DE19631739A1 - Schutzvorrichtung für eine Person in einem Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für eine Person in einem Fahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Derartige Schutzvorrichtungen, die auch als Airbag-System bezeichnet werden, sind heute weit verbreitet und dienen dazu, die zu schützende Person bei Unfällen bzw. Kollisionen vor einem Aufprall auf das Fahrzeuginnere zu schützen. Hierzu werden derartige Schutzvorrichtungen in Fahrtrichtung gesehen vor den zu schützenden Personen, beispielsweise in die Nabe des Lenkrads oder im Bereich des Handschuh­ faches usw. angeordnet. Es ist weiterhin bekannt, derartige Schutzvorrichtungen neben den zu schützenden Personen, bei­ spielsweise in den Türverkleidungen, anzuordnen, um seit­ lich wirkenden Beschleunigungskräften entgegenzuwirken.

Wenn ein nur mit einem Fahrer besetztes Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von ca. 56 km/h auf ein Hindernis auftrifft, ist der Gassack nach ungefähr 50 ms vollständig aufgeblasen und der Fahrer beginnt in den Gassack einzutauchen. Ungefähr 85 ms nach dem Aufprall ist der Fahrer maximal in den Gas­ sack eingetaucht und entfernt sich wieder vom Lenkrad. 150 ms nach dem Aufprall ist das Unfallgeschehen abgeschlossen, der Fahrer befindet sich wieder in seiner Ausgangsposition und der Airbag ist weitgehend entleert.

Die rasche Entleerung des Gassackes ist Voraussetzung, um ein weiches Eintauchen der zu schützenden Person zu gewähr­ leisten und um möglichst viel Energie umwandeln zu können.

Diese rasche Entleerung des Gassackes kann jedoch nachteilig sein, wenn auf die erste Kollision, die zum Aufblasen des Gassackes führt, eine oder mehrere weitere Kollisionen folgen und der Gassack zum Zeitpunkt dieser weiteren Kollisionen bereits weitgehend entleert ist.

Untersuchungen haben ergeben, daß bei 13 bis 20% der untersuchten Unfallgeschehen pro Fahrzeug zwei oder mehr Kollisionen auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die jeweils zu schützende Person auch bei Unfällen wirksam schützt, bei denen zwei oder mehr Kollisionen auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung ermöglicht es, im Gegensatz zu den bekannten Schutzvorrichtungen, daß der Gas­ sack bei auf eine erste Kollision folgenden Kollisionen erneut aufgeblasen wird. Hierzu ist wenigstens eine weitere Aufblas­ vorrichtung vorgesehen, die bei einer weiteren Kollision akti­ viert wird, wenn entsprechende Beschleunigungskräfte auftreten und/oder die Position und/oder die Haltung der zu schützenden Person dies erfordern.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung wenigstens einen weiteren Gassack aufweisen, der mit wenigstens einer, vorzugsweise jedoch mindestens zwei diesem Gassack zugeordneten Aufblasvorrichtungen, zum ein- bzw. mehrmaligen Aufblasen des weiteren Gassackes zusammenwirkt. Der weitere Gassack ist dabei bezüglich der jeweiligen Person in dem Fahrzeug in einer anderen Richtung und/oder an einer anderen Stelle als der eine Gassack angeordnet. Die Steuervorrichtung aktiviert den einen und/oder den weiteren Gassack in Abhängigkeit von der Richtung der einen vorgegebenen Beschleunigung und der Richtung der weiteren vorgegebenen Beschleunigung(en) derart, daß ein Gassack nur dann aufgeblasen wird, wenn die Richtung(en) der Beschleunigung(en) derart sind, daß der Gassack die Person schützen kann.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung in diesem Fall mit weiteren Sensoren verbunden, die zusätzlich zu den Beschleu­ nigungen noch die Position und Haltung der Insassen des Fahrzeuges feststellen, die durch die jeweiligen Gassäcke geschützt werden sollen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines speziellen Aus­ führungsbeispiels, bei dem zwei Aufblasvorrichtungen zum zweimaligen Aufblasen eines Gassackes vorgesehen sind, noch näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Längs-Schnittansicht einer Ausführungsform, bei der die Schutzvorrichtung modulartig in eine Lenksäule und die Nabe eines Lenkrades integriert ist;

Fig. 2 eine Ausführungsform der ersten Aufblasvor­ richtung in ihrer Ruhestellung;

Fig. 3 die Aufblasvorrichtung nach Fig. 2 in einer Arbeitsstellung;

Fig. 4 eine Ausführungsform der zweiten Aufblasvor­ richtung.

Obwohl es selbstverständlich ebenfalls möglich ist, die er­ findungsgemäße Schutzvorrichtung auch als Beifahrer- oder Seiten-Schutzvorrichtung einzusetzen, ist in Fig. 1 eine Fahrer-Schutzvorrichtung dargestellt.

Die dargestellte Schutzvorrichtung weist einen nur andeutungs­ weise dargestellten Gassack 11 auf, der vor Gebrauch zusammen­ gefaltet und in einem Aufnahmebehälter 14 angeordnet ist, der im eingebauten Zustand in der Nabe eines Lenkrades zu liegen kommt. Der Gassack weist (nicht gezeigte) Öffnungen und/oder Ventile auf, durch die das Gas entweicht, kurz nachdem der Gassack 11 aufgeblasen wurde.

Eine erste Aufblasvorrichtung 12, 13 ist ebenfalls teilweise in dem Aufnahmebehälter 14 angeordnet und dient dazu, den Gassack 11 bei einer ersten Kollision aufzublasen.

Obwohl es insbesondere bei Seiten- oder Beifahrer-Schutzvor­ richtungen sinnvoll sein kann, zwei oder mehr Aufblasvorrich­ tungen nebeneinander anzuordnen, ist die zweite Aufblasvor­ richtung 3, 7 bei der dargestellten Ausführungsform in Axial­ richtung hinter der ersten Aufblasvorrichtung 12, 13 angeordnet und kann in eine nicht gezeigte hohle Lenkinnenwelle eingescho­ ben werden. Durch die Anordnung der zweiten Aufblasvorrichtung 3, 7 in der Lenkinnenwelle entsteht gegenüber bekannten Schutzvorrichtungen kein erhöhter Platzbedarf.

Die zweite Aufblasvorrichtung 3, 7 wird ausgelöst, wenn einer ersten Kollision eine zweite folgt.

Um die Aufblasvorrichtungen auszulösen, ist eine (nicht gezeig­ te) Steuervorrichtung vorgesehen, die einen oder mehrere Sensoren einschließt, um die Beschleunigung des Fahrzeuges und/oder die Position und/oder die Haltung der jeweiligen zu schützenden Person zu erfassen. Die Aktivierung der Aufblas­ vorrichtungen 12, 13; 3, 7 erfolgt, wenn die gemessenen Größen vorgegebene Werte erreichen bzw. überschreiten.

Bei der dargestellten Ausführungsform strömt das von der ersten Aufblasvorrichtung 12, 13 erzeugte und/oder freigegebene Gas direkt in den benachbarten Gassack 11 und bläst diesen auf, während das von der zweiten Aufblasvorrichtung 3, 7 erzeugte und/oder freigegebene Gas durch die erste Aufblasvorrichtung 12, 13 hindurch und/oder an dieser vorbei in den Gassack 11 strömt.

Es ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Aufblasvorrich­ tungen bekannt, die in diesem Zusammenhang auch als Genera­ toren bezeichnet werden. Beispiele für Generatorarten sind der Feststoffgasgenerator (pyrotechnischer Generator), der Flüssiggasgenerator, der Kaltgasgenerator oder der azidfreie Generator. Bei der vorliegenden Erfindung können prinzipiell alle Generatorarten sowie Mischformen dieser Generatoren eingesetzt werden. Die Auswahl des Generatortyps richtet sich unter anderem nach dem zur Verfügung stehenden Einbauraum.

Da der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin besteht, ein und denselben Gassack 11 mehrfach aufzublasen, ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn der Gassack 11 durch ein Gas aufge­ blasen wird, dessen Temperatur weder so hoch ist, daß der Gassack 11 beschädigt werden kann, noch so niedrig ist, daß die Vorrichtung vereist.

Nur bei der als letztes auslösbaren Aufblasvorrichtung muß auf die Temperatur im Grunde genommen keine Rücksicht genommen werden, da der Gassack kein weiteres mal mehr aufgeblasen werden kann.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die erste Aufblasvor­ richtung 12, 13 durch eine Generatormischform gebildet, die sowohl einen Feststoff- bzw. einen pyrotechnischen Generator 12 als auch einen Kaltgasgenerator 13 einschließt.

Eine Ausführungsform der ersten Aufblasvorrichtung 12, 13 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt die Ruhestellung der Aufblasvorrichtung 12, 13. Diese weist einen Feststoff-Gasgenerator 12 auf, der eine durch einen elektronischen Impuls gezündete Auslöseeinheit 20 einschließt. Wenn die Steuervorrichtung die erste Aufblasvorrichtung 12, 13 aktiviert, zündet die Auslöseeinheit 20 einen Feststoff-Treibsatz, der in einer Brennkammer 21 angeordnet ist.

Die erste Aufblaseinrichtung 12, 13 weist weiterhin einen Kaltgas-Generator 13 auf, der eine Druckpatrone 27 einschließt, die den Feststoff-Gasgenerator 12 im wesentlichen ringförmig umgibt. Die Druckpatrone 27 ist mit komprimiertem Gas gefüllt.

Wenn der gezündete Feststoff-Treibsatz zerfällt, entsteht ein Gas, das über Durchbrüche 22 aus der Brennkammer 21 in einen Zwischenraum 23 gelangt. Der Zwischenraum 23 ist zwischen der Brennkammer 21 und einem Schieber 24 gebildet, der dem Gassack 11 zugewandt ist. Durch den Druck des bei dem Zerfall des Feststoff-Treibsatzes entwickelten Gases bewegt sich der Schieber 24 in eine Arbeitsstellung, die in Fig. 3 gezeigt ist.

In der in Fig. 3 gezeigten Arbeitsstellung des Schiebers 24 werden Durchbrüche 25 in dem Schieber 24 freigegeben, die die Brennkammer 21 über die Durchbrüche 22 mit dem Gassack 11 verbinden.

In seiner Arbeitsstellung gibt der Schieber 24 weiterhin Durch­ brüche 26 in den Wänden der Druckpatrone 27 frei. Dadurch strömt das komprimierte Gas aus der Druckpatrone 27 durch die Durchbrüche 26 in den Wänden der Druckpatrone 27 in den Zwischenraum 23, wo es mit dem beim Zerfall des Feststoff-Treibsatzes entwickelten Gas vermischt wird und gemeinsam mit diesem über die Durchbrüche 25 in dem Schieber 24 in den Gas­ sack 11 strömt.

Die Temperatur des aus der Druckpatrone 27 strömenden Gases ist durch dessen Expansion relativ gering, während die Tempe­ ratur des beim Zerfall des Feststoff-Treibsatzes entstehenden Gases relativ hoch ist. In dem Zwischenraum 23 findet ein Temperaturausgleich statt, so daß das in den Gassack 11 strömende Gas eine Temperatur aufweist, die eine Beschädigung des Gassackes 11 ausschließt, wodurch dieser später gegebenen­ falls erneut aufgeblasen werden kann.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der zweiten Aufblasvorrich­ tung 3, 7 dargestellt, die in diesem Fall in die hohle Lenkinnen­ welle eingeschoben werden kann.

Wenn die zweite Aufblasvorrichtung 3, 7 in die Lenkinnenwelle eingeschoben ist, entsteht gegenüber bekannten Schutzvorrichtun­ gen kein erhöhter Platzbedarf. Die zweite Aufblasvorrichtung 3, 7 weist eine vorzugsweise zylinderförmige Druckkammer 3 auf, die in einen Abschnitt der Lenkinnenwelle eingeschoben wird. Die Druckkammer 3 ist mit einem komprimierten Gas gefüllt. Die der ersten Aufblasvorrichtung 12, 13 zugewandte Stirnseite der Druckkammer 3 weist einen Durchbruch 30 auf, der zur Abdichtung mit einer Berstfolie 32 verschlossen ist und durch die Einwirkung einer Freigabevorrichtung 7 freigegeben wird, wenn die zweite Aufblasvorrichtung 3, 7 von der Steuervorrichtung aktiviert wird.

Im dargestellten Fall ist die Freigabevorrichtung durch einen Mikrogasgenerator 7 gebildet, der wiederum vom Typ eines Fest­ stoffgasgenerators ist und aus einer pyrotechnischen Brenn­ kammer, einem Feststoff-Treibsatz und einer Auslösevorrichtung besteht. Der Mikrogasgenerator 7 dient dazu, eine Temperatur und einen Druck zu erzeugen, die hoch genug sind, um ein vor dem Durchbruch 30 angeordnetes Element 31 derart zu verformen, daß es den Durchbruch 30 freigibt, wodurch die Berstfolie 32 platzt. Das komprimierte Gas strömt dann durch den Durchbruch 30, Kanäle 33, die zwischen der Innenwand eines Verbindungsrohres und der Außenwand des Mikrogasgenerators gebildet sind und die erste Aufblasvorrichtung in den Gassack 11 und bläst diesen erneut auf.

Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, für die zweite Auf­ blasvorrichtung andere Generatortypen zu verwenden. Insbesondere dann, wenn der zweiten Aufblasvorrichtung 3, 7 weitere (nicht ge­ zeigte) Aufblasvorrichtungen nachgeschaltet sind, kann es sinn­ voll sein, Generatortypen einzusetzen, die ein Gas freisetzen und/oder erzeugen, das eine Temperatur aufweist, die ein zu starkes Erhitzen oder ein Vereisen der Vorrichtung ausschließt.

Obwohl bei der gezeigten Ausführungsform zwei Aufblasvorrich­ tungen in Axialrichtung hintereinander angeordnet sind, ist es bei anderen Ausführungsformen genauso denkbar, daß zwei oder mehr Aufblasvorrichtungen je nach vorhandenem Einbauraum in unterschiedlichen Kombinationen (nebeneinander, räumlich ver­ setzt usw.) angeordnet sind und in den gleichen Gassack münden.

Claims (11)

1. Schutzvorrichtung für eine Person in einem Fahrzeug, mit einem mit einem Gas aufblasbaren Gassack (11), der im nichtauf­ geblasenen Zustand zusammengefaltet ist, mit einer mit dem Gassack (11) in Verbindung stehenden ersten Aufblasvorrichtung (12, 13) zum einmaligen Aufblasen des Gassackes (11), und mit einer Steuervorrichtung, die einen Sensor zur Erfassung der Beschleunigung aufweist und in Abhängigkeit von einer vorgege­ benen Beschleunigung des Fahrzeuges die erste Aufblasvorrichtung (12, 13) aktiviert, wobei das Gas kurz nachdem der Gassack (11) aufgeblasen wurde durch wenigstens eine Öffnung und/oder wenig­ stens ein Ventil wieder aus dem Gassack (11) entweicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung wenigstens eine zweite, ebenfalls mit dem Gassack (11) in Verbindung stehende Aufblasvorrichtung (3, 7) zum erneuten Aufblasen des Gassackes (11) aufweist, die von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von einer weiteren durch den Sensor erfaßten vorgegebenen Beschleunigung des Fahrzeuges und/oder des Signals eines weiteren die Position und/oder Haltung der zu schützenden Person feststellenden Sensors nach der Aktivierung der ersten Aufblasvorrichtung (12, 13) aktiviert wird und den Gassack (11) erneut aufbläst.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufblasvorrichtungen (12, 13; 3, 7) im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufblasvorrichtungen (12, 13; 3, 7) im wesentlichen hintereinander angeordnet sind.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Aufblasvorrichtung (12, 13) zumindest teilweise in einem Aufnahmebehälter (14) für den Gassack (11) angeordnet ist,
daß der Aufnahmebehälter (14) in einer Nabe eines Lenkrades angeordnet ist, daß die zweite Aufblasvorrichtung (3, 7) in eine mit dem Lenkrad verbundene hohle Lenkinnenwelle eingeschoben ist, und daß von der zweiten Aufblasvorrichtung (3, 7) bei ihrer Auslösung freigegebenes Gas über die erste Aufblasvorrichtung (12, 13) und/oder an dieser vorbei in den Gassack (11) strömt.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aufblasvorrichtung (12, 13) einen Feststoffgas­ generator (12) aufweist, der eine durch einen elektronischen Impuls gezündete Auslöseeinheit (20) einschließt, die bei der Auslösung einen Feststoff-Treibsatz zündet, der in einer Brennkammer (21) unter Entwicklung eines Gases zerfällt, das aus der Brennkammer (21) in den Gassack (11) entweicht.

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aufblaseinrichtung (12, 13) weiterhin einen Kalt­ gasgenerator (13) aufweist.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Feststoffgenerator (12) erzeugte Gas durch Durchbrüche (22) in der Brennkammer (21) in einen Zwischenraum (23) zwischen der Brennkammer (21) und einem dem Aufnahmebehäl­ ter (14) zugewandten die Brennkammer (21) in seiner Ruhestellung verschließenden Schieber (24) entweicht, der durch den Gasdruck in eine Arbeitsstellung verschoben wird, in der Durchbrüche (25) in dem Schieber (24) die Brennkammer (21) mit dem Gassack (11) verbinden und Durchbrüche (26) in den Wänden einer Druckpatrone (27) des Kaltgasgenerators (13) freigegeben werden, wobei kom­ primiertes Kaltgas, das in einer Druckpatrone (27) des Kaltgas­ generators (13) gespeichert ist, durch die freigegebenen Durch­ brüche (26) in der Seitenwand der Druckpatrone (27) in den Zwischenraum (23) gelangt und durch die Durchbrüche (25) in dem Schieber (24) zusammen mit dem bei dem Zerfall des Feststoff­ treibsatzes entwickelten ′Gas in den Gassack (11) strömt.

8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Aufblasvorrichtung (3, 7) durch einen Kaltgasgenerator gebildet ist, der eine im wesentlichen zylinderförmige Druckkammer (3) zur Aufnahme eines komprimierten Gases einschließt, die in die Lenkinnenwelle eingeschoben ist, daß die der ersten Aufblasvorrichtung (12, 13) zugewandte Stirn­ seite der Druckkammer (3) wenigstens einen durch ein Element (31) verschlossenen Durchbruch (30) aufweist, der durch die Einwirkung einer Freigabevorrichtung (7) freigegeben wird, wenn die zweite Aufblasvorrichtung (3, 7) aktiviert wird, und daß das Gas aus der Druckkammer (3) über die erste Aufblasvorrichtung (12, 13) in den Gassack (11) strömt.

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabevorrichtung durch einen Mikrogasgenerator (7) in Form eines Feststoffgasgenerators gebildet ist, bei dessen Aktivierung ein Druck und/oder eine Wärme erzeugt werden, die derart auf das Element (31) einwirken, daß der Durchbruch (30) freigegeben wird.

10. Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen weiteren mit einem Gas aufblasbaren Gassack aufweist, der mit wenigstens ei­ ner diesem Gassack zugeordneten Aufblasvorrichtung zusammen­ wirkt, wobei der weitere Gassack bezüglich der Person(en) in dem Fahrzeug in einer anderen Richtung und/oder an einer anderen Stelle als der eine Gassack (11) angeordnet ist, und daß die Steuervorrichtung den einen Gassack (11) und/oder den weiteren Gassack in Abhängigkeit von der Richtung der einen vorgegebenen Beschleunigung und der Richtung der weiteren vorgegebenen Beschleunigung(en) und/oder der Position(en) und Körperhal­ tung(en) der Person(en) derart aktiviert, daß ein Gassack nur dann aufgeblasen wird, wenn die Richtung(en) der Beschleu­ nigung(en) und/oder die Position(en) und Körperhaltung(en) derart sind, daß der Gassack die Person(en) schützen kann.

11. Schutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Gassack mit weiteren Aufblasvorrichtungen zum mehrmaligen Aufblasen des weiteren Gassackes zusammenwirkt.