DE4022420A1 - Luftsack in einer passiven rueckhalteeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftsack in einer passiven Rückhalteeinrichtung, welcher durch Reaktion eines Gases in einer Aufblaseinrichtung bzw. einem Gasgenerator zur Expansion gebracht wird, wenn das Fahrzeug in eine Kollision verwickelt ist, und der die Person im Fahrzeug schützt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Luftsack, der mit einem Abgasauslaß zur allmählichen Ableitung von Gas versehen ist, um den Stoß abzuschwächen, wenn diese Person auf den Luftsack trifft.

Die passive Rückhalteeinrichtung, die an einem festen Teil einer Fahrzeugkarosserie vor dem Fahrersitz eingebaut ist, spielt eine bedeutende Rolle bei dem Schutz einer Person im Wagen vor Verletzungen infolge von Fahrzeugunfällen, da der Luftsack plötzlich bei der Fahrzeugkollision durch den Druck des Reakti­ onsgases aufgeblasen wird, das von einem Gasgenerator freigesetzt wird, der fest an einem Lenkrad oder einem Armaturenbrett vorgesehen ist.

Bei einem solchen passiven Rückhaltesystem 1 wird beispielweise die chemische Reaktion eines gaserzeugenden Mittels durch ein Kollisionssignal von einem Kollisionsdetektionssensor eingelei­ tet, wenn die Fahrzeugverzögerung größer als ein vorbestimmter Wert ist, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Einrichtung weist eine Aufblaseinrichtung bzw. einen Gasgenerator 2 auf, um das Reaktionsgas einzuspritzen, und einen Luftsack 3 auf, dessen Basis an dem Gasgenerator 2 befestigt ist und der durch das von dem Gasgenerator 2 eingespritzte Gas aufgeblasen wird. Diese passive Rückhalteeinrichtung ist an einem festen Teil der Fahrzeugkarosserie, wie dem Mittelteil des Lenkrades 5, vorgese­ hen, wobei der Luftsack zusammengefaltet und in einem Polsterteil 4 aufgenommen ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, leitet das gaserzeugende Mittel in dem Gasgenerator 2 die Reaktion ein, wenn das Fahrzeug in eine Kollision verwickelt ist, und der Luftsack 3 wird momentan durch das so erzeugte Reaktionsgas zur Expansion gebracht. Der Luftsack nimmt die Person M auf, die durch die Trägheit nach vorne geschleudert wird, und er schützt diese vor einem Auftreffen auf die Fahrzeugkarosserie.

Wenn die Person M auf den Luftsack 3 auftrifft und aufgenommen wird, der bei der Fahrzeugkollision aufgeblasen wird, ist der Druck in dem Luftsack 3 relativ hoch, und die durch die Kollision bzw. das Auftreffen bewirkte Stoßbelastung ist groß. Um diese Stoßbelastung abzuschwächen, ist ein Abgasauslaß an dem Luftsack 3 vorgesehen. Durch allmähliches Ablassen des Hochdruckgases im Luftsack 3 über den Abgasauslaß 6 wird der Stoß infolge des Auftreffens der Person M auf dem Luftsack 3 abgefangen.

Fahrzeuge, die mit einer derartigen passiven Rückhalteeinrichtung 1 ausgestattet sind, fahren jedoch in den verschiedensten Gebieten. Insbesondere kann das Fahrzeug in Zonen mit hoher Temperatur, wie den Äquatorzonen, oder in Zonen mit extrem niedriger Temperatur, wie in Sibirien, fahren. Wenn die Atmosphä­ rentemperatur an dem jeweiligen Ort sehr unterschiedlich ist, an dem das Fahrzeug fährt, ändern sich die Bedingungen für die chemische Reaktion des Gaserzeugungsmittels entsprechend der Temperatur. Daher ändern sich auch die Reaktionsbedingungen des gaserzeugenden Mittels in dem Gasgenerator 2. Insbesondere läuft in Zonen mit hoher Temperatur die Reaktion nicht nur sehr schnell ab, sondern der Innendruck im Luftsack ist hoch, da er mittels des Gases unter hoher Temperatur aufgeblasen wird. Bei Zonen mit niedriger Temperatur hingegen ist der Innendruck im Luftsack nicht sehr hoch, da die Temperatur des Reaktionsgases niedrig ist. Als Folge hiervon ergeben sich äußerst unterschiedliche Zeiten in Abhängigkeit von dem Einsatzbereich des Fahrzeuges, die erforderlich sind, um den Luftsack 3 vollständig in seinen expandierten Zustand zu bringen. Im allgemeinen beläuft sich die Zeit zum vollständigen Expandieren des Luftsackes 3 auf etwa 30 ms bei Normaltemperatur, auf etwa 25 ms bei einer hohen Temperatur und auf etwa 40 ms bei einer niedrigen Temperatur.

Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit 48 km/h beträgt, beläuft sich die Zeit, gerechnet von der Fahrzeugkollision bis die Person M im Fahrzeug auf das Lenkrad 5 trifft, auf etwa 50 bis 70 ms, und die Zeit, die verstreicht, bis die Person auf das Armaturenbrett oder die Windschutzscheibe auftrifft, beläuft sich auf etwa 70 bis 90 ms. Diese Zeit ist nicht von der Atmosphären­ temperatur bzw. der Umgebungstemperatur abhängig.

Wenn daher die Person M auf den aufgeblasenen Luftsack nach der Fahrzeugkollision trifft, erhält man unterschiedliche Innendrücke im Luftsack 3 in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungs­ luft. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Zeit bis zum vollständigen Expandieren des Luftsackes 3 im Hochtemperaturbe­ reich kurz ist und der Innendruck im Luftsack 3 relativ hoch ist, wenn die Person M auf den Luftsack 3 trifft. In Bereichen mit niedriger Temperatur hingegen ist die bis zum vollständigen Expandieren des Luftsackes 3 verstreichende Zeit lang und der Innendruck im Luftsack 3 relativ niedrig, wenn die Person M auf den Luftsack 3 auftrifft. Auf diese Weise ändert sich der Innendruck im Luftsack 3 in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft.

Wenn der Luftsack 3 mit einem Abgasauslaß 6 entsprechend den voranstehenden Ausführungen versehen ist, wird ein Teil des Reaktionsgases, das von dem Gasgenerator 2 während des Aufblas­ vorganges des Luftsackes 3 in denselben eingeleitet wird, über den Abgasauslaß 6 abgeleitet. Dies führt zu einem Druckabfall, und man benötigt mehr Zeit, bis der Luftsack vollständig zur Expansion gebracht worden ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine passive Rückhalteeinrichtung bereitzustellen, bei der eine Person in einem Fahrzeug durch einen Luftsack mit einem konstanten und stabilen Innendruck unabhängig von der Umgebungstemperatur abgefangen wird.

Ferner soll nach der Erfindung eine passive Rückhalteeinrichtung bereitgestellt werden, bei der der Druckabfall bzw. Druckverlust während der Expansion des Luftsackes so gering wie möglich gehalten wird und die Zeit bis zur vollständigen Expansion des Luftsackes verkürzt wird, so daß dann, wenn eine Person im Fahrzeug durch den Luftsack zurückgehalten wird, die auf die Person wirkende Stoßbelastung wirksam abgeschwächt und absorbiert wird.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine passive Rückhalte­ einrichtung dadurch aus, daß ein warmschrumpfbares Material vorgesehen wird, welches wenigstens einen Teil des Abgasauslasses im Normalfall sperrt und bei dem eine Schrumpfung in einer solchen Richtung auftritt, daß der Durchtrittsquerschnitt im Abgasauslaß vergrößert wird, wenn das Reaktionsgas von der Aufblaseinrichtung bzw. dem Gasgenerator eingeleitet wird.

Wenn der Luftsack nach der Erfindung zum Einsatz kommt, ist der Durchtrittsbereich im Abgasauslaß relativ verengt, oder der Abgasauslaß ist abgesperrt, so daß wenigstens ein Teil des Abgasauslasses durch das warmschrumpfbare Material gesperrt ist. Wenn daher das Reaktionsgas in den Luftsack von dem Gasgenerator eingeleitet wird, strömt das Reaktionsgas entweder nicht über den Abgasauslaß aus, oder es strömt nur in kleinen Mengen aus. Auf diese Weise wird der Luftsack wirksam zur Expansion gebracht, und die bis zur vollständigen Expansion des Luftsackes benötigte Zeit wird verkürzt.

Andererseits hat das in den Luftsack eingeleitete Reaktionsgas eine beträchtlich hohe Temperatur, während der Durchtrittsbereich in dem Abgasauslaß allmählich vergrößert wird, da das warm­ schrumpfbare Material am Abgasauslaß durch die Wärme des Reaktionsgases schrumpft. In diesem Fall ändern sich die Reaktionsgeschwindigkeit des gaserzeugenden Mittels und die Gastemperatur entsprechend der Umgebungstemperatur, und auch die Wärmemenge des Reaktionsgases ändert sich nach Maßgabe der Umgebungstemperatur. Insbesondere in Zonen mit hoher Temperatur wird das Reaktionsgas schnell erzeugt bzw. freigesetzt, und die Wärmemenge des Reaktionsgases ist relativ groß, da die Umgebungs­ temperatur hoch ist. In Zonen mit niedriger Temperatur hingegen wird das Reaktionsgas langsam freigesetzt bzw. erzeugt, und der Wärmeinhalt des Reaktionsgases ist relativ niedrig, da die Umgebungstemperatur niedrig ist. Da sich das Ausmaß des Schrump­ fens und die Geschwindigkeit des Schrumpfens des Materials nach Maßgabe der Wärme des Reaktionsgases ändern, schrumpft das Material nach Maßgabe der Umgebungstemperatur. Insbesondere wenn das Fahrzeug in Zonen mit einer hohen Temperatur fährt, schrumpft das Material in starkem Maße und schnell und der Durchtrittsbe­ reich im Abgasauslaß vergrößert sich innerhalb kurzer Zeit. Wenn hingegen das Fahrzeug in Zonen mit niedriger Temperatur fährt, schrumpft das Material relativ geringfügig und langsam. Als Folge hiervon wird in Zonen mit hoher Temperatur ein Teil des Reakti­ onsgases über den Abgasauslaß in einer relativ großen Menge und schnell abgeleitet, während in Zonen mit einer niedrigen Temperatur ein Teil des Reaktionsgases über den Abgasauslaß in relativ kleinen Mengen und langsam abgegeben wird. Daher bleibt der Innendruck im Luftsack nahezu auf einem konstanten Wert unabhängig davon, ob das Fahrzeug in Zonen mit hoher Temperatur oder mit niedriger Temperatur fährt.

Wenn somit der Innendruck im Luftsack auf einem nahezu konstanten Wert bleibt, ist auch die Stoßbelastung auf die Person beim Abfangen durch den Luftsack ebenfalls etwa gleichbleibend, und der Luftsack kann die Person immer unter gleichbleibenden Verhältnissen unabhängig von der Umgebungstemperatur zurückhal­ ten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh­ rungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Die Erfindung umfaßt nicht nur die einzelnen Konstruktionsmerkmale, sondern auch die Kombination von Elementen und die Anordnung derselben, welche nachstehend näher erläutert sind. Selbstver­ ständlich sind auch Modifikationen und Änderungen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsge­ danken zu verlassen.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Luftsackes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Luftsackes längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, wobei jedoch der Luftsack im expandierten Zustand gezeigt ist, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist,

Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, bei der der Luftsack jedoch im expandierten Zustand gezeigt ist, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Beispiels einer passiven Rückhalteeinrichtung, die am Lenkrad vorgesehen ist, und

Fig. 6 eine Ansicht zur Verdeutlichung des Luftsacks im expandierten Zustand.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Luftsack 3 eine Gasgenera­ torbefestigungsöffnung 2 zur Aufnahme einer Aufblaseinrichtung bzw. eines Gasgenerators und ein Paar von Abgasauslässen 6 und 6 auf. Auf der Innenfläche des Luftsackes 3 sind zwei Material­ stücke 8 und 8 mit einer etwa viereckförmigen Gestalt vorgese­ hen, um die beiden Abgasauslässe 6 und 6 zu sperren. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Abgasauslaß 6 an einem Ende des Materials 8 angeordnet, wie dies in Fig. 2 detailliert gezeigt ist, und nur das andere Ende des Materials 8 ist an einem Grundgewebe 3a des Luftsacks 3 mittels eines Fadens 9 angehef­ tet. Das Material 8 besteht beispielsweise aus einer Nylonwebwa­ re, die mit Neoprenkautschuk oder Silikonkautschuk beschichtet ist, oder aus einem warmschrumpfbaren Material, wie einer Kunststoffolie mit warmschrumpfbaren Eigenschaften.

In diesem Luftsack 3 wird das Reaktionsgas schnell freigesetzt bzw. erzeugt, wenn die Aufblaseinrichtung bzw. der Gasgenerator bei einer Fahrzeugkollision aktiviert wird, und wenn das Fahr­ zeug in Zonen mit hoher Temperatur fährt. Als Folge hiervon wird der Luftsack 3 schnell expandiert, und der Wärmeinhalt des Reaktionsgases ist ebenfalls relativ hoch. Da das Material 8 durch diese Wärme entsprechend Fig. 3 schnell schrumpft, wird der Abgasauslaß 6 schnell geöffnet. Somit wird der Durchtritts­ querschnitt im Abgasauslaß 6 schnell vergrößert, und es kann eine relativ große Reaktionsgasmenge zur Außenseite hin abgelei­ tet werden. Somit steigt der Innendruck im Luftsack 3 nicht sehr stark an, und der Luftsack behält seine vorbestimmte Größe nahezu bei.

Wenn andererseits der Gasgenerator bei der Fahrzeugkollision aktiviert wird, wenn das Fahrzeug in Zonen mit niedriger Tempe­ ratur fährt, wird das Reaktionsgas relativ langsam erzeugt bzw. freigesetzt. Als Folge hiervon expandiert der Luftsack 3 relativ langsam, und der Wärmeinhalt des Reaktionsgases ist nicht so hoch. Da das Material 8 durch diese Wärme entsprechend Fig. 4 langsam schrumpft, wird der Abgasauslaß 6 langsam geöffnet. Daher wird der freie Durchtrittsquerschnitt des Abgasauslasses 6 nicht sehr stark vergrößert, und es wird eine relativ kleine Menge des Reaktionsgases nach außen abgeleitet. Der Druck im Luftsack 3 nimmt daher nicht sehr stark ab, und der Luftsack behält seine vorbestimmten Abmessungen nahezu unverändert bei.

Das Material 8 mit warmschrumpfbaren Eigenschaften hat unter­ schiedliche Schrumpfgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Temperatur, d. h. das Material schrumpft nach Maßgabe der Umgebungstemperatur in den Zonen, in denen das Fahrzeug fährt. Daher bleibt der Druck im Luftsack 3 auf einem nahezu konstanten Wert unabhängig von dem Ort, an dem das Fahrzeug fährt.

Daher hat der Luftsack 3 gleichbleibende Abfangeigenschaften, welche nicht von der Umgebungstemperatur abhängig sind.

Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich.

Beispielsweise kann der Abgasauslaß 6 durch das Material 8 im Grundzustand bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vollständig abgesperrt werden, während der Abgasauslaß 6 geringfügig offen sein kann, ohne daß er vollstän­ dig abgesperrt ist. Das Material 8 kann für das jeweilige Paar von Abgasauslässen 6 vorgesehen sein. Natürlich kann auch ein gemeinsames Material für alle Abgasauslässe verwendet werden. Ferner kann das Material 8 als ein Verstärkungsmaterial einge­ setzt werden, um den Befestigungsabschnitt des Luftsackes 3 am Gasgenerator zu versteifen.

Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist das Material 8 an dem Grundgewebe 3a angeheftet. Das Material 8 kann jedoch auch haftend mit dem Grundgewebe 3a mittels Schwei­ ßen oder eine Klebeverbindung verbunden werden. Wie es sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, wird der freie Durch­ trittsquerschnitt des Abgasauslasses durch das warmschrumpfbare Material nach Maßgabe der Umgebungstemperatur verändert, und der Innendruck im Luftsack wird auf einem nahezu konstanten Wert ohne die Beeinflussung durch die Umgebungstemperatur gehalten.

Da der Innendruck im Luftsack auf einem nahezu konstanten Wert ohne Beeinflussung durch die Umgebungstemperatur gehalten wird, kann der Abgasauslaß relativ groß bemessen sein. Daher läßt sich der Abgasauslaß relativ einfach ausbilden, ohne das man erhöhte Herstellungsgenauigkeiten berücksichtigen muß.

Da ferner ein unnötiges Ausleiten des Reaktionsgases von dem Gasgenerator während des Expansionsvorganges des Luftsackes vermieden werden kann, braucht die Leistungsfähigkeit des Gasgenerators nicht erhöht zu werden. Daher kann man einen Gasgenerator mit kleinen Abmessungen einsetzen.

Claims (1)

1. Luftsack (3) in einer passiven Rückhalteeinrichtung, der einen Abgasauslaß (6) zum Ausleiten von im Innern desselben befindli­ chem Gas und zur Abschwächung der Auftreffbelastung aufweist, wenn eine Person im Fahrzeug auf den Luftsack (3) trifft, wobei der Druck durch die Ausleitung des Gases im Innern des Luftsac­ kes über den Abgasauslaß (6) herabgesetzt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Material (8) mit warmschrumpfbaren Eigenschaf­ ten vorgesehen ist, welches wenigstens einen Teil des Abgasaus­ lasses (6, 6) im Grundzustand sperrt und das eine Schrumpfung in einer solchen Richtung erfährt, daß der freie Durchtritts­ querschnitt des Abgasauslasses (6, 6) vergrößert wird, wenn das Reaktionsgas von dem Gasgenerator (2) eingeleitet wird.