DE10027679A1

DE10027679A1 - Airbag mit regelbarer Ventilation

Info

Publication number: DE10027679A1
Application number: DE2000127679
Authority: DE
Inventors: Johann Unger
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2000-06-03
Filing date: 2000-06-03
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2020-06-04
Also published as: DE10027679C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gassack-Baugruppe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen mit einem Gehäuse und wenigstens einem in dem Gehäuse angeordneten Gasgenerator und mit einem an das Gehäuse angeschlossenen aufblasbaren Gassack, wobei eine über ein Ventilelement gesteuert verschließbare Entlastungsöffnung zum Abströmen von Gas aus dem aufgeblasenen Gassack vorgesehen ist, bei der das Ventilelement als in die Entlastungsöffnung (15) eingesetztes Schaufelrad (16, 19) ausgebildet ist, welches zur Einstellung unterschiedlich großer durch die Entlastungsöffnung (15) abströmender Gasvolumenströme in seinem Strömungswiderstand steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gassack-Baugruppe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen mit einem Gehäuse und wenigstens einem in dem Gehäuse angeordneten Gasgenerator und mit einem an das Gehäuse angeschlossenen aufblasbaren Gassack, wobei eine über ein Ventilelement gesteuert verschließbare Entlastungsöffnung zum Abströmen von Gas aus dem aufgeblasenen Gassack vorgesehen ist.

Eine Gassack-Baugruppe mit den vorgenannten Merkmalen ergibt sich aus der EP 0 592 879 B1. Soweit es in dem in dieser Druckschrift beschriebenen konkreten Fall darum geht, die Entlastungsöffnung in Abhängigkeit von der jeweils herrschenden Umgebungstemperatur zu öffnen oder zu schließen bzw. gesteuert einen bestimmten Öffnungsquerschnitt einzustellen, besteht bei modernen Sicherheitssystemen generell die Forderung, nach dem Aufblasen des Gassackes ein definiertes Abströmen des Gases über die hierzu eingerichtete Entlastungsöffnung während des Unfallablaufes in Abhängigkeit von sensierten Unfalldaten gesteuert zu ermöglichen. Soweit in der gattungsbildenden EP 0 592 879 B1 hierzu eine der Entlastungsöffnung zugeordnete Ventilscheibe mit einer mit der Entlastungsöffnung mehr oder weniger in Deckung zu bringenden Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, erlaubt diese konstruktive Lösung keine zufriedenstellende Echtzeitsteuerung des abströmenden Gasvolumens als Funktion konkret und im Einzelfall auftretender Unfallbedingungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gassack-Baugruppe mit den eingangs genannten Merkmalen derart weiterzubilden, daß eine in Abhängigkeit von den im konkreten Fall ermittelten Unfalldaten steuerbare Abströmung des Gases aus dem Gassack ermöglicht ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß das Ventilelement als in die Entlastungsöffnung eingesetztes Schaufelrad ausgebildet ist, welches zur Einstellung unterschiedlich großer durch die Entlastungsöffnung abströmender Gasvolumenströme in seinem Strömungswiderstand steuerbar ist. Die Erfindung beruht demnach auf dem Prinzip, daß dem durch die Entlastungsöffnung ausströmenden Gas ein einstellbarer Widerstand entgegengesetzt wird, wobei über diesen Strömungswiderstand der im Gassack während des Unfallablaufs in Abhängigkeit von allen konkreten Unfalldaten gewünschte Innendruck und damit die Härte des Rückhaltungssystems gesteuert wird.

Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schaufelrad feststehend angeordnet und in der einen sich in Ausströmrichtung des Gases erweiternden Querschnitt aufweisenden Entlastungsöffnung in Strömungsrichtung verschiebbar ist.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schaufelrad als von dem durch die Entlastungsöffnung abströmenden Gas in Drehung versetztes und in seinem Laufwiderstand steuerbares Turbinenrad ausgebildet ist. Soweit das in der Entlastungsöffnung befindliche Turbinenrad durch den auf die einzelnen Schaufeln auftreffenden Gasstrom angetrieben wird, wird das Turbinenrad aufgrund seiner Massenträgheit im Vergleich zum Aktivierungszeitpunkt des Gasgenerators erst verzögert auf Drehzahl gebracht, so daß unmittelbar nach dem Aufblasen des Gassackes zunächst nur ein geringer Gasstrom entweichen kann; erst wenn das Turbinenrad eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, kann ein größerer Gasstrom durch die Turbinenschaufeln aus dem Gassack entweichen; gleichzeitig ist zusätzlich der Laufwiderstand des Turbinenrades und damit der aus dem Gassack austretende Gasstrom steuerbar.

In beiden der vorgenannten alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Schaufeln des Schaufelrades in ihrem Anstellwinkel zum Gasstrom veränderbar sind, womit eine zusätzliche Regelungsmöglichkeit gegeben ist.

Zu der Steuerung des Strömungswiderstandes des Turbinenrades ist nach einem Ausführungsbeispiel eine auf die Drehachse des Turbinenrades einwirkende Bremseinrichtung vorgesehen, wobei diese Bremseinrichtung gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien ausgebildet sein kann.

So besteht nach einem ersten Ausführungsbeispiel die Bremseinrichtung aus einem auf die Drehachse des Turbinenrades aufschaltbaren Generator, der ein der durch die Gasströmung bewirkten Drehung des Turbinenrades entgegengesetztes Gegenmoment erzeugt. Über die Steuerung des Generators läßt sich die Turbinendrehzahl ebenfalls steuern.

In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Bremseinrichtung aus einer auf die Welle des Turbinenrades einwirkenden elektrischen Widerstandsbremse bestehen oder als elektromagnetische Kupplung mit einer auf der Drehachse des Turbinenrades angeordneten und in einen Spalt einer bestrombaren Spule laufenden Scheibe ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Bremseinrichtung aus einem mit einer magneto rheologischen oder einem elektro-rheologischen Fluid gefüllten und die Drehachse des Turbinenrades aufnehmenden Behälter besteht, dem bestrombare Erregungsträger zugeordnet sind.

Alternativ kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Turbinenrad in der Entlastungsöffnung in Strömungsrichtung gegen eine Reibbremse verschiebbar angeordnet ist.

Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Entlastungsöffnung mit dem eingesetzten Schaufelrad bzw. dem Turbinenrad entweder im Gehäuse der Gassack-Baugruppe oder im Gassack selbst ausgebildet sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gassack-Baugruppe in einer schematischen Seitenansicht bei aufgeblasenem Gassack,

Fig. 2 die Entlastungsöffnung der Gassack-Baugruppe mit einem eingesetzten Schaufelrad in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3 die Entlastungsöffnung der Gassack-Baugruppe mit einem eingesetzten Turbinenrad sowie einer zugeordneten Bremseinrichtung,

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 den Gegenstand der Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist die Gassack-Baugruppe in das Armaturenbrett 10 eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges eingebaut, wobei es sich hier um den Beifahrerbereich des Armaturenbrettes 10 handelt. Ein Gehäuse 11 mit einem darin angeordneten Gasgenerator 12 ist in das Armaturenbrett 10 eingesetzt, wobei die im Armaturenbrett 10 vorgesehene Öffnung zum Austritt des Gassackes 14 durch Abdeckklappen 13 bei nicht ausgelöstem Gassack verschlossen ist; wird die Gassack-Baugruppe ausgelöst, so werden die Abdeckklappen 13 aufgeklappt, und der Gassack 14 entfaltet sich unter der Wirkung des ihn aufblasenden Gases aus dem Armaturenbrett 10 hinaus. In Fig. 1 ist dabei mit dem Bezugszeichen 15 eine in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen im einzelnen erläuterte Entlastungsöffnung zum Abströmen von Gas aus dem aufgeblasenen Gassack angedeutet.

In Fig. 2 ist zunächst ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das in die Entlastungsöffnung 15 eingesetzte Ventilelement als ein feststehendes Schaufelrad 16 mit einzelnen Schaufeln 17 ausgebildet ist, wobei die Entlastungsöffnung 15 einen sich in Ausströmrichtung des Gases erweiternden Querschnitt aufweist und das Schaufelrad 16 formentsprechend ausgelegt ist. Das Schaufelrad 16 ist in Richtung des Pfeils 18 verschiebbar angeordnet, so daß der freie Querschnitt der Entlastungsöffnung 15 in Abhängigkeit von der Stellung des Schaufelrades 16 darin veränderbar ist. Zusätzlich sind die einzelnen Schaufeln 17 in Richtung der Pfeile 30 verstellbar, so daß auch auf diese Weise der Strömungswiderstand des Schaufelrades 16 einstellbar ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Ventilelement in die Entlastungsöffnung 15 ein drehbares Turbinenrad 19 mit einer Drehachse 20 eingesetzt, welches sich unter der Wirkung des auf den Schaufeln 17 des Turbinenrades 19 anstehenden Gasdruckes dreht. Um den Laufwiderstand des Turbinenrades 19 im Sinne einer Regelung des durch das Turbinenrad 19 durchströmenden Gasstromes zu steuern, ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine als Widerstandsbremse 22 ausgelegte Bremseinrichtung vorgesehen, die an einen Spannungsversorgungskreis 21 angeschlossen ist. In Abhängigkeit von den zugeführten Steuerdaten wird der Drehung der Drehachse 20 über die Widerstandsbremse 22 ein Gegenmoment entgegengesetzt, so daß über die dadurch mögliche Beeinflussung der Drehzahl des Turbinenrades eine Steuerung des durch das Turbinenrad 19 abströmenden Gasstromes möglich ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bremseinrichtung für die Drehachse 20 des Turbinenrades 19 als elektromagnetische Kupplung ausgebildet; hierzu sitzt auf der Drehachse 20 eine Scheibe 25, die in einem Spalt 26 einer an einen Spannungsversorgungskreis 21 angeschlossenen Spule 27 läuft. Bei Bestromung wird ein der Drehung der Scheibe 25 in dem Spalt 26 entgegengerichtetes Gegenmoment erzeugt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Drehachse 20 des Turbinenrades 19 in einem Behälter 23, der mit einem magneto-rheologischen oder einem elektro rheologischen Fluid gefüllt ist; dem Behälter 23 sind an einen Spannungsversorgungskreis angeschlossene Erregungsmodule 24 zugeordnet, so daß über die Erregungsmodule 24 die Viskosität des in dem Behälter 23 befindlichen Fluides steuerbar ist, die somit wiederum der Drehung der Drehachse 20 des Turbinenrades 19 einen entsprechend steuerbaren Widerstand entgegensetzt.

Schließlich ist bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel das Turbinenrad wiederum in Strömungsrichtung (Pfeil 18) verschiebbar, und zwar gegen die Wirkung einer Reibbremse 28, wobei die Reibwirkung der Reibbremse 28 von dem auf den Schaufeln 17 des Turbinenrades 19 anstehenden Gasdruck abhängig ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Gassack-Baugruppe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen mit einem Gehäuse und wenigstens einem in dem Gehäuse angeordneten Gasgenerator und mit einem an das Gehäuse angeschlossenen aufblasbaren Gassack, wobei eine über ein Ventilelement gesteuert verschließbare Entlastungsöffnung zum Abströmen von Gas aus dem aufgeblasenen Gassack vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement als in die Entlastungsöffnung (15) eingesetztes Schaufelrad (16, 19) ausgebildet ist, welches zur Einstellung unterschiedlich großer durch die Entlastungsöffnung (15) abströmender Gasvolumenströme in seinem Strömungswiderstand steuerbar ist.

2. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (16) feststehend angeordnet und in der einen sich in Ausströmrichtung des Gases erweiternden Querschnitt aufweisenden Entlastungsöffnung (15) in Strömungsrichtung verschiebbar ist.

3. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad als von dem durch die Entlastungsöffnung (15) abströmenden Gas in Drehung versetztes und in seinem Laufwiderstand steuerbares Turbinenrad (19) ausgebildet ist.

4. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Schaufelrades (16, 19) in ihrem Anstellwinkel zum Gasstrom veränderbar sind.

5. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Drehachse (20) des Turbinenrades (19) einwirkende Bremseinrichtung zur Erzeugung eines der durch die Gasströmung bewirkten Drehung des Turbinenrades (19) entgegengesetzten Gegenmomentes vorgesehen ist.

6. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung mit einer Kontrolleinheit verbunden und von dieser gesteuert ist und der Kontrolleinheit über Sensoren ermittelte Unfalldaten zugeführt sind.

7. Gassack-Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung unmittelbar von wenigstens einem Unfalldaten aufnehmenden Sensor angesteuert ist.

8. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung aus einem Generator besteht.

9. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung aus einer auf die Drehachse (20) des Turbinenrades (19) einwirkenden elektrischen Widerstandsbremse (22) besteht.

10. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung als elektromagnetische Kupplung mit einer auf der Drehachse (20) des Turbinenrades (19) angeordneten und in einem Spalt (26) einer bestrombaren Spule (27) laufenden Scheibe (25) ausgebildet ist.

11. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung aus einem mit einem magneto-rheologischen oder einem elektro-rheologischen Fluid gefüllten und die Drehachse (20) des Turbinenrades (19) aufnehmenden Behälter (23) besteht, dem bestrombare Erregungsmodule (24) zugeordnet sind.

12. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (19) in der Entlastungsöffnung (15) in Strömungsrichtung gegen eine Reibbremse (28) verschiebbar angeordnet ist.

13. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (15) mit dem eingesetzten Schaufelrad (16, 19) im Gehäuse (11) ausgebildet ist.

14. Gassack-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (15) mit dem Schaufelrad (16, 19) im Gassack (14) ausgebildet ist.