DE2330194B2 - Gaszufuehreinheit einer aufprallschutzvorrichtung fuer kraftfahrzeuginsassen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gaszuführeinheit einer Aufprallschutzvorrichiung mit einem aufblasbaren Schutzkissen für Kraftfahrzeuginsassen, wobei die Gaszuführeinheit eine Vorrichtung zum Dämpfen des Schalls und zum Kühlen des Gases beim Überströmen in das Schutzkissen aufweist.

Bekannte Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, bei welchen zur Verminderung bzw. Verhinderung des Aufpralls der Fahrzeuginsassen auf harte Objekte in der Fahrzeugkabine ein Gassack oder -kissen vorgesehen ist, welches sich bei Aufprallgefahr bzw. beim Aufprallen selbsttätig und schnell aufbläht, haben u. a. den Nachteil, daß sich durch das schlagartige Verdrängen der Luft in der Kabine infolge der plötzlichen Volumenzunahme des Kissens eine Druckwelle bildet, die einen lauten Knall verursacht, der bei den Fahrzeuginsassen unter Umständen eine schockartige Wirkung auslösen kann.

Beim Betrieb von Sicherheitseinrichtungen der genannten Art, bei denen das Druckgas durch einen von einem Sensor gesteuerten Feststoff-Gasgenerator erzeugt wird, kommt noch ein weiteres Problem hinzu, welches darin besteht, daß die energiereiche Gasströmung bei ungehindertem Eintritt bzw. mit nur ungenügend reduzierter Temperatur das flexible Material des Kissens in der Regel beschädigt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den direkten Aufprall der aus einer Düse ausströmenden heißen Gase auf die Innenwand eines Gaskissens mittels eines Auffang- oder Bremsschirmes abzudämpfen. Hierdurch wird zwar die mit dem oder den Fahrzeuginsassen in Berührung kommende Haut des Gaskissens vor Überhitzung geschützt, eine schalldämpfende Wirkung wird aber nicht erzielt. &o

Außerdem ist eine Vorrichtung zum Aufblasen von Sicherheitskissen bekannt geworden, bei weicher nach Zündung einer Pulvertreibladung das in einer Druckflasche enthaltene Gas erhitzt und dadurch im Volumen vergrößert wird. Gleichzeitig erzeugt die Treibladung eine öffnung in der Druckflasche, durch die das Druckgas in einen Diffusor und von dort in das Gaskissen strömt.

Vorrichtungen dieser Art sind aufwendig und unwirtschaftlich, u.a. weil die Bereitstellung von Druckflaschen in Sonderausführung kosispielig ist und weil nach ihrem Einbau in ein Fahrzeug in regelmäßigen Zeitabständen zeitraubende Funktionsüberprüfungen erforderlich sind, um die stete Bereitschaft einer solchen Sicherheitsvorrichtung zu gewährleisten.

Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung ähnlicher Art ist das einen Treibsatz enthaltende zylindrische Gehäuse mit Abstand von einem größeren mit einer Bodenöffnung versehenen Gehäuse umgeben. Der auf diese Weise abgeschirmte Treibsatz ist in ein mit dem zusammengefalteten Kissen verschlossenen äußeren Gehäuse mit wesentlich größerem Durchmesser und größerer Tiefe derart fest angeordnet, daß die Treibgase gezwungen sind, durch das Loch im Boden des inneren Gehäuses in den Zwischenraum zwischen den Wänden des inneren und des äußeren Gehäuses zu entspannen, wobei die Richtung des Gasstromes geändert und seine Strömungsgeschwindigkeit durch relativ enge Öffnungen in einem das innere und das äußere Gehäuse verbindenden Flansch abgebremst werfen.

Infolge des relativ kurzen Weges des Gasstromes von seiner Quelle bis zum Eintritt in das flexible Kissen sind bei dieser bekannten Vorrichtung nicht nur die Abkühlung des Gases und die Dämpfung des Geräusches unbefriedigend, es können sogar noch heiße Ascheteilchen des abbrennenden Treibsatzes an die flexiblen Kissenwände geschleudert werden und diese verletzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Gaszuführeinheit zum schalldämpfenden und zum temperaturreduzierenden Einleiten des von einer Gasquelle hergeleiteten Gasstromes in einen flexiblen Gassack oder ein Kissen zu schaffen.

Gemäß der Erfindung ist die Lösung dieser Aufgabe bei einer Gaszuführeinheit der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Gehäuseteile mit stirnseitig konzentrisch angeordneten Stegringen, wobei die Stegringe nach dem Zusammenfügen der Gehäusehälften jeweils mit Abstand in die Zwischenräume der gegenüberliegenden Stegringe hineinragen und dabei im Längsschnitt mäanderförmig vom Zentrum des Baukörpers zur Peripherie verlaufende Kanäle bilden.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung durchströmt das Gas eine Kaskade hintereinanderliegender diffusorartig wirkender Kanäle, wobei es vor Einlauf in jede Kaskadenstufe mittels einer Staupunkt-Umlenkung zusätzlich abgebremst wird.

Durch dieses System werden der Strömungsenergie absichtlich Verluste zugefügt, d. h. an jeder Staupunkt-Umlenkung wird die Strömung abgebremst und um etwa 90 bis 180 Grad umgelenkt. An allen Staupunkten wird daher die Strömungsenergie in Wärme umgesetzt, die das Gehäuse aufnimmt.

Die erzielbare Abkühlung des Gases hängt ganz allgemein von der Anzahl der Umlenkungen, der Wärmekapazität sowie der Masse der durchströmten Kanäle oder Kammern ab. Sie ist rechnerisch vorherbesiimrnbar.

Die durch die Erfindung geschaffene Gaszuführeinheit stellt somit ein Mehrkammersystem dar, welches nach dem Prinzip des Reflexionsdämpfers arbeitet. Durch Einstellung der Expansionsverhältnisse von Kammer zu Kammer bzw. von einem Kanalabschnitt zum nächsten über die Geometrie des jeweils folgenden

„nd das häufige Umlenken an den Staupunkten ^RaUJ eine Reduzierung des Schaiidruckes erzielt, so ^wir„^ar Ausströmen des Me üums aus dem letzten ^da ι ,H beim Einströmen in den Gassack bzw. das ^Kan "«fr noch ein niedriger Druck in der Strömung ^KiSSenJ und der durch das Aufblähen des Kissens ^he . KmIl in erträglichen Grenzen liegt. Bei ersten ^erzeUg- en konnte eine Schallreduzierung von 165 auf erreicht werden. Eine Kombination von _Und Absorptions-Schalldämpfer ist eben-

^fan^ren'ruckspitzen werden abgebaut und die Strömung ums ist kaskadenartig »herunterexpandiert«, . _Ausströmzeit nahezu unverändert bleibt. Am -hnitt des letzten Kanals sind etwa von verbrennung herrührende D'uckschwankungen ^der ,in5 geglättet. Ein weiterer Vorteil, der sich Tu die Folge von Umlenkungen und die daran Mietenden Entspannungsphasen ergibt, ist eine ^ah^Se^Cr sehend gute Reinigung des strömenden Mediums. S η den Gassack gelangenden AscheteUchen sind R bei Verwendung von Feststofftre.bsatzen zur r«erzeugung nach Milligramm zu messen. Feste τ IhenTonnen sich nicht schwebend im Gasstrom ^Te η dessen häufiger Umlenkung halten. An den wegen dessen ng ^ _{Feststoffbestandteile}

'^geschlagen Bei Zwischenschaltung von Filterge-" eS η oder feinmaschigen Metallsieben können auch ebnere Teilchen zurückgehalten werden. Infolge der Kühlung des vom Generator erzeugten Gases fallen f_e Sr diejenigen Festbestandteile aus, die erst be, 'irrigeren Temperaturen kondensieren.

VoSSite Weiterbildungen des Erf.ndungsgegen_s,andes sind aus den Unteransprüchen und aus den nachfogend beschriebenen sowie >n der Ze.chnung da rg« eilten Ausführungsbeispielen zu ersehen.

Fig. 1 im Mittellängsschnitt eine runde Gaszuführeinheit mit einem Feststoffgenerator und einem scheibenförmigen Schalldämpfer einer am Lenkrad von Kraftfahrzeugen anzuordnenden Aufprallschutzvorrichtung;

Fig.2 im Mittellängsschnitt eine ähnliche aber zyünderförmige Anordnung für den Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges;

Fig.3 eine andere Anordnung gemäß Fig.2 mit intermittierender Generatoranlage; und

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer vervollständigten Anordnung für den Beifahrersitz.

Die Anordnung nach Fig. 1 besteht aus zwei Gehäuseteilen 11 und 12. Beide Teile weisen je eine zentrische Aushöhlung auf, die zum Einlegen eines Treibsatzes mit Zündanlage dient, sowie konzentrische ringförmige und für den Durchtritt des Gasstromes geeignete Kanäle mit Wänden 5 bis 10 und Stegringen 5¹, 7¹, 9¹ und 13¹. Die Durchmesser der ringförmigen Kanäle und die Kanalbreiten nehmen in radialer Richtung von innen nach außen zu. Das von dem über eine elektrische Zuleitung 1 und einen Zünder angefeuerten Feststofftreibsatz 3 erzeugte Gas strömt gemäß F i g. 1 vom Brennraum 4 zur Kanaleinmündung, wo es unmittelbar nach Eintritt am Kanalwandabschnitt 5, der sich in radialer Richtung erstreckt, umgelenkt wird. Der energiereiche Gasstrom trifft auf die Stauwand 6 und erfährt hier eine weitere Umlenkung in eine um 90° abweichende Richtung. Beim Aufprall auf die Stauwände 5, 6 und weitere wird die Strömungsgeschwindigkeit jeweils drastisch reduziert. Strömungsenergie wird dabei in Wärme umgesetzt, so daß sich die Stegringe 5\ 7¹, 9¹ und 13¹ sowie die Wand,; beider Gehäuse 11 und 12 aufheizen. Das Gas strömt daher mit zunehmend reduziertem Druck und mit herabgesetzter Temperatur zur Müdnung 13 und in den in F i g. 1 nicht dargestellten Gassack.

Der Strömungsquerschnitt der Kanalabschnitte verbreitert sich von seiner Einmündung beim Kanalabschnitt 5 zur Ausmündung 13 stetig, so daß eine diffusorartige Wirkung eintritt. Die kaskadenartig ringförmige Staffelung bewirkt zudem von Stufe zu Stufe ein größeres Volumen des jeweils benachbarten äußeren Ringkanals, was zur Entschärfung des energiereichen Gasstromes beiträgt.

is In Fig. 2 ist eine ähnlich aufgebaute Sicherheitseinrichtung für den Beifahrer eines Kraftfahrzeuges im Schnitt und ohne den zu füllenden Gassack gezeigt. Es handelt sich dabei um ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, in welchem ein von einem nicht gezeigten Sensor gezündeter Gasgenerator 20 üblicher Bauart und zwei symmetrisch ausgebildete und zu beiden Seiten des Generators angeordnete Schalldämpfer 21, 22 untergebracht sind, von denen nachfolgend der erstgenannte näher beschrieben wird. Der Schalldämpfer 21 weist ähnlich wie die Konstruktion nach Fig. 1 konzentrisch angeordnete kommunizierende Ringräume 24, 25, 26 auf, welche von Stegringen 27, 28, 29, 30 sowie von den dazugehörigen kreisrunden Bodenplatten 31 und 32 gebildet werden. Die Stegringe 27 bis 30 sind mit ihren Bodenplatten gegeneinander und zum Gehäuse 33 des Generators durch Stiftschrauben 35 festgelegt. Das Ganze wird von einem Außengehäuse 34

umschlossen.

Das im Gasgenerator 20 erzeugte und durch die Bohrungen 36 des inneren Generatorgehäuses in den Gassammelraurn 37 austretende Gas strömt zu den Schalldämpfern 21 und 22. Nachfolgend wird nur die Wirkungsweise des Schalldämpfers 21 erläutert. Der Schalldämpfer 22 arbeitet in gleicher Weise. •»ο Der Gasstrom tritt durch das zentrische Leitrohr 23 in den Schalldämpfer 21 ein und staut sich zunächst an der Bodenwand 3:8, von wo er in den Ringraum umgelenkt wird und bis zu einem gewissen Grade bereits an Geschwindigkeit verliert, da er an der Bodenwand 38 — der ersten der zu passierenden Staupunkte — abgebremst wird, wobei von der Bodenplatte 31 bereits eine beträchtliche Energiemenge aufgenommen und in Wärme umgeformt wird. Gleiches geschieht an den weiteren Stauwänden 39 und 40, so daß der aus den öffnungen 41 und 42 zwischen den Stegen 43 in den nicht gezeichneten Gassack austretende Gasstrom schon soweit abgekühlt und in seiner Geschwindigkeit herabgesetzt ist, daß für den flexiblen Sack keine Gefahr der Beschädigung mehr besteht und 55 auch ein lauter Knall vermieden wird.

In F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer zweistufigen Gasgeneratoranlage dargestellt. Es sind zwei Gasgeneratoren mit unsymmetrischen Feststofftreibsätzen 44 und 45 vorhanden. Hier wird das zum 60 Füllen des Gassackes benötigte Druckgas aus zwei Quellen hergeleitet und — nachdem es in der oben besprochenen Weise durch mehrfache Umlenkung in den Schalldämpfern 46 und 47 bez. Temperatur und Druck reduziert wurde — durch die Ausiaßschütze 65 und 49 in den nicht dargestellten Gassack eingeblasen. Die bereits bei der Beschreibung der F i g. 1 und 2 näher bezeichneten Konstruktionseinzelheiten der Gasgeneratoren und Schalldämpfer sind auch in F i g. 3 enthalten

und werden hier nicht näher beschrieben. Der Weg des Gasstromes durch den Schalldämpfer 46 ist mittels der Pfeile 14 bis 19 angedeutet.

Die beiden Gasgeneratoren gemäß F i g. 3 werden fahrgeschwindigkeitsabhängig gezündet, so daß das entwickelte Gasvolumen bzw. die Füllung des Gassakkes bei Kollisionen, die sich bei höherer Geschwindigkeit des Fahrzeuges ereignen, größer ist als das Volumen, welches bei Zusammenstößen mit niedriger Fahrgeschwindigkeit in den Gassack strömt.

Fig.4 ist eine perspektivische Ansicht der Gaszuführeinheit nach Fig.2. Im zylindrischen Gehäuse 50 sind nicht sichtbar ein Gasgenerator und die dazugehörigen Schalldämpfer untergebracht. Durch Schlitze 51 tritt das Gas in den Raum 52, der von der zeichnerisch nur teilweise dargestellten Anschlußkonsole 53 gebildet wird. Diese wird mittels des Einbaurahmens 54 am zeichnerisch nicht dargestellten Armaturenbrett vor dem Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges befestigt. Auf dem teilweise freigelegten Einbaurahmen 54 liegt das teilweise abgeschnitten dargestellte Lochblech 55 auf, dessen abgekröpfter Rand 56 zusammen mit dem Randbereich des Gassackes 57 und seitlichen z. B. aus weichplastischem Material bestehenden Stützleisten 58 durch Schrauben 59 gehalten wird. Zwischen den Stützleisten 58 ist der Gassack in zickzackförmiger Faltung 60 eingelegt. In Richtung zum Beifahrer ist der gefaltete Gassack 57 mittels einer Berstfolie 61, welche bei Belastung durch beginnendes Aufblähen des Gassackes 57 in den Trennähten 62 aufreißt, abgedeckt. Zur Reinigung des in den Gassack 57 einströmenden Gases ist ein am Lochblech 55 anliegendes Filtergewebe 63 in den Gasstrom eingeschaltet, wodurch insbesondere die Abbrandreste zurückgehalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gaszuführeinheit einer Aufprallschutzvorrichtung mit einem aufblasbaren Schutzkissen für Kraftfahrzeuginsassen, wobei die Gaszuführeinheit eine Vorrichtung zum Dämpfen des Schalls und zum Kühlen des Gases beim Überströmen in das Schutzkissen aufweist, gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Gehäuseteile (11 und 12 bzw. 31 und 32) mit stirnseitig konzentrisch angeordneten Stegringen (5¹, V, 9¹, 13¹; 27 bis 30), wobei die Stegringe nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteile jeweils im Abstand in die Zwischenräume der gegenüberliegenden Stegringe hineinra- >⁵ gen und dabei im Längsschnitt mäanderförmig vom Zentrum des Baukörpers zur Peripherie verlaufende Kanäle bilden.

2. Gaszuführeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Gehäuseteilen (11 und 12) bestehende Baukörper als Träger mindestens eines, vorzugsweise zentrisch gelagerten, Treibsatzes (3) dient.