DE10045035B4

DE10045035B4 - Vorrichtung zur Einstellung einer Füllgasmenge für einen Airbag

Info

Publication number: DE10045035B4
Application number: DE10045035A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Specht (Fh); Rudolf Dipl.-Ing. Meyer (FH)
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: DE10045035A1; EP1186485A3; EP1186485A2; US6572140B2; US20020030354A1; EP1186485B1; DE60119457D1

Abstract

Vorrichtung zur Einstellung einer von einem flaschenförmigen Gasgenerator (1) gelieferten Füllgasmenge für einen Airbag (13) eines Kraftfahrzeugs, mit
– wenigstens einer in einer außenliegenden Kreiszylinderfläche (4) eines am Gasgenerator (1) befestigten Füllkopfes (12) liegenden Füllöffnung (2, 3) und
– einer verstellbaren Blendeneinrichtung (6), die wenigstens eine eine Blendenöffnung (7, 8) aufweisende Ringblende (9) enthält,
– welche gegenüber der Kreiszylinderfläche (4) drehbar gelagert ist und mit welcher die durch die wenigstens eine Füllöffnung (2, 3) strömende Füllgasmenge einstellbar ist,
– wobei der Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Blendenöffnung (7, 8) dem Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Füllöffnung (2, 3) entspricht und
– der Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Blendenöffnung (7, 8) mit dem Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Füllöffnung (2, 3) ganz oder teilweise ausrichtbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Ringblende (9) bei normalem Fahrbetrieb mit Presssitz auf der Kreiszylinderfläche (4) des Füllkopfes (12) gelagert ist und...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung einer von einem flaschenförmigen Gasgenerator gelieferten Füllgasmenge für einen Airbag eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige aus WO 99/42340 A1 bekannte Vorrichtung besitzt eine oder mehrere Füllöffnungen in einer außen liegenden Zylinderfläche eines am Gasgenerator befestigten Füllkopfes. Eine verstellbare Blendeneinrichtung, die eine mit mehreren Blendenöffnungen versehene Ringblende aufweist, ist gegenüber der Kreiszylinderfläche drehbar gelagert. Hierdurch ist die durch die Füllöffnungen strömende Füllgasmenge einstellbar. Hierzu kann der Öffnungsquerschnitt der Blendenöffnungen mit den Öffnungsquerschnitten der Füllöffnungen ganz oder teilweise ausgerichtet werden. Die Ringblende ist hierzu mit einem nicht näher beschriebenen Ausgangsdrehteil eines Aktuators verbunden.

Aus DE 198 39 283 A1 ist es bekannt, im radialen Abstand zum Füllkopf eine mit Schiebern versehene Ventileinrichtung anzuordnen. Der jeweilige Schieber wird zum Verschließen der jeweiligen Ventilöffnung mittels einer Treibladung zwischen Seitenwänden einer Kammer bewegt und in dieser Schließstellung mit Bremssitz gehalten.

Aus EP 0 917 996 A2 ist es bekannt, Gasaustrittsöffnungen, welche an der Mantelfläche eines Gasgenerators vorgesehen sind, mittels Klappen, welche um die Gasgeneratorachse verschwenkbar sind, abzudecken. Dabei werden die Klappen pyrotechnisch angetrieben.

Eine aus EP 0 812 741 A1 bekannte Vorrichtung besitzt mehrere auf einer Kreiszylinderfläche liegende Füllöffnungen, deren Öffnungsquerschnitt mittels einer verstellbaren Blendeneinrichtung ganz oder teilweise geöffnet werden kann. Die Einstellung des Öffnungsquerschnitts der jeweiligen Füllöffnungen erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Sitzposition, die der zu schützende Fahrzeuginsasse einnimmt oder in Abhängigkeit von Gegenständen, wie Kindersitze und dergleichen, welche im Vorschubweg des Airbags beim Aufblasen sich befinden.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, bei weicher mit einfachen Mitteln eine Einstellung der dem Airbaginnern zuzuführenden Füllgasmenge erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die jeweilige Blendenöffnung kann so verstellt werden, dass die Füllöffnung ganz oder teilweise geschlossen werden kann. Die jeweilige Position der Blendenöffnung gegenüber der zugeordneten Füllöffnung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Sitzposition des jeweils durch den Airbag zu schützenden Fahrzeuginsassen oder in Abhängigkeit von Gegenständen, wie beispielsweise einem Kindersitz, die im Vorschubweg des Airbags sich befinden. Die jeweilige Sitzposition des Fahrzeuginsassen kann in bekannter Weise durch Positionssensoren erfasst werden. Es ist jedoch auch möglich, gleichzeitig mit dem Füllvorgang des Airbags eine Vorschubabtastung des Airbags vorzunehmen und in Abhängigkeit von der abgetasteten freien Weglänge den Füllvorgang durch Schließen der jeweiligen Füllöffnung zu beenden. Eine derartige Abtastung ist aus der EP 0 812 741 A1 bekannt.

Ferner ist es möglich, sogenannte Precrash-Sensorsignale, welche vorausschauend die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls feststellen, zur Steuerung des Öffnungsquerschnittes der jeweiligen Füllöffnung auszunützen. In Abhängigkeit davon kann die dem Airbag zuzuführende Füllgasmenge vorsorglich eingestellt werden.

Die Blendeneinrichtung besitzt eine Ringblende, in welcher die mit den Füllöffnungen ausrichtbaren Blendenöffnungen vorgesehen sind. Die Füllöffnungen liegen hierzu in einer Kreiszylinderfläche eines mit dem Gasgenerator verbundenen Füllkopfes. Bei normalem Fahrbetrieb ist die Ringblende mit Presssitz auf der Kreiszylinderfläche des Füllkopfes gelagert.

Im normalen Fahrbetrieb sind die jeweilige Füllöffnung und die zugeordnete jeweilige Blendenöffnung zueinander ausgerichtet für eine hundertprozentige Öffnung der jeweiligen Füllöffnung. Zum teilweisen oder ganzen Verschließen der jeweiligen Füllöffnung wird der Presssitz der Ringblende durch einen aktivierten Kraftspeicher, welcher eine pyrotechnische Treibladung aufweist, verstellt. Es können ein oder mehrere Kraftspeicher vorgesehen sein. Vorzugsweise wirken zwei Kraftspeicher derart zusammen, dass nach dem Füllen des Airbags bei einem ersten Aufprall die Füllöffnung bzw. Füllöffnungen durch die Blende vollständig geschlossen werden. Im Gasgenerator befindet sich jedoch noch eine ausreichende Füllmenge, welche für einen zweiten Aufprall im Verlauf des Unfallgeschehens zur Verfügung steht. Hierzu wird der zweite Kraftspeicher aktiviert, der die Blende in der Weise verstellt, dass die Füllöffnungen wieder geöffnet werden und der Airbag ein zweites Mal gefüllt werden kann. Dies kann durch eine Hin- und Her-Drehung der Ringblende um die Achse der Kreiszylinderfläche des Füllkopfes geschehen.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel;
2 einen Querschnitt durch das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in normaler Betriebsposition;
3 den Querschnitt des Ausführungsbeispiels bei geschlossener Stellung der Fülleinrichtung, nach dem Befüllen eines Airbags;
4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel nach einem ersten Befüllen des Airbags, wobei zwei Kraftspeicher für die Blendensteuerung vorgesehen sind;
5 das Ausführungsbeispiel der 4 in der Betriebsstellung für einen zweite Füllvorgang des Airbags;
6 eine Querschnittsdarstellung eines Füllkopfes, wie er bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 zum Einsatz kommt, in geöffneter Position;
7 die geschlossene Position des in 6 dargestellten Füllkopfes; und
8 ein Blockschaltbild für die Steuerung der beiden im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 verwendeten Kraftspeicher.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele besitzen einen Füllkopf 12, welcher in axialer Richtung zu einem flaschenförmigen Gasgenerator 1 angeordnet ist. Der Füllkopf 12 kann durch eine Schweißverbindung mit dem Gasgenerator 1 verbunden sein. Im normalen Fahrbetrieb ist der Gasgenerator 1, welcher vorzugsweise als Kaltgasgenerator ausgebildet ist, durch eine Verschlussscheibe 24 geschlossen. Als Füllgas enthält der Gasgenerator 1 vorzugsweise ein Edelgas, wie Helium oder Argon, oder ein Gemisch aus diesen beiden Edelgasen mit hohem Druck von beispielsweise etwa 600 bar.
Der Füllkopf 12 besteht im wesentliche aus einem Füllkopfmantel 25, der eine Kreiszylinderfläche 4 an seiner Außenfläche aufweist. Auf dieser Kreiszylinderfläche 4 befindet sich eine Ringblende 9. Im normalen Fahrbetrieb ist die Ringblende 9 auf der Kreiszylinderfläche 4 mit Presssitz angeordnet. Wie aus den 1, 2 und 6 zu ersehen ist, sind Blendenöffnungen 7 und 8 im Blendenring 9 mit Füllöffnungen 2 und 3 im Füllkopfmantel 25 ausgerichtet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel können vier Füllöffnungen 2, 3 und vier zugeordnete Blendenöffnungen 7, 8 vorgesehen sein. Wie die Figuren zeigen, besitzen die Füllöffnungen 2, 3 und die Blendenöffnungen 7, 8 gleiche Öffnungsquerschnitte. Vorzugsweise sind die Füllöffnungen 2, 3 und die Blendenöffnungen 7, 8 bezüglich einer Achse 5 der Kreiszylinderfläche 4 radial ausgerichtet. Die Füllöffnungen 2, 3 und Blendenöffnungen 7, 8 sind in das Innere eines Airbags 13 gerichtet, welcher im gefalteten Zustand in einem Gehäuse 19 (2) beim normalen Fahrbetrieb angeordnet ist.
Bei einem Unfallgeschehen wird mittels einer Zündeinrichtung 20 in bekannter Weise die Verschlussscheibe 24 des Gasgenerators 1. geöffnet, so dass das Füllgas in den Füllkopf 12 und von dort durch die zueinander ausgerichteten Füllöffnungen 2, 3 und Blendenöffnungen 7, 8 in das Airbaginnere ausströmen kann. Die Fließrichtung des Füllgases wird hierbei um etwa 90° umgelenkt. Falls bei dem Aufblasen des Airbags in dessen Vorschubweg ein Hindernis, beispielsweise ein Kindersitz oder der in OOP (Out Of Position) sitzende Fahrzeuginsasse sich befindet, kann der Füllvorgang des Airbags 13 vorzeitig durch Schließen der Füllöffnungen 2, 3 beendet werden. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen kann dies durch Aktivierung eines Kraftspeichers 10 erfolgen. Der Kraftspeicher 10 kann hierzu ein zündbares pyrotechnisches Treibmittel aufweisen, welches bei seiner Aktivierung auf einen fest mit dem Blendenring 9 verbundenen Hebelarm. 22 wirkt. Hierdurch wird die Blende aus der in 2 bzw. 6 befindlichen Position in die in 3 bzw. 7 dargestellte Schließposition, in welcher die Füllöffnungen 2, 3 geschlossen sind, gebracht. Der Blendenring 9 wird dabei um einen Winkel α (7) um die Achse 5 der Kreiszylinderfläche 4 geschwenkt. Es wird eine Kurzzeitige bzw. impulsweise Steuerung der Blendenstellung erreicht. Die Vorschubabtastung kann mit Hilfe einer entsprechenden Vorschubabtastung 18 (8) erfolgen, die mit einer Steuereinrichtung 16 für den Kraftspeicher 10 verbunden ist. Diese Vorschubabtasteinrichtung 18 kann in der Weise ausgebildet sein, wie es aus der EP 0 812 741 A1 bekannt ist.
Es ist jedoch auch möglich, eine OOP (Out Of Position) – Sitzposition des Fahrzeuginsassen durch einen oder mehrere Positionssensoren 17, in bekannter Weise zu erfassen. Es kann dann vorausschauend die in den Airbag 13 zu füllende Gasmenge bestimmt werden und die Schließbewegung der Ringblende 9 durch entsprechende Ansteuerung des Kraftspeichers 10 wird nach einer bestimmten Füllzeit veranlasst. Um den Blendenring 9 in eine exakte Schließposition zu bringen, kann in der Ringblende 9 eine ringförmige Ausnehmung 21 vorgesehen sein, deren Begrenzung einen Anschlag 26 aufweist, welcher an der seitlichen Begrenzung der Zündeinrichtung 20 anliegt, wenn die Ringblende 9 sich um den Schwenkwinkel α (7) in die Schließposition verschwenkt hat (3).
Bei der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform besitzt die Blendeneinrichtung 6 einen Kraftspeicher 10 um die Ringblende 9 in die in 3 dargestellte Schließposition zu bringen, bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform besitzt die Blendeneinrichtung 6 zwei Kraftspeicher 10 und 11. Mittels der Kraftspeicher 10 und 11 wird die Ringblende 9 in entgegengesetzten Richtungen um den Winkel α verschwenkt. In der 4 ist die Schließposition der Ringblende 9 dargestellt. In der 5 ist die Füllposition der Ringblende, bei welcher der Öffnungsquerschnitt der Füllöffnungen 2 und 3 vollständig gegenüber dem Airbaginnern geöffnet ist, dargestellt. Die in 5 dargestellte Position stellt auch die Position dar, welche die Ringblende 9 beim normalen Fahrbetrieb einnimmt. Diese Position kann durch einen Endanschlag 27 in der ringförmigen Öffnung 21 der Ringblende 9 definiert sein. Dieser Endanschlag 27 liegt seitlich an der Zündeinrichtung 20 an, wie es aus 5 zu ersehen ist. Ein derartiger Anschlag kann auch bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein. Die Länge des Bogens, entlang welchem die Öffnung 20 in der Ringblende 90 erstreckt, entspricht dem Schwenkwinkel α, innerhalb welchem die Ringblende 9 um die Achse 5, zwischen der Schließposition und der geöffneten Position bewegt wird.
Wenn beim Ausführungsbeispiel der 4 und 5 im Verlauf eines Unfallgeschehens ein erster Aufprall am Fahrzeug stattfindet, wird der Airbag durch die miteinander ausgerichteten Füllöffnungen 2, 3 und Blendenöffnungen 7, 8, welche die in der 5 dargestellte Position einnehmen, gefüllt. Wie oben schon erläutert, wird die Menge des dem Airbaginnern zugeführten Füllgases in Abhängigkeit von der freien Vorschublänge des Airbags beim Aufblasen und/oder der sensorisch festgestellten Sitzposition des Fahrzeuginsassen bemessen. Durch Betätigung des Kraftspeichers 10 wird die Ringblende 9 in die Schließstellung gebracht (4). Wenn im Unfallgeschehen ein zweiter Aufprall am Fahrzeug stattfindet, wird der Kraftspeicher 11 aktiviert. Diese Aktivierung kann in Abhängigkeit von Sensorsignalen eines oder mehrerer Fahrzeugsensoren 14, 15, die an die Steuereinrichtung 16 angeschlossen sind, erfolgen. Der aktivierte Kraftspeicher 11, welcher ebenfalls ein pyrotechnisches Treibmittel enthalten kann, wirkt auf einen zweiten Hebelarm 23, der fest mit der Ringblende 9 verbunden ist. Die Ringblende wird hierdurch in die in der 5 dargestellt geöffnete Position zurückgebracht, so dass weiteres Füllgas in das Airbaginnere eingefüllt werden kann. Bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die im Gasgenerator 1 enthaltene, unter hohem Druck von beispielsweise 600 bar befindliche Füllgasmenge so bemessen, dass sie für zwei Airbagfüllungen ausreicht.
Bei einem Beifahrerairbag beträgt das Füllvolumen des Airbags 100 bis 130 Liter. Der Aufblaszeitraum, innerhalb welcher dieses Füllvolumen bei voll aufgeblasenem Airbag erreicht wird, beträgt 30 bis 35 ms. Die in den 4 und 5 dargestellte Ausführungsform ist vor allem dann von Vorteil, wenn innerhalb eines Unfallgeschehens in kürzer zeitlicher Folge am Fahrzeug ein mehrfacher Aufprall stattfindet. Durch diese Ausführungsform kann die Aufblaszeit des Airbags verlängert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ringblende 9 und die Achse 5 drehbar gelagert. Mit der Ringblende sind die beiden Hebelarme 22 und 23, welche als Betätigungshebel wirken, fest, beispielsweise durch anformen verbunden. Die beiden Hebelarme 22 und 23 sind mit einem bestimmten Winkelversatz (180° -α) um die Achse 5 an der Ringblende angeordnet.
Es ist auch möglich, mehrere Hebelarme als Betätigungshebel an der Ringblende vorzusehen. Hierdurch können Zwischenstellungen zwischen dem maximalen Betätigungswinkel α erreicht werden. Beispielsweise lassen sich dann gestufte Öffnungsquerschnitte für die Füllöffnungen 2 und 3 erreiche. Hierdurch kann die Aufblaszeit des Airbags verlängert werden. Ferner kann der Füllvorgang gestuft geregelt und total oder abgeregelt unterbrochen werden. Außerdem kann wie schon erläutert der Füllvorgang beispielsweise bei einer Zweitkollision neu gestartet werden. In bevorzugter Weise kommt als Gasgenerator ein Kaltgasgenerator bzw. Kaltgasspeicher mit einem Naturgas, insbesondere Edelgas zum Einsatz.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Ringblende 9 um die Achse 5 drehbar gelagert. Es ist natürlich auch möglich, diese Ausführungsformen so auszugestalten, dass die Ringblende 9 entlang einer Schraubenlinie auf der Außenfläche des Füllkopfmantels 25 bewegt wird. Es ist hierzu lediglich eine schraubenförmige Führung zwischen dem Schraubkopfmantel 25 und der Ringblende 5 vorzusehen.
Ferner ist es möglich mit Hilfe der dargestellten Ringblende 9 auf dem Füllkopfmantel 25 unterschiedliche Öffnungsgrade der Füllöffnungen 2 und 3 einzustellen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein sanftes Anblasen beim Füllen des Airbags gewünscht wird. Es lässt sich hierdurch ein zwei oder mehrstufiges Verfahren erreichen, wobei zur fortlaufenden Vergrößerung des jeweiligen Öffnungsquerschnittes der Füllöffnungen 2 und 3 Kraftspeicher mit entsprechender Stufenzündung oder in entsprechender Anzahl zur Verschwenkung der Ringblende 9 aktiviert werden.

1: Gasgenerator (Kaltgasspeicher)
2: Füllöffnung
3: Füllöffnung
4: Kreiszylinderfläche
5: Achse der Kreiszylinderfläche
6: Blendeneinrichtung
7: Blendenöffnung
8: Blendenöffnung
9: Ringblende
10: Kraftspeicher
11: Kraftspeicher
12: Füllkopf
13: Airbag
14: Fahrzeugsensor
15: Fahrzeugsensor
16: Steuereinrichtung
17: Positionssensor
18: Vorschubabtasteinrichtung
19: Gehäuse
20: Zündeinrichtung
21: Öffnung
22: Hebelarm
23: Hebelarm
24: Verschlussscheibe
25: Füllkopfmantel
26: Anschlag
27: Anschlag

Claims

Vorrichtung zur Einstellung einer von einem flaschenförmigen Gasgenerator (1) gelieferten Füllgasmenge für einen Airbag (13) eines Kraftfahrzeugs, mit – wenigstens einer in einer außenliegenden Kreiszylinderfläche (4) eines am Gasgenerator (1) befestigten Füllkopfes (12) liegenden Füllöffnung (2, 3) und – einer verstellbaren Blendeneinrichtung (6), die wenigstens eine eine Blendenöffnung (7, 8) aufweisende Ringblende (9) enthält, – welche gegenüber der Kreiszylinderfläche (4) drehbar gelagert ist und mit welcher die durch die wenigstens eine Füllöffnung (2, 3) strömende Füllgasmenge einstellbar ist, – wobei der Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Blendenöffnung (7, 8) dem Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Füllöffnung (2, 3) entspricht und – der Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Blendenöffnung (7, 8) mit dem Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Füllöffnung (2, 3) ganz oder teilweise ausrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ringblende (9) bei normalem Fahrbetrieb mit Presssitz auf der Kreiszylinderfläche (4) des Füllkopfes (12) gelagert ist und – dass zur Verstellung der Ringblende (9) ein Kraftspeicher (10) mit einem zündbaren pyrotechnischen Treibmittel vorgesehen ist, welches bei Aktivierung auf einen fest mit der Ringblende (9) verbundenen Hebelarm (22, 23) wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (6) zumindest zwei Kraftspeicher (10, 11) aufweist, welche von einer von Fahrzeugsensoren (14, 15) abhängigen Steuereinrichtung (16) aktivierbar sind, derart, dass nach dem Füllen des Airbags (13) die wenigstens eine Füllöffnung (2, 3) durch die mittels des ersten aktivierten Kraftspeichers (10) gedrehte Ringblende (9) geschlossen ist und bei einem nach folgenden zweiten Aufprall die wenigstens eine Füllöffnung (2, 3) durch die mittels des zweiten aktivierten Kraftspeichers (11) gedrehte Ringblende (9) für eine zweite Füllung des Airbags (13) wieder geöffnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftspeicher (10) in Abhängigkeit von der sensorisch erfassten Sitzposition des Fahrzeuginsassen zum Schließen der wenigstens einen Füllöffnung (2, 3) aktivierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) als Kaltgasspeicher ausgebildet ist.