DE4304854A1

DE4304854A1 -

Info

Publication number: DE4304854A1
Application number: DE4304854A
Authority: DE
Inventors: Jess A Cuevas
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1993-08-19
Also published as: US5257817A; JPH068788A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftsackaufblasvorrichtung, und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Steuern der Rate oder Menge des Gasflusses von einer Luftsackaufblasvorrichtung.

Ausgangspunkt

Eine herkömmliche Luftsack- oder Airbagaufblasvor richtung umfaßt einen Luftsack sowie eine Aufblasvor richtung, welche Gas zum Aufblasen des Luftsacks vor sieht. Eine Gasmenge ist unter Druck in der Aufblasvor richtung gespeichert. Auf die Aktivierung der Aufblasvor richtung hin wird das Gas freigegeben und in den Luftsack geleitet um diesen aufzublasen.

Bei einer Fahrzeugsicherheitsvorrichtung, welche einen Luftsack umfaßt, ist es wünschenswert, den im Luft sack herrschenden Druck zu steuern um sicherzustellen, daß der Luftsack im erwünschten Maß und dem erwünschten Zeitraum aufgeblasen wird. Das Steuern der Rate des Gas flusses in den Luftsack steuert den Aufblasvorgang des Luftsackes. Herkömmlicherweise wird eine Ventilanordnung benutzt um die Rate des Gasflusses aus der Aufblasvor richtung in den Luftsack zu steuern. U.S. Patent Nr. 36 38 964 offenbart eine Luftsackaufblasvorrichtung, welche ein bewegliches Glied zur Steuerung des Gasflusses in den Luftsack aufweist. Eine Menge an Silikonöl oder Fett werden durch einen Auslaß gedrückt, um die Bewegung des beweglichen Glieds zu verzögern und somit zu steuern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung wie z. B. ein Luftsack. Die Vorrichtung umfaßt eine Gasquelle und Mittel zur Bildung einer Gasausflußöffnung in der Gasquelle, um den Fluß des Gases von der Gasquelle in den Luftsack zu gestatten, so daß der Luftsack aufgeblasen wird. Ventilmittel zur Steuerung des Gasflusses durch die Gasausflußöffnung umfassen einen Kugelkolben, welcher in einem Zylinder angeordnet ist. Der Kugelkolben besitzt eine Oberfläche gegen welche das Gas wirkt, um den Kugel kolben innerhalb des Zylinders in eine erste Richtung zu bewegen um einen verstärkten Fluß des Gases durch die Gasausflußöffnungen zu gestatten.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Vorrichtung ein Glied welches die Bewegung des Kugel kolbens steuert. Das Glied besteht aus einem Elastomer material. Das Elastomerglied widersteht der Bewegung des Kugelkolbens und steuert diese somit. Während sich der Kugelkolben im Zylinder bewegt, vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen dem Kugelkolben und dem Elastomer glied und das Elastomerglied leistet der Bewegung des Kugelkolbens mehr Widerstand. Die Bauart des Elastomer glieds ist so gewählt, daß die Bewegungsrate des Kugel kolbens in einer erwünschten Art und Weise gesteuert wird. Dies steuert die Rate des Gasflusses in den Luft sack und somit auch den Druck im Luftsack.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorgenannten und andere Merkmale der vorliegen den Erfindung werden dem Fachmann durch die folgende Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf beilie gende Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der Aufblasvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1, welche eine Ventilanordnung in einem ersten Zustand zeigt; und

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich der aus Fig. 3, welche die Ventilanordnung in einem zweiten Zustand zeigt.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftsackaufblasvorrichtung, und speziell auf eine Auf blasvorrichtung zum Aufblasen eines Luftsacks zum Schutz eines Fahrzeuginsassens. Die vorliegende Erfindung ist auf zahlreiche Aufblasvorrichtungs-Bauarten anwendbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt Fig. 1 eine Auf blasvorrichtung 10 dar zum Aufblasen eines Luftsacks (nicht dargestellt) zum Schutz eines Fahrzeuginsassens. Die Aufblasvorrichtung 10 ist eine Ergänzungs-, Additions- oder Vermehrungs-Aufblasvorrichtung, welche eine Gasmenge aufweist, die in einem Behälter in der Aufblasvorrichtung, normalerweise unter Druck, gespei chert ist. Die Aufblasvorrichtung umfaßt einen Initiator oder Zünder und eine Menge brennbaren Materials, welche in dem Behälter angeordnet ist. Auf Aktivierung der Auf blasvorrichtung hin entzündet der Zünder das brennbare Material, welches Hitze erzeugt um den Druck des Gases in dem Behälter zu erhöhen. Das brennbare Material erzeugt ebenfalls zusätzliches Gas, um das im Behälter gespei cherte Gas zu vermehren (also Gas hinzuzuaddieren). Das gespeicherte Gas und das von dem brennbaren Material er zeugte Gas wird in den Luftsack geleitet um den Luftsack auf zublasen. Es sei bemerkt, daß die vorliegende Er findung bei einer Aufblasvorrichtung angewendet werden könnte, die nur brennbares Material verwendet um Gas zu erzeugen, anstatt bei einer Additions-Aufblasvorrichtung.

Bei der Aufblasvorrichtung 10 ist eine Gasmenge 12 unter Druck in einem Behälter 14 gespeichert. Das Gas 12 ist vorzugsweise Argon, obwohl auch andere Gase wie Luft oder Stickstoff verwendet werden könnten. Der Behälter 14 umfaßt ein Gehäuse 16 und zwei Enddeckel 18 und 20. Eine Zünderanordnung 34, welche einen Zünder und ein brennba res gaserzeugendes Material umfaßt, ist innerhalb des Gases 12 in dem Behälter 14 benachbart zum Enddeckel 18 angeordnet. Eine Platzscheibe 22 versiegelt eine Öffnung 24 in dem Enddeckel 20.

Ein zylindrisches Diffuserrohr 26 erstreckt sich um den Behälter 14. Ein Ende des Diffuserrohrs 26 ist bei 28 am Gehäuse 16 in der Nähe des Enddeckels 18 befestigt. Das andere Ende des Diffuserrohrs 26 ist bei 30 an dem Enddeckel 20 befestigt. Das Diffuserrohr 26 besitzt längsseitig eine Reihe von Auslässen 32 um Gas von der Aufblasvorrichtung 10 in den Luftsack zu leiten.

Die Aufblasvorrichtung 10 umfaßt eine Ventilan ordnung 40 zum Steuern des Flusses des Gases 12 aus der Aufblasvorrichtung 10. Die Ventilanordnung 40 umfaßt einen Zylinder 42, der als Teil des Enddeckels 20 aus gebildet ist. Der Zylinder 42 erstreckt sich von einem sich radial erstreckenden Abschnitt 44 des Enddeckels 20 axial nach außen. Der Zylinder 42 besitzt eine zylindri sche Außenoberfläche 46 (Fig. 3) und eine zylindrische Innenoberfläche 48 zwischen welchen sich eine Reihe von radialen Gasauslaßöffnungen 50 erstrecken.

Ein Kugelkolben 52 ist im Zylinder 42 angeordnet. Der Kugelkolben 52 hat eine sphärische Form und besteht vorzugsweise aus Nylon mit einem Durometer von ca. 20. Falls die vorliegende Erfindung in einer Aufblasvorrich tung verwendet werden soll, die nur brennbares Material zur Erzeugung von Gas verwendet, besteht der Kugelkolben 52 vorzugsweise aus Stahl, um der Hitze der Verbrennungs wärme zu widerstehen. Der Kugelkolben 52 besitzt einen konvexen sphärischen Oberflächenabschnitt 54, der axial einwärts der Aufblasvorrichtung 10 zur Platzscheibe 22 weist (nach links wie dargestellt in Fig. 3). Der Kugel kolben 52 besitzt außerdem einen konvexen sphärischen Oberflächenabschnitt 58, der axial auswärts der Aufblas- Vorrichtung 10 weist (nach rechts wie dargestellt in Fig. 3).

Ein zylindrisch geformtes Elastomerglied 60 ist im Zylinder 42 axial auswärts des Kugelkolbens 12 angeord net. Das Elastomerglied 60 besteht vorzugsweise aus Shin- Etsu Silikon X-82-2001 A/B, welches von der Shin-Etsu Company in Los Angeles, Kalifornien, USA erhältlich ist.

Das Material ist in flüssiger Form erhältlich, wird in eine Gußform gewünschter Gestalt gegossen und bei Raum temperatur ausgehärtet, um das Elastomerglied 60 zu bilden. Nach Aushärtung kann das Elastomerglied eine Konsistenz vergleichbar mit der eines Radiergummis haben. Das Material pulverisiert, sobald auf es eine Kraft aus geübt wird, die eine vorbestimmte Größe übersteigt. Da das Elastomerglied 60 aus einem (vorzugsweise einem ein zigen) Stück festen Materials besteht, kann es leicht in der Aufblasvorrichtung 10 angebracht werden.

Eine Zumeßöffnungs- oder Mündungsplatte 64 ist an dem Enddeckel 20 befestigt und bildet das axiale äußere Ende des Zylinders 42. Eine Mündung 66 erstreckt sich axial durch die Mündungsplatte 64. Eine sich radial er streckende Oberfläche 68 der Mündungsplatte steht in Eingriff mit einer sich radial erstreckenden kreisrunden Endoberfläche 70 des Elastomerglieds 60.

Fig. 3 stellt die Teile der Ventilanordnung 40 in ei nem ersten Zustand vor der Aktivierung der Aufblasvor richtung 10 dar. Die Brech- oder Platzscheibe 22 ist in takt und hält das Gas 12 innerhalb des Behälters 14. Der Kugelkolben 52 ist am axial inneren Ende des Zylinders 42 zwischen der Öffnung 24 und den Gasausflußöffnungen 50 angeordnet. Das Elastomerglied 60 ist zwischen dem Kugel kolben 52 und der Mündungsplatte 64 angeordnet. Eine sich radial erstreckende planare Oberfläche 62 des Elastomer glieds 60 steht in Eingriff mit dem konvexen sphärischen Oberflächenabschnitt 58 des Kugelkolbens 52.

Auf Aktivierung der Aufblasvorrichtung 10 hin als Reaktion auf einen Fahrzeugzustand wie z. B. einer plötz lichen Verlangsamung, erhitzt die Zündervorrichtung 34 das Gas 12 in dem Behälter 14, um dessen Druck zu erhö hen. Die Zündervorrichtung erzeugt außerdem zusätzliches Gas, um das Gas 12 zu vermehren. Wenn der Druck im Behälter 14 einen vorbestimmten Pegel erreicht, platzt die Platzscheibe 22 axial nach außen wie in Fig. 4 darge stellt. Das Gas 12 kontaktiert den Oberflächenabschnitt 54 des Kugelkolbens 52 und veranlaßt den Kugelkolben dazu, sich axial im Zylinder 42 von der Position darge stellt in Fig. 3 zu der Position dargestellt in Fig. 4. zu bewegen. Da der Kugelkolben sphärisch ist, verklemmt er sich nicht während er sich entlang des Zylinders 42 be wegt, sondern bewegt sich glatt entlang der zylindrischen Innenoberfläche 48 des Zylinders.

Das Elastomerglied 60 ist im Bewegungsweg des Kugel kolbens 52 angeordnet. Die Kraft, die von dem sich be wegenden Kugelkolben 52 auf das Elastomerglied 60 ausge übt wird, bewirkt, daß sich das Elastomerglied 60 pulver isiert. Das pulverisierte Material wird aus dem Zylinder 42 durch die Mündung (Zumeßöffnung) 66 ausgestoßen oder herausgedrückt. Eine kleine Menge könnte in dem Zylinder 42 in Form von Staub zurückbleiben.

Während sich der Kugelkolben 52 im Zylinder 42 be wegt, gibt er die Gasausflußöffnungen 50 frei. Das Gas 12 fließt axial von dem Behälter 14 durch die Öffnungen 24 in dem Enddeckel 20. Als nächstes fließt das Gas 12 ra dial nach außen durch die Gasauslaßöffnungen 50 in einen Raum 80 zwischen dem Gehäuse 14 und dem Diffuserrohr 26. Darauffließt das Gas 12 aus der Aufblasvorrichtung 10 durch die Auslässe 32 im Diffuserrohr 26 und in den Luft sack (nicht dargestellt), um den Luftsack auf zublasen.

Während sich der Kugelkolben 52 im Zylinder 42 von der Position dargestellt in Fig. 3 zu der Position darge stellt in Fig. 4 bewegt, gibt er eine wachsende Gasaus trittsfläche durch die Gasausflußöffnungen 50 frei. Somit kann das Gas 12 umso schneller aus dem Behälter 14 und in den Luftsack fließen, je weiter der Kugelkolben 52 auf seinem Bewegungsweg im Zylinder 42 ist. Entsprechend wird die Rate des Gasflusses durch die Position des Kugel kolbens 52 im Zylinder 42 gesteuert.

Die Bewegung des Kugelkolbens 52 wird durch die Stärke des Widerstandes, der von dem Elastomerglied 60 geboten wird, gesteuert. Da der Kugelkolben sphärisch und die Oberfläche 62 des Elastomerglieds 60 planar ist, ist die Kontaktfläche zwischen dem Kugelkolben und dem Elastomerglied anfangs klein. Dies wird in Fig. 2 schema tisch dargestellt, wobei die gestrichelte Linie 72 eine mögliche anfängliche Kontaktfläche zwischen dem Kugel kolben 52 und dem Elastomerglied 60 umreißt, und wobei der Kugelkolben etwas in die Oberfläche des Elastomer glieds eingedrückt ist.

Da der Kugelkolben 52 anfänglich nur eine kleine Fläche des Elastomerglieds 60 kontaktiert, bietet das Elastomerglied anfänglich der Bewegung des Kugelkolbens wenig Widerstand. Die Kraft des Gases, die auf den Kugel kolben 52 wirkt, kann daher den Kugelkolben schnell be schleunigen. Die anfängliche Kontaktfläche kann daher als kleiner oder größer entworfen werden, um die anfängliche Widerstandsstärke, die von dem Elastomerglied 60 geboten wird, zu wählen.

Während sich der Kugelkolben 52 entlang des Zylin ders 42 bewegt, vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen dem Kugelkolben 52 und dem Elastomerglied, bis die Hälfte der Oberfläche des Kugelkolbens mit dem Elastomerglied in Kontakt steht. Das Elastomerglied 60 bietet somit der Bewegung des Kugelkolbens 52 mehr Wider stand, und der Kugelkolben beschleunigt weniger schnell und kann sich sogar etwas verlangsamen, wobei er die Rate des Gasflusses in den Luftsack steuert. Die Größe der Oberfläche der Mündung (Zumeßöffnung) 66 kann ebenso variiert werden, um die Rate des Ausstoßes des Elastomer glieds durch die Mündung zu steuern. Dies würde ebenfalls die Rate der Bewegung des Kugelkolbens 52 und die Rate des Gasflusses in den Luftsack steuern.

Aus der obigen Beschreibung kann der Fachmann Verbesserungen, Änderungen und Modifizierungen der Erfindung entnehmen.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: Eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen rückhaltevorrichtung umfaßt eine Gasquelle. Eine Gasaus laßöffnung erlaubt den Fluß von Gas von der Gasquelle in die Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, um diese auf zu blasen. Eine Ventilanordnung zum Steuern des Gasflusses durch die Gasauslaßöffnung umfaßt einen Kugelkolben, wel cher in einem Zylinder angeordnet ist. Der Kugelkolben besitzt eine Oberfläche, gegen die das Gas wirkt, um den Kugelkolben in eine erste Richtung im Zylinder zu bewe gen, um einen verstärkten Fluß von Gas durch die Gasaus laßöffnungen zu gestatten. Ein Elastomerglied steuert die Bewegung des Kugelkolbens in dem Zylinder.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, die folgendes aufweist:
eine Gasquelle,
Mittel zum Bilden einer Gasausflußöffnung in der Gasquelle, um den Gasfluß aus der Gasquelle in die Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung zu gestatten, und
Ventilmittel zum Steuern des Gasflusses durch die Gasausflußöffnung,
wobei die Ventilmittel einen Zylinder und einen Kugelkolben (52), der in dem besagten Zylinder ange ordnet ist, aufweisen, und wobei der Kugelkolben eine Oberfläche besitzt, gegen welche das Gas wirkt, um den Kugelkolben in eine erste Richtung zu bewe gen, um einen ansteigenden Gasfluß durch die Gasauslaßöffnung zu gestatten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kugelkolben aus Nylon besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventilmittel ein Glied (60) zum Steuern der Bewegung des Kugel kolbens (52) in die erwähnte erste Richtung um fassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Glied (60) einen steigenden Widerstandspegel bietet, während sich der Kugelkolben in die erste Richtung bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Kugelkolben eine konvexe sphärische Oberfläche besitzt, um damit mit einer relativ planaren (ebenen) Oberfläche des Glieds (60) in Eingriff zu kommen, wobei die konvexe sphärische Oberfläche einen kleineren Teil der Ober fläche des Gliedes (60) kontaktiert wenn sich der Kugelkolben in einer ersten Position befindet, und wobei die konvexe sphärische Oberfläche einen größeren Oberflächenteil der Oberfläche des Gliedes kontaktiert, wenn sich der Kugelkolben in einer zweiten Position befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Glied aus ei nem Elastomermaterial hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei sich das Elastomermaterial beim Anlegen einer Kraft, die eine vorbestimmte Größe übersteigt, pulverisiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ventilmittel eine Zumeßöffnung umfassen durch die das Elastomer material auf die Bewegung des Kugelkolbens in die erste Richtung hin ausgestoßen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Zylinder fol gendes umfaßt: eine axial inneren Teil mit der Gasauslaßöffnung dar innen gebildet und einen axial äußeren Teil mit dem Elastomermaterial darinnen angeordnet, wobei der Kugelkolben in einer ersten Position in dem axial inneren Teil vor der Betätigung der Vorrichtung an geordnet ist, wobei das Gas bei der Betätigung der Vorrichtung bewirkt, daß der Kugelkolben sich von der ersten Position zu einer zweiten Position be wegt, die sich zumindest teilweise in dem axialen äußeren Teil des Zylinders befindet, und zwar gegen den Widerstand des Elastomermaterials.