-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Aufblas- und Ablassvorrichtung für Airbags mit einem Gasgenerator
und einer mit dem Gasgenerator verbundenen Ventilvorrichtung, die
eine Austrittskammer aufweist, die über eine Einlassöffnung mit
dem Gasgenerator in Strömungsverbindung
steht und eine Austrittsöffnung
zum Innenraum des Airbags besitzt.
-
Konventionelle Ausströmöffnungssysteme, sogenannte
Ventsysteme, von Airbags befinden sich an der Luftsackoberfläche und
strömen
in den Fahrzeuginnenraum, wodurch eine Anstrahlung und Verletzung
der Insassen nicht ausgeschlossen werden kann. Aufgrund dessen wurden
bereits sogenannte „Active
Venting"-Systeme
entwickelt, bei denen eine Öffnung
im Airbagmodulcontainer geöffnet
wird und das im Airbag befindliche Gas abgeleitet wird. Hierdurch
ist jedoch ein zusätzliches
Aktivierungssystem am Container notwendig. Zudem eignen sich solche containerintegrierten
Ablasssysteme nicht bei Airbag-Konzepten, bei denen der Luftsack
den Gasgenerator umschließt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Aufblas- und Ablassvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile des Standes
der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet.
Vorzugsweise soll mit einfachen Mitteln eine verbesserte Steuerung
des Aufblasens und Ablassens des Luftsacks erreicht werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Aufblas- und Ablassvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die Ventilvorrichtung auch eine Ablassöffnung zur Umgebung des Airbags
aufweist, deren Strömungsverbindung
mit der Austrittskammer von einem beweglichen Ventilkörper gesteuert
wird. Insbesondere öffnet
und schließt
der bewegliche Ventilkörper
je nach Stellung die Strömungsverbindung
der Austrittskammer zur Ablassöffnung,
so dass je nach Stellung des beweglichen Ventilkörpers das vom Gasgenerator
abgegebene Gas in den Airbag und/oder durch die Ablassöffnung zur
Umgebung strömt.
Hierdurch ist in einfacher Weise ein aktives Abblasen möglich.
-
Durch die genannte Ablassöffnung kann auch
Gas aus dem Airbag zur Umgebung abgelassen werden. In Weiterbildung
der Erfindung weist die Ventilvorrichtung hierzu eine Airbag-Ablassöffnung auf,
die mit der Ablassöffnung
zur Umgebung hin in Strömungsverbindung
bringbar ist, was vorzugsweise durch das bewegliche Ventilorgan
gesteuert wird. Insbesondere kann das bewegliche Ventilorgan die Airbag-Ablassöffnung freigeben
und verschließen,
so dass dementsprechend Gas aus dem Luftsack abströmen bzw.
nicht abströmen
kann. Gegebenenfalls könnte
auf eine separate Airbag-Ablassöffnung
auch verzichtet werden, wobei in diesem Fall das Gas aus dem Airbag über die
den Airbag-Innenraum mit der Austrittskammer verbindende Austrittsöffnung abströmen könnte. Dies
könnte
einerseits dadurch geschehen, dass das Gas aus dem Luftsack zunächst in
die Austrittskammer und von dort bei entsprechend gestelltem Ventilkörper zur
Ablassöffnung
zur Umgebung hin strömt.
Andererseits kann der Ventilkörper auch
derart ausgebildet sein, dass er die den Airbag-Innenraum mit der
Austrittskammer normalerweise verbindende Austrittsöffnung von
der Austrittskammer abtrennt und unmittelbar über einen separaten Strömungsweg
mit der Ablassöffnung
zur Umgebung verbindet.
-
In Weiterbildung der Erfindung besitzt
die Ventilvorrichtung eine Ablasskammer, die mit der Ablassöffnung zur
Umgebung des Airbags strömungsverbunden
ist und von der Austrittskammer der Ventilvorrichtung durch das
bewegliche Ventilorgan getrennt ist. Je nach Stellung des Ventilorgans
wird die Austrittskammer mit der Ablasskammer strömungsverbunden
bzw. nicht strömungsverbunden.
Das bewegliche Ventilorgan steuert zudem vorteilhafterweise die
Strömungsverbindung
der Airbag-Ablassöffnung mit
der genannten Ablasskammer.
-
Vorzugsweise sind die Austrittskammer
sowie die Ablasskammer koaxial hintereinander angeordnet. Das bewegliche
Ventilorgan kann einen längsverschieblichen
Kolben bilden, der die beiden Kammern voneinander trennt. Die Austritts-
und Ablassöffnungen
können
grundsätzlich
verschieden angeordnet sein. In Weiterbildung der Erfindung sind sie
mantelflächenseitig
in der die Austrittskammer und Ablasskammer begrenzenden Zylinderwandung ausgebildet.
-
Das bewegliche Ventilorgan kann in
verschiedene Stellungen bringbar sein. Nach einer vorteilhaften
Ausführung
der Erfindung ist das Ventilorgan zwischen zwei Stellungen beweglich.
In der einen Stellung werden die Airbag-Ablassöffnung und die Ablassöffnung zur
Umgebung gesperrt, so dass vom Gasgenerator in die Austrittskammer
strömendes
Gas lediglich durch die Austrittsöffnung in das Innere des Luftsacks
entweichen kann. In der anderen Stellung hingegen versperrt das
Ventilorgan die Austrittsöffnung
von der Austrittskammer in das Innere des Luftsacks, während die
Airbag-Ablassöffnung
sowie die Ablassöffnung
zur Umgebung freigegeben bzw. die Strömungsverbindung zwischen der
Airbag-Ablassöffnung
und der Ablassöffnung
zur Umgebung sowie von der Austrittskammer zu der Ablassöffnung freigeschaltet
wird. Dementsprechend gibt es grundsätzlich zwei Ventilzustände. In
dem einen wird der Luftsack von dem durch den Gasgenerator erzeugten
Gas aufgeblasen. In dem anderen Ventilzustand wird das vom Gasgenerator
erzeugte Gas zur Umgebung abgeblasen. Zudem kann im Inneren des Luftsacks
befindliches Gas abströmen.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann
das bewegliche Ventilorgan auch in drei Stellungen bzw. die Ventilvorrichtung
in drei Systemzustände
bringbar sein. In einer ersten Stellung schaltet das Ventilorgan lediglich
die Verbindung der Austrittskammer mit dem Inneren des Airbags frei,
so dass der Airbag aufgeblasen wird. In einer zweiten Stellung kann
sodann das vom Gasgenerator erzeugte Gas zur Umgebung abgeblasen,
jedoch noch kein Gas aus dem Luftsack abgelassen werden. Hierzu
schaltet das Ventilorgan die Strömungsverbindung
zwischen der Austrittskammer und der Ablassöffnung zur Umgebung hin frei,
so dass das Gas nicht mehr in den Airbag geblasen, sondern zur Umgebung
abgeblasen wird. Gleichzeitig sperrt das Ventilorgan jedoch die
Airbagablassöffnung
sowie die Öffnung,
die die Austrittskammer mit dem Inneren des Airbags verbindet, so dass
keinerlei Gas aus dem Airbag entweichen kann. In der dritten Stellung
sodann gibt das bewegliche Ventilorgan zusätzlich die Airbagablassöffnung bzw. deren
Strömungsverbindung
zur Ablassöffnung
zur Umgebung hin frei, so dass aus dem Airbag Gas abgelassen wird.
Gleichzeitig bleibt die Strömungsverbindung
zwischen der Austrittskammer und der Ablassöffnung freigeschaltet, so dass
vom Gasgenerator noch erzeugtes Gas abgeblasen wird.
-
Die Ventilvorrichtung ist dabei zweckmäßigerweise
derart ausgebildet, dass die Austrittskammer stets mit einer der
Austritts- und Ablassöffnungen
strömungsverbunden
ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass im Ventil kein Überdruck
entstehen kann. Das vom Gasgenerator erzeugte Gas kann stets in den
Luftsack oder zur Umgebung hin abströmen.
-
Das bewegliche Ventilorgan kann auf
verschiedene Art und Weise betätigt
werden. Die entsprechende Betätigungsvorrichtung
ist grundsätzlich fremdenergiegespeist,
kann jedoch verschieden ausgebildet sein. In Weiterbildung der Erfindung
umfasst die Betätigungsvorrichtung
einen zündbaren
Treibstoffsatz, eine Treibstoffarbeitskammer sowie einen auf das
bewegliche Ventilorgan einwirkenden Betätigungskol ben, der in der Treibstoffarbeitskammer
verschieblich aufgenommen ist. Die gewünschte Verstellung des beweglichen
Ventilorgans ist also durch Zündung
eines Treibstoffsatzes erreicht, der einen Kolben und damit den
Ventilschieber in die gewünschte
Stellung treibt. Um das Ventilorgan stufenweise in verschiedene
Stellungen zu bringen, können mehrere
Treibstoffsätze
vorgesehen sein.
-
Es sind jedoch auch andere Betätigungsprinzipien
für das
Ventilorgan möglich.
So kann als Betätigungsvorrichtung
eine vorgespannte Federvorrichtung, ein elektrischer Antrieb oder
ein Elektromagnet vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch die zuvor
beschriebene Lösung
der Betätigungsvorrichtung
mit einem zündbaren
Treibstoffsatz. Hierdurch wird eine besonders rasche Stellbewegung
in Sekundenbruchteilen erreicht.
-
Um zu verhindern, dass das abgeblasene Gas
bzw. das aus dem Luftsack abgelassene Gas unkontrolliert in den
Fahrzeuginnenraum eintritt, ist die Ablassöffnung der Ventilvorrichtung
vorteilhafterweise an eine Gasleitvorrichtung angeschlossen, die austretende
Gase zur Fahrzeugaußenseite
ableitet.
-
Hinsichtlich eines konstruktiv einfachen
Aufbaus besteht eine vorteilhafte Ausführung darin, dass die Ventilvorrichtung
als separates Modul ausgebildet und nachträglich am Gasgenerator befestigt
ist, was beispielsweise durch Anflanschen, Anschrauben, Ankrimpen
oder Anschweißen
der Ventilvorrichtung an den Gasgenerator bewerkstelligt werden kann.
Hierdurch ist eine Adaption an unterschiedliche Bedürfnisse
möglich,
ohne die Konstruktion des Gasgenerators an sich verändern zu
müssen.
-
Vorteilhafterweise kann die Aufblas-
und Ablassvorrichtung zusammen mit dem Gasgenerator im Inneren eines
Airbags bzw. eines Airbagmoduls angeordnet werden. Die Ventilvorrichtung
kann durch eine Öffnung
des Airbags hindurchtreten und darin fluiddicht eingesetzt sein.
Der Gasgenerator sowie der dem Gasgenerator zugewandte Abschnitt
der Ventilvorrichtung sind dabei im Inneren des Airbags angeordnet.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier
bevorzugter Ausführungsbeispiele
und zugehöriger
Zeichnungen näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
Längsschnittansicht
einer erfindungsgemäßen Aufblas-
und Ablassvorrichtung für Airbags,
die deren Ventilvorrichtung in einer ersten Stellung zeigt, in der
vom Gasgenerator erzeugtes Gas ausschließlich in das Innere des Airbags
strömt, um
letzteren aufzublasen,
-
2 die
Aufblas- und Ablassvorrichtung aus 1 in
einer 1 entsprechenden
Darstellung, wobei die Ventilvorrichtung mit ihrem beweglichen Ventilorgan
in einer Abblas- bzw. Ablassstellung gezeigt ist, in der vom Gasgenerator
erzeugtes Gas abgeblasen wird und Gas aus dem Inneren des Airbags
abströmen
kann,
-
3 eine
alternative Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Aufblas-
und Ablassvorrichtung für
Airbags in einer Längsschnittdarstellung ähnlich den 1 und 2, deren Ventilvorrichtung keine separate
Airbag-Ablassöffnung aufweist,
wobei die Ventilvorrichtung in einer Aufblasstellung gezeigt ist,
in der vom Gasgenerator erzeugtes Gas allein in das Innere des Airbags
strömen
kann, und
-
4 einen
Längsschnitt
der Vorrichtung aus 3,
die die Ventilvorrichtung in einer Abblas- und Ablassstellung zeigt,
in der vom Gasgenerator erzeugtes Gas abgeblasen wird und aus dem
Airbag Gas abströmen
kann.
-
Die in den Figuren gezeigte Aufblas-
und Ablassvorrichtung ist zumindest teilweise im Inneren eines Airbags
bzw. eines Containers 1 eines noch aufzublasenden Airbag-Moduls 2 angeordnet.
Sie umfasst einen Gasgenerator 3, auf den stirnseitig eine Ventilvorrichtung 4 fluiddicht
aufgesetzt ist. Die Ventilvorrichtung 4 umfasst ein etwa
zylindrisches Gehäuse 5,
das durch eine Ventilausnehmung im Container 1 hindurchtritt
und darin fluiddicht eingesetzt ist.
-
Im Inneren des Ventilgehäuses 5 ist
ein bewegliches Ventilorgan 6 in Form eines axial verschieblichen
Kolbens eingesetzt, der den vom Gehäuse 5 eingeschlossenen
Innenraum der Ventilvorrichtung 4 in eine Austrittskammer 7 und
eine Ablasskammer 8 unterteilt.
-
Die Austrittskammer 7 steht über eine
Einlassöffnung 9 permanent
mit dem Gasgenerator 3 in Strömungsverbindung, so dass vom
Gasgenerator 3 abgegebenes Gas stets in die Austrittskammer 7 strömt. Das
in die Austrittskammer 7 einströmende Gas kann aus dieser – je nach
Stellung des Ventilorgans 6 – auf zwei verschiedenen Wegen
wieder ausströmen.
Einerseits sind in der Mantelfläche
des Gehäuses 5 Austrittsöffnungen 10 zum
Innenraum des Airbags hin vorgesehen. Steht das Ventilorgan 6 in seiner
in 1 gezeichneten Ausgangsstellung, strömt das in
die Austrittskammer 7 gelangende Gas durch die Austrittsöffnungen 10 in
den Innenraum des Airbags, um diesen aufzublasen.
-
Weiterhin sind in dem Ventilorgan 6 Verbindungsöffnungen 11 vorgesehen,
durch die die Austrittskammer 7 mit der Ablasskammer 8 kommunizieren
kann. Letzteres jedoch nur dann, wenn das Ventilorgan 6 aus
seiner in 1 gezeigten
Ausgangsstellung wegbewegt wird. In der gezeichneten Ausgangsstellung
ist die Verbindung zwischen der Austrittskammer 7 und der
Ablasskammer 8 nämlich
trotz der Verbindungsöffnungen 11 unterbrochen.
Ein ringförmiger
Steg 12, der die im radialen Stirnflächenabschnitt 13 ausgebildeten
Verbindungsöffnungen 11 umschließt, steht
an der Stirnseite des Gehäuses 5 an.
Die radial außerhalb
des Ringstegs 12 liegende Ablasskammer 8 ist damit
von Verbindungsöffnungen 11,
die radial innerhalb des Ringstegs 12 münden, abgetrennt. Wird das
Ventilorgan 6 jedoch gemäß 1 nach links bewegt, sitzt der Ringsteg 12 nicht länger auf
der Stirnseite des Gehäuses 5 auf,
so dass die Ablasskammer Verbindung zu den Verbindungsöffnungen 11 und
damit zur Austrittskammer 7 hat. In der in 2 gezeigten Stellung kann das vom Gasgenerator 3 in
die Austrittskammer 7 geblasene Gas durch die Verbindungsöffnungen 11 hindurch
in die Ablasskammer 8 strömen und von dort durch die
Ablassöffnung 14 zur
Umgebung des Airbags abströmen.
Eine nicht näher
gezeigte Gasleitvorrichtung ist an die Ablassöffnung 14 angeschlossen,
um das dort austretende Gas zur Fahrzeugaußenseite zu leiten.
-
Das Ventilorgan 6 öffnet und
schließt
jedoch nicht nur die Strömungsverbindung
zwischen der Austrittskammer 7 und der Ablasskammer 8,
sondern öffnet
und schließt
auch die Austrittsöffnungen 10 sowie
weitere Ablassöffnungen 15,
die ebenso wie die Austrittsöffnungen 10 und
die Ablassöffnungen 14 in der
Mantelfläche
des Gehäuses 5 ausgebildet
sind. Die Austrittsöffnungen 10 und
die Ablassöffnungen 15 liegen
jedoch im Gegensatz zur Ablassöffnung 14 im
Inneren des Containers 1 des Airbag-Moduls 2. Um
die genannten Ablassöffnungen 15 sowie
die Austrittsöffnungen 10 öffnen bzw.
schließen
zu können,
besitzt das Ventilorgan 6 einen an der Mantelfläche des
Gehäuses 5 entlanggleitenden
Ventilabschnitt 16, dessen auf dem Gehäuse 5 aufliegende Dichtfläche größer ist
als die Querschnittsfläche
der Ablassöffnungen 15 bzw.
der Austrittsöffnungen 10. In
der in 1 gezeigten Ausgangsstellung
des Ventilorgans 6 verschließt der Ventilabschnitt 16 die
Airbag-Ablassöffnungen 15,
während
die Austrittsöffnungen 10 freigegeben
sind. Wird das Ventilorgan 6 jedoch aus seiner Ausgangsstellung
gemäß 1 nach links in seine Abblasstellung
bewegt, verschließen
die Ventilabschnitte 16 die Austrittsöffnungen 10, während die
Airbag-Ablassöffnungen 15 freigegeben sind
(vgl. 2). Gleichzeitig
wird, wie bereits beschrieben, die Strömungsverbindung zwischen der Austrittskammer 7 und
der Ablasskammer 8 durch die Verbindungsöffnungen 11 hindurch
freigegeben. In diese Abblasstellung des Ventilorgans 6 wird
einerseits das vom Gasgenerator 3 immer noch in die Austrittskammer 7 eingeblasene
Gas durch die Verbindungsöffnungen 11 hindurch
in die Ablasskammer 8 und von dort durch die Ablassöffnungen 14 hindurch abgeblasen.
Durch Verschließen
der Austrittsöffnungen 10 kann
in die Austrittskammer 7 geblasenes Gas nicht mehr in das
Innere des Airbags gelangen. Gleichzeitig kann aus dem Airbag Gas
durch die freigegebenen Airbag-Ablassöffnungen 15 abströmen. Die
Airbag-Ablassöffnungen 15 stehen
mit der Ablasskammer 8 in Strömungsverbindung, so dass abgelassenes
Gas ebenso durch die Ablassöffnungen 14 abgelassen
werden kann (vgl. 2).
-
Zur Betätigung des Ventilorgans 6 besitzt dieses
einen koaxialen Arbeitskolben 17, der axial verschieblich
in einem Arbeitszylinder 18 sitzt, der an der Stirnseite
des Ventilgehäuses 5 angeordnet
ist und nach innen in den Innenraum des Ventils vorsteht. Der Arbeitskolben 17 sowie
der Arbeitszylinder 18 begrenzen eine Arbeitskammer 19,
die über
eine Durchtrittsöffnung 20 mit
einer koaxialen Treibsatzkammer 21 in Verbindung steht.
In der Treibsatzkammer 21 ist ein zündbarer Treibsatz angeordnet,
durch den das Ventilorgan 6 betätigt werden kann. Wird der Treibsatz
in der Treibsatzkammer 21 gezündet, strömt dementsprechend Gas durch
die Durchtrittsöffnung 20 in
die Arbeitskammer 19. Der sich dort aufbauende Druck beaufschlagt
den Arbeitskolben 17 und drückt das mit dem Arbeitskolben 17 verbundene
Ventilorgan 6 aus seiner Ausgangsstellung gemäß 1 nach links in seine Abblasstellung
gemäß 2. Der Treibsatz in der
Treibsatzkammer 21 zusammen mit dem beweglichen Arbeitskolben 17 bilden
also eine Betätigungsvorrichtung 22 für das Ventilorgan 6.
-
Die diversen Ventilöffnungen
können
unterschiedliche Größe haben
und im Querschnitt an die Strömungsbedingungen
angepasst sein. In der gezeichneten Ausführungsform besitzen die Austrittsöffnungen 10 zum
Aufblasen des Airbags einen kleineren Querschnitt als die Airbag-Ablassöffnungen 15.
Die Verbindungsöffnungen 11 besitzen
einen noch kleineren Querschnitt als die Austrittsöffnungen 10.
Es versteht sich jedoch, dass auch andere Querschnittsverhältnisse
Verwendung finden können.
-
Eine geringfügig modifizierte Ausführung zeigen
die 3 und 4. Insoweit als die entsprechenden Teile
der zuvor beschriebenen Ausführung
entsprechen, wird darauf verwiesen. Im Gegensatz zur Ausführung nach
den 1 und 2 besitzt die Ventilvorrichtung
keine eigenen Airbag-Ablassöffnungen 15. Vielmehr
bilden die Austrittsöffnungen 10,
die die Austrittskammer 7 mit dem Innenraum des Airbags verbinden,
gleichzeitig auch Airbag-Ablassöffnungen.
Zudem wird die Strömungsverbindung
durch die Verbindungsöffnungen 11 im
radialen Stirnflächenabschnitt 13 des
Ventilorgans 6 nicht über
ein Anstehen des Ringstegs 12 am stirnseitigen Ende des
Gehäuses 5 bewirkt,
sondern unmittelbar durch eine Dichtfläche 25 am stirnseitigen
Ende des Arbeitszylinders 18. Zudem ist der in der Treibsatzkammer 21 angeordnete
Treibsatz zweistufig ausgebildet, so dass das Ventilorgan 6 in
drei Stellungen bringbar ist und sich folgende Funktion ergibt:
In
der in 3 gezeichneten
Ausgangsstellung des Ventilorgans 6 steht das Ventilorgan 6 mit
seinem radial Stirnflächenabschnitt 13 an
den Dichtflächen 25 an,
so dass die Verbindungsöffnungen 11 blockiert sind.
Von dem Gasgenerator 3 in die Austrittskammer 7 strömendes Gas
tritt durch die Austrittsöffnungen 10 in
das Innere des Airbag-Moduls.
-
Wird der erste der beiden Treibsätze in der Treibsatzkammer 21 gezündet, bewegt
sich das Ventilorgan in eine Zwischenstellung, die einer Stellung zwischen
den beiden in 3 und 4 gezeigten Stellungen entspricht.
Insbesondere bewegt sich das Ventilorgan 6 dabei soweit,
dass sein Ventilabschnitt 16 die Austrittsöffnungen 10 absperrt.
Damit kann weder Gas in den Innenraum des Airbags einströmen, noch
Gas aus dem Innenraum des Airbags abströmen. Von dem Gasgenerator 3 in
die Austrittskammer 7 gelangendes Gas wird durch die Verbindungsöffnungen 11 hindurch
in die Ablasskammer 8 abgeleitet, von wo aus das Gas durch
die Ablassöffnungen 14 hindurch
abgeleitet wird.
-
Wird sodann der zweite Treibsatz
gezündet, wird
das Ventilorgan 6 in seine in 4 gezeigte Ablassstellung weitergedrückt. Hierbei
bleiben die Verbindungsöffnungen 11,
d.h. die Strömungsverbindung
zwischen der Austrittskammer 7 und der Ablasskammer 8 offen.
Zudem werden die Austrittsöffnungen 10 wieder
geöffnet,
jedoch diesmal so, dass sie nicht mit der Austrittskammer 7,
sondern mit der Ablasskammer 8 in Strömungsverbindung stehen (vgl. 4). Dementsprechend kann
einerseits von dem Gasgenerator 3 in die Austrittskammer 7 geblasenes
Gas weiterhin durch die Verbindungsöffnungen 11 in die
Ablasskammer 8 und von dort durch die Ablassöffnungen 14 abströmen. Andererseits
kann aus dem Innenraum des Airbags Gas durch die Austrittsöffnungen 10 abströmen, und
zwar in die Ablasskammer 7. Von dort gelangt das abgelassene
Gas ebenfalls durch die Ablassöffnungen 14 auf
die Außenseite
des Airbag-Moduls.