereitgestellten Resonanzfrequenz vergleicht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Schwingungsaufnehmer (2) von der Baueinheit (3) schwingungsentkoppelt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Baueinheit (3) ferner eine auf die Außenseite des Gasbehälters (6) aufsetzbare Temperaturmesseinrichtung (11) angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsgeber (1) und der Schwingungsaufnehmer (2) mit einem bestimmten Druck auf die Behälteraußenseite aufdrückbar sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung (4) an die Auswerteelektronik (9) angeschlossen ist, welche die ermittelte Resonanzfrequenz und/oder den der ermittelten Resonanzfrequenz entsprechenden Fülldruck im Gasbehälter (6) und/oder die Abweichung vom Sollwert des Fülldruckes anzeigt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Auswerteelektronik (9) angeschlossener Signalgeber (10) ein Signal abgibt, wenn die ermittelte Resonanzfrequenz über eine vorgegebene Toleranz vom Sollwert abweicht und/oder ein Signal abgibt, wenn die ermittelte Resonanzfrequenz innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegt, wobei die beiden Signale sich unterscheiden.






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