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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeugsicherheit
und betrifft genauer ein Schutzsystem, das insbesondere einen Gasgenerator
enthält,
der dazu bestimmt ist, eine Platte auszufahren, die dazu dient,
die unteren Gliedmassen eines Kraftfahrzeuginsassen zu blockieren.
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Um
die Gefahr von Unfällen
mit Verletzten, der die Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem
frontalen oder seitlichen Aufprall ausgesetzt sind, so weit wie
möglich
zu begrenzen, wird seit etwa dreißig Jahren vorgeschlagen, gaserzeugende
Systeme in die Fahrzeuge einzubauen, die es ermöglichen, Schutzkissen aufzublasen,
die den Kopf und den Brustkorb der Insassen schützen können.
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Seit
kurzem gibt es eine Vielzahl von Patentanmeldungen betreffend Schutzsysteme,
die im unteren Bereich des Armaturenbretts eingebaut und entworfen
sind, um die unteren Gliedmassen des Insassen bei einer Kollision
zu blockieren, damit einerseits die unteren Gliedmaßen geschützt sind,
und andererseits der Insasse nicht auf seinem Sitz gleiten und durch
den Sicherheitsgurt oder auch ggf. ein Schutzkissen verletzt werden
kann.
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Diese
verschiedenen Schutzsysteme können
schematisch in drei Kategorien eingeteilt werden. Die erste Kategorie
enthält
die Schutzsysteme, die einen Gasgenerator umschließen, der
dazu bestimmt ist, ein Schutzkissen aufzublasen, das vorgesehen
ist, um direkt mit den unteren Gliedmaßen des Insassen in Kontakt
zu kommen. Da diese Systeme sich im unteren Bereich des Armaturenbretts
und somit in der Nähe
des Motorblocks des Fahrzeugs befinden, kann das Schutzsystem möglicherweise
von Metall- oder Kunststoffelementen beschädigt werden, die sich in der
Nähe befinden
und unter der Wirkung einer Kollision verformt werden. Solche Systeme
sind zum Beispiel in der Patentanmeldung
DE 39 34588 und in dem Patent
US 5,458,366 beschrieben.
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Die
zweite Kategorie enthält
die Schutzsysteme, die einen Gasgenerator umschließen, der
dazu bestimmt ist, ein Schutzkissen aufzublasen, das es selbst ermöglicht,
eine Platte zu aktivieren, die vorgesehen ist, um mit den unteren
Gliedmaßen
des Insassen in Kontakt zu kommen. Diese Systeme, die zum Beispiel
in den Patentanmeldungen
EP 0
684 164 et
EP 0 820
905 beschrieben sind, weisen aber allgemein zu hohe Herstellungskosten
und Platzansprüche
auf.
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Die
dritte Kategorie enthält
die Schutzsysteme, die kein Schutzkissen einsetzen. Zum Beispiel die
Patente
US 5,409,260 und
US 4,951,963 offenbaren
Schutzsysteme, die eine Platte enthalten, die bei einem Aufprall
verschoben werden kann, um sich zu den Gliedmaßen des Insassen hin zu bewegen,
wobei diese Platte pneumatisch oder mechanisch aktiviert werden
kann. Da das maximale Ausfahren der Platte, um wirksam zu sein,
aber in den zehn Millisekunden nach der Kollision durchgeführt werden muss,
folgt daraus, dass die Beschleunigung der Platte in Gegenrichtung
zu derjenigen der unteren Gliedmaßen in diesem Zeitraum abrupt
durchgeführt wird,
und die Platte dann die unteren Gliedmaßen des Insassen beim Aufprall
verletzen kann.
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Der
Fachmann ist also immer noch auf der Suche nach einem Schutzsystem
für die
unteren Gliedmaßen
eines Insassen, das es ermöglicht,
die verschiedenen oben erwähnten
Probleme zu lösen.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, diese Erwartungen zu erfüllen und betrifft folglich
ein System zum Schutz der unteren Gliedmassen eines Kraftfahrzeuginsassen,
das einen Gasgenerator aufweist, der die Verschiebung und somit
das Ausfahren einer Schutzplatte bewirken kann, wobei die Gleiteinrichtung
ein erstes Ende, das im Generator angeordnet ist, und ein zweites
Ende aufweist, das sich außerhalb
des Generators befindet und an dem eine Schutzplatte befestigt ist
(siehe US-A-4 951 963), dadurch gekennzeichnet, dass
- i) der Gasgenerator eine pyrotechnische Ladung enthält, der
eine Zündvorrichtung
zugeordnet ist,
- ii) eine Bremsvorrichtung in der Lage ist, während der Verschiebung der
Gleiteinrichtung die progressive Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit
der Gleiteinrichtung zu bewirken,
- iii) der Gasgenerator ein Blockier- und Dämpfungsmittel aufweist, das
dazu bestimmt ist, die Gleiteinrichtung am Ende ihrer Verschiebung
zu blockieren, wobei die Platte zu diesem Zeitpunkt vollständig ausgefahren
ist, und die Energie zu absorbieren, die durch den Aufprall der
unteren Gliedmassen des Insassen auf die Schutzplatte erzeugt wird.
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Dieses
Schutzsystem, das in der Lage ist, das vollständige Ausfahren der Gleiteinrichtung
und somit der Schutzplatte in einem Zeitraum der Größenordnung
von 10 Millisekunden zu gewährleisten, ermöglicht es
somit, die Gefahr von Verletzungen der unteren Gliedmaßen des
Insassen beim Aufprall stark zu verringern, da,
- – einerseits
die Verwendung einer pyrotechnischen Ladung, die für den Antrieb
der Gleiteinrichtung mit großer
Geschwindigkeit in den allerersten Betriebsmomenten bestimmt ist,
das Einfügen
einer Bremsvorrichtung erlaubt, die anschließend die progressive Verringerung
der Verschiebegeschwindigkeit der Gleiteinrichtung gewährleistet.
Selbst wenn die unteren Gliedmaßen
des Insassen gegen die Platte schlagen, ehe diese vollständig ausgefahren
und verriegelt ist, ist daher die Verletzungsgefahr verringert,
da die Platte in diesem Moment eine relativ geringe Geschwindigkeit
aufweist,
- – andererseits,
wenn die Schutzplatte vollständig ausgefahren
ist, das Blockier- und Dämpfungsmittel
es ermöglicht,
den Aufprall zwischen den unteren Gliedmaßen und der Schutzplatte zu
dämpfen.
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Vorzugsweise
wird der Gasgenerator ausgehend von einem zylindrischen Körper hergestellt,
der ein vorderes Ende, in das die pyrotechnische Ladung sowie die
Zündvorrichtung
eingefügt
sind, eine Seitenwand und ein ein zentrales Loch aufweisendes, hinteres
Ende aufweist, wobei der Gasgenerator ein zylindrisches hohles Teil
aufweist, das eine Umhüllung
bildet, entlang der die Gleiteinrichtung unter der Wirkung der Gase
gleiten kann, die von der Verbrennung der pyrotechnischen Ladung
stammen.
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Weiter
vorzugsweise weist das Teil eine Seitenwand auf, die mit der Seitenwand
des Körpers
in Kontakt steht und einerseits ein erstes Ende, das gegen das vordere
Ende verkeilt ist, und andererseits ein zweites Ende aufweist, das
gegen das hintere Ende verkeilt ist. Jedes dieser beiden Enden kann
direkt gegen das ihm entsprechende Ende des Körpers anliegen oder kann gegen
einen Anschlag anliegen, der zwischen das Ende des Teils und das
Ende des Körpers
eingefügt
ist.
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Vorteilhafterweise
besteht die Gleiteinrichtung aus
- i) einer zylindrischen
Haube, die eine Seitenwand aufweist, die in einem offenen Ende und
einem flachen Boden endet, wobei die Seitenwand mit der Innenfläche der
Seitenwand des Teils in Kontakt steht, und der flache Boden es ermöglicht, das
Innere des Teils in eine Antriebskammer und eine Gleitkammer aufzuteilen,
- il) einer Stange, die ein erstes Ende, das am flachen Boden
befestigt ist, und ein zweites Ende aufweist, das das zentrale Loch
des hinteren Endes des Körpers
durchquert.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung ist die Bremsvorrichtung pneumatisch. Vorzugsweise
weist das Teil eine dichte Stirnwand auf, die zwischen das erste
Ende des Teils und das offene Ende der Haube eingeschoben ist, der
flache Boden ist mit Öffnungen
versehen, die um die Befestigungszone zwischen der Haube und der
Stange herum verteilt sind, und das Teil weist gelochte Zonen auf,
die dazu bestimmt sind, die von der Verbrennung der pyrotechnischen
Ladung stammenden Gase direkt in die Gleitkammer zu leiten. Vorteilhafterweise
sind das erste Ende sowie das zweite Ende des Teils gezackt, und
Längsnuten
sind in der Außenfläche der
Seitenwand des Teils ausgehöhlt. Weiter
vorteilhafterweise begrenzen Längslöcher, die in
dem Teil in der Nähe
der Innenfläche
der Seitenwand hergestellt sind, zerbrechliche Längszungen, die das Blockier- und Dämpfungsmittel
für das
Gleiteinrichtung bilden.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung ist die Bremsvorrichtung mechanisch. Vorzugsweise
weist die Innenfläche
der Seitenwand des Teils eine Außenschulter auf, die dazu bestimmt
ist, die Gleiteinrichtung am Ende ihrer Verschiebung zu blockieren,
wobei die Dicke der Seitenwand zwischen dem ersten Ende der Seitenwand und
der Außenschulter
zunimmt und dann vorzugsweise zwischen der Außenschulter und dem zweiten Ende
der Seitenwand konstant ist.
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Gemäß einer
beliebigen der beiden bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung
ist das Teil aus Kunststoffmaterial, und die pyrotechnische Ladung
erzeugt eine pro Zeiteinheit abnehmende Verbrennungsgasmenge, was
es ermöglicht,
zum Erhalt einer progressiven Verringerung der Verschiebegeschwindigkeit
der Gleiteinrichtung während
ihrer Verschiebung beizutragen.
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Abgesehen
von der Tatsache, dass ein erfindungsgemäßes Schutzsystem es ermöglicht,
die Verletzungsgefahr beim Aufprall stark zu verringern, hat es
außerdem
den Vorteil, nur eine geringe Anzahl von mechanischen Teilen aufzuweisen,
die leicht zusammengebaut werden können, was diesem System folglich
geringe Herstellungskosten und einen geringen Platzbedarf verleiht.
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Die
Erfindung betrifft auch einen in der Kraftfahrzeugsicherheit verwendeten
Gasgenerator, der in der Lage ist, die Verschiebung einer Gleiteinrichtung
zu bewirken, die ein erstes im Generator angeordnetes Ende und ein
zweites außerhalb
des Generators angeordnetes Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass
- i) der Gasgenerator eine pyrotechnische
Ladung enthält,
der eine Zündvorrichtung
zugeordnet ist,
- ii) eine Bremsvorrichtung in der Lage ist, während der Verschiebung der
Gleiteinrichtung die progressive Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit
der Gleiteinrichtung zu bewirken,
- iii) der Gasgenerator ein Blockier- und Dämpfungsmittel aufweist, das
dazu bestimmt ist, die Gleiteinrichtung am Ende ihrer Verschiebung
zu blockieren und dann die durch die Verschiebung der Gleiteinrichtung
in Gegenrichtung erzeugte Energie zu absorbieren.
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Nachfolgend
werden in den 1 bis 8 zwei bevorzugte
Ausführungsvarianten
der Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine Perspektivansicht im Aufriss eines Gasgenerators gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung.
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2 ist
eine erste Ansicht des in 1 dargestellten
Generators im Längsschnitt.
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3 ist
eine Schnittansicht gemäß der Ebene
III-III des in 2 dargestellten Generators,
wobei eine Vergrößerung einer
ein Längsloch
tragenden Zone ebenfalls dargestellt ist.
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4 ist
eine zweite Ansicht des in den 2 und 3 dargestellten
Generators im Längsschnitt
gemäß der Ebene
IV-IV.
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5 ist
eine Schnittansicht gemäß der Ebene
IV-IV des in den 2 bis 4 dargestellten
Generators nach dem maximalen Ausfahren der Gleiteinrichtung.
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6 ist
eine Perspektivansicht im Aufriss eines Gasgenerators gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung.
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7 ist
eine Ansicht des in 6 dargestellten Generators im
Längsschnitt.
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8 ist
eine Ansicht des in den 6 und 7 dargestellten
Generators im Längsschnitt
nach dem maximalen Ausfahren der Gleiteinrichtung.
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In
den 1 bis 5 sieht man, dass ein Schutzsystem
gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung einen Gasgenerator 1 aufweist, der ausgehend
von einem einstückigen zylindrischen
Hohlkörper 2 hergestellt
ist, der eine Seitenwand 3 aufweist, die einerseits in
einem vorderen Ende, das in Form einer ebenen Querfläche 4 hergestellt
ist, die axial von einem ein offenes Ende aufweisenden hohlen Hals 5 verlängert wird,
und andererseits in einem hinteren offenen Ende 6 endet. Eine
pyrotechnische Ladung 7 sowie eine von einem elektro-pyrotechnischen
Zünder 8 gebildete Zündvorrichtung
sind in den hohlen Hals 5 über sein offenes Ende eingesetzt,
und dann wird dieses Ende auf den Zünder 8 aufgequetscht.
Ein einstückiges
zylindrisches hohles Teil 9 aus Kunststoffmaterial, das
eine Umhüllung
bildet und eine Gleiteinrichtung 10 enthält, wird
in den Körper 2 eingeschoben.
Dieses Teil 9 weist eine Seitenwand 11, deren
Außenfläche mit der
Innenfläche
der Seitenwand 3 des Körpers 2 in Kontakt
steht, und ein erstes offenes gezacktes Ende sowie ein zweites offenes
gezacktes Ende auf. Das erste Ende weist vier gleichmäßig auf
dem Umfang der Seitenwand 11 verteilte Zähne 12 auf.
Diese Zähne 12 umrahmen
vier radiale Öffnungen 13 und
liegen gegen die ebene Querfläche 4 des
vorderen Endes an. Das zweite offene gezackte Ende weist ebenfalls
vier Zähne 14 auf,
die vier radiale Öffnungen 15 umrahmen,
und eine ein zentrales Loch aufweisende Scheibe 16 ist
so in den Körper 2 eingeschoben, dass
sie gegen die Zähne 14 in
Anschlag kommt. Das hintere Ende 6 wird anschließend durch
Crimpen auf die Scheibe 16 umgebogen. Das Teil 9 weist
außerdem
vier Längsnuten 18 auf,
die in die Außenfläche der
Seitenwand 11 eingearbeitet sind und von denen jede es
ermöglicht,
eine der radialen Öffnungen 13 mit
einer der radialen Öffnungen 15 zu
verbinden. Die Innenfläche
der Seitenwand 11 weist vier zerbrechliche Längszungen 25 auf,
die je ein gekrümmtes
Ende 17 besitzen, und jede dieser Zungen 25 wird
mit Hilfe eines besonderen Längslochs 26 erhalten,
das in der Nähe
der Innenfläche
der Seitenwand 11 ausgebildet ist. In einer gleichen Querebene sind
diese vier Längslöcher 26 um
einen Winkel von 45° zu
den vier Längsnuten 18 verschoben.
Das Teil 9 weist außerdem
eine Stirnwand 19 auf, die zurückversetzt zum ersten gezackten
Ende angeordnet ist und als Sockel für die Gleiteinrichtung 10 dient.
Letztere besteht einerseits aus einer zylindrischen Kappe 20,
die eine in einem gegen die Stirnwand 19 anliegenden offenen
Ende endende Seitenwand 21 und einen flachen Boden 22 aufweist,
der so das Innere des Teils 9 in eine Antriebskammer 27 und
eine Gleitkammer 28 teilt, und andererseits aus einer Stange 23,
deren Durchmesser geringfügig
kleiner als der des zentralen Lochs ist und die ein erstes Ende,
das durch Schweißen
am flachen Boden 22 befestigt ist, sowie ein zweites Ende
aufweist, das das zentrale Loch durchquert. Genauer gesagt, steht
die Seitenwand 21 mit der Innenfläche der Seitenwand 11 des Teils 9 in
Kontakt, und der flache Boden 22 ist mit gleichmäßig um die
Befestigungszone zwischen der Kappe 20 und der Stange 23 herum
verteilten Öffnungen 24 versehen.
Eine Schutzplatte (nicht dargestellt) wird schließlich auf
dem Ende der Stange 23 befestigt, das sich außerhalb
des Körpers 2 befindet.
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Bei
einer Kollision, die das Ausfahren der Schutzplatte erfordert, um
die unteren Gliedmaßen des
Insassen eines Fahrzeugs wirksam zu schützen, ist der Betrieb des Schutzsystems
wie folgt. Ein Auslösebefehl
wird an den Zünder 8 übertragen,
und letzterer bewirkt die Zündung
der pyrotechnischen Ladung 7. Diese erzeugt dann Verbrennungsgase,
die zunächst
durch die radialen Öffnungen 13 des
ersten offenen gezackten Endes austreten, dann entlang der Längsnuten 18 strömen und
schließlich
in die Gleitkammer 28 eindringen, nachdem sie die radialen Öffnungen 15 des
zweiten offenen gezackten Endes durchquert haben. Ein Teil dieser
Gase durchquert dann die Öffnungen 24 auf
der Kappe 20 und füllt
die Antriebskammer 27, die ursprünglich von der Stirnwand 19,
der Seitenwand 21 und dem flachen 22 Boden der
Kappe 20 begrenzt wird. Da der flache Boden 22 in
der Antriebskammer 27 eine größere Kontaktfläche als
diejenige aufweist, die sich in der Gleitkammer 28 befindet,
erzeugen die in der Antriebskammer 27 enthaltenen Gase
eine Antriebskraft, die die Gleiteinrichtung 10 dazu zwingen,
entlang der Innenfläche
der Seitenwand 11 zu gleiten. Im Laufe der Verschiebung
der Gleiteinrichtung 10 werden die in der Gleitkammer 28 eingeschlossenen
Gase mehr und mehr zusammengedrückt
und bilden eine Bremse, die es ermöglicht, die Verschiebegeschwindigkeit der
Verschiebeeinrichtung 10 sehr stark zu verlangsamen. Letztere
endet ihren Weg mit geringer Geschwindigkeit, und wenn der flache
Boden 22 der Kappe 20 gegen die Scheibe 16 in
Anschlag kommt, ermöglicht
das gekrümmte
Ende 17 jeder der zerbrechlichen Längszungen 25, die
Gleiteinrichtung 10 in dieser Stellung zu blockieren. Die
Schutzplatte ist in diesem Moment vollständig ausgefahren, und wenn
die unteren Gliedmaßen
des Insassen mit der Platte in Kontakt kommen, wird die vom Aufprall
erzeugte Energie von den zerbrechlichen Längszungen 25 absorbiert,
die in Längsrichtung
reißen.
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In
den 6 bis 8 sieht man, dass ein Schutzsystem
gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung einen Gasgenerator 101 aufweist, der ausgehend
von einem einstückigen zylindrischen
Hohlkörper 102 hergestellt
wird, der eine Seitenwand 103 aufweist, die einerseits
in einem vorderen Ende, das in Form einer ebenen Querfläche 104 hergestellt
ist, die axial von einem hohlen Hals 105 mit einem offenen
Ende verlängert
wird, und andererseits in einem hinteren offenen Ende 106 endet.
Eine pyrotechnische Ladung 107 sowie eine Zündvorrichtung,
die aus einem elektropyrotechnischen Zünder 108 besteht,
sind in den hohlen Hals 105 über sein offenes Ende eingeführt, und
dann wird dieser auf den Zünder 108 gecrimpt.
Ein einstückiges zylindrisches
hohles Teil 109 aus Kunststoffmaterial, das eine Umhüllung bildet
und eine Gleiteinrichtung 110 enthält, wird in den Körper 102 geschoben.
Dieses Teil 109 weist eine Seitenwand 111 auf,
deren Außenfläche mit
der Innenfläche
der Seitenwand 103 des Körpers 102 in Kontakt
steht, und weist ein erstes offenes Ende sowie ein zweites offenes
Ende auf. Das erste Ende liegt gegen die ebene Querfläche 104 des
vorderen Endes an, und eine mit einem zentralen Loch versehene Scheibe 116 wird
so in den Körper 102 geschoben,
dass sie gegen das zweite Ende des Teils 109 in Anschlag
kommt, wobei das hintere Ende 106 anschließend durch
Crimpen auf die Scheibe 116 umgebogen wird. Die Innenfläche der Seitenwand 111 weist
eine Außenschulter 140 auf,
und die Dicke der Seitenwand 111 nimmt einerseits zwischen
ihrem ersten offenen Ende und der Außenschulter 140 zu
und ist andererseits zwischen der Außenschulter 104 und
ihrem zweiten offenen Ende konstant.
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Die
Gleiteinrichtung 110 wird ausgehend einerseits von einer
zylindrischen Kappe 120, die eine Seitenwand 121,
die in einem gegen die ebene Querfläche 104 anliegenden
offenen Ende und in einem flachen Boden 122 endet, wodurch
das Innere des Teils 109 in eine Antriebskammer 127 und
eine Gleitkammer 128 geteilt wird, und andererseits von
einer Stange 23 gebildet, deren Durchmesser geringfügig kleiner
als ist der des zentralen Lochs, und die ein erstes Ende, das durch
Schweißen
am flachen Boden 122 befestigt ist, sowie ein zweites Ende
aufweist, das das zentrale Loch durchquert. Die Seitenwand 121 steht
mit der Innenfläche
der Seitenwand 111 des Teils 109 in Kontakt, und
eine Schutzplatte (nicht dargestellt) kann schließlich an
dem Ende der Stange 23 befestigt werden, das sich außerhalb
des Körpers 102 befindet.
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Bei
einer Kollision, die das Ausfahren der Schutzplatte erfordert, um
die unteren Gliedmaßen des
Fahrzeuginsassen wirksam zu schützen,
ist der Betrieb des Schutzsystems wie folgt. Ein Auslösebefehl
wird an den Zünder 108 übertragen,
und letzterer bewirkt die Zündung
der pyrotechnischen Ladung 107. Diese erzeugt dann Verbrennungsgase,
die direkt in die Antriebskammer 127 eindringen und die Gleiteinrichtung 110 zwingen,
sich entlang der Seitenwand 111 des Teils 109 zu
verschieben. Da die Dicke der Seitenwand 111 zwischen ihrem
ersten offenen Ende und der Außenschulter 140 zunimmt,
werden die Reibungen zwischen der Seitenwand 121 der Kappe 120 und
der Seitenwand 111 sehr verstärkt und bilden eine Bremse,
die es ermöglicht,
die Verschiebegeschwindigkeit der Gleiteinrichtung 110 stark
zu verlangsamen. Letztere endet ihren Weg mit geringer Ge schwindigkeit,
und wenn der flache Boden 122 gegen die Scheibe 116 in
Anschlag kommt, ermöglicht
die Außenschulter 140 das
Blockieren der Gleiteinrichtung 110 in dieser Stellung.
Die Schutzplatte ist in diesem Moment vollständig ausgefahren, und wenn
die unteren Gliedmaßen
des Insassen mit der Platte in Kontakt kommen, wird die durch den Aufprall
erzeugte Energie vom Teil 109 in Höhe seiner Außenschulter 140 absorbiert,
die reagiert, indem sie sich verformt und bricht.