DE19744764C2 - Vorrichtung zum Aufblasen eines Gassacks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verrichtung zum raschen Aufblasen eines in einem Fahrzeuglenkrad angeordneten Gassacks mit

• - einer als Druckgasbehälter ausgebildeten Lenksäule und
• - einem mit der Lenksäule drehfest verbindbaren Lenkrad, in dessen Nabenbereich ein zusammengefalteter Gassack angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 20 45 246 bekannt.

Wegen der beengten Platzverhältnisse im Lenkrad bereitet die Unterbringung eines rasch aufblasbaren Gassacks mit allen für seine Funktion erforderlichen Elementen gewisse Schwierigkeiten. Insbesondere bei sog. Hybrid-Generatoren, bei denen das zum Aufblasen des Gassacks erforderliche Gasvolumen teils aus einem Druckgasbehälter und teils aus den Verbrennungsprodukten eines pyrotechnischen Treibstoffes besteht, ist es oft kaum möglich, in dem zur Verfügung stehenden Bauraum außer dem Treibstoffbehälter noch einen Druckgasbehälter mit dem erforderlichen Volumen unterzubringen. Man hat daher schon vorgeschlagen, den Druckgasbehälter in der Lenksäule anzuordnen oder aber die Lenksäule selbst als Druckgasbehälter auszubilden (DE-OS 20 45 246, EP 0 769 423 A1, DE 196 31 739 A1). Dabei handelt es sich jedoch nicht um echte Hybrid-Generatoren, weil lediglich ein pyrotechnischer Zünder zur Öffnung des Druckgasbehälters vorgesehen ist, dessen gasförmige Verbrennungsprodukte nur einen sehr geringen Anteil zur Füllung des Gassacks beisteuern können. Außerdem besteht bei derartigen Konzepten das Problem, daß die Lenksäule vom Lenkradhersteller mitgeliefert werden muß, weil er sonst keine Gewährleistung für das Funktionieren der Vorrichtung zum raschen Aufblasen des Gassacks übernehmen kann. Das hat zur Folge, daß die Verbindung zwischen Lenksäule und Lenkrad, die üblicherweise erst bei der Endmontage der Fahrzeuge erfolgt, im Lenkradwerk vorgenommen werden muß. Daraus ergeben sich im Vergleich zum Lenkrad nicht nur sperrige, nicht einfach zu transportierende Bauteile, sondern auch zusätzliche Sicherheitsprobleme, weil der Lenkradhersteller ausschließen muß, daß während des Transports und der Montage die Treibstoffladung gezündet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Schwierigkeiten zu überwinden und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Lenksäule als Druckgasbehälter genutzt und die bisherige Montageschnittstelle beibehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Lenkrad außer dem Gassack noch ein Treibstoffbehälter mit einer Aufnahmebohrung für einen Zünder angeordnet ist und daß die als Druckgasbehälter ausgebildete Lenksäule einerseits und das Lenkrad mit den genannten Bauteilen andererseits voneinander unabhängige Baueinheiten bilden, die erst bei der Endmontage des Fahrzeuges zusammengefügt werden.

Auf diese Weise kann die bisher übliche Montage-Schnittstelle beibehalten werden, d. h. die als Druckgasbehälter ausgebildete Lenksäule kann im Rahmen der üblichen Montageschritte im Fahrzeug montiert werden, ohne daß wegen der funktionellen Kopplung des Druckgasbehälters an den Gassack bereits das Lenkrad aufgesetzt und endmontiert sein muß. Dem liegt die Erwägung zugrunde, daß man die Gesamtvorrichtung in zwei voneinander unabhängige Baueinheiten unterteilen kann, wenn man dafür sorgt, daß einerseits eine funktionelle Verbindung zum Aufreißen der Berstscheibe und andererseits eine funktionelle Verbindung für die Überleitung der Füllgase in den Gassack geschaffen wird. Mit anderen Worten, über die Montage-Schnittstelle Lenkrad/Lenksäule muß einerseits die Einwirkung der im Lenkrad untergebrachten Treibstoffladung auf die Berstscheibe und andererseits das Ausströmen der Füllgase über den oberen Teil der Lenksäule in dem im Lenkrad untergebrachten Gassack sichergestellt werden. Außerdem muß darauf geachtet werden, daß das Lenkrad, wie bisher, drehfest und axial unverschieblich mit der Lenksäule verbunden werden kann.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Ansprüchen 2 bis 17 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A und 1B eine erste Ausführungsform des Verbindungsbereichs zwischen Lenkrad und Lenksäule im Längsschnitt im nichtmontierten und im montierten Zustand,

Fig. 2A und 2B eine zweite Ausführungsform wiederum im nichtmontierten und montiertem Zustand,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Nabenbereichs,

Fig. 4 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit alternativ ausgeführtem Druckgasbehälter.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1A und 1B ist der Druckgasbehälter 1 wie eine Lenksäule geformt, die in ansich bekannter Weise in einem Mantelrohr drehbar gelagert ist. Der Druckgasbehälter 1 ist lenkradseitig durch eine Berstscheibe 6 verschlossen, die über einen ringförmigen Trägerbauteil 16 mit dem Druckgasbehälter 1 verbunden ist. Auf der anderen Seite des Trägerbauteils 16 ist eine rohrförmige Verlängerung koaxial zum Druckgasbehälter 1 befestigt. Diese rohrförmige Verlängerung 7 ist endseitig geschlossen und mit einem radialen Austrittskanal 12 ausgestattet. An ihrem, dem Druckgasbehälter 1 zugewandten Ende ist die rohrförmige Verlängerung 7 mit einer Stufenbohrung versehen, in die koaxial ein Rohrteil 8 eingesetzt ist, so daß zwischen der zylindrischen Wandung der rohrförmigen Verlängerung 7 und dem Rohrteil 8 ein ringförmiger Druckleitkanal entsteht, an dem wenigstens ein im wesentlichen radial nach außen verlaufender Austrittskanal 10 vorgesehen ist. Die Länge des Rohrteils 8 und die Länge der Stufenbohrung sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß der Rohrteil 8 gleichzeitig eine ringförmige Abstützung für die Berstscheibe 6 bildet. Der Rohrteil 8 ist austrittsseitig mit einer siebartigen Rückhalteeinrichtung 17 versehen, die das Austreten von Feststoffpartikeln verhindert, für die Füllgase aber durchlässig ist. Am Druckgasbehälter 1, ist wie bei herkömmlichen Lenksäulen, ein Außenkonus 12a vorgesehen, gegen den ein lenkradseitiger Gegenkonus andrückbar ist, wenn bei der Montage eine Befestigungsmutter 11 auf die endseitig mit Außengewinde versehene rohrförmige Verlängerung 7 aufgeschraubt wird.

Das Lenkrad weist im Nabenbereich 2 einen konzentrisch zur Lenkradachse angeordneten ringförmigen Treibstoffbehälter 3 mit einer zentralen Bohrung 5 zur Befestigung an der als Druckgasbehälter 1 ausgebildeten Lenksäule auf. Der Treibstoffbehälter 3 ist mit einem aufgeschweißten Deckel 15 verschlossen und weist mindestens einen, im wesentlichen radial verlaufenden Austrittskanal auf, der mit einer siebartigen Rückhalteeinrichtung 18 überdeckt ist. Nabenbereich 2 und Treibstoffbehälter 3 weisen eine Aufnahmebohrung 4 für einen Zünder auf. Der Treibstoffbehälter 3 ist mit einem verlängerten hohlzylindrischen Führungsteil 14 ausgestattet, der in eine entsprechende Bohrung des Nabenbereichs 2 eingreift und seinerseits eine zentrale Bohrung 5 zur Befestigung an der Lenksäule aufweist. Am hohlzylindrischen Führungsteil 14 ist ein Gegenkonus 13 vorgesehen, der sich bei der Montage auf dem Außenkonus 12a des Druckgasbehälters 1 abstützt.

Anhand der fertig montierten Vorrichtung gemäß Fig. 1B kann der Aufblasvorgang erläutert werden. Nach Zündung der Treibstoffladung tritt eine Druckwelle über den Auslaßkanal 19 des Treibstoffbehälters 3 und den Eintrittskanal 10 in der rohrförmigen Verlängerung 7 in den Druckleitkanal 9 ein und zerstört die Berstscheibe 6. Danach strömt das Druckgas zusammen mit den gasförmigen Verbrennungsprodukten der Treibladung durch den von der Berstscheibe 6 freigegebenen inneren Querschnitt des Rohrteils 8 in die rohrförmige Verlängerung 7 und über den bzw. die Austrittskanäle 12 in den nicht dargestellten Gassack. Durch die Ausbildung eines Ringkanals 19a außen am ringförmigen Treibstoffbehälter 3 oder an der rohrförmigen Verlängerung 7 ist es sichergestellt, daß die Druckwelle vom Treibstoffbehälter 3 auch dann die Berstscheibe 6 erreichen kann, wenn Austrittskanal 19 und Eintrittskanal 10 nicht fluchtend einander gegenüberliegen. Dadurch kann das Lenkrad in jeder beliebigen Winkelstellung auf die Lenksäule aufgesetzt und mit dieser befestigt werden, ohne daß die vorstehend beschriebenen Funktionen beeinträchtigt sind. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß zur drehfesten Verbindung zwischen Lenkrad und Lenksäule selbstverständlich in ansich bekannter Weise eine Kerbverzahnung vorgesehen werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2A und 2B hat sich an der Baueinheit der Lenksäule nichts geändert, weshalb sich insoweit eine Wiederholung der Beschreibung erübrigt. Im Unterschied zu Fig. 1 ist nunmehr jedoch der ringförmige Treibstoffbehälter 3' einstückig mit dem Nabenbereich 2' ausgebildet, wobei wiederum ein aufgeschweißter Deckel 15, ein Austrittskanal 19 und eine siebartige Rückhalteeinrichtung 18 vorgesehen sind. Der Nabenbereich 2' weist eine Aufnahmebohrung 4' für einen Zünder, eine zentrale Bohrung 5' zur Befestigung an der als Druckgasbehälter 1 ausgebildeten Lenksäule sowie an einem hohlzylindrischen Führungsteil 14' einen Gegenkonus 13' auf. Die beiden Baueinheiten werden wiederum mittels einer Befestigungsmutter 11 in einer Weise verbunden, wie sie für die normale Lenkradmontage allgemein bekannt ist. Der Füllvorgang bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2A und 2B unterscheidet sich nicht von dem gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1A und 1B, so daß er hier nicht erneut beschrieben werden muß.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Deckel 20 als Treibstoffbehälter ausgebildet. Dafür hat der Nabenbereich 2" die Deckelfunktion übernommen. Weitere Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bestehen nicht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4, hat sich gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 lediglich der Druckgasbehälter 1' verändert. Der Druckgasbehälter 1' besteht an seinem lenkradseitigen Ende in diesem Fall aus einem rohrförmigen Zwischenteil, dessen eines Ende in den Druckgasbehälter 1' eingesteckt und über eine umlaufende Schweißnaht mit diesem verbunden ist, während das andere Ende unter Zwischenlage der Berstscheibe 6 mit der rohrförmigen Verlängerung 7 verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform erfordert zwar eine zusätzliche Schweißnaht, kann u. U. aber trotzdem wirtschaftlicher hergestellt werden, weil dann die lenkradseitigen Teile leichter zu handhaben und erst zum Schluß mit der verhältnismäßig langen, als Druckgasbehälter 1' ausgeführten Lenksäule verbunden werden muß. Die übrigen Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1 und müssen hier nicht erneut erläutert werden.

Alle Ausführungsbeispiele zeigen, wie das funktionelle Zusammenspiel zwischen den getrennt handhabbaren Bauteilen konstruktiv realisiert werden kann, ohne daß man von der geläufigen Befestigungsmethode abgehen muß. Lenkrad und Lenksäule können also, wie bisher, montiert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird erst bei der Endmontage zusammengefügt, wodurch - abgesehen von den sicherheitstechnischen Aspekten - auch Lagerung und Transport sehr vereinfacht werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum raschen Aufblasen eines in einem Fahrzeuglenk­ rad angeordneten Gassacks mit

• - einer als Druckgasbehälter ausgebildeten Lenksäule und
• - einem mit der Lenksäule drehfest verbindbaren Lenkrad, in dessen Nabenbereich ein zusammengefalteter Gassack angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß im Lenkrad außer dem Gassack noch ein Treibstoffbehälter (3) mit einer Aufnahmebohrung (4) für einen Zünder angeordnet ist und daß die als Druckgasbehälter (1) ausgebildete Lenksäule einerseits und das Lenkrad mit den genannten Bauteilen andererseits voneinander unabhängige Baueinheiten bilden, die erst bei der Endmontage des Fahrzeuges zusammengefügt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter (1) an seinem lenkradseitigen Ende mit einer Berstscheibe (6) verschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Druckgasbehälter (1) ausgebildete Lenksäule im Anschluß an die Berstscheibe (6) eine mit dem Druckgasbehälter (1) koaxial ausgerichtete und fest verbundene rohrförmige Verlängerung (7) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Verlängerung (7) über einen Teil ihrer Längserstreckung zwischen ihrer zylindrischen Wandung und einem eingesetzten Rohrteil (8) einen ringförmigen Druckleitkanal (9) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom ringförmigen Druckleitkanal (9) wenigstens ein im wesentlichen radial nach außen verlaufender Austrittskanal (10) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Rohrteil (8) mit seiner Stirnfläche eine axiale Abstützung für die Berstscheibe (6) bildet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Verlängerung (7) endseitig geschlossen ist, ein Außengewinde aufweist, auf das in an sich bekannter Weise eine Befestigungsmutter (11) aufschraubbar ist, und daß an der Verlängerung (7) wenigstens ein im wesentlichen radial verlaufender Austrittskanal (12) vorgesehen ist, der in montiertem Zustand von der Befestigungsmutter (11) nicht verdeckt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasbehälter (1) mit einem Außenkonus (12a) ausgestattet ist, gegen den ein lenkradseitiger Gegenkonus (13) mittels der Befestigungsmutter (11) andrückbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad im Nabenbereich (2) einen konzentrisch zur Lenkradachse angeordneten ringförmigen Treibstoffbehälter (3) mit einer zentralen Bohrung (5) zur Befestigung an der als Druckgasbehälter (1) ausgebildeten Lenksäule aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkonus (13) an einem verlängerten hohlzylindrischen Führungsteil (14) des Treibstoffbehälters (3) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nabenbereich (2') des Lenkrades selbst als ringförmiger Treibstoffbehälter (3') mit einer zentralen Bohrung (5') und einem Gegenkonus (13') an einem hohlzylindrischen Führungsteil (14a) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoffbehälter (3, 3') einen radial nach innen verlaufenden Austrittskanal (19) und einen aufgeschraubten oder aufgeschweißten Deckel (15) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkonus (12'a) an einem rohrförmigen Zwischenteil (21) ausgebildet ist, dessen eines Ende in den Druckgasbehälter (1') eingesteckt und über eine umlaufende Schweißnaht mit diesem verbunden ist, während das andere Ende unter Zwischenlagern der Berstscheibe (6) mit der rohrförmigen Verlängerung (7) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (6) über ein ringförmiges Trägerbauteil (16) mit dem Druckgasbehälter (1) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Verlängerung (7) durch Schweißen mit dem Trägerbauteil (16) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohrteil (8) und/oder im ringförmigen Treibstoffbehälter (3, 3') austrittsseitig eine siebartige Rückhalteeinrichtung (17, 18) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Verlängerung (7) einen axialen Austrittskanal aufweist.