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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufblasen eines wenigstens zweilagigen Gassackes für ein Sicherheitssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem Gasgenerator.
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Solche Gassäcke sind z. B. im Lenkrad, in der Armaturentafel vor dem Beifahrer, seitlich an der B-Säule, im Dachrahmen, unterhalb des Lenkrades oder im Sitz angeordnet und werden im Unfall aufgeblasen. Die Gassäcke haben dabei die Aufgabe zu verhindern, dass der Insasse während des Unfalles auf die Fahrzeugstruktur oder harte Teile des Fahrzeuges, wie z. B. das Lenkrad oder die Fahrzeugscheibe, auftrifft und sich dabei schwere Verletzungen zuzieht. Ferner kann durch die aufgeblasenen Gassäcke der Bewegungsablauf des Insassen während der Vorwärtsverlagerung verändert werden, so dass z. B. das als Submarining bekannte Durchtauchen durch den Sicherheitsgurt vermieden wird. Ferner werden solche aufblasbaren Gassäcke auch als aufblasbare Sicherheitsgurte verwendet, die dann zu einem Gurt gefaltet sind und auf einem Gurtaufroller aufgewickelt werden.
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Zum Aufblasen der Gassäcke werden üblicherweise Gasgeneratoren verwendet, die über ein Anschlussstück an den Gassack angeschlossen sind. Der von den Gasgeneratoren erzeugte Gasstrom wird über einen Gaskanal in den Gassack geleitet, wobei zusätzliche Gaslanzen vorgesehen sein können, die den Gasstrom im Inneren des Gassackes verteilen.
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Aus der
EP 1 347 894 B1 ist zum Beispiel ein Gassack bekannt, der über eine mit einem Düsenkopf versehene Aufblaseinheit aufgeblasen wird. Die Aufblaseinheit ist dabei über den Düsenkopf gasdicht an den Gassack angeschlossen, wozu ein speziell an den Gassack angepasstes Anschlussstück und eine entsprechende Ausbildung des Anschlussbereiches des Gassackes selbst erforderlich sind.
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Aus der
DE 10 2008 048 340 B3 ist es ferner bekannt, den von dem Gasgenerator erzeugten Gasstrom direkt von außen auf den Gassack zu richten. Der Gasstrom wird direkt durch die dem Gasstrom ausgesetzte Lage des Gassackes eingeleitet, wobei die Einleitung des Gasstromes dadurch begünstigt werden kann, indem durch den Gasstrom eine Öffnung in wenigstens eine der Lagen des Gassackes brennbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache Vorrichtung zum Aufblasen eines wenigstens zweilagigen Gassackes für ein Sicherheitssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem Gasgenerator zu schaffen, mit der der Gasstrom möglichst wirkungsvoll in den Gassack einleitbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Gasgenerator und dem Gassack ein Düsenkörper mit einem Strömungskanal angeordnet ist, durch den der von dem Gasgenerator erzeugte Gasstrom beschleunigt wird.
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Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass der von dem Gasgenerator erzeugte Gasstrom vor dem Auftreffen auf den Gassack beschleunigt wird und dadurch zum Zeitpunkt des Auftreffens auf den Gassack eine höhere kinetische Energie aufweist. Aufgrund dieser höheren kinetischen Energie kann das Einleiten des Gasstromes durch eine der Lagen des Gassackes in den Gassack wesentlich wirkungsvoller bewirkt werden. Da zum Aufblasen des Gassackes keinerlei körperliche Anbindung des Gasgenerators und des Düsenkörpers an den Gassack erforderlich ist, kann überdies eine sehr einfache Konstruktion bei einem gleichzeitig hohen Wirkungsgrad des Aufblasens verwirklicht werden. Ferner ist es sogar möglich, den Gassack relativ zu dem Gasgenerator oder dem Düsenkörper zu bewegen, wie das z. B. bei einem aufblasbaren Gurt erforderlich sein kann. Sofern zwischen dem Düsenkörper bzw. dem Gasgenerator und dem Gassack ein Spalt vorgesehen sein muss, oder nicht vermieden werden kann, können die dadurch bedingten Verluste durch die mittels des beschleunigten Gasstromes erzielte höhere Flächenbelastung ausgeglichen werden, so dass der Spalt keine Nachteile für die Aufblascharakteristik schafft. Außerdem kann durch den beschleunigten Gasstrom eine wesentlich höhere Einströmgeschwindigkeit des Gasstromes in den Gassack erzielt werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Düsenkörper in einer zwischen dem Gasgenerator und dem Gassack vorgesehenen Kammer verschieblich angeordnet ist, und bei einer Aktivierung des Gasgenerators eine Zustellbewegung in Richtung des Gassackes ausführt, die durch die von dem Gasgenerator erzeugten Gasstrom in dem Strömungskanal ausgeübten Kräfte bewirkt wird. Die von dem Gasstrom in dem Strömungskanal ausgeübten Kräfte werden dadurch erzeugt, indem der Gasstrom in dem Strömungskanal des Düsenkörpers bewusst verzögert oder beschleunigt wird.
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Durch die Zustellbewegung des Düsenkörpers kann ein konstruktiv erforderlicher oder nicht zu vermeidender Spalt beim Aufblasen des Gassackes verringert werden, so dass die durch den Spalt bedingten Verluste ebenfalls verringert werden. Ferner kann der Gasstrom wesentlich zielgenauer in den Gassack eingeleitet werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Düsenkörper entgegen der Zustellbewegung federbelastet ist. Der Düsenkörper wird dadurch vor der Aktivierung des Gasgenerators bewusst in einer beabstandeten Stellung zu dem Gassack gehalten und nach der Befüllung des Gassackes automatisch wieder zurückgezogen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Strömungskanal in dem Düsenkörper wenigstens abschnittsweise als Lavaldüse ausgebildet ist. Durch die Lavaldüse kann die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes bei einer entsprechenden Auslegung maximal im Extremfall sogar in den Überschallbereich beschleunigt werden, ohne dass es zu übermäßig starken Verdichtungsstößen kommt.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Düsenkörper an seiner dem Gassack zugeordneten Stirnseite eine an die Oberfläche des Gassackes angepasste Formgebung aufweist. Durch die vorgeschlagene Formgebung der Stirnseite liegt der Düsenkörper nach der Ausführung der Zustellbewegung mit der Stirnseite möglichst großflächig auf der Oberfläche des Gassackes an. Dies hat den Vorteil, dass die Leckageverluste des Gasstromes zwischen dem Gassack und der Stirnseite des Düsenkörpers minimiert werden, und der Gastrom optimal zur Befüllung des Gassackes genutzt werden kann. Ferner wird dadurch die Belastung des Gassackes durch den mit der Stirnseite anliegenden Düsenkörper reduziert.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Gassack ein aufblasbarer Gurt ist, und der Düsenkörper in einem Führungsteil des Gurtes angeordnet ist. Bei aufblasbaren Gurten ist es besonders wichtig, dass sie sich im nicht aktivierten Zustand des Gasgenerators für den Anlege- und Ablegevorgang frei ein- und ausziehen lassen. Das Aufblasen des aufblasbaren Gurtes erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung von außen durch das Gewebe, so dass der im Normalgebrauch bewegbare Gurt beim Aufblasen möglichst nicht bewegt werden sollte und sich in einer vorbestimmte Solllage zu dem Gasgenerator befinden sollte. Dazu ist der Gurt in einem Führungsteil geführt, dem auch der Düsenkörper zugeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Bewegung des Gurtes in dem Führungsteil begrenzt, und der Gurt erfährt durch das Führungsteil eine gewisse Vorausrichtung. Da der Düsenkörper ebenfalls in dem Führungsteil angeordnet ist, befindet sich der Düsenkörper in einer festen Lagebeziehung zu dem aufblasbaren Gurt und der aus dem Düsenkörper austretende Gasstrom trifft in einem definierten Winkel auf einen vorbestimmten begrenzten Bereich des Gurtes, wodurch die Aufblascharakteristik des Aufblasvorganges gezielt eingestellt werden kann. Aufgrund der im Normalgebrauch erforderlichen Bewegbarkeit des Gurtes muss in dem Führungsteil ein Spalt vorgesehen werden, in dem der Gurt geführt ist, und der dann durch die Zustellbewegung des Düsenkörpers verringert wird. Aufgrund der erfindungsgemäß erzielten Zustellbewegung kann der Spalt ausreichend groß bemessen werden, so dass der Tragekomfort des Gurtes im Normalgebrauch nicht verschlechtert wird, ohne dass dies Nachteile für die Befüllung des aufblasbaren Gurtes hätte.
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Ferner wird in diesem Fall vorgeschlagen, dass das Führungsteil einen Gurtführungsspalt mit zwei sich gegenüberliegenden Führungsflächen aufweist, die Öffnung des Strömungskanals in einer der Führungsflächen angeordnet ist, und die jeweils andere Führungsfläche bei einer Aktivierung des Gasgenerators ein Widerlager für den Gurt bildet. Durch die Anordnung der Öffnung des Strömungskanals in einer der Führungsflächen ist der Düsenkörper in einem sehr geringen Abstand von dem Gurt angeordnet, so dass die von dem Düsenkörper noch auszuführende Zustellbewegung, bis er auf der Oberfläche des Gurtes zur Anlage gelangt, entsprechend klein ist. Durch die Nutzung der jeweils anderen Führungsfläche als Widerlager wird gleichzeitig verhindert, dass der Gurt beim Auftreffen des Gasstromes eine Ausweichbewegung vollzieht.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass der Düsenkörper den Gurt durch das Ausführen der Zustellbewegung und die Anlage an dem Gurt in Längsrichtung des Gurtes fixiert. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Gurt zwischen der Stirnseite des Düsenkörpers und der als Widerlager wirkenden Führungsfläche eingeklemmt, so dass er während des Aufblasvorganges keine weiteren Bewegungen ausführen kann. Der Gastrom wird dadurch ausschließlich durch eine Stelle des Gurtes in den aufblasbaren Gurt eingeleitet, so dass durch die dadurch erhöhte Oberflächenbeanspruchung der Lage gezielt ein Loch in eine der Lagen des aufblasbaren Gurtes eingebrannt werden kann und das Aufblasen dadurch beschleunigt wird.
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Ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung kann dadurch erzielt werden, indem das Führungsteil an einem Gurtaufroller des Gurtes angeordnet ist. Die Anordnung des Führungsteils an einem Gurtaufroller ist insofern vorteilhaft, da der Gurt durch den Gurtaufroller eine gewisse Vorausrichtung erfährt, welche durch das Führungsteil weiter präzisiert wird. Ferner kann die Vorrichtung einschließlich des Gasgenerators gemeinsam mit dem Gurtaufroller an dem Fahrzeug montiert werden und bedarf deshalb keiner eigenen Befestigung. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zusehen, dass die Sicherheitsgurteinrichtung insbesondere der Endbeschlag und das Gurtschloss dadurch konstruktiv nicht verändert werden müssen. Die Befestigung der gesamten Sicherheitsgurteinrichtung erfolgt damit identisch zu der Befestigung einer herkömmlichen Sicherheitsgurteinrichtung ohne aufblasbaren Gurt, so dass die Montage beim Fahrzeughersteller keinerlei Veränderung bedarf. Ferner ist die Befüllung des aufblasbaren Gurtes von dem Gurtaufroller insofern sinnvoll, da hierdurch der über die Brust des Insassen verlaufende Diagonalgurt von seinem oberen Ende befüllt wird. Der Gasstrom muss dadurch nicht zuerst durch die im Unfall hoch belastete Umlenkstelle des Gurtes in der Gurtzunge geleitet werden. Außerdem kann der Gasstrom dadurch maximal zur Befüllung des Diagonalgurtes genutzt werden, da nicht zuerst der Beckengurt aufgeblasen werden muss, wie dies bei einer Befüllung des aufblasbaren Gurtes von dem Endbeschlag erforderlich ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:
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1: Gurtaufroller mit Führungsteil und Gasgenerator;
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2: Schnittdarstellung des Gurtaufrollers mit Führungsteil vor der Aktivierung des Gasgenerators;
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3: Schnittdarstellung des Gurtaufrollers mit Führungsteil während der Aktivierung des Gasgenerators;
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4: Ausschnitt eines Gurtaufrollers mit einem feststehenden Düsenkörper.
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In der 1 ist ein Gurtaufroller 3 zu erkennen, an dem eine Vorrichtung mit einem Führungsteil 5 und einem Gasgenerator 1 angeordnet ist. Auf den Gurtaufroller ist ein als aufblasbarer Gurt ausgebildeter Gassack 2 aufgewickelt, der in Abzugsrichtung durch das Führungsteil 5 austritt.
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Die Erfindung wird anhand eines aufblasbaren Gurtes beschrieben, kann aber ebenso in Gassäcken anderer Verwendung, z. B. in einem Fahrergassack, Beifahrergassack, Vorhanggassack, Kniegassack oder Überkopfgassack verwirklicht sein.
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Die Anordnung der Vorrichtung an dem Gurtaufroller 3 ist insofern vorteilhaft, da die Aufblaseinrichtung dadurch mit dem Gurtaufroller 3 gemeinsam montiert werden kann, und eine Befüllung des Diagonalgurtes von seinem oberen Ende ermöglicht ist.
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In den 2 und 3 ist der Gurtaufroller 3 und das Führungsteil 5 jeweils in einem Ausschnitt in vergrößerter Schnittdarstellung zu erkennen. Das Führungsteil 5 ist an dem Rahmen des Gurtaufrollers 3 fest angeordnet und weist einen Spalt 10 mit zwei sich gegenüberliegenden Führungsflächen 10a und 10b auf, durch den der hier als aufblasbarer Gurt ausgebildete Gassack 2 hindurchgeführt ist. Der aufblasbare Gurt ist durch zwei miteinander verbundene Lagen 2a und 2b gebildet, welche beim Aufblasen des Gurtes unter Vergrößerung des Volumens des aufblasbaren Gurtes voneinander getrennt werden.
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An dem Führungsteil 5 ist der Gasgenerator 1 fest angeordnet, welcher sowohl als pyrotechnischer Gasgenerator als auch als Kaltgasgenerator ausgebildet sein kann. In Abströmrichtung des von dem Gasgenerator 1 erzeugten Gasstromes ist in dem Führungsteil 5 eine Kammer 4 vorgesehen, in der ein Düsenkörper 6 bewegbar angeordnet ist. Der Düsenkörper 6 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 11 auf, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Kammer 4 ist. Ferner weist der Düsenkörper 6 einen zweiten zylindrischen Abschnitt 12 auf, dessen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser einer Bohrung 13 in dem Führungsteil 5 ist. Der Außendurchmesser des ersten zylindrischen Abschnitts 11 ist größer als der Außendurchmesser des zweiten zylindrischen Abschnittes 12, so dass im Übergang von dem Abschnitt 11 zu dem Abschnitt 12 eine Schulter ausgebildet ist, an der sich eine an dem Grund der Kammer 4 abstützende Feder 9 abstützt. Die Feder 9 spannt den Düsenkörper 6 in Richtung des Gasgenerators 1, wie auch in der 2 zu erkennen ist. Die Kammer 4 ist in Strömungsrichtung des von dem Gasgenerator 1 erzeugten Gasstromes geringfügig länger als der erste zylindrische Abschnitt 11, so dass der Düsenkörper 6 bei der Aktivierung des Gasgenerators 1 die bezweckte Zustellbewegung ausführen kann.
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Der Düsenkörper 6 umfasst eine in dem ersten zylindrischen Abschnitt 11 angeordnete Vorkammer 7 und einen im wesentlichen in dem zweiten zylindrischen Abschnitt 12 verlaufenden Strömungskanal 8 in Form einer Lavaldüse. Bei einer Aktivierung des Gasgenerators 1 wird ein Gasstrom erzeugt, der zunächst in die Vorkammer 7 einströmt und anschließend durch den Strömungskanal 8 strömt und auf die Lage 2a des aufblasbaren Gurtes trifft. Aufgrund der Formgebung des Strömungskanals 8 werden dabei durch die Beschleunigung des Gasstromes auf den Düsenkörper 6 wirkende Kräfte erzeugt, welche eine Zustellbewegung des Düsenkörpers 6 entgegen der Kraft der Feder 9 bewirken, so dass der Düsenkörper 9 mit der Stirnseite 14 zur Anlage an der Lage 2a des Gurtes gelangt, wie auch in der 3 zu erkennen ist. Dabei kann die gegenüberliegende Führungsfläche 10b als Widerlager wirken und eine Ausweichbewegung des aufblasbaren Gurtes verhindern, oder sogar zum Festklemmen des aufblasbaren Gurtes während des Aufblasvorganges genutzt werden.
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Die Formgebung der Stirnseite 14 ist so gewählt, dass der Düsenkörper 6 mit einer möglichst großen Fläche auf der Lage 2a des aufblasbaren Gurtes zu Anlage gelangt, wodurch die Flächenbelastung der Lage 2a reduziert werden kann. Ferner sollte der Düsenkörper 6 mit möglichst der gesamten, den Strömungskanal 8 begrenzenden Randfläche der Stirnseite 14 auf der Lage 2a anliegen, so dass der Gasstrom möglichst verlustfrei durch die Lage 2a in den aufblasbaren Gurt einströmt.
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Gleichzeitig ist die Formgebung der Führungsfläche 10a, aus der der Düsenkörper 6 austritt, so gewählt, dass sich die Stirnseite 14 des Düsenkörpers 6 bei nicht aktiviertem Gasgenerator 1 und zurückgezogenem Düsenkörper 6 und die Führungsfläche 10a zu einem homogenen Verlauf ergänzen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies dadurch verwirklicht, indem der Düsenkörper 6 in einem Winkel zu dem aufblasbaren Gurt und der Führungsfläche 10a ausgerichtet ist, und die Stirnseite 14 des Düsenkörpers 6 in einem identischen Winkel zu dem Düsenkörper 6 ausgerichtet ist. Die Stirnseite 14, die Führungsfläche 10a und der aufblasbare Gurt bilden demnach in etwa parallele Ebenen.
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Der Gasstrom trifft durch den Strömungskanal 8 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit auf die Lage 2a, durchdringt dabei das Gewebe der Lage 2a und bläst den aufblasbaren Gurt auf. Im Extremfall kann der Gasstrom aufgrund seiner hohen thermischen und kinetischen Energie ein Loch in die Lage 2a brennen, wodurch das Aufblasen des aufblasbaren Gurtes weiter beschleunigt wird.
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In der 4 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der der Düsenkörper 6 nicht verschieblich, also feststehend an dem Führungsteil 5 angeordnet ist. Der von dem Gasgenerator 1 erzeugte Gasstrom wird in dem Strömungskanal 8 beschleunigt und trifft dadurch mit einer wesentlich höheren Strömungsgeschwindigkeit auf den Gassack 2 auf. Der Strömungskanal 8 ist auch in dieser Ausführungsform als Lavaldüse ausgebildet. Das Aufblasen des Gassackes 2 erfolgt in gleicher Weise, wie das bereits zu den 2 und 3 beschrieben wurde, wobei der konstruktive Aufbau insgesamt durch den feststehenden Düsenkörper 6 weiter vereinfacht werden kann. Der Düsenkörper 6 kann dabei als ein separates Bauteil an dem Führungsteil 5 gehalten sein, oder auch einstückig an das Führungsteil 5 angeformt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1347894 B1 [0004]
- DE 102008048340 B3 [0005]
