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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, ein Airbagsystem für ein Fahrzeug, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Die Sicherheitsanforderungen für Airbag-Komponenten im Automotive-Bereich sind hoch und entsprechen dem Standard ISO 26262 sowie dem Stand der Technik. Jedes neue Verfahren zur Ansteuerung von Airbag-Komponenten unterliegt diesen Vorgaben. So ist zu gewährleisten, dass zum Einen im Fahrbetrieb ein Einzelfehler keine ungewollte Airbag-Zündung verursacht und zum Anderen im Crashfall ein Einzelfehler die Entfaltung des Airbags nicht verhindert.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, ein Airbagsystem für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Mit der Integration eines Bypass-Bereichs in ein Ventil eines Gasgenerators für einen Airbag kann unabhängig von der Funktion des Ventils eine Mindestfüllung des Airbags ermöglicht werden. Der ventilgesteuerte Gasgenerator kann gemäß dem hier vorgestellten Konzept so verbessert werden, dass beispielsweise beim Ausfall einer Regeleinheit der Ventilsteuerung oder eines Fehlers im Ventilzündkreis eine Mindestfüllung des Airbags erzielt werden kann, die in ihrer Wirkung beispielsweise mit der zweiten pyrotechnischen Stufe des Gasgenerators vergleichbar ist.
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Mit dem hier vorgestellten Konzept können ventilgesteuerte Rückhalte-Komponenten aufgrund der besseren adaptiven Anpassung an die Crashsituation nicht nur funktional, sondern auch sicherheitstechnisch weiter verbessert werden. Die Einhaltung der bestehenden Sicherheitsanforderungen für Airbag-Komponenten kann damit über das bereits bekannte Maß hinaus gewährleistet werden.
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Eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug mit einem Druckbehälter zum Vorhalten eines unter Druck stehenden Gases mit zumindest einer Austrittsöffnung zum Auslassen eines ersten Volumenstroms des Gases zu dem Airbag, einem mit dem Druckbehälter gekoppelten Ventilelement, das ausgebildet ist, um in einer Ruheposition die Austrittsöffnung zumindest teilweise zu verschließen und in einer Bewegung in eine Auslöseposition die Austrittsöffnung freizugeben, und einem in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung des ersten Volumenstroms der Austrittsöffnung vorgeschalteten Berstelement zum gasdichten Verschließen des Druckbehälters weist ferner das folgende Merkmal auf:
einen Bypass-Bereich zum Auslassen eines zweiten Volumenstroms des Gases zu dem Airbag, wobei der Bypass-Bereich in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des ersten Volumenstroms vor einem Endbereich der Austrittsöffnung angeordnet ist.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise in einem straßengebunden Fahrzeug wie einem Personen- oder Lastkraftwagen in Zusammenhang mit einem Airbag des Fahrzeugs und eingesetzt werden. Unter anderem kann ihr Einsatz im Kollisionsfall des Fahrzeugs die Funktionssicherheit des Airbags durch die Einbringung einer zusätzlichen Sicherheitsstufe verbessern. Der Druckbehälter kann auch als Gasgenerator bezeichnet werden und ausgebildet sein, um das zum Befüllen des Airbags zu verwendende Gas bis zu einem Zeitpunkt der Aktivierung des Airbags sicher einzuschließen. Der Druckbehälter kann die Form eines länglichen Zylinders aufweisen, dessen eines Ende mit dem Ventilelement verbunden sein kann bzw. einen das Ventilelement aufweisenden Ventilbereich bilden kann. Der Ventilbereich kann einstückig mit dem Druckbehälter gebildet sein oder ein Ventil darstellen, das im Herstellungsprozess der Vorrichtung mit dem Druckbehälter fest verbunden wurde, sodass nur an den dafür vorgesehenen Bereichen der Austrittsöffnung und des Bypass-Bereichs Gas aus der Druckbehälter-Ventil-Kombination herausströmen kann. Die Austrittsöffnung kann in Form einer Durchgangsöffnung in einer Wand des Druckbehälters angeordnet sein. Der Druckbehälter kann auch eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen aufweisen. Die Austrittsöffnung kann mit dem Airbag verbunden sein und ausgebildet sein, um den ersten Volumenstrom des Gases schnell und verlustfrei aus dem Druckbehälter in den Airbag zu leiten, sodass dieser beispielsweise unter Mitwirkung des Ventilelements kontrolliert aufgeblasen werden kann. Das Ventilelement kann in Form eines Kolbens ausgebildet sein, der im Ventilbereich der Vorrichtung entlang einer Längserstreckung der Vorrichtung zwischen der Ruheposition und der Auslöseposition bewegt werden kann. Bei dem Gas kann es sich um Kaltgas handeln. Die Hauptströmungsrichtung des Volumenstroms kann im Wesentlichen von dem Druckbehälter zu dem Ventilelement verlaufen. Das Berstelement kann ausgebildet sein, um den Druckbehälter in der Art eines Deckels zu verschließen und im Kollisionsfall auf einfache und schnelle Weise zerstört zu werden, sodass das Gas aus dem Druckbehälter strömen und durch die Austrittsöffnung bzw. den Bypass-Bereich in den Airbag gelangen kann, um diesen aufzublasen. Der Bypass-Bereich kann neben der Austrittsöffnung eine weitere Austrittsmöglichkeit für das Gas in den Airbag bereitstellen, der unabhängig von einer Funktionalität des Ventilelements eingesetzt werden kann. Dabei kann sich der Bypass-Bereich teilweise mit der Austrittsöffnung überschneiden oder von der Austrittsöffnung beabstandet dieser vorgelagert sein. Unter dem Endbereich der Austrittsöffnung kann eine – bezogen auf die Position des Berstelements – distale Wand der Austrittsöffnung verstanden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung kann der Bypass-Bereich ausgebildet sein, um zu bewirken, dass der zweite Volumenstrom geringer als der erste Volumenstrom ist. So kann vorteilhafterweise ein sanftes Aufblasen des Airbags bzw. eine feine Steuerung des Airbag-Volumens gewährleistet werden.
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Ferner kann der Bypass-Bereich ausgebildet sein, um zu bewirken, dass der zweite Volumenstrom einem Auslassvolumenstrom des Gases durch mindestens eine Entsorgungsöffnung des Airbags zum Entsorgen des Gases aus dem Airbag entspricht. So kann auf einfache Weise ein Füllungszustand des Airbags für einen vorbestimmten Zeitraum während oder nach der Kollision unabhängig von einer Funktionalität des Ventilelements aufrechterhalten werden. Damit beeinträchtigt auch ein eventueller Ausfall der Ventilelementsteuerung die Schutzfunktion des Airbags nicht oder nur geringfügig.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Bypass-Bereich durch zumindest eine weitere Austrittsöffnung in dem Druckbehälter gebildet werden. Dabei kann ein Abstand der weiteren Austrittsöffnung von dem Berstelement geringer als ein Abstand des Ventilelements von dem Berstelement in der Ruheposition des Ventilelements sein. Mit der weiteren Austrittsöffnung kann eine Größe des zweiten Volumenstroms sehr genau bemessen und damit die Feinregulation des Airbagvolumens vorteilhafterweise exakt geregelt werden.
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Alternativ kann der Bypass-Bereich durch einen verjüngten Abschnitt des Ventilelements gebildet werden, wobei der verjüngte Abschnitt in der Ruheposition des Ventilelements ganz oder teilweise im Wesentlichen auf gleicher Höhe der Austrittsöffnung liegen kann. Dabei kann insbesondere die Ruheposition innerhalb eines Toleranzbereichs von 5% oder 10% (bezogen auf die Gesamtlänge des Ventilelementes) auf der gleichen Höhe, wie die Austrittsöffnung liegen. So kann der zweite Gasvolumenstrom – unter Umständen unter Einbeziehung einer Bewegung des Ventilelements zwischen der Ruheposition und der Auslöseposition – noch exakter reguliert werden.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Bypass-Bereich durch eine einen Querschnitt des Ventilelements verringernde Abstufung des Ventilelements gebildet werden, wobei die Abstufung in der Ruheposition des Ventilelements im Wesentlichen auf gleicher Höhe der Austrittsöffnung liegen kann. Dabei kann insbesondere die Ruheposition innerhalb eines Toleranzbereichs von 5% oder 10% (bezogen auf die Gesamtlänge des Ventilelementes) auf der gleichen Höhe, wie die Austrittsöffnung liegen. Auch mit dieser Ausführungsform der Vorrichtung kann der zweite Gasvolumenstrom mit eventueller Einbeziehung einer Bewegung des Ventilelements zwischen der Ruheposition und der Auslöseposition besonders genau geregelt werden, wobei in dieser Ausprägung das Ventilelement auch besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Ein Airbagsystem für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen; und
einen Airbag, der so mit der Vorrichtung verbunden ist, dass basierend auf einer Zerstörung des Berstelements der Airbag über die Austrittsöffnung und/oder den Bypass-Bereich mit dem Gas gefüllt wird.
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Dabei kann über die Austrittsöffnung der größere erste Gasvolumenstrom und über den Bypass-Bereich der kleinere zweite Gasvolumenstrom in den Airbag strömen. Dies kann zumindest teilweise gleichzeitig geschehen, wobei mit der Zerstörung des Berstelements der Gasstrom durch die Austrittsöffnung zumindest phasenweise durch ein z. B. periodisches Schließen des Ventilbereichs unterbrochen werden kann, während der Gasstrom durch den Bypass-Bereich bis zur Entleerung des Druckbehälters ununterbrochen sein kann. Damit kann zum Einen die vollständige Entleerung des Druckbehälters bis zum Eintreffen von Rettungskräften und zum Anderen eine fortgesetzte Füllung oder Teilfüllung des Airbags im Kollisionsverlauf gewährleistet werden, unabhängig von einem eventuellen Ausfall des Ventils.
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Ein Verfahren zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt wird, die einen Druckbehälter zum Vorhalten eines unter Druck stehenden Gases mit zumindest einer Austrittsöffnung zum Auslassen eines ersten Volumenstroms des Gases zu dem Airbag, ein mit dem Druckbehälter gekoppeltes Ventilelement, das ausgebildet ist, um in einer Ruheposition die Austrittsöffnung zumindest teilweise zu verschließen und in einer Bewegung in die Auslöseposition die Austrittsöffnung freizugeben, ein in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung des ersten Volumenstroms der Austrittsöffnung vorgeschaltetes Berstelement zum gasdichten Verschließen des Druckbehälters und einen Bypass-Bereich zum Auslassen eines zweiten Volumenstroms des Gases zu dem Airbag, wobei der Bypass-Bereich in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des ersten Volumenstroms vor einem Endbereich der Austrittsöffnung angeordnet ist, aufweist, weist den folgenden Schritt auf:
Ausgeben eines Zündsignals zum Zerstören des Berstelements, um den Airbag über die Austrittsöffnung und/oder den Bypass-Bereich mit dem Gas zu füllen.
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Das Verfahren kann dazu geeignet sein, von einem mit einer hier beschriebenen Vorrichtung in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen gekoppelten Steuergerät durchgeführt bzw. umgesetzt zu werden. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Ferner wird vorliegend auch ein Steuergerät vorgestellt, das zumindest eine Einheit aufweist, die ausgebildet ist, um den Schritt eines hier vorgestellten Verfahrens durchzuführen.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung eines Servoventils mit Berstscheibe, gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine Prinzipdarstellung eines Airbagsystems für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Längsschnittdarstellung eines Abschnitts einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Längsschnittdarstellung eines Abschnitts einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Längsschnittdarstellung eines Abschnitts einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Diagramm zur Darstellung eines Druckverlaufes im Kannentest einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Ventilgesteuerte adaptive Gasgeneratoren zur Aktivierung von Airbags in Fahrzeugen müssen den gleichen Sicherheitsstandards entsprechen wie herkömmliche Gasgeneratoren, die in 2- oder mehrstufigen Airbags zum Einsatz kommen.
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1 zeigt im Längsschnitt ein Servoventil 100 für einen Gasgenerator eines Airbags gemäß dem Stand der Technik. Bei dem Servoventil 100 handelt es sich um ein Stetigventil, bei dem die Durchflussmenge durch eine Bewegung eines Steuerkolbens 102 im Ventilgehäuse stufenlos eingestellt werden kann. Mit der Zerstörung einer Berstscheibe 104 wird ein durch das Servoventil 100 zu regelnder Gasstrom aus einem Druckbehälter 106 des Gasgenerators freigesetzt.
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Damit Gasgeneratoren über ein gesamtes Fahrzeugleben gasdicht bleiben, verfügen sie mit der Berstscheibe 104 über eine stoffliche Trennung zwischen dem Druckbehälter 106 und einem Gasaustritt 108 in den Airbag. Die Berstscheibe 104 wird über einen (nicht gezeigten) separaten Zündkreis geöffnet. Dies gilt sowohl für den Stand der Technik als auch für ventilgesteuerte adaptive Gasgeneratoren im Entwicklungsstadium. Das der Berstscheibe 104 nachfolgende Ventil 100 erhält einen weiteren (ebenfalls nicht gezeigten) Zündkreis. Nach dem Öffnen der Berstscheibe 104 wird das Ventil 100 angesteuert; es steuert den Volumenstrom des Gases.
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2 eine Prinzipdarstellung eines Airbagsystems für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Airbagsystem für ein Fahrzeug, wobei das Airbagsystem die folgenden Merkmale aufweist:
eine Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; und
einen Airbag, der so mit der Vorrichtung verbunden ist, dass basierend auf einer Zerstörung des Berstelements der Airbag über die Austrittsöffnung und/oder den Bypass-Bereich mit dem Gas gefüllt wird.
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2 zeigt anhand einer stark vereinfachten Prinzipdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Airbagsystems 200 für ein Fahrzeug. Das Airbagsystem 200 umfasst einen Airbag 202 sowie eine mit dem Airbag 202 gekoppelte Vorrichtung 204 zum Aktivieren des Airbags 202. Das Airbagsystem 200 ist in ein Fahrzeug 206 – hier einen Pkw – installiert, um im Fall einer Kollision des Fahrzeugs 206 einen Insassen 208 – hier einen Fahrer – des Fahrzeugs 206 vor kollisionsbedingten Verletzungen zu schützen. Die Vorrichtung 204 ist hier in Form eines Kaltgasgenerators ausgeführt, in dem Kaltgas unter Druck gespeichert ist und der im Falle einer Kollision des Fahrzeugs 206 das Kaltgas in den Airbag 202 einströmen lässt, um diesen explosionsartig zu füllen und so eine kollisionsbedingte Vorwärtsbewegung des Insassen 208 geeignet abzufangen und zu verzögern. Der Airbag 202 ist in der Darstellung in 2 nur aus Verständnisgründen gezeigt, im Allgemeinen ist der Airbag 202 vor Kollisionsbeginn nicht sichtbar im Fahrzeug 206 angeordnet, beispielsweise in ein Lenkrad des Fahrzeugs 206 integriert. Wie die Darstellung in 2 zeigt, ist die Vorrichtung 204 über eine Austrittsöffnung 210 und einen Bypass-Bereich 212 mit dem Airbag 202 verbunden, über die das Kaltgas in den Airbag 202 einströmen kann. Die Darstellung in 2 zeigt ferner ein Steuergerät 214, das beispielsweise über ein Leitungssystem mit der Vorrichtung 204 gekoppelt ist. Im Fall einer Kollision des Fahrzeugs 206 empfängt die Vorrichtung 204 ein Zündsignal 216 von dem Steuergerät 214. Ansprechend auf das Zündsignal 216 wird eine in 2 nicht gezeigte, das Kaltgas in einem Druckbehälter der Vorrichtung 204 einschließende, Berstscheibe zerstört, sodass das Kaltgas über die Austrittsöffnung 210 und/oder den Bypass-Bereich 212 aus der Vorrichtung 204 in den Airbag 202 strömen kann, um diesen geeignet aufzublähen.
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3 zeigt anhand einer Prinzipdarstellung im Längsschnitt einen Ausschnitt aus dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 204. Gezeigt ist im Anschnitt ein Druckbehälter 300 zum Vorhalten eines unter Druck stehenden Gases zum Befüllen des hier nicht gezeigten mit der Vorrichtung 204 gekoppelten Airbags. Der Druckbehälter 300 ist hier zylindrisch geformt und weist an einem Längserstreckungsendbereich einen Ventilbereich 302 mit einem Ventilelement 304 auf. In dem Ventilbereich 302 sind einander gegenüberliegend zwei Austrittsöffnungen 210 vom Auslassen von Kaltgas aus dem Druckbehälter 300 in den mit den Austrittsöffnungen 210 verbundenen Airbag angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Vorrichtung 204 auch mehr oder weniger Austrittsöffnungen 210 aufweisen. Der Ventilbereich 302 kann einstückig mit dem Druckbehälter 300 gebildet sein oder ein ursprünglich separates Ventil umfassen, das im Herstellungsprozess der Vorrichtung 204 gasdicht mit dem Druckbehälter 300 verbunden wurde. Das Ventilelement 304 ist hier als ein Kolben ausgebildet, der angesteuert werden kann, um sich in dem Ventilbereich 302 zwischen einer Ruheposition und einer Auslöseposition zu bewegen. Der Druckbehälter 300 ist im Fahrbetrieb mittels eines Berstelements bzw. einer Berstscheibe 308 gasdicht verschlossen. Im Kollisionsfall wird ansprechend auf ein von dem Steuergerät an die Vorrichtung 204 ausgegebenes Zündsignal die Berstscheibe 308 zerstört, sodass das Gas aus dem Druckbehälter 300 ausströmen kann.
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In dem in 3 gezeigten aktuellen Funktionszustand der Vorrichtung 204 befindet sich das Ventilelement 302 in der Ruheposition und verschließt die Austrittsöffnungen 210 vollständig. In einer mittels eines Doppelpfeils gekennzeichneten Bewegung 310 kann das Ventilelement 304 zwischen der Ruheposition und einer Auslöseposition bewegt werden, um im Fall der Auslösung des Airbags die Austrittsöffnungen 210 zumindest phasenweise zumindest teilweise freizugeben und einen mittels Pfeilen gekennzeichneten ersten Volumenstrom 312 des Gases aus dem Druckbehälter 300 in den Airbag zuzulassen.
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Insbesondere zeigt 3 den Bypass-Bereich 212, der bei dem in der Darstellung gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 204 durch zwei weitere Austrittsöffnungen 316 in dem Ventilbereich 302 gebildet wird. Der Bypass-Bereich 212 ist in Bezug auf eine mittels eines Pfeils gekennzeichnete Hauptströmungsrichtung 318 des ersten Volumenstroms 312 einem Endbereich 320 der Austrittsöffnungen 210 vorgeschaltet. Über den Bypass-Bereich 212 kann im Aktivierungsfall des Airbags ein mittels weiterer Pfeile gekennzeichneter zweiter Volumenstrom 322 des Gases aus dem Druckbehälter 300 in den Airbag strömen. Der zweite Volumenstrom 322 ist geringer als der erste Volumenstrom 312 und strömt im Gegensatz zu dem ersten Volumenstrom 312 im Kollisionsverlauf kontinuierlich und unabhängig von einer Funktion des Ventilelements 304 und ermöglicht so eine vollständige Entleerung des Druckbehälters 300 und gleichzeitig eine Stabilisierung des Airbag-Volumens.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 204 wird die Bypass-Funktion durch die separaten Auslässe 316 gewährleistet. In den nachfolgenden 3 und 4 wird die Bypass-Funktion bei Ventilen nach dem Servo-Prinzip durch Verjüngen des Steuerkolbens 304 bereitgestellt.
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So zeigt 4 anhand einer weiteren Prinzipdarstellung im Längsschnitt einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 204, bei der der Bypass-Bereich 212 durch einen Kegelanschnitt des Ventilelements 304 realisiert wird. Wie die Darstellung in 4 zeigt, weist das Ventilelement 304 einen verjüngten Abschnitt 400 auf, der sich in der in 4 gezeigten Ruheposition des Ventilelements 304 in Höhe der Austrittsöffnungen 210 befindet. So sind die Austrittsöffnungen 210 auch in der Ruhestellung des Kolbens 304 teilweise geöffnet und es kann auch bei einer etwaigen Fehlfunktion des Ventils 304 bei der Aktivierung des Airbagsystems Kaltgas in Form des geringeren zweiten Volumenstroms 322 in den Airbag strömen.
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5 zeigt wiederum im Längsschnitt einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 204, bei der der Bypass-Bereich 212 durch eine Stufe im Ventilelement 304 realisiert wird. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Ventilelement 304 eine einen Querschnitt des Ventilelements 304 verringernde Abstufung 500 auf, die sich in der in 5 gezeigten Ruheposition des Ventilelements 304 in Höhe der Austrittsöffnungen 210 befindet. So ermöglicht auch diese Ausführungsform des Gasgenerators 204 den Austritt des Kaltgases aus den Austrittsöffnungen 210 in Form des zweiten Volumenstroms 322 bei einer fehlerhaften Funktionalität des Ventilelements 304.
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Im Allgemeinen weisen die Sicherheitsbetrachtungen beim Airbag im Fahrbetrieb keinen Unterschied zwischen ventilgesteuerten und herkömmlichen Vorrichtungen auf, weil sie im Fahrbetrieb nicht aktiviert werden. Im Crashfall sind Fehler kurz nach der Zündung der ersten Stufe, also nach wenigen Millisekunden, des Kaltgasgenerators 204 oder der Ansteuerung des Kaltgasgenerators 204 durch das Steuergerät zu betrachten. Fehler können z. B. in Form einer Steckerunterbrechung im Zündkreis oder in Form eines Resets im Steuergerät vorliegen. In diesen sehr seltenen Fällen ist die Pyrotechnik aktiviert und füllt z. B. den Luftsack mit dem entstehenden Gas durch den exothermen Prozess. Die zweite Stufe ist nicht mehr zündbar. Mit der Erweiterung des Ventils 302 um den Bypass 314 kann nach Ablauf einer Kollision, z. B. nach ca. 200 Millisekunden, eine vollständige Entleerung des Druckbehälters 300 des Gasgenerators 204 erreicht werden, sodass nach Eintreffen der Bergungshelfer keine Gefahr mehr vorhanden ist. So kann trotz der Tatsache, dass in den beschriebenen Fällen eine Entsorgungszündung nach 200 Millisekunden nicht mehr möglich ist, dennoch eine gefahrlose Bergung der Insassen ermöglicht werden. Die Entsorgungszündung wird sozusagen durch den Bypass ergänzt bzw. vollständig ersetzt und ist damit im Vorteil zu heutigen Systemen, die im Fehlerfalle eine Entsorgungszündung nicht mehr ausführen können. Mit der hierin vorgeschlagenen Bypass-Lösung kann ferner die Sicherheit im extrem seltenen Fehlerfall erhöht werden, da zumindest eine Schutzfunktion beispielsweise für eine schlanke Frau sichergestellt werden kann. Dies entspricht der Schutzfunktion der ersten Stufe eines 2-stufigen Airbags.
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6 zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Druckverlaufes im Kannentest einer Vorrichtung zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein erster Graph 600 zeigt den Druckverlauf bei dauerhaft geöffnetem Zustand des Ventils der Vorrichtung und ein zweiter Graph 602 zeigt den Druckverlauf bei dauerhaft geschlossenem Zustand des Ventils der Vorrichtung. Damit ist aus dem in 6 gezeigten Diagramm deutlich ablesbar, dass bei dauerhafter Ventilöffnung ein Maximaldruck schon nach kurzer Zeit nach dem Öffnen, hier nach etwa 50 Millisekunden, erreicht wird und dann auf diesem Niveau verbleibt. Hingegen ist auch bei nicht geöffnetem Ventil ein Druckanstieg zu verzeichnen. Dieser verläuft linear und langsamer, erreicht jedoch den gleichen Endwert wie im Druckverlauf bei dauerhaft geöffnetem Ventil.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 700 zum Aktivieren eines Airbags für ein Fahrzeug. Das Verfahren 700 kann von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele in Zusammenhang einem Steuergerät, das mit der Vorrichtung gekoppelt ist, ausgeführt werden. In einem Schritt 702 gibt das Steuergerät über eine geeignete Schnittstelle ein Zündsignal an eine Einrichtung zum Zerstören des Berstelements des Druckbehälters aus. Bei der Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine an dem Berstelement angeordnete Zündpille handeln. In einem Schritt 704 wird ansprechend auf das Zündsignal durch Zündung der Zündpille das Berstelement zerstört, sodass Gas aus dem Druckbehälter austreten und über die zumindest eine Austrittsöffnung und/oder den Bypass-Bereich in den Airbag strömen kann, um diesen zu aktiviere
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Die hierin vorgestellte Erfindung eines Gasgenerators mit Ventilsteuerung ist durch Komponentenanalyse einfach nachweisbar.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Standard ISO 26262 [0002]
