DE2111898A1 - Schutzvorrichtung,insbesondere fuer die Insassen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Schutzvorrichtung,insbesondere fuer die Insassen von Kraftfahrzeugen

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Description

Daimler-Benz AlitiengeSeilschaft
Stuttgart-Untertürkheim
Daim 9024/4 10. März 1971
Schutzvorrichtung, insbesondere für die Insassen von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung, insbesondere für die Insassen von Kraftfahrzeugen, mit einem Luftsack, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung mittels eines Gases selbsttätig aufblasbar ist.
Das Aufblasen des Luftsacks soll bei Schutzvorrichtungen der genannten Art in Sekundenbruchtexleh, und zwar in der Regel in etwa 0,025 Sekunden beendet sein. Hierfür ist eine nahezu schlagartige Füllung des Luftsackes mit Gas erforderlich. Es hat sich nun gezeigt, daß der bei der schlagartigen Füllung des Luftsackes und der entsprechend schnellen Aufblähung desselben auftretende Knall eine Intensität erreicht, die bei Menschen, und zwar insbesondere bei älteren Menschen physische Schaden verursachen kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beim Aufblasen des Luftsackes auftretende Geräuschentwicklung wenigstens so weit zu vermindern, daß gesundheitliche Schaden ausgeschlossen werden«
Erfindungsgemäß ist dies bei einer Schutzvorrichtung der aingangs genannten Art dadurch erreichbar, daß dem Luftsack eine beim Aufblasen,bezogen auf die Hauptströraungs-
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richtung des Gases, rait Abstand zum Sackboden liegende und quer zur Hauptströmungsrichtung des Gases sich erstreckende Einlage zugeordnet ist, die in ihrem tjim Gashaupt strom liegenden Bereich eine Prallfläche für das einströmende Gas bildet.
Dur"ch eine solche Ausgestaltung wird vermieden, daß der •Luftsack durch das einströmende Gas zu Beginn des Aufblasvorganges im wesentlichen nur in einer Richtung, und zwar gegen die zu schützende Person, aufgeblasen wird und sich zunächst bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser mit entsprechend hoher, im Überschallbereich liegender Geschwindigkeit in Strömungsrichtung des Gases ausdehnt, was eine ,.partielle Verdichtung der den Luftsack umgebenden Außenluft •bewirken und den bekannten Überschallknall auslösen kann, der in seiner Intensität wesentlich über der der übrigen beim Aufblasen des Luftsackes auftretenden Geräusche liegt, so daß die beim Aufblasen des Luftsackes auftretende Geräuschentwicklung durch die erfindungsgemäße Lösung wesentlich reduziert wird.
Als besonders zweckmäßig erweist sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei Schutzvorrichtungen, bei denen der Luftsack aus einer Faltlage, in der er innerhalb eines Hohlraumes liegt, aufblasbar ist und im Bereich seiner freien Randzone mit dem Randbereich des Hohlraumes verbunden ist. Gerade bei einer derartigen Anordnung des Luftsackes, die eine besonders raumsparende Unterbringung desselben ermöglicht, kann sich nämlich eine besonders scharfe Gasströmung ergeben, da zur Platzersparnis der Hohlraum zweckmäßigerweise möglichst klein gehalten wird. Im Hohlraum wird der in seiner Faltlage befindliche Luftsack mit Vorteil innerhalb einer stulpenartigen und gasdurchlässigen Umhüllung angeordnet, die im Bereich der freien Randzone des Hohlraumes befestigt ist, um beim Aufblasvorgang einen günstigen Gasangriff an dem zunächst gefalteten 'Luftsack sowie ein reibungsloses Ausstülpen des Lufteackes aus dem Hohlraum zu gewährleisten.
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Wird Im Rahmen der Erfindung eine derartige stulpenartige und bei eingefaltetem Luftsack zusammen mit diesem in Hohlraum liegende Umhüllung vorgesehen, so erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Umhüllung beim Aufblasen des Luftsackes mit diesem aus dem Hohlraum ausstülpbar ist und in ihrem randfernen Mittelbereich eine für Gase hoher Strömungsgeschwindigkeit zumindest weitgehend undurchlässige < Zone aufweist, die die Prallfläche bildet. Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich eine einfache Gesamtkonstruktion ο Zudem ist hierdurch ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand auch die erfindungsgemäße Anordnung der die Prallfläche bildenden Einlage in einfacher Weise zu erreichen. Um bei einer derartigen Ausgestaltung der Umhüllung ein ungestörtes Austreten der Gase . aus dem Bereich der Umhüllung zu gewährleisten, wird zweckmäßigerweise die Umhüllung außerhalb ihres Mittelbereiches in einer offenen Struktur ausgeführt und beispielsweise durch Halteleinen gebildet, die netzartig miteinander verflochten sein können.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Umhüllung ergibt sich, wenn diese netzartig ausgebildet wird und in ihrem randfernen Mittelbereich eine Auflage aufweist, die als Prallfläche dient.
Soll der Luftsack als Schutzvorrichtung für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges dienen, das über ein Lenkrad steuerbar ist, so ergibt sich eine besonders raumsparende Konstruktion, wenn der Hohlraum durch ein in an sich bekannter Weise am oberen Ende der Lenkspindel angeordnetes Verformungsglied gebildet ist.
Das zur Füllung des Luftsackes erforderliche Gas kann im Rahmen der Erfindung in einem Gaserzeuger erzeugt werden, der mit Vorteil innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist und unterhalb der stulpenartigen Umhüllung liegt,
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da sich hierdurch eine besonders raumsparende Gesamtanordnung ergibt. Im Rahmen der Erfindung kann sich des weiteren auch eine Anordnung als zweckmäßig erweisen, bei der wenigstens ein Gaserzeuger angrenzend an den Hohlraum vorgesehen wird»
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen näher erläutert. Eg zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Teiles eines Personenkraftwagens, der mit einem Lenkrad versehen ist und bei dem zum Schütze des Fahrers vor dem Lenkrad ein Luftsack aufblasbar ist r und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich der Lenksäule, in dem ebenfalls schematisiert die erfindungsgemäße Ausgestaltung der den Lüftsack umfassenden Schutzvorrichtung gezeigt ist.
In dem in Fig. 1 schematisiert dargestellten Ausschnitt aus der Zelle eines Personenkraftwagens 1 ist mit 2 die Lenksäule bezeichnet, an der über ein hohl ausgebildetes Verformungsglied 3» einen sogenannten Pralltopf, das Lenkrad 4 angebracht ist. Über dem Lenkrad 4 ist ein Luftsack gezeigt, der bei einem etwaigen Aufprall des Fahrzeugs eine Schutz- und Abfangvorrichtung für den Fahrer 6 bildet. Der Luftsack 5 ist bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung mittels unter Druck stehenden Gases selbsttätig aufblasbar und hier in einer Zwischenphaee während des Aufblasvorganges dargestellt. In seiner Ruhelage ist der Luftsack 5» was im folgenden anhand der Fig. näher beschrieben werden soll, in das hohle Verformungsglied 3 eingefaltet, dessen Hohlraum in Fig. 2 mit 7 bezeichnet ist.
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Der in den Hohlraum 7 eingefaltete Luftsack, von dem aus zeichnerischen Gründen hier nur einige Faltlagen strichliert angedeutet sind, liegt innerhalb einer Umhüllung 8, die Stulpenform aufweist und die ebenso wie der Luftsack mit ihrem freien Rand im Bereich der freien ßandzone 9 des Hohlraumes 7 angebracht ist. Die Umhüllung 8 weist im Ausführungsbeispiel Netzstruktur auf und ist in ihrem' randfernen Mittelbereich 10 so ausgestaltet, daß sie für Gase hoher Strömungsgeschwindigkeit zumindest weitgehend undurchlässig ist. Diese relative Gasundurchlässigkeit ist beispielsweise durch eine verdichtete Struktur des Netzes oder aber auch durch eine Auflage erreichbar.
Innerhalb des Hohlraumes 7 ist im Ausführungsbej.spiel ein Gaserzeuger 11 angeordnet, der beispielsweise durch einen pyrotechnisehen Treibsatz gebildet sein kann, der unmittelbar nach seiner Zündung eine starke Gasentwicklung aufweist*
U'ird der Gaserzeuger 11 aktiviert, so baut sich zunächst innerhalb des Hohlraumes 7 ein Druck auf, durch den zunächst der die Öffnung 12 des Hohlraumes 7 abdeckende und hier nur in seiner Öffnungslage bezeichnete deckelartige Verschluß l4 abgedrückt wird und durch den nachfolgend der Luftsack 5 nach außen gedrängt und entfaltet wird. Hierbei wird gleichzeitig auch die Umhüllung 8 nach außen ge-: stülpt, da sich nach Freilegen der Öffnung 12 des Hohlraumes 7 eine Gasströmung ergibt, deren Richtung durch die Pfeile 13 angedeutet ist. Entsprechend dem Erfordernis, daß der Luftsack 5 nach Auslösen eines hier nicht darge·- stellten Sensorsystems durch Überschreiten einer vorgebenen Fahrzeugverzögerung in etwa 0,025 Sekunden gefüllt sein muß, sind vom Gaserzeuger 11 in kürzester 2eit große Gasmengen zu produzieren, die über die Öffnung 12 aus dem Hohlraum 7 austreten. Hierdurch ergeben eich hohe Gasgeschwindigkeiten. Die mit derartig hohen Geschwindigkeiten in Richtung der Pfeile 13 aus dem Hohlraum 7 ausströmenden Gase werden nun bei der erfindungsgemäßen
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Konstruktion an ihrer geradlinigen Fortbewegung durch jene Zone 10 der ausgestülpten Umhüllung gehindert, die für Gase hoher Strömungsgeschwindigkeit zumindest weitgehend undurchlässig ist und eine haubenartlge, als Prallfläche dienende Einlage bildet. In ausgestülptem Zustand stellt die Umhüllung 8 somit erfindungsgemäß ein fallschirmähnliches Teil dar, in dessen durch den Mittelbereich 10 gebildeter Haube zumindest ein großer Teil der im wesentlichen geradlinig ausströmenden Gase gefangen und seitlich abgelenkt wird, was durch die Pfeilungen 15 angedeutet ist.
Durch dieses Abfangen des Gasstromes wird vermieden, daß sich der Luftsack beim Aufblasvorgang zunächst im wesentlichen nur geradlinig entsprechend der Hauptströmungsrichtung des Gases ausdehnt und lanzenähnlich gegen den Fahrer vorschnellt, bevor es zu der eigentlich angestrebten ballonförmigen Aufblähung des Sackes kommt. Dies ist nicht nur deshalb unerwünscht, weil bei einer derartigen, praktisch im wesentlichen nur in Hauptströmungsrichtung des Gases erfolgenden Aufdehnung des Sackes besonders hohe und ungünstige Belastungen in der Hülle des Sackes wirksam werden, sondern weil die Dehnung des Sackes in Hauptströmungsrichtung des Gases auch mit so hoher Geschwindigkeit, nämlich im Überschallbereich erfolgt, so daß sich in Dehnungsrichtung vor dem Sack ein Druckkegel aufbaut, der den bekannten Überschallknall zur Folge hat, dessen Intensität weit größer ist als die übrigen beim Aufblasen des Luftsackes auftretenden Geräusche.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung der Gasstrom abgefangen und, wie durch die Pfeilungen 15 dargestellt, umgelenkt und verteilt wird, wird eine über den Mantel des Luftsackes im wesentlichen gleichmäßige Ausdehnung desselben erreicht. Hierdurch ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Mantel des Luftsackes 5 beim Aufblasen nach außen bewegt, weitgehend vergleichmäßigt und
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liegt in allen Bereichen"unterhalb der Schallgeschwindigkeit, so daß der gefürchtete Überschallknall vermieden und damit die Geräuschentwicklung beim Aufblasen des Sackes wesentlich verringert wird.
Anstelle des unterhalb der Umhüllung 8 im Hohlraum 7 angeordneten Gaserzeugers 11 oder auch zusätzlich zu diesem können einer oder mehrere Gaserzeuger l6 auch seitlich an den Hohlraum 7 anschließend vorgesehen werden, und zwar beispielsweise innerhalb oder im Übergang zu den Speichen des Lenkrades. Der Übertritt der bei Aktivierung der Gaserzeuger l6 entwickelten Gase in den Hohlraum 7 kann durch im Verformungsglied 3 vorgesehene Ausnehmungen erfolgen. m
Auch bei dieser Anordnung von Gaserzeugern ergibt sich eine der Pfeilung 13 entsprechende Hauptströmungsrichtung für das Gas beim Übertritt aus dem Hohlraum 7 in den zu entfaltenden Luftsack 5» da bei der in kürzester Zeit zu entwickelnden Gasmenge, die über die Öffnung 12 in den Sack übertreten muß, diese Öffnung trotz ihrer Größe eine düsenähnliche Wirkung hat. Im Rahmen der Erfindung können anstelle pyrotechnischer Treibsätze selbstverstandlxch auch Gaserzeuger anderer Art vorgesehen werden, und zwar beispielsweise solche, bei denen ein Gas, wie Frigen 12, aus seinem flüssigen Zustand durch Zuführung von Wärme in einen gasförmigen Zustand überführt wird. Die erforderliche Verdampfungswärme wird bei Gaserzeugern dieser Art mittels einer Patrone entwickelt, die über ein Sensorsystem in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Grenzwert der Fahrzeugverzögerung gezündet werden kann.
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Claims (10)

- 8 - Daim 9024/4 Ansprüche
1. Schutzvorrichtung, insbesondere für die Insassen von
\s Kraftfahrzeugen, mit einem Luftsack, der* T^ßi überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung mittels eines Gases selbsttätig aufblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftsack (5) eine beim Aufblasen, bezogen auf die HauptStrömungsrichtung (13) des Gases, mit Abstand zum Sackboden liegende und quer zur Hauptströmungsrichtung des Gases sich erstreckende Einlage (lO) zugeordnet ist, die in ihrem im Gashauptstrom liegenden Bereich eine Prallfläche für das einströmende Gas bildet.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (5) aus einer Faltlage, in der er innerhalb eines Hohlraumes (7) liegt, aufblasbar ist und in seinem freien Randbereich mit der Randzone (9) des Hohlraumes (7) verbunden ist.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (5) in seiner Faltlage innerhalb einer stulpenartigen Umhüllung (8) liegt, die im Bereich der freien Randzone (9) des Hohlraumes (7) befestigt ist.
4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (8) beim Aufblasen des Sackes mit diesem aus dem Hohlraum ausstülpbar ist und in ihrem randfernen Mittelbereich (1O) eine für Gase hoher Strömungsgeschwindigkeit zumindest weitgehend undurchlässige Zone aufweist, die die Prallfläche bildet.
5· Schutzvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (8) außerhalb ihres Mittelbereiches (lO) eine offene Struktur aufweist.
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6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (8) außerhalb ihres Mittelbereiches (lO) durch Halteleinen gebildet ist.
7· Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (8) netzartig ausgebildet ist und in ihrem randfernen Mittelbereich (lO) eine Auflage aufweist, die als Prallfläche dient.
8. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Kraftfahrzeug über ein mit einer M Lenkspindel verbundenes Lenkrad lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (7) durch ein in an sich bekannter Weise am oberen Ende der Lenkspindel (2) angeordnetes Verformungsglied (3) gebildet ist.
9. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Gases ein innerhalb des Hohlraumes (7)angeordneter und unterhalb der stulpenartigen Umhüllung (8) liegender Gaserzeuger (11) vorgesehen ist.
10. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Gases wenigstens ein angrenzend an den Hohlraum (7) angeordneter Gaserzeuger (l6) vorgesehen ist·
11« Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das. in den Sack (5) einströmende Gas eine zur Achse des Hohlraumes (7) etwa parallele Hauptströmungsrichtung (13) aufweist.
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