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Hintergrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Aufblasvorrichtungen zum Aufblasen
von aufblasbaren Rückhalte-Airbagkissen, wie
sie zum Beispiel benutzt werden, um Insassen von Kraftfahrzeugen
gegen einen Aufprall zu schützen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Aufblasvorrichtungen
mit mehreren oder Vielfachstufen oder Niveaus eines Ausstoßes von
Aufblasgas und kann als solche verwendet werden, um einen Ausstoß an Aufblasgas
zur Verfügung
zu stellen, der bei Faktoren anwendbar ist, wie zum Beispiel einem
oder mehreren Unfall- und Insassenzuständen.
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Es
ist bekannt, einen Fahrzeuginsassen, der ein Kissen oder einen Sack
verwendet, zum Beispiel einen „Airbag", zu schützen, welcher
mit einem Gas aufgeblasen oder geweitete wird, wenn das Fahrzeug
eine plötzliche
Abbremsung erfährt,
wie zum Beispiel bei einer Kollision. In solchen Systemen befindet
sich das Airbagkissen normalerweise in einem nicht aufgeblasenen
und gefalteten Zustand, um den Raumbedarf minimal zu machen. Nach
Betätigung des
Systems beginnt das Kissen, in nicht mehr als wenigen Millisekunden
mit Gas aufgeblasen zu werden, welches von einer Vorrichtung erzeugt
oder zugeführt
wird, die allgemein „eine
Aufblasvorrichtung" oder
ein „Gasgenerator" genannt wird.
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Verschiedene
Arten von Aufblasvorrichtungen wurden im Stand der Technik für das Aufblasen eines
Airbags beschrieben, wie er zum Beispiel in aufblasbaren Rückhaltesystemen
verwendet wird. Eine Art einer bekannten Aufblasvorrichtung leitet das
Aufblasgas von einem brennbaren pyrotechnischen gaserzeugenden Material
her, welches nach dem Zünden
eine Menge von Gas erzeugt, die ausreicht, um den Luftsack (Airbag)
aufzublasen.
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Solche
Aufblasvorrichtungen weisen im allgemeinen verschiedene Bestandteile
auf oder schließen
diese ein mit: einem Druckbehälter,
in welchem das pyrotechnische gaserzeugende Material verbrannt wird,
verschiedene Filter- oder Aufblasmedium-Behandlungsvorrichtungen,
um das Aufblasmedium in den richtigen Zustand zu bringen, bevor
es in das zugehörige
Airbagkissen und einen Diffusor gelangt, um das Aufblasmedium in
der richtigen Richtung in das zugehörige Airbagkissen leiten zu
helfen.
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Im
Hinblick auf sich möglicherweise
verändernde
Betriebsbedingungen und seinerseits möglicherweise sich verändernde,
gewünschte
Leistungseigenschaften bestehen eine Notwendigkeit und ein Wunsch
zur Schaffung einer wie man sie nennt „adaptiven" Aufblasvorrichtung und eines entsprechenden
aufblasbaren Rückhaltesystems.
Bei einer adaptiven Aufblasvorrichtung können Ausstoßparameter, wie zum Beispiel
die Menge, das Angebot und die Zuführmenge an Aufblasgas bei spielsweise
wahlweise und in geeigneter Weise verändert werden, je nach ausgewählten Betriebsbedingungen,
wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Gegenwart eines Insassen,
Benutzung eines Sicherheitsgurtes und Geschwindigkeit der Abbremsung
des Kraftfahrzeuges.
DE
196 20 758 A1 , welche als der nächstliegende Stand der Technik
angesehen wird, zeigt ein Beispiel eines solchen Gasgenerators oder
einer solchen Aufblasvorrichtung mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 10.
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Solche
adaptiven Systeme sind zwar wünschenswert,
sie erfordern in typischer Weise aber den Einschluß zusätzlicher
Komponenten, wie ein Teil der zugehörigen Aufblasvorrichtung, wodurch unerwünscht die
Größe und/oder
Kosten und/oder das Gewicht der Aufblasvorrichtung erhöht werden. Zum
Beispiel basieren verschiedene vorgeschlagene oder derzeit zur Verfügung stehende
Aufblasvorrichtungen mit Doppelstufe anscheinend auf dem Prinzip,
zwei separate Aufblasvorrichtungen zusammenzupacken. Im Ergebnis
schließen
solche Kombinationen von Aufblasvorrichtungen allgemein zwei unterschiedliche
Druckbehälter,
zwei Gruppen von Filter- oder Aufblasgasbehandlungsbauteilen, eines
für den Ausstoß des jeweiligen
Druckbehälters
und zwei unterschiedliche Diffusoren ein, wieder einer für den Ausstoß des jeweiligen
Druckbehälters.
Deshalb war es schwierig, eine adaptive Aufblasvorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die in zufriedenstellender Weise die Beschränkungen
hinsichtlich Größe, Kosten und
Gewicht erfüllt,
welche zu einem modernen Fahrzeugaufbau gehören, insbesondere so weit es
die Fahrerseite betrifft.
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Es
bleibt deshalb ein Bedürfnis
nach einer adaptiven Aufblasvorrichtung einfachen Aufbaus und einfacher
Konstruktion, welche die Größenerfordernisse
für Fahrzeuge
erfüllt,
insbesondere auf der Fahrerseite.
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Eine
allgemeine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
Aufblasvorrichtung, eines aufblasbaren Rückhaltesystems und zugehöriger oder
entsprechender Betriebsverfahren.
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Eine
spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, eines oder mehrere der oben
beschriebenen Probleme zu überwinden.
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Die
allgemeine Aufgabe der Erfindung kann mindestens zum Teil durch
eine Airbagaufblasvorrichtung gelöst werden, die ein Gehäuse aufweist, welches
eine erste Kammer bestimmt, die in einem Ruhezustand eine Menge
an einem ersten gaserzeugenden Material enthält, welches zündbar ist,
um erste Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die erste Kammer enthält auch
eine zweite Kammer, die in einem Ruhezustand eine Menge an einem
zweiten gaserzeugenden Material enthält, welches zündbar ist,
um zweite Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die zweite Kammer weist
eine Ausgangsöffnung
mit einer geeigneten Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen und
die zweiten Verbrennungsprodukte mit dem Inhalt der ersten Kammer
in Fluidverbindung zu bringen. Die Airbagaufblas vorrichtung weist
auch eine erste Zündvorrichtung
auf, welche betrieblich der ersten Kammer zugeordnet ist, sowie
eine zweite Zündvorrichtung,
die betrieblich der zweiten Kammer zugeordnet ist.
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Beim
Stand der Technik steht nicht eine möglichst einfache Gestaltung
für eine
Aufblasvorrichtung zur Verfügung
mit geeigneter Ausgestaltung, um Mehrfachniveaus an Ausstoßleistung
vorzusehen. Insbesondere stellt der Stand der Technik nicht eine adaptive
Ausstoßaufblasvorrichtung
und ein zugeordnetes aufblasbares Rückhaltesystem zur Verfügung, insbesondere
eine Aufblasvorrichtung für
den Einbau bei einem aufblasbaren Rückhaltesystem für die Fahrerseite,
wobei die Aufblasvorrichtung eine übliche Gruppe an Bestandteilen
verwendet, wie zum Beispiel einen Druckbehälter, Filter und zugeordnete Dichtungen
für jede
der zwei oder mehr Betriebsstufen, wodurch die Notwendigkeit des
Einschlusses getrennter solcher Bauteile für jede solche Stufe der Aufblasvorrichtung
vermieden werden kann.
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Die
Erfindung umfaßt
ferner eine adaptive pyrotechnische Airbagaufblasvorrichtung gemäß Anspruch
1. Die Aufblasvorrichtung weist erste und zweite Kammern, einen
Isolator und erste und zweite Zündvorrichtungen
auf. Spezieller enthalten die erste und zweite Kammer der Aufblasvorrichtung
jeweils eine Menge an pyrotechnischem Material auf, welches zündbar ist,
um ein Verbrennungsprodukt zu erzeugen. Die zweite Kammer weist
eine Ausgangsöffnung
mit geeigneter Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen, wodurch die durch die
Verbrennung des pyrotechnischen Materials, welches in der zweiten
Kammer enthalten ist, erzeugten Verbrennungsprodukte mit dem Inhalt
der ersten Kammer in Fluidverbindung gebracht werden. Die Ausgangsöffnung ist
normalerweise geschlossen, um einen Durchgang von Material in die
zweite Kammer zu verhindern. Der Isolator ist um die zweite Kammer
herum angeordnet und hat die Wirkung, eine Selbstzündung des
pyrotechnischen Materials zu vermeiden, welches in der zweiten Kammer
enthalten ist, nachdem es Wärmekontakt
mit diesem durch die Verbrennungsprodukte hat, die nach dem Zünden des
pyrotechnischen Materials, welches in der ersten Kammer enthalten
ist, gebildet sind. Die erste Zündvorrichtung
ist betrieblich der ersten Kammer zugeordnet, und die zweite Zündvorrichtung
ist betrieblich der zweiten Kammer zugeordnet.
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Die
Erfindung umfaßt
noch weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Airbagaufblasvorrichtung nach
Anspruch 10. Die Aufblasvorrichtung weist ein Gehäuse auf,
welches eine erste Kammer bildet, die in einem Ruhezustand eine
Menge eines ersten Gaserzeugungsmaterials enthält, welches zündbar ist,
um erste Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die erste Kammer enthält auch
eine zweite Kammer, die in einem Ruhezustand eine Menge eines zweiten Gaserzeugungsmaterials
enthält,
welches zündbar ist,
um zweite Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die zweite Kammer weist
eine Ausgangsöffnung
mit geeigneter Ausgestaltung auf, um sich zu öffnen und die zweiten Verbrennungsprodukte
in Fluidverbindung mit dem Inhalt der ersten Kammer zu bringen. Die
Aufblasvorrichtung weist ferner eine erste Zündvorrichtung auf, welche betrieblich
der ersten Kammer zugeordnet ist, und eine zweite Zündvorrichtung, welche
der zweiten Kammer betrieblich zugeordnet ist. Das Verfahren der
Erfindung weist die Betätigung mindestens
einer der ersten und zweiten Zündvorrichtungen
auf.
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Entsprechend
der Verwendung hier soll die Bezugnahme auf die Erfassung oder das
Abfühlen der „Gegenwart
eines Insassen" so
verstanden werden, daß man
auf das Erfassen und Abfühlen
von Größe, Gewicht
und/oder Positionen des in Rede stehenden besonderen Insassen Bezug
nimmt und diese einschließt.
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Bezugnahmen
auf eine Aufblasvorrichtung oder einen „Ausstoß" an Aufblasgas sollen so verstanden
werden, daß man
sich auf Leistungsausstoßparameter
einer Aufblasvorrichtung bezieht, wie zum Beispiel die Menge, den
Vorrat und die Geschwindigkeit der Zuführung von Aufblasgas. Bei adaptiven
Ausgabe-Aufblasvorrichtungen hängt
der Ausstoß der
Aufblasvorrichtung im allgemeinen von ausgewählten Betriebsbedingungen ab,
wie zum Beispiel Umgebungstemperatur, Vorhandensein eines Insassen,
Benutzen eines Sicherheitsgurtes und die Geschwindigkeit der Verlangsamung
des Kraftfahrzeuges als Beispiel.
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Weitere
Gegenstände
und Vorteile ergeben sich für
den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang
mit den anliegenden Ansprüchen
und Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise Querschnittsansicht einer Airbagaufblasvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine teilweise Querschnittsansicht der Airbagaufblasvorrichtung
der 1, jetzt aber dadurch vereinfacht, daß die gaserzeugenden
Stoffe, Zündeinrichtungsmaterialien
und gewisse Dichtungen zum Beispiel nicht dargestellt sind.
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3 ist
eine Ansicht einer Airbagaufblasvorrichtung gemäß Darstellung in 2,
aber im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der 2 und
in Richtung der Pfeile gesehen.
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4 ist
eine graphische Darstellung des Behälterdrucks als Funktion der
Zeit entsprechend dem in dem Beispiel verwendeten Aufbau der Aufblasvorrichtung.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen
den Aufbau einer Aufblasvorrichtung auf der Fahrerseite mit adaptivem
Ausstoß gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung und allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet.
Die Erfindung wird zwar nachfolgend unter besonderer Bezugnahme
auf den Einbau eines aufblasbaren Rückhaltesystems mit Airbag auf
der Fahrerseite beschrieben, es versteht sich aber, daß die Erfindung
allgemein auf andere Typen oder Arten von Airbaganordnungen anwendbar
ist, einschließlich zum
Beispiel auf der Seite eines Insassen und Airbaganordnungen gegen
Seitenaufprall, zum Beispiel für Kraftfahrzeuge,
einschließlich
Lieferwagen, Kleinlastern und besonders Personenwagen.
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Der
Aufblasaufbau 10 hat eine allgemein zylindrische Außenform
und weist eine Gehäusekonstruktion 12 auf,
die zum Beispiel aus zwei Aufbauteilen gebildet ist, d.h. eine untere
Hülle oder
ein Basisabschnitt 14 und eine obere Hülle oder ein Diffusorkappenabschnitt 16,
der zum Beispiel erwünschtenfalls
aus Aluminium hergestellt sein kann und in zweckmäßiger Weise
verbunden oder zusammen befestigt werden kann, zum Beispiel durch
Anwendung von Schweißen
mit Inertgas. Das Gehäuse 12 hat
eine Darstellung in der allgemeinen Form eines abgeflachten, scheibenförmigen Kreiszylinders,
der in typischer Weise oder allgemein ein Verhältnis von Länge (mit „L" bezeichnet) zu Durchmesser (mit „D" bezeichnet) von
etwa 0,5 oder weniger hat. Man versteht, daß ein Gehäuse mit einer solchen Form
und Gestalt am zweckmäßigsten
der Form des Fahrzeuglenkrades entsprechen und deshalb die Anordnung in
einer ästhetisch
ansprechenden Weise ermöglichen
kann.
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Der
Diffusorkappenabschnitt 16 hat die Form einer umgekehrten
Schüssel
und weist eine obere Wand 20 und eine zylindrische Seitenwand 22 auf. Die
Seitenwand 22 weist eine Vielzahl von im Abstand angeordneten,
vorzugsweise im allgemeinen gleichförmig im Abstand angeordneten
Gasausgangsöffnungen 24 auf.
Der Basisabschnitt 14 weist erste und zweite Montageöffnungen
auf, die mit den Bezugszahlen 26 bzw. 30 bezeichnet
sind und deren Verwendung nachfolgend in größerer Einzelheit diskutiert
wird. Der Basisabschnitt 14 weist auch eine Umfangshalterung 32 auf,
die sich von dem Gehäuse 12 radial
nach außen
erstreckt und dazu dient, eine Schnittstellenanbringung zu bilden,
die verwendet wird, um die Aufblasanordnung 10 an einem
Fahrzeug anzubringen, dessen Insassen gegen Verletzungen geschützt werden
sollen, die sich möglicherweise
aus einem Aufprall bei einer Kollision ergeben.
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Das
Gehäuse 12 ist
aufgebaut, um eine zentrale, im allgemeinen zylindrische erste Kammer 34 zu
bilden. Die erste Kammer 34 enthält oder beinhaltet einen Vorrat
an einem ersten gaserzeugenden Material 36, in typischer
Weise in der Form eines pyrotechnischen Materials, wie es für die Verwendung bei
Airbagaufblasvorrichtungen bekannt ist und zum Beispiel aus einem Übergangsmetall
Aminnitrat mit Oxidationsmittel und Bindemittel besteht. Das erste gaserzeugende
Material 36 wird von einer Filteranordnung 40 umgeben,
die einen Verbrennungsschirm oder Filter 42 aufweist, der
zum Beispiel aus Mehrfachschichten oder Metallschirmlagen und einem
Filterdämpfungsglied 44 gebildet
ist. Den Filter 42 umgebend und im allgemeinen neben der
inneren Oberfläche
der Seitenwand 22 befindet sich eine klebstoffgestützte Foliendichtung 46,
welche das gaserzeugende Material 36 in der Aufblasvorrichtung 10 vorzugsweise
hermetisch abdichtet, wodurch das gaserzeugende Material gegen Umgebungsbedingungen geschützt wird,
wie zum Beispiel Feuchtigkeit. Die Auf blasanordnung 10 weist
auch eine Aufnahme 50 und ein ringförmiges Basisdämpfungsglied 52 auf, welches
als Konstruktionshilfsmittel dient, welches die Bestandteile der
Aufblasanordnung in der richtigen relativen Anordnung zurückhält und einen
unerwünschten
Fließdurchgang
durch die Anordnung verhindert.
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Eine
erste Zündanordnung,
die allgemein mit der Bezugszahl 54 bezeichnet ist, ist
an dem Gehäuse 12 an
einer Stelle in der ersten Kammer 34 über die erste Montageöffnung 26 angebracht.
Die erste Zündanordnung 54 kann
die Form einer bekannten pyrotechnischen Zündvorrichtung annehmen, die zum
Beispiel, wie es beim Stand der Technik bekannt ist, einen Zündbecher 56 aufweist,
in welchem ein Zündmaterial 60,
eine erste Zündvorrichtung
oder Zündkapsel 62,
ein Zündkapseladapter
oder -halter 64 enthalten ist, wodurch die Zündkapselanordnung 54 an
dem Gehäuse
angepaßt
ist oder mit einer Zündkapseldichtung,
welche die Zündkapsel 62 mit dem
Adapter 64 abdichtet, zusammenpaßt. Gemäß Darstellung kann der Zündkapselbecher 56 die
Form eines allgemein konkaven Teils mit einer Kappe 70 und
einer zylindrischen Seitenwand 72 annehmen, durch weiche
ein Innenraum 74 gebildet wird. Der Zündkapselbecher 56 kann
aus einem gasundurchlässigen
Material gebildet sein, zum Beispiel Metall, wobei die zylindrische
Seitenwand 72 eine Vielzahl von im Abstand angeordneten,
vorzugsweise im allgemeinen gleichmäßig im Abstand angeordneten Gasausgangsöffnungen 76 aufweist.
Die Gasausgangsöffnungen 76 sind
normalerweise (d.h. wenn die Aufblasvorrichtung sich in einem Vorbetätigungszustand
befindet) bedeckt, und der Materialdurchgang durch diese wird mittels
einer druckempfindlichen Abdeckung oder Barriere 80 verhindert,
wie zum Beispiel mittels einer klebstoffgestützten Foliendichtungsschicht
oder dergleichen, wie im Stand der Technik bekannt ist. In bekannter
Weise kann die Abdeckung 80 so ausgewählt sein, daß sie sich
nach Aufbringen eines vorbestimmten Drucks gegen diese aus dem Inneren
des Zündkapselbechers öffnet oder bricht.
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Bei
der Betätigung
führt das
Zünden
des Zündermaterials 60 üblicherweise
zu einem Druckanstieg im Becherinneren 74 mit dem darauffolgenden
vorbestimmten Brechen oder Öffnen
der Abdeckung 80, um einen Durchgang von Zündprodukten,
die durch die Verbrennung des Zündmaterials 60 durch
die Ausgangsöffnungen 76 erzeugt
werden, aus der Zündanordnung 54 heraus
zu dem gaserzeugenden Material 36 hin zu gestatten, welches
in der ersten Kammer 34 enthalten ist. Der sich ergebende Kontakt
durch die Zündprodukte
oder zwischen diesen und dem gaserzeugenden Material führt zu der Zündung und
Reaktion des gaserzeugenden Materials, wobei die so erzeugten Gase
durch den Filter 42 gelangen, die Foliendichtung 46 brechen
und durch die Gasausgangsöffnungen 24 gelangen
(wie durch die Pfeile A veranschaulicht wird) und aus der Aufblasanordnung 10 heraus
in ein zugehöriges
Airbagkissen (welches nicht gezeigt ist). Wie man erkennt, kann
der Kontakt der Zündprodukte
mit dem gaserzeugenden Material gut entweder thermisch oder materiell
sein oder beides.
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In
der Praxis kann die Zündanordnung 54 dadurch
gebildet werden, daß man
den das Zündmaterial 60 enthaltenden
Zündbecher 56 über die
Zündvorrichtung 62 und
den Halter 64 bringt und an der Montageöffnung 26 anbringt.
Die Zündanordnung 54 kann
dann dadurch mit dem Gehäuse 12 verbunden werden,
daß man
den Halter 64 an den Basisabschnitt 14 an der
Montageöffnung 26 anschweißt.
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Die
erste Kammer 34 beinhaltet oder enthält auch eine zweite Kammer 82.
Die zweite Kammer 82 schließt einen Erzeugungsmittelbecher 84 ein,
in welchem ein gaserzeugendes Material enthalten ist, welches hier
als das zweite gaserzeugende Material 86 bezeichnet wird,
schließt
eine zweite Zündvorrichtung
oder Zündkapsel 90,
einen zweiten Zündkapseladapter 92,
durch welchen die zweite Kammer 82 an dem Gehäuse 12 angebracht
wird oder diesem entspricht, und eine zweite Zündkapseldichtung 94 ein, welche
die Zündkapsel 90 mit
dem Adapter 92 abdichtet. Gemäß Darstellung kann der Erzeugungsmittelbecher 84 die
Form eines im allgemeinen konkaven Teils mit einer Kappe 96 und
einer zylindrischen Seitenwand 100 annehmen, welche den
Innenraum 102 bildet.
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Das
zweite gaserzeugende Material 86 ist in typischer Weise
in der Form eines pyrotechnischen Materials und kann entweder dieselbe
oder eine andere Zusammensetzung, Form, Größe oder Gestalt haben im Vergleich
zu dem ersten gaserzeugenden Material 36. Der Erzeugungsmittelbecher 84 kann aus
einem gasundurchlässigen
Material gebildet sein, wie zum Beispiel Metall, wobei die zylindrische Seitenwand 100 eine
Vielzahl von im Abstand angeordneten, vorzugsweise im allgemeinen
gleichmäßig im Abstand
angeordneten Gasaustrittsöffnungen 104 einschließt.
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Die
Außenseite
der zylindrischen Seitenwand 100 ist mit einem druckempfindlichen
Isolatorbarrierematerial 106 bedeckt oder umhüllt. Erwünschtenfalls
kann ein solches Isolatorbarrierematerial 106 einer oder
mehreren verschiedenen Funktionen dienen. Erstens kann das Isolatorbarrierematerial 106 dazu
dienen, die zweite Kammer 82 und ihren Inhalt zu isolieren,
zum Beispiel das zweite gaserzeugende Material 86, und
zwar gegenüber wenigstens
einigen der Betätigungswirkungen
der ersten Zündanordnung 54 und
Verbrennung des ersten gaserzeugenden Materials 36, welches
in der ersten Kammer 34 enthalten ist. Wie man erkennt, führt die
Betätigung
der ersten Zündanordnung 54 und
die Reaktion des ersten gaserzeugenden Materials 36 allgemein
zu einer Temperaturerhöhung
oder erzeugt diese.
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Wie
oben erwähnt,
ist die zweite Kammer 82 in der ersten Kammer 34 eingeschlossen
oder in dieser enthalten, und um Raumerfordernisse zu minimieren,
ist es allgemein bevorzugt, daß sich
die zweite Kammer 82 in enger Nachbarschaft zu der Zündanordnung 54 befindet.
Somit kann der Einschluß des Isalatorbarrierematerials 106 dazu
dienen, den unerwünschten
und möglicherweise
schädlichen
Aufprall einer solchen Temperaturerhöhung bezüglich der zweiten Kammer 82 zu
minimieren oder zu vermeiden, zum Beispiel durch Verhindern oder
Vermeiden, daß die
zweite Kammer 82 die Selbstentzündungstemperatur des gaserzeugenden
Materials erreicht oder erlangt, wel ches in dieser gespeichert oder
eingeschlossen ist, als Ergebnis des Kontaktes der Reaktionsprodukte
der ersten Kammer 34.
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Weiterhin
kann das Isolatorbarrierematerial 106 dazu dienen, normalerweise
(d.h. wenn die Aufblasvorrichtung 10 sich in einem Vorbetätigungszustand
befindet) die Gasausgangsöffnungen 104 zu bedecken
und den Materialdurchgang durch diese zu verhindern. Das Isolatorbarrierematerial 106 wird
im allgemeinen ausgewählt,
um sich nach dem Aufbringen eines vorbestimmten Druckes gegen dieses
von innerhalb der zweiten Kammer 82 zu öffnen oder zu brechen.
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Wie
man erkennt, kann das Isolatorbarrierematerial verschiedene Formen
annehmen, wie zum Beispiel ein glasfaserenthaltendes Folienband
mit selbstklebender Rückseite.
Ferner versteht es sich, daß gewünschtenfalls
separate Materialien verwendet werden können, um die verschiedenen
Funktionen eines solchen Isolatorbarrierematerials zu erfüllen, sie
vorzusehen oder zur Verfügung
zu stellen. Beispielsweise kann die Erfindung mit einem Isolatorbarrierematerial
in die Praxis umgesetzt werden, welches aus einem oder mehreren
Materialien für Isoliereigenschaften
oder -vorteile und einem zusätzlichen
oder mehreren Materialien besteht, um einen normalen Verschluß oder eine
Abdeckung der Gasausgangsöffnungen
zu bewirken.
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Es
versteht sich, daß eine
erfindungsgemäße Aufblasanordnung
einen Betrieb gemäß ausgewählten Betriebsbedingungen
zur Verfügung
stellen kann, wie für
besondere aufblasbare Anlagen eines Rückhaltesystems und Anwendungen
desselben erforderlich oder erwünscht
sein kann. Spezieller kann eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung
in einer solchen Weise betätigt
werden, daß die
Menge und/oder Geschwindigkeit der Aufblasgasproduktion in geeigneter
Weise verändert
werden kann, wie zum Beispiel zur Zeit eines Fahrzeugunfalls oder
einer Kollision, um eine oder mehrere Bedingungen der Gegenwart
von Insassen in Rechnung zu stellen, wie oben beschrieben. Diese
Anpassungsfähigkeit
der Funktion der Aufblasvorrichtung stammt daher, daß die Aufblasvorrichtung
zwei diskrete und ballistisch isolierte Kammern mit gaserzeugenden
Materialien hat. Die Aufblasvorrichtung gestattet verschiedene unterschiedliche
Aufblasszenarien:
Zum Beispiel kann eine solche Aufblasanordnung
im Betrieb einen ersten Stufenabfluß haben, wodurch die erste
Zündladung 60 gezündet wird,
um Brennprodukte zu erzeugen, welche zu der ersten Gaserzeugungskammer 34 gelassen
werden, um das erste gaserzeugende Material 36 zu zünden, wie
oben beschrieben ist, um Aufblasgas auf einem ersten Ausstoßniveau
zu erzeugen, ohne die zweite Zündvorrichtung 90 zu
betätigen
oder zu zünden
oder das gaserzeugende Material 86, welches in der zweiten Kammer 82 enthalten
ist, in Reaktion oder Betätigung zu
bringen. Wie man erkennt, kann ein solcher Betrieb erwünscht sein,
um einen minimierten oder reduzierten Aufblasausstoß vorzusehen,
wie zum Beispiel im Fall einer Kollision mit niedriger Geschwindigkeit
erwünscht
sein kann. Alternativ kann eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung
so betrieben werden, daß sowohl
die erste als auch die zweite Zündvorrichtung 62 bzw. 90 betätigt werden.
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Wie
man erkennt, können
ein solcher Betrieb und ein Zünden
sowohl der ersten als auch der zweiten Zündvorrichtung als auch der
ersten und zweiten gaserzeugenden Materialien die gleichzeitige
oder nahezu gleichzeitige Betätigung
und Zündung
der ersten und zweiten Zündvorrichtungen
einschließen (was
zum Beispiel erwünscht
sein kann, um ein sehr schnelles Aufblasen und Entfalten des zugehörigen Airbagkissens
vorzusehen, wie es in Abhängigkeit von
einer ernsthaften Fahrzeugkollision oder einer mit hoher Geschwindigkeit
erwünscht
sein kann) oder die folgende Betätigung
und Zündung
der ersten und zweiten Zündvorrichtungen
(wie es zum Beispiel nach dem Auftreten eines mittelmäßig ernsthaften Fahrzeugunfalls
erwünscht
sein kann). Ferner können
bei einer solchen sequentiellen Betätigung und Zündung der
Zeitunterschied oder die Verzögerung zwischen
der Betätigung
und der Zündung
der ersten und zweiten Zündkapsel
und seinerseits der Zündung
des ersten und zweiten gaserzeugenden Materials maßgeschneidert
sein, um die speziellen Erfordernisse für eine besondere Anlage mit
aufblasbarem Rückhaltesystem
zu erfüllen,
wie der Fachmann erkennt. Deshalb sind diese Aufblasanordnungen
besonders geeignet für
die Verwendung als adaptive Ausstoßaufblaseinrichtungen, die
zum Beispiel allgemein von einer oder mehreren ausgewählten Betriebsbedingungen
abhängig
sein können,
beispielsweise Umgebungstemperatur, Gegenwart eines Insassen, Benutzung
eines Sicherheitsgurts und Geschwindigkeit der Abbremsung des Fahrzeuges.
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Bei
der Betätigung
der Zündvorrichtung 90 gibt
die Zündvorrichtung 90 Zündprodukte
frei, welche das Gaserzeugungsmittel 96 zünden, um
Reaktionsprodukte zu erzeugen, die zu einem Druckanstieg in dem
Becherinneren 102 führen
mit dem nachfolgenden vorbestimmten Brechen oder Öffnen des
Isolatorbarrierematerials 106, um den Durchgang von Reaktionsprodukten
durch die Ausgangsöffnungen 104 zu
gestatten (wie durch die Pfeile B veranschaulicht ist) und danach
durch die Gasaustrittsöffnungen 24 von
der Aufblasanordnung 10 heraus in das (nicht gezeigte)
zugehörige
Airbagkissen.
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Statt
daß die
Aufblasanordnung 10 auf separate Filteranordnungen für jede Kammer
oder Stufe der Aufblasvorrichtung abstellt, wie es bei verschiedenen
Doppelstufenaufblasvorrichtungen beim Stand der Technik üblich ist,
verwendet oder benutzt sie eine Einzelfilteranordnung 40 für die Filtration oder
Behandlung, zum Beispiel Kühlen
der Aufblasprodukte, die sowohl von der ersten als auch zweiten
Kammer erzeugt werden. Ferner kann eine solche Verwendung einer
Einzelfilteranordnung statt der Verwendung von zwei oder mehr Filteranordnungen
dazu dienen, die Notwendigkeit von Dichtungen für eine Mehrfachfilteranordnung
zu reduzieren oder auszuschalten. Weiterhin schließt die Aufblasanordnung 10 einen
einzigen Diffusor ein, statt daß separate
Diffusoren für
jede Kammer oder darin enthaltene Stufe erforderlich wären.
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Wie
man erkennt, kann die Verringerung der Anzahl von Teilen in einer
Aufblasanordnung die Aufblasgestaltung vereinfachen, die Herstellungs-
und Produktionskosten reduzieren, das Gewicht der Anordnung reduzieren
und zu einer Anordnung führen, die
ein kleineres Raumvolumen in einem Fahrzeug erfordert. Zum Beispiel
kann die Verwendung eines einzigen Filters oder einer Filteranordnung
für das Filtern
der Aufblasprodukte des Aufblasabflusses sowohl der ersten als auch
der zweiten Kammer die Systemgestaltung vereinfachen und zu einer
besseren Raumausnutzung in der Aufblasanordnung führen. Somit
wird ermöglicht,
den Aufbau einer adaptiven Aufblasanordnung allgemein in der Umhüllung unterzubringen,
die in typischer Weise oder gewöhnlich
für Systemanlagen
bemessen und vorgesehen ist, insbesondere für aufblasbare Rückhaltesysteme für die Fahrerseite,
mit einer solchen Größe, daß sie an
oder innerhalb einer Lenksäule
oder Nabe aufgenommen wird.
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Die
Erfindung ist hinsichtlich ihrer weiteren Anwendung nicht auf die
Verwendung besonderer oder spezieller Gaserzeugungsmittel beschränkt. Wie
die Fachleute erkennen, kann die Erfindung in die Praxis umgesetzt
werden, indem eine große
Vielzahl von gaserzeugenden Materialien verwendet wird, welche der
Flammentemperatur, Stabilität,
Filtrierbarkeit, Toxizität,
Korrosivität
und den Erfordernissen der Gaserzeugung genügen. Es wird angenommen, daß die Erfindung
besonders für
die Praxis in Verbindung mit der Verwendung von pyrotechnischen
gaserzeugenden Materialien geeignet ist, wie sie in der Technik
bekannt sind, einschließlich
zum Beispiel einem pyrotechnischen Mittel, das aus einem Übergangsmetall-Aminnitrat
mit Oxidationsmittel und Bindemittel besteht, wie im Stand der Technik bekannt
ist.
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Wie
sich versteht, können
gaserzeugende Materialien, zum Beispiel pyrotechnische Mittel, die in
der Praxis der Erfindung nützlich
sind, verschiedene geeignete, erwünschte Formen annehmen, einschließlich zum
Beispiel verschiedene extrudierte Formen sowie granulierte Materialien.
Die Erfindung ist in ihrer weiteren Praxis nicht auf besondere oder spezielle
Formen von gaserzeugenden Materialien beschränkt.
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Man
erkennt ferner, daß zwar
eine Aufblasanordnung gemäß der Erfindung
ein gaserzeugendes Material derselben Zusammensetzung und physikalischen
Form oder mit Parametern verwenden kann, die sowohl das erste und
das zweite gaserzeugende Material verwenden, die breitere Praxis
der Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann es speziell
wünschenswert
sein, daß das
erste gaserzeugende Material relativ langsam brennt, um zu einem
langsameren oder milderen Entstehen des Aufblasens des zugeordneten
Airbagkissens zu führen oder
ein solches vorzusehen, und daß das
zweite gaserzeugende Material relativ schnell brennend sein kann,
um eine schnellere oder heftigere Aufblasgeschwindigkeit für den zugehörigen Airbag
vorzusehen, wie es zum Beispiel wünschenswert sein kann, wenn
das zugehörige
Fahrzeug in eine relativ schwere Kollision oder einen Unfall verwickelt
ist. Ein solcher Unterschied bei der Durchführung kann über bzw. durch die Verwendung
von gaserzeugenden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung realisiert
werden, wie das erste und zweite gaserzeugende Material. Alternativ
oder zusätzlich
können das
erste und zweite gaserzeugende Material in unterschiedlicher physikalischer
Form vorliegen oder können
unterschiedliche physikalische Parameter haben, zum Beispiel Gestalt
und Größe. Um zum Beispiel
ein schneller und heftiger brennendes Material zu haben, ist es
wünschenswert,
eine Materialform zu nutzen, die eine vergrößerte oder größere Oberfläche hat.
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Die
vorliegende Erfindung wird in weiterer Einzelheit in Verbindung
mit dem folgenden Beispiel beschrieben, welches verschiedene Gesichtspunkte veranschaulicht
oder simuliert, die bei der Praxis der Erfindung eingeschlossen
sind. Es versteht sich, daß alle
Veränderungen,
die in den Rahmen der Erfindung kommen, geschützt werden sollen und daß die Erfindung
somit durch dieses Beispiel nicht beschränkt ist.
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Beispiel
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Der
Betrieb der Aufblasvorrichtung mit adaptivem Ausstoß wurde
experimentell unter Verwendung einer Airbagaufblasanordnung mit
Stahlgehäuse
nachgeprüft,
die ähnlich
der oben beschriebenen Aufblasanordnung 10 ist. Die Testaufblaseinrichtung hatte
eine Höhe
von 36,4 mm und einen Durchmesser von 80 mm. Die erste Kammer enthielt
43 Gramm und die zweite Kammer enthielt 6 Gramm eines pyrotechnischen
gaserzeugenden Materials, welches aus Übergangsmetall-Aminnitrat mit
Oxidationsmittel und Bindemittel in der Form einer Vielzahl von
ringförmigen
Zylindern bestand, die „extrudlets" genannt werden.
Ein Extrudlet hat die Form eines Zylinders mit einem sich längs durch
diesen erstreckenden Durchgangsloch. Die pyrotechnischen Extrudlets
aus gaserzeugendem Material, die in dem Beispiel verwendet wurden,
hatten eine Länge
und einen Durchmesser von 0,125 Zoll und einen Innendurchmesser von
0,042 Zoll. Der Zünderbecher
der ersten Kammer enthielt 2,6 Gramm eines granulierten Zündermaterials.
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Die
Testaufblasvorrichtung enthielt ein Stahlmaschenfilter. Das Gas,
welches sich aus dem pyrotechnischen Material entwickelte, gelangte
durch den Filter und aus der Aufblasanordnung durch die Gasausgangsöffnungen
radial nach außen,
welche um die Aufblasvorrichtung in der Seitenwand des Diffusorabschnittes
angeordnet waren.
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Die
Testaufblasvorrichtung war an einem geschlossenen 60 Litertank angebracht,
der auch mit einem Druckwandler ausgestattet war, um Veränderungen
des Tankgasdruckes zu messen, welcher an der Aufblasvorrichtung
erzeugt wurde. Derjenige Teil der Aufblasvorrichtung, welcher das
sich entwickelnde Gas entlastet, war ganz in dem Tank enthalten,
so daß das
Volumen des Tanks gegen die äußere Atmosphäre vollständig abgeschlossen
war. Eine elektronische Zündleitung
wurde mit jeder der Zündkapseln
der Testaufblasvorrichtung verbunden, so daß die unterschiedlichen Kammern
der Testaufblasvorrichtung in geeigneter Weise entweder separat
gezündet
werden konnten, gleichzeitig oder mit einer ausgewählten Zeitverzögerung zwischen
jedem Zünden.
Die Testaufblasvorrichtung wurde auf eine Art und Weise betrieben,
bei welcher: A) nur die erste Kammer gezündet wurde und B) sowohl die
erste als auch die zweite Kammer im wesentlichen gleichzeitig ge zündet wurden,
und der Tankdruck als Funktion der Zeit entsprechend der Ausführung durch
die Testaufblasanordnung sind in 4 gezeigt.
Die Linie A entspricht den Ergebnissen, die man erhält, wenn
nur die erste Kammer gezündet
wurde, während
die Linie B den Ergebnissen entspricht, die man erhält, wenn sowohl
die erste als auch die zweite Kammer im wesentlichen gleichzeitig
gezündet
wurden.
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In
dem Beispiel führte
das gleichzeitige Zünden
sowohl der ersten als auch der zweiten Kammer sowohl zu einem schnelleren
Druckanstieg in dem geschlossenen Tank als auch einem höheren Maximaldruck
im Tank im Vergleich zu einem Betrieb, bei welchem nur die erste
Kammer gezündet
wurde. Wie sich versteht, eignet sich der schonendere oder allmählichere
Beginn des Entfaltens des Airbagkissens, wie man erkennt, wenn nur
die erste Kammer gezündet
wurde, besser für
besondere Entfaltungssituationen, wie zum Beispiel eine relativ
weniger heftige Kollision oder in Verbindung mit dem Schutz von
kleineren Insassen. Im Gegensatz dazu eignet sich der schnelle Druckanstieg,
den man beim gleichzeitigen Zünden
beider Kammern bemerkt, besser für
alternative Anwendungen, wie zum Beispiel eine Kollision bei hoher
Geschwindigkeit, wenn der Insasse in der richtigen Position sitzt,
um von dem Airbag gut abgepolstert zu werden.
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Wie
sich versteht, können
sowohl die Anstiegsgeschwindigkeit als auch der Maximaldruck, die
man beim Zünden
einer oder beider Kammern der Aufblasvorrichtung erkennt, dadurch
ausgewählt oder
verändert
werden, daß man
zum Beispiel in richtiger Weise die Menge, Größe, Gestalt und Art des pyrotechnischen
Materials umwandelt, welches in der bzw. den gezündeten Kammern (der Kammer) enthalten
ist, sowie durch wahlweise Veränderungen anderer
Aufbauparameter. Ferner kann der Druck-Zeit-Verlauf für die Aufblasvorrichtung
für die Erfordernisse
oder Notwendigkeiten für
eine besondere Anlage mit Airbagsystem eingestellt werden, um die
Verletzung eines Insassen gut zu reduzieren und den Schutz des Insassen
zu optimieren.
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Die
hier anschaulich beschriebene Erfindung kann in zweckmäßiger Weise
auch ohne ein Element, Teil, Schritt, Komponente oder Bestandteil
in die Praxis umgesetzt werden, die hier nicht speziell beschrieben
sind.
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Somit
wird erfindungsgemäß eine Aufblasvorrichtung
zur Verfügung
gestellt mit geeigneter Ausgestaltung, um Mehrfachniveaus eines
Ausstoßverlaufs
vorzusehen, wobei die Aufblasvorrichtung einen merklich einfacheren
Aufbau hat als früher
zur Verfügung
stehende Aufblasvorrichtungen. Gemäß mindestens einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Aufblasvorrichtung mit adaptivem Ausstoß insbesondere
für die
Anwendung als Aufblasvorrichtung für eine Anlage mit aufblasbarem
Rückhaltesystem
auf der Fahrerseite zur Verfügung
gestellt, bei der eine übliche
Gruppe von Komponenten verwendet wird, wie zum Beispiel ein Druckbehälter, Filter und
zugehörige
Dichtungen für
jede der zwei oder mehr Betriebsstufen, wodurch es nicht mehr notwendig
ist, für
jede dieser Aufblasstufe separat diese Komponenten einzuschließen. Dadurch
wird der Systemaufbau vereinfacht, und man nutzt den Raum in der
Aufblasanordnung besser aus. Folglich ermöglicht man es dem Aufbau einer
adaptiven Aufblasanordnung, allgemein in der Umhüllung aufgenommen zu werden,
die für
Systemanlagen gewöhnlich
bemessen und vorgesehen ist, insbesondere für aufblasbare Rückhaltesysteme
auf der Fahrerseite, mit einer solchen Größe, daß sie in einer Lenkradsäule oder
Nabe oder an diesen aufgenommen werden.
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Die
hier anschaulich beschriebene Erfindung kann in zweckmäßiger Weise
ohne folgende Teile in die Praxis umgesetzt werden: Element, Teil,
Schritt, Komponente oder Bestandteil, die hier nicht speziell beschrieben
sind.
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In
der vorstehenden ausführlichen
Beschreibung wurde diese Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse
ihrer bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben, und viele Einzelheiten sind zu Veranschaulichungszwecken
dargelegt worden, der Fachmann weiß aber, daß die Erfindung sich auch für zusätzliche
Ausführungsformen
eignet und daß gewisse
der hier beschriebenen Einzelheiten merklich verändert werden können, ohne
aus dem Geltungsbereich der Grundprinzipien der Erfindung herauszukommen.