DE102012018071A1 - Airbag system - Google Patents
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Abstract
Ein Gassacksystem hat einen Gassack (12), insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, der wenigstens ein temperaturbedingt formveränderliches Element (20) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, das an einer Wand (14) des Gassacks (12) angeordnet ist. Das formveränderliche Element (20) hat bei einer ersten Temperatur einen ersten Zustand mit einer ersten Form und bei einer zweiten Temperatur einen zweiten Zustand mit einer zweiten Form, hält im ersten Zustand wenigstens einen Abschnitt (16, 18) der Wand (14) des Gassacks (12) und gibt im zweiten Zustand den Abschnitt (16, 18) der Gassackwand (14) zumindest teilweise frei.A gas bag system has a gas bag (12), in particular for a vehicle protection system, which has at least one temperature-dependent shape-changing element (20) made of a shape memory alloy, which is arranged on a wall (14) of the gas bag (12). The shape-changing element (20) has a first state with a first shape at a first temperature and a second state with a second shape at a second temperature, holds at least a portion (16, 18) of the wall (14) of the gas bag in the first state (12) and in the second state releases the section (16, 18) of the gas bag wall (14) at least partially.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gassacksystem mit einem Gassack, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem.The invention relates to an airbag system with an airbag, in particular for a vehicle protection system.
Gassäcke bei Fahrzeugschutzsystemen werden im Innenraum eines Fahrzeugs und optional auch außen am Fahrzeug eingesetzt, um bei einem Unfall eine Person aufzufangen und so vor Verletzungen zu schützen. Abhängig von der Position und dem Gewicht der Person ist es günstig, den Innendruck des Gassacks entsprechend anzupassen. Auch ist es oft vorteilhaft, das Volumen des Gassacks anpassbar zu machen. Bisherige Lösungen umfassen Ausströmöffnungen, die durch Aufreißnähte verschlossen sind, welche bei Überschreiten eines vorbestimmten Innendrucks aufreißen. Diese Lösung ist auch bekannt, um ein zusätzliches Gassackvolumen freizugeben. Es sind auch Lösungen angedacht, bei denen situationsbedingt ein im Gassack gespanntes Fangband festgehalten oder freigegeben wird, um eine Ausströmöffnung oder ein Teilvolumen freizugeben.Gas bags in vehicle protection systems are used in the interior of a vehicle and optionally also on the outside of the vehicle to catch a person in an accident and thus protect against injury. Depending on the position and the weight of the person, it is favorable to adjust the internal pressure of the gas bag accordingly. Also, it is often advantageous to make the volume of the gas bag customizable. Previous solutions include outflow openings which are closed by tear seams which tear when a predetermined internal pressure is exceeded. This solution is also known to release an additional gas bag volume. Solutions are also conceived in which, depending on the situation, a tether tensioned in the gas bag is held or released in order to release an outflow opening or a partial volume.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gassacksystem zu schaffen, bei dem Änderungen des Gassackinnendrucks und/oder des Gassackvolumens mit einfachen Mitteln, kostengünstig, aber dennoch zuverlässig erreicht werden können.The object of the invention is to provide an airbag system in which changes in the gas bag internal pressure and / or the gas bag volume can be achieved with simple means, cost-effectively, but nevertheless reliably.
Erfindungsgemäß ist hierzu bei einem Gassacksystem mit einem Gassack, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, wenigstens ein temperaturbedingt formveränderliches Element aus einer Formgedächtnislegierung vorgesehen, das an einer Wand des Gassacks angeordnet ist. Das formveränderliche Element hat bei einer ersten Temperatur einen ersten Zustand mit einer ersten Form und bei einer zweiten Temperatur einen zweiten Zustand mit einer zweiten Form, wobei im ersten Zustand das formveränderliche Element wenigstens einen Abschnitt einer Wand des Gassacks hält und im zweiten Zustand den Abschnitt der Gassackwand zumindest teilweise freigibt. Durch die Zustandsänderung und die damit verbundene Formänderung von der ersten zur zweiten Form bei Änderung, vor allem Erhöhung, der Temperatur des formveränderlichen Elements, ergibt sich ein einfaches und kostengünstiges Mittel, um gezielt auch lokal kleinräumige Bereiche am Gassack zu beeinflussen. Ein Freigeben eines bis dorthin zusammengehaltenen Abschnitts der Gassackwand führt beim sich füllenden Gassack bedingt durch den hohen Innendruck stets auch zu einer Formänderung des Gassacks, sodass auf einfache Weise beispielsweise Ausströmöffnungen oder Teilvolumina freigegeben werden können.According to the invention, for this purpose, in the case of an airbag system having an airbag, in particular for a vehicle protection system, at least one thermally variable element of a shape memory alloy is provided, which is arranged on a wall of the airbag. The shape-changing element has a first state with a first shape at a first temperature and a second state with a second shape at a second temperature, wherein in the first state, the shape-changing element holds at least a portion of a wall of the airbag and in the second state the portion of Gas bag wall at least partially releases. The change in state and the associated change in shape from the first to the second form when changing, especially increasing, the temperature of the variable-shape element, results in a simple and cost-effective means to specifically influence locally small-scale areas on the gas bag. Releasing a portion of the airbag wall held together there until, when the airbag is filled, due to the high internal pressure always also results in a change in shape of the airbag, so that, for example, outflow openings or partial volumes can be released in a simple manner.
Als Formgedächtnislegierung (auch „Memory Metal” genannt) kann jede geeignete bekannte Legierung verwendet werden, die aufgrund einer temperaturbedingten Änderung der Kristallstruktur bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche, vordefinierte Formen annimmt. Diese Formänderung geht bei entsprechender Hitzeeinwirkung in wenigen Millisekunden vonstatten. Normalerweise ist dieser Prozess reversibel. Diese Reversibilität kann bei Überschreiten einer materialbedingten Maximaltemperatur verloren gehen, was aber hier nicht entscheidend ist, da für die meisten Anwendungsfälle im Gassack eine einmalige Formänderung ausreichend ist.As a shape memory alloy (also called "memory metal"), any suitable known alloy can be used, which assumes different, predefined forms due to a temperature-induced change in the crystal structure at different temperatures. This change in shape takes place with appropriate heat in a few milliseconds. Usually this process is reversible. This reversibility can be lost when a material-related maximum temperature is exceeded, but this is not crucial here, since for most applications in the gas bag, a single change in shape is sufficient.
Als Legierung kann beispielsweise Nickel-Titan oder Kupfer-Zink verwendet werden.As the alloy, for example, nickel-titanium or copper-zinc can be used.
Das formveränderliche Element besteht vorzugsweise aus wenigstens einem Draht. Es lässt sich aus einem einzelnen Drahtabschnitt biegen, kann aber auch aus mehreren Drähten bestehen. Selbstverständlich ist auch ein flächiges Metallstück verwendbar, Drähte sind jedoch leichter und kostengünstiger.The shape-changing element is preferably made of at least one wire. It can be bent from a single wire section, but can also consist of several wires. Of course, a flat piece of metal can be used, but wires are lighter and cheaper.
Es ist möglich, das formveränderliche Element dazu einzusetzen, den Öffnungszustand einschließlich des Öffnungsgrads einer Ausströmöffnung des Gassacks zu beeinflussen. Bei Erhitzen des formveränderlichen Elements kann dies seine Form so verändern, dass eine Ausströmöffnung freigegeben wird. So kann etwa eine Ausströmöffnung im Gassack im ersten Zustand des formveränderlichen Elements geschlossen und im zweiten Zustand geöffnet sein. Natürlich ist es umgekehrt auch denkbar, eine zu Beginn der Entfaltung des Gassacks offene Ausströmöffnung gezielt zu schließen.It is possible to use the shape-changing element to influence the opening state including the opening degree of an outflow opening of the gas bag. Upon heating of the variable-shape element, this can change its shape so that an outflow opening is released. For example, an outflow opening in the gas bag can be closed in the first state of the shape-changing element and opened in the second state. Of course, conversely, it is also conceivable to purposefully close an outflow opening which is open at the beginning of the deployment of the gas bag.
Viele Mechanismen zur Veränderung des Innendrucks im Gassacks oder zur Veränderung des Volumens lassen sich einfach realisieren, indem das formveränderliche Element im ersten Zustand wenigstens zwei Abschnitte der Gassackwand verbindet und im ersten Zustand die beiden Abschnitte durch das formveränderliche Element näher zusammengehalten werden als im zweiten Zustand.Many mechanisms for changing the internal pressure in the gas bag or to change the volume can be easily realized by the shape-changing element in the first state at least two sections of the gas bag wall connects and in the first state, the two sections are held together by the shape-changing element closer than in the second state.
Die Änderung des Öffnungsgrads einer Ausströmöffnung lässt sich beispielsweise dadurch beeinflussen, dass die beiden Abschnitte der Gassackwand im zweiten Zustand bei der zweiten Form des formveränderlichen Elements weiter voneinander entfernt sind als im ersten Zustand, sodass die Ausströmöffnung freigegeben ist.The change in the opening degree of an outflow opening can be influenced, for example, by the fact that the two sections of the gas bag wall in the second state are further apart from one another in the second form of the shape-changing element than in the first state, so that the outflow opening is released.
In einer Variante ist im Gassack abschnittsweise eine doppelte Wandung vorgesehen, und diese beiden Wandabschnitte sind zunächst zusammengehalten und später durch die Zustands- und Formänderung des formveränderlichen Elements gegeneinander freigegeben, sodass Gas zwischen diese beiden Abschnitte strömen kann und diese sich voneinander entfernen können. In den beiden Wandungsabschnitten sind beispielsweise gegeneinander versetzt angeordnete Ausströmöffnungen vorgesehen, durch die Gas erst nach der Formänderung des formveränderlichen Elements aus dem Gassack ausströmen kann.In a variant, a double wall is provided in sections in the gas bag, and these two wall sections are initially held together and later released by the state and shape change of the shape variable element against each other, so that gas can flow between these two sections and this can remove each other. In the two wall sections, for example, staggered discharge openings are provided, through which gas can flow out of the gas bag only after the shape change of the element variable in shape.
In einer anderen Variante wird eine zuvor durch zwei in einer Falte der Gassackwand aufeinanderliegende Wandabschnitte verschlossene Ausströmöffnung durch die Entfaltung der Wandabschnitte freigegeben.In another variant, an outflow opening previously closed by two wall sections lying on top of one another in a fold of the gas bag wall is released by the unfolding of the wall sections.
Der Formwechsel des formveränderlichen Elements bei der Änderung vom ersten zum zweiten Zustand lässt sich auch dazu ausnutzen, das Volumen des Gassacks zu verändern. Der Gassack kann etwa im ersten Zustand des formveränderlichen Elements ein erstes Volumen und im zweiten Zustand ein davon abweichendes zweites Volumen haben. Dies lässt sich leicht realisieren, indem ein oder mehrere Wandabschnitte, die im ersten Zustand durch das formveränderliche Element zusammengehalten werden, im zweiten Zustand freigegeben werden, sodass die Außenhülle des Gassacks vergrößert wird.The change in shape of the shape-changing element in the change from the first to the second state can also be exploited to change the volume of the gas bag. The gas bag may have a first volume approximately in the first state of the shape-changing element and a second volume deviating therefrom in the second state. This can be easily realized by one or more wall sections, which are held together by the shape-changing element in the first state, are released in the second state, so that the outer shell of the gas bag is increased.
Genauso kann durch den größeren Abstand von zwei Abschnitten ein Teilvolumen aufgeblasen werden, das vorher z. B. durch das direkte Aufeinanderliegen der beiden Abschnitte für das Füllgas nicht zugänglich war.Similarly, a partial volume can be inflated by the greater distance of two sections, the previously z. B. was not accessible by the direct juxtaposition of the two sections for the filling gas.
Die beiden Abschnitte können direkt aneinandergrenzende Abschnitte der eigentlichen Gassackaußenwand sein, es lassen sich aber auch entfernte Abschnitte der Gassackaußenwand verbinden, beispielsweise, um ein Teilvolumen abzutrennen.The two sections can be directly adjoining sections of the actual gas bag outer wall, but it is also possible to connect remote sections of the gas bag outer wall, for example in order to separate off a partial volume.
Die Wahl der Formen des formveränderlichen Elements im ersten und im zweiten Zustand bleibt dem Fachmann für den jeweiligen Anwendungszweck überlassen. Bevorzugt sind die Formen so gewählt, dass das formveränderliche Element wenigstens einen Abschnitt aufweist, der im ersten Zustand gebogen und im zweiten Zustand gestreckt ist. Durch diese einfache Änderung der Geometrie lassen sich vielfältige geeignete Geometrien für das formveränderliche Element finden, bei denen in der ersten, gebogenen Form der wenigstens eine Abschnitt der Gassackwandung festgehalten und in der zweiten, gestreckten Form dieser freigegeben ist.The choice of the forms of the shape-changing element in the first and in the second state is left to the skilled person for the particular application. Preferably, the molds are chosen so that the shape-changing element has at least one portion which is bent in the first state and stretched in the second state. By means of this simple change in the geometry, a variety of suitable geometries for the shape-changing element can be found, in which the at least one section of the gas bag wall is retained in the first curved shape and released in the second, elongated form.
Das formveränderliche Element lässt sich z. B. so ausbilden, dass es in einem Zustand an sich eine Klammerstruktur hat und den wenigstens einen Abschnitt der Gassackwand hält.The shape-changing element can be z. B. in such a way that in a state in itself has a staple structure and holds at least a portion of the gas bag wall.
Beispielsweise kann das formveränderliche Element im ersten Zustand wenigstens einen in einer Ebene liegenden Halteabschnitt aufweisen, der im zweiten Zustand senkrecht zu der Ebene gestreckt verläuft. Dieser Halteabschnitt lässt sich dazu ausnutzen, den wenigstens einen Abschnitt der Wand des Gassacks zu halten oder auch mehrere Gassackwandabschnitte dicht aufeinander anliegend festzuhalten, sodass im Wesentlichen kein Gas zwischen die Wandabschnitte strömen kann.For example, in the first state, the shape-changing element may have at least one in-plane holding section, which extends in the second state perpendicular to the plane. This holding section can be exploited to hold the at least one section of the wall of the gas bag or to hold several airbag wall sections closely adjacent to one another, so that essentially no gas can flow between the wall sections.
In einer möglichen Ausführungsform ist der Halteabschnitt gerade ausgebildet, wobei das gesamte formveränderliche Element die Gestalt einer einfachen Klammer mit zwei geraden beweglichen Armen aufweisen kann. Der Halteabschnitt kann jedoch genauso gut bogen- oder spiralförmig ausgebildet sein.In one possible embodiment, the holding portion is straight, wherein the entire shape variable element may have the shape of a simple clamp with two straight movable arms. However, the holding section may just as well be curved or spiral.
Der Halteabschnitt könnte z. B. auch am Rand der Ausströmöffnung angreifen und diesen im ersten Zustand zusammenziehen, sodass die Ausströmöffnung verschlossen ist, und im gestreckten Zustand freigeben, sodass die Ausströmöffnung geöffnet wird.The holding section could, for. B. also attack on the edge of the outflow and contract it in the first state, so that the outflow is closed, and release in the extended state, so that the outflow opening is opened.
Um eine Gegenkraft zum Halteabschnitt erzeugen zu können, weist das formveränderliche Element vorzugsweise in beiden Zuständen einen im Wesentlichen in einer Ebene liegenden Anlageabschnitt auf, der zunächst durch den wenigstens einen Abschnitt der Gassackwand vom Halteabschnitt getrennt ist. Der Abschnitt oder die Abschnitte der Gassackwand liegen also in der ersten Form des formveränderlichen Elements zwischen dem Halteabschnitt und dem Anlageabschnitt und sind zwischen diesen geklemmt und gehalten, sodass sie vom Innendruck des Gassacks nicht auseinandergezogen werden können und im Wesentlichen kein Gas zwischen die einzelnen Wandabschnitte strömen kann.In order to be able to generate a counterforce to the holding section, the shape-changing element preferably has an abutment section lying substantially in one plane in both states, which is initially separated from the holding section by the at least one section of the gas bag wall. The section or sections of the airbag wall are thus in the first form of the shape-changing element between the holding portion and the abutment portion and are clamped and held between them, so that they can not be pulled apart from the internal pressure of the airbag and flow substantially no gas between the individual wall sections can.
Der Anlageabschnitt verändert vorteilhaft seine Form nicht oder nur unwesentlich, wenn das formveränderliche Element von seiner ersten Form zu seiner zweiten Form wechselt. Es ist natürlich auch möglich, das formveränderliche Element so auszubilden, dass sich auch Abschnitte des Anlageabschnitts z. B. strecken und so den Abschnitt der Gassackwand freigeben.The contact section advantageously does not change its shape or only insignificantly when the shape-changing element changes from its first shape to its second shape. Of course, it is also possible to form the shape-changing element so that also sections of the contact section z. B. stretch and so release the section of the gas bag wall.
Das formveränderliche Element ist bevorzugt so angeordnet, dass es durch aus einem Gasgenerator ausströmendes Gas erhitzt wird. Das formveränderliche Element kann aber auch mit einer separaten Heizvorrichtung gekoppelt sein, die die notwendige Wärmeenergie zum Wechseln des Zustands zuführt. Bei der Heizvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine sogenannte Shock Tube (Zündschlauch), einen elektrischen Heizdraht, einen konventionellen, bei Gasgeneratoren verwendeten Anzünder oder einfach eine Stromversorgung handeln, die dafür sorgt, dass ein Teil des formveränderlichen Elements von elektrischem Strom durchflossen wird und sich dadurch erwärmt.The shape-changing element is preferably arranged so that it is heated by gas flowing out of a gas generator. However, the variable-shape element can also be coupled with a separate heating device which supplies the necessary heat energy for changing the state. The heating device may be, for example, a so-called shock tube, an electric heating wire, a conventional igniter used in gas generators, or simply a power supply which ensures that a part of the shape-changing element of electric current is flowed through and thereby heated.
Bei der Verwendung einer separaten Heizvorrichtung ist vorteilhaft eine Steuervorrichtung vorgesehen, die die Heizvorrichtung situationsbedingt an- bzw. abschaltet, um die Formveränderung des formveränderlichen Elements zum gewünschten Zeitpunkt oder unter gewünschten Bedingungen auszulösen.When using a separate heating device, a control device is advantageously provided, which switches the heating device on or off depending on the situation in order to trigger the change in shape of the shape-changing element at the desired time or under desired conditions.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist am Gassacksystem ein Fixiermittel für das formveränderliche Element vorgesehen, das ein Lösen des formveränderlichen Elements vom Gassack verhindert. Das Fixiermittel lässt sich beispielsweise als Abdeckung aus Gassackgewebe gestalten, die im Bereich des formveränderlichen Elements auf der Außenseite des Gassacks angeordnet ist, um das formveränderliche Element nach Erreichen des zweiten Zustands am Gassack zurückzuhalten und zu verhindern, dass es sich vom Gassack entfernt.In a preferred embodiment, a fixing means for the shape-changing element is provided on the gas bag system, which prevents detachment of the shape-changing element from the gas bag. The fixing agent can be designed, for example, as a cover made of airbag fabric, which is arranged in the region of the variable-shape element on the outside of the airbag in order to retain the variable-shape element after reaching the second state on the airbag and to prevent it from moving away from the airbag.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:The invention is described below with reference to several embodiments and with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
Beide Wandabschnitte
Ein formveränderliches Element
In dieser Ausführungsform hat das formveränderliche Element
Der Anlageabschnitt
Diese Konfiguration kann z. B. dazu ausgenutzt werden, um ein Teilvolumen des Gassacks
Die Anordnung kann auch dazu genutzt werden, um zu verhindern, dass Gas durch versetzt in den beiden Wandabschnitten
Da das formveränderliche Element
Im ersten Zustand ist die erste Form die der gerade beschriebenen Halteklammer (durchgezogene Linien in
Wird das formveränderliche Element
Bei dem hier gezeigten Beispiel ist die hauptsächliche Formveränderung die, dass die beiden gebogenen Abschnitte
Bedingt durch den Gassackinnendruck erhöht sich der Abstand d zwischen den beiden Abschnitten
Die beiden Wandabschnitte
Ändert sich die Form des formveränderlichen Elements beim Übergang in den zweiten Zustand, so wie oben beschrieben, lösen sich die Wandabschnitte
Da sich die Ausführungsformen nur in der Gestaltung des formveränderlichen Elements unterscheiden, werden im Folgenden für bereits bekannte Teile die bereits eingeführten Bezugszeichen unverändert beibehalten.Since the embodiments differ only in the design of the shape-changing element, the previously introduced reference numerals are retained unchanged for already known parts.
Bei dem in den
Der Anlageabschnitt
Der Bereich zwischen dem Anlageabschnitt
In diesem Fall hat sich der Halteabschnitt
Der im ersten Zustand in der Ebene E liegende Halteabschnitt
Auch diese Form des formveränderlichen Elements
Es ist möglich, nicht nur ein formveränderliches Element einzusetzen, sondern jeweils eine ganze Anzahl davon, beispielsweise um mehrere Ausströmöffnungen zu beeinflussen oder um ein größeres Teilvolumen des Gassacks
Beim Erwärmen des formveränderlichen Elements
Das Erwärmen des formveränderlichen Elements
Nach einer anderen Variante ist eine separate Heizeinrichtung
Die externe Heizvorrichtung
Wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen führt die Erwärmung des formstabilen Elements
Ein Mittelteil des Drahts ist zu einem bogenförmigen Anlageabschnitt
Zwei gestreckte Drahtabschnitte erstrecken sich durch das Gassackgewebe der Falten
Beim Wechsel des Zustands in den zweiten Zustand strecken sich die gebogenen Abschnitte
Bei der in
Der gesamte Bereich, in dem formveränderliche Elemente
Ein Fixiermittel
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60R0021260000 Ipc: B60R0021239000 |
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R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ZF AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: TRW AUTOMOTIVE GMBH, 73553 ALFDORF, DE |
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R020 | Patent grant now final |