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Die
Erfindung betrifft eine Hybrid-Aufblasvorrichtung für einen
Airbag mit einem Druckgasspeicher und Gasgenerator zur Erzeugung
von Entfaltungsgas, der in dem Druckgasspeicher angeordnet ist oder
mit diesem in strömungstechnischer
Verbindung steht, sowie mit einer Lüftungsöffnung, die mit einer Membran
verschlossen und der ein Aktuator zugeordnet ist, der die Membran
bei Vorliegen entsprechender Sensordaten zerstört.
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Die
gattungsbildende
EP
0 790 157 B1 beschreibt eine Hybrid-Aufblasvorrichtung
mit einem Druckgasbehälter
und einem brennbaren Material, das Wärme und zusätzliches Aufblasgas bereitstellt, wodurch
das Volumen und der Druck des gespeicherten Druckgases erhöht werden.
In einem Reaktionsgehäuse
zum Aufblasen eines Airbags ist eine Druckflasche angeordnet, die
Druckgas enthält.
Der Druck innerhalb der Druckflasche ist von der Umgebungstemperatur
abhängig.
Das gespeicherte Gas wird durch eine Verschlussscheibe in der Druckflasche
gehalten. Weiterhin umfasst die Hybrid-Aufblasvorrichtung einen Gasgenerator
mit einem darin enthaltenen Treibmittel. Der Gasgenerator ist innerhalb der
Druckflasche angeordnet und enthält
eine Zündanordnung
für das
Treibmittel. Wird ein Zünder aktiviert,
wird ein Projektil durch die Verschlussscheibe getrieben, wodurch
ein Druckgasstrom in den Gassack eintreten kann. Anschließend schlägt das Projektil
auf eine Aktivierungsplatte auf, wodurch eine Zündladung zur Zündung des
Treibmittels aktiviert wird. An der Aufblasvorrichtung ist an der
Druckflasche eine Lüftungsanordnung
angeordnet, die eine röhrenförmige Hülse umfasst.
Ein Flansch erstreckt sich von einem Ende der Hülse nach außen. An dem Flansch ist eine
zerberstbare Membran angebracht, die sich quer über die Hülse erstreckt, um die Druckflasche
abzudichten. An einer Endwand der Hülse ist ein Zünder angebracht,
der Explosionsmaterial aufweist, das in einer Abdeckung enthalten
ist, die dicht neben der Membran zu deren Zerstörung positioniert ist. Zur
Anpassung der Leistungscharakteristik wird bei Vorliegen entsprechender
Sensordaten das Explosionsmaterial gezündet, wodurch die Lüftungsöffnung innerhalb
der Druckflasche freigegeben wird, so dass weniger Druckgas oder
Generatorgas in den Airbag einströmen kann.
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Nachteilig
hierbei ist die Tatsache, dass durch das Explosionsmaterial Drücke erzeugt
werden müssen,
die wesentlich über
dem Innendruck der Druckgasflasche liegen, um die Membran zu zerstören. Darüber hinaus
müssen
vergleichsweise hohe Wandstärken
für die
Druckgasflasche bereitgestellt werden, um die auftretenden hohen
Druckspitzen aufzunehmen, ohne zu zerbersten.
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Die
DE 197 30 934 A1 beschreibt
einen Hybridgasgenerator mit einem feststehenden Berstscheibenöffner, der
in Richtung auf eine Berstscheibe gerichtet ist. Der Berstscheibenöffner ist
außerhalb eines Öldruckbehälters angeordnet
und so angeordnet, dass die Öffnung
der Berstscheibe vor dem Eintritt eines Materialbruches der Berstscheibe
durch einen von dem Heißgas
verursachten Druckanstieg im Druckgasbehälter herbeigeführt wird.
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Die
DE 195 45 077 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Aufblasen eines Airbags mit einem Druckgasbehälter, der
durch eine Berstscheibe verschlossen ist. Außerhalb des Druckgasbehälters ist ein
Treibsatzbehälter
angeordnet, dessen Inhalt bei Zündung
zur Öffnung
des Druckgasbehälters
benutzt wird. Sowohl der Druckgasbehälter als auch der Treibsatzbehälter sind
in einem Gehäuse
angeordnet, das eine Misch kammer mit einer Gasauslassöffnung zu
einem Airbag aufweist, wobei die Berstscheibe und ein angespitzter
Kolben einander gegenüberliegen.
Wird der Treibsatz gezündet,
wird der Kolben in Richtung auf die Berstscheibe beschleunigt, wodurch
diese zerstört
und die Auslassöffnung
des Druckgasbehälters
freigegeben wird.
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Die
DE 72 09 041 U1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Aufblasen von Gassäcken mit einem Druckgasbehälter, innerhalb
dessen ein angespitzter Kolben beweglich gelagert ist. Der Kolben
ist über eine
Feder in Richtung auf eine Berstscheibe vorgespannt und im vorgespannten
Zustand verriegelt. Wird die Verriegelung bei Entdecken eines Unfalles gelöst, durchsticht
der Kolben die Membran.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Hybrid-Aufblasvorrichtung bereitzustellen, die einen möglichst
leichten und einfachen Aufbau aufweist. Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Hybrid-Aufblasvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Hybrid-Aufblasvorrichtung
für einen
Airbag mit einem Druckgasspeicher oder einem Druckraum und einem
Gasgenerator zur Erzeugung von Entfaltungsgas, der in dem Druckgasspeicher
angeordnet ist oder mit diesem in strömungstechnischer Verbindung
steht, sowie mit einer Lüftungsöffnung,
die mit einer Membran verschlossen und der ein Aktuator zugeordnet
ist, der die Membran bei Vorliegen entsprechender Sensordaten zerstört, sieht
vor, dass der Membran ein innerhalb des Druckgasspeichers angeordneter
Durchdringkörper
zugeordnet ist, der nach Aktivierung des Aktuators in Kontakt mit
der Membran tritt und diese durchstößt, wobei der Aktuator außen auf
die Membran einwirkt und diese nach innen drückt und mit dem Durchdringkörper in
Kontakt bringt. Der Durchdringkörper
bewirkt, dass die unter Druck stehende Membran durchstoßen oder
zumindest so geschwächt wird,
dass diese versagt und das Druckgas aus dem Druckgasspeicher entweichen
kann. Dadurch wird aufgrund der Aktivierung des Aktuators die zunächst durch
die Membran verschlossene Lüftungsöffnung freigegeben,
was zu einer kontrollierten Entlüftung bzw.
zu einem kontrollierten Druckabbau aus dem Druckgasspeicher beziehungsweise
Druckraum führt.
Die Aktivierung des Aktuators kann dabei auch nach der Ak tivierung
des Gasgenerators erfolgen, wenn dies durch den Unfallverlauf angezeigt
ist. Der Aktuator bewegt dabei die Membran relativ zu dem Durchdringkörper und
führt schließlich zum
Versagen der Membran. Der Durchdringkörper ist innerhalb des Druckgasspeichers
angeordnet und dort bevorzugt ortsfest im Bereich der Membran montiert.
Der Aktuator wirkt von außen
auf die Membran ein und drückt
diese nach innen und bringt sie mit dem Durchdringkörper in
Kontakt.
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Der
Aktuator kann als ein pyrotechnischer Treibsatz oder Kraftspeicher
ausgebildet sein, der entweder auf die Membran oder auf den Durchdringkörper einwirkt.
Bei einer Einwirkung auf die Membran ist es vorgesehen, dass der
pyrotechnische Treibsatz einen Druck entwickelt, der im Wesentlichen
gleich dem Innendruck des Druckgasspeichers ist, so dass die zunächst von
dem Druckgas beaufschlagte und nach außen gewölbte Membran nach innen gedrückt wird,
was zu einem Kontakt mit dem Druckdurchdringkörper führt. Ebenso ist es möglich, dass
ein Kraftspeicher auf die Membran einwirkt, beispielsweise in Gestalt
einer federbeaufschlagten Hülse
oder dergleichen, wodurch die Membran gegen den Durchdringkörper gepresst
wird. Alternativ kann der Durchdringkörper mit dem Aktuator gekoppelt sein,
so dass dieser bewegt wird und die Membran zerstört.
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Bei
einer Wölbung
der Membran nach außen ist
der Durchdringkörper
bevorzugt innerhalb der Wölbung
angeordnet, so dass nur eine geringe Wegstrecke durch die Membran
zurückgelegt
werden muss, damit sie in Kontakt mit dem Durchdringkörper tritt.
Ebenfalls muss kein außerordentlich
hoher Druck durch den pyrotechnischen Treibsatz ausgebildet werden,
der bei einer rein druckbetriebenen Zerstörung der Membran mehr als das
Doppelte des Innendruckes des Druckgasspeichers betragen müsste, um
eine Überlastung
der Membran zu bewirken. Ist der Durchdringkörper innerhalb der Auswölbung angeordnet,
so muss der Abstand zumindest so groß sein, dass eine Veränderung
des Grades der Auswölbung
aufgrund von normalen Temperaturschwankungen nicht zu einem unmittelbaren
Kontakt und einer Zerstörung
der Membran durch den Durchdringkörper führt. Dadurch bleibt ein sicherer
Verschluss des Druckgasspeichers auch bei Temperaturschwankungen
gewährleistet.
Der ein zuhaltende Abstand ist dabei von den Temperaturschwankungen,
den Wärmeausdehnungskoeffizienten
und den Materialeigenschaften der Membran abhängig.
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Eine
Variation der Erfindung sieht vor, dass außerhalb des Druckgasspeichers
ein zweiter Durchdringkörper
auf der Außenseite
der Membran angeordnet ist, ebenfalls in einem Abstand, der einen
unmittelbaren Kontakt bei einer sich verändernden Auswölbung der
Membran aufgrund von normalen Temperaturschwankungen verhindert.
Der zweite Durchdringkörper
auf der Außenseite
der Membran ist als eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, die
beispielsweise im Falle eines Brandes oder einer ungewollten Überhitzung
des Druckgasspeichers eine Notentlüftung bereitstellt. Werden
die Druckgasspeicher zusammen mit dem Gasgenerator transportiert
oder gelagert, können
Temperaturschwankungen oder lokale Überhitzungen zu Explosionen
führen,
was zu schwerwiegenden Verletzungen bei Personen oder zu Materialschäden führen kann.
Um den Druckgasspeicher möglichst
schnell entlüften
zu können,
ist der zweite Durchdringkörper
auf der Außenseite
der Membran vorgesehen.
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Der
oder die Durchdringkörper
können
auch beweglich gelagert sein, um in Kontakt mit der Membran zu treten.
Sowohl die Durchdringkörper
als auch die Membran können
durch den Aktuator angetrieben sein und eine Zerstörung der
Membran durch den unmittelbaren Kontakt mit dem Durchdringkörper bewirken.
Bevorzugt ist der Durchdringköper
als ein Kegel oder als eine Schneide ausgebildet, eine andere, scharfkantige
Ausgestaltung ist jedoch ebenfalls möglich.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 – eine Aufblasanordnung
im Querschnitt;
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2a bis 2c – unterschiedliche
Zustände
der Entlüftungsvorrichtung;
sowie
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3 – eine Variante
der Erfindung.
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In
der 1 ist eine Querschnittsansicht eine Hybrid-Aufblasvorrichtung 1 mit
einem Gehäuse 2 und
einem Gasgenerator 3 in Querschnittsansicht gezeigt. Der
Gasgenerator 3 befindet sich innerhalb des von dem Gehäuse 2 gebildeten
Druckgasspeichers 4 oder Druckraumes, in dem Druckgas,
beispielsweise Argon oder Druckluft gespeichert ist. An der dem
Gasgenerator 3 gegenüberliegenden
Seite ist eine Entlüftungsvorrichtung 5 angeordnet,
die später
detaillierter beschrieben wird. An der Oberseite des Gehäuses 2 ist
ein Gasauslass 6 vorgesehen, der ein Diffusorgehäuse 7 mit
Gasaustrittsöffnungen 8 vorsieht.
Durch diese Gasaustrittsöffnungen 8 tritt im
Falle eines Auslösens
einer Zündeinrichtung 9 das Druckgas
sowie das Entfaltungsgas aus und füllt einen nicht dargestellten
Gassack.
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Die
Zündeinrichtung 9,
die bei Vorliegen entsprechender Sensordaten aktiviert wird, entzündet das
in einem Gehäuse 10 angeordnete
Treibmittel 11, so dass das dadurch gebildete Entfaltungsgas
in den Druckraum 4 eindringt und dort den Innendruck erhöht. Das
Gehäuse 10 ist
innerhalb des Druckraumes 4 angeordnet. Das Entfaltungsgas
strömt
durch nicht dargestellte Öffnungen
innerhalb des Gehäuses 10 in
den Druckraum 4. Ein Auslasskanal 13, der die
Auslassöffnungen 8 mit
dem Druckraum 4 verbindet, ist durch eine Berstscheibe
verschlossen, die erst bei einem signifikanten Druckanstieg durch
das eindringende Entfaltungsgas zerbricht.
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Soll
nun eine bestimmte Entfaltungscharakteristik des Gassackes bereitgestellt
werden oder müssen
aufgrund von Sensordaten, beispielsweise Sitzbelegungsdaten, veränderte Gasmengen
in den Gassack eingeleitet werden, wird die Entlüftungsvorrichtung 5 aktiviert,
die ebenfalls eine Zündeinrichtung 14 aufweist,
die einen pyro technischen Treibsatz zündet. Die Entlüftungsvorrichtung 5 sieht
einen Auslasskanal 15 innerhalb des Entlüftungsgehäuses 16 vor,
der durch eine Membran 17 geschlossen ist. Auf der Innenseite
der Membran ist ein spitzer Durchdringkörper 18 angeordnet,
der bei Zündung
des pyrotechnischen Treibsatzes in Kontakt mit der Membran 17 tritt.
Die Membran 17 versagt und ermöglicht dann einen Durchtritt
des Druckgases aus dem Druckraum 4 sowie des Entfaltungsgases
durch eine Vielzahl radialer Ausströmkanäle 19. Dies wird anhand
der 2a bis 2c näher erläutert.
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In
der 2a ist die Entlüftungsvorrichtung 5 bei
nicht aktivierter Lüftung
in der Ausgangsposition gezeigt. Innerhalb des Gehäuses 15 ist
ein pyrotechnischer Treibsatz angeordnet, der durch die Zündeinrichtung 14 aktivierbar
ist. Ebenfalls ist ein Auslasskanal 15 in dem Gehäuse 16 ausgebildet,
der durch eine Membran 17 verschlossen ist. Aufgrund des
innerhalb des Druckraumes 4 vorhandenen Druckes wölbt sich
die Membran 17 nach außen.
Innerhalb der Wölbung
der Membran 17 ist ein als Pyramide oder als Schneide ausgebildeter
Durchdringköper 18 angeordnet.
Wird nun der pyrotechnische Treibsatz durch die Zündeinrichtung 14 gezündet, wird
ein Druck innerhalb des Auslasskanals 15 aufgebaut, der
im Wesentlichen dem Innendruck des Druckgasspeichers 4 entspricht.
Dadurch wird die Membran 17 in Richtung auf das Innere
des Druckraumes 4 bewegt und in Kontakt mit der Spitze
des Durchdringkörpers 18 gebracht.
Diese Situation ist in der 2b gezeigt.
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Durch
den Kontakt des Durchdringkörpers 18 mit
der Membran 17 zerreißt
diese und gibt den Ausströmkanal 15 frei,
was in der 2c dargestellt ist. Das innerhalb
des Druckraumes 4 vorhandene Druckgas kann dann durch den
Auslasskanal 15 und einer Anzahl radialer Auslasskanäle 19 aus
dem Gehäuse 16 in
die Umgebungsluft austreten und das Druckniveau innerhalb des Druckraumes 4 kontrolliert
verringern.
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Alternativ
zu der Ausbildung des Aktuators als pyrotechnische Treibladung 14 kann
eine Beaufschlagung der Membran 17 auch durch einen Kraftspeicher,
beispielsweise eine Feder erfolgen, die vorgespannt innerhalb des
Gehäuses 16 angeordnet
ist und bei Vorliegen entsprechender Sensorsignale entspannt wird.
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Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit, dass
der Durchdringkörper 18 beweglich
gelagert ist und die Membran 17 nach Auslösen durch
einen Aktuator zerstört.
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Ebenfalls
ist es möglich,
dass der Durchdringkörper 18 eine
andere Gestalt aufweist, beispielsweise in Gestalt einer Schneide,
einer scharfen Kante oder einer Nadel ausgebildet ist.
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Durch
die Ausgestaltung der Entlüftungsvorrichtung 5 in
den 2 dargestellte Variante ist es möglich, das
Gehäuse 2 insgesamt
weniger dick auszugestalten, da bei Auslösen des pyrotechnischen Treibsatzes
durch die Zündeinrichtung 14 der
Entlüftungsvorrichtung 5 nur
ungefähr
derjenige Druck auf der Außenseite
der Membran 17 ausgebaut werden muss, der im Druckraum 4 herrscht.
Dazu ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Durchdringkörper 18 innerhalb
der Wölbung
der Membran 17 angeordnet ist, wobei ein möglichst
geringer Abstand zu der Membran 17 anzustreben ist, um
eine möglichst schnelle
Entlüftung
zu gewährleisten.
Der Abstand ist dabei zwischen dem Durchdringkörper 18 und der Membran 17 so
zu wählen,
dass Veränderungen
innerhalb der Auswölbung
der Membran 17 aufgrund von Temperaturschwankungen nicht
zu einem ungewollten Entlüften
führt.
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Eine
Variante der Erfindung ist in der 3 dargestellt,
bei der ein zweiter Durchdringkörper 20 auf
der Außenseite
der Membran 17 angeordnet ist. Der zweite Durchdringkörper 20 dient
als ein Überlastungsschutz,
sollte der Druck innerhalb des Druckraumes 4 während des
Transportes oder während
einer Lagerung zu groß werden.
Dadurch wird ein Explodieren des Druckgasspeichers verhindert, so
dass Beschädigungen
oder Verletzungen vermieden werden.