Rückhaltesysteme
an Kraftfahrzeugen sind seit langem bekannt. Diese setzen sich überwiegend aus
Sicherheitsgurten, die zur Beseitigung der an sich bekannten „Gurtlose" mit einem pyrotechnisch betriebenen
Gurtstraffer verbunden sein können,
sowie aus wenigstens einem ebenfalls pyrotechnisch betriebenen Airbag
zusammen. Im wesentlichen werden bei diesem die mit hoher Geschwindigkeit
ausströmenden
Verbrennungsgase der pyrotechnischen Gasgeneratoren zum Straffen
eines Sicherheitsgurtes beziehungsweise zum Entfalten und Aufblähen des
Airbags genutzt.
Airbags
tragen in Kombination mit den besagten Sicherheitsgurten zu einer
effektiven Steigerung der Sicherheit von Fahrzeuginsassen bei. Um die
rechtzeitige Wirkung des sich entfaltenden Airbags während einer
Crashsituation gewährleisten
zu können,
ist eine schnelle Freisetzung einer ausreichend großen Menge
von Treibgas notwendig, mit der Konsequenz, dass die hierfür verwendeten
pyrotechnischen Gasgeneratoren entsprechend leistungsstark ausgebildet
werden.
Derartige
Airbagsysteme werden jedoch in der Regel für einen ungegurteten, durchschnittlich großen und
durchschnittlich schweren Insassen abgestimmt, so dass diese Airbagsysteme
insbesondere für
kleinere und leichtere Per sonen oft zu „hart" ausgelegt sind und daher für diese
zu hohe Rückhaltekräfte erzeugen.
So sind auch Unfälle
im niedrigen Geschwindigkeitsbereich bekannt geworden, bei denen
gerade Kinder oder kleinere erwachsene Personen von zu großen Rückhaltekräften betroffen
waren.
Ähnliche
Probleme treten auf, wenn die Insassen nicht angeschnallt sind,
sich nahe vor dem Airbagmodul befinden und/oder eine unübliche,
beispielsweise gebückte
Sitzposition einnehmen. Diese nicht normale Sitzhaltung wird auch
als „out
of position"-Situation
bezeichnet.
Es
ist daher für
die Insassen zweckdienlich, wenn bei der Aktivierung des Airbagsystems
erkannt wird, ob eine „out
of position"-Situation
vorliegt. In diesem Fall kann dann das in dem Airbag befindliche Gas
nach einem ersten Insassenkontakt schnellstmöglich aus dem Airbag herausgelassen
werden, um so dessen Innendruck zu senken. Eine optimale und die
Insassenbelastung reduzierende Ankopplung des Insassen durch einen
Airbag wird dabei vor allem dann erreicht, wenn zu Beginn des Crashs
der Insasse mit einem vergleichsweise „harten" Airbag so schnell wie möglich abgefangen
wird, um dann im weiteren Crash-Ablauf mit einer geringeren Rückhaltekraft
aufgehalten zu werden.
Vor
diesem Hintergrund ist aus der
DE 299 07 607 U1 eine sogenannte Schutzeinrichtung
mit Gassack in Form eines Airbags bekannt, der zur Realisierung
eines an sich üblichen
plastischen Stoßverhaltens
mit Abbau der kinetischen Energie beim Eintauchen des Fahrzeuginsassen
in den Airbag eine Öffnung
zur Gewährleistung
des Ausströmens von
Treibgas aus demselben aufweist. Diese Öffnung soll koordiniert mit
dem Eintauchen des Fahrzeuginsassen in den Airbag frei gegeben werden
und ist durch einen pyrotechnisch verstellbaren Schieber in eine Öffnungsposition
oder durch eine Berstmembran gebildet. Diese Lösung mag bei einer normalen Sitzhaltung
des Fahrzeuginsassen zufriedenstellende Ergebnisse schaffen. Jedoch
wird eingeschätzt, dass
insbesondere im Falle einer „out
of position"-Situation
die Treibgase nicht derart schnell aus dem Airbag entweichen können, dass
eine Überbelastung des
betroffenen Fahrzeuginsassen vermieden werden kann. Keine Aussage
wurde zu den freigegebenen Verbrennungsgasen getroffen. Es kann
davon ausgegangen werden, dass diese in nachteiliger Weise in die
Fahrgastzelle entweichen und im Crashfall somit zu einer zusätzlichen
Insassenbelastung führen.
Durch
die
DE 100 27 679
C2 wird des Weiteren ein Airbag mit regelbarer Ventilation
offenbart, der zwar ebenfalls der Anforderung bezüglich eines plastischen
Stoßverhaltens
mit Abbau der kinetischen Energie beim Eintauchen des Fahrzeuginsassen
in den Airbag dadurch Rechnung trägt, dass mittels eines in einer
Entlastungsöffnung
des Airbags angeordneten Turbinenrades, welches durch das austretende
Treibgas in Bewegung gesetzt wird und dessen Laufwiderstand steuerbar
ist, die Treibgase definiert ausströmen können. Jedoch wird auch hier im
Falle einer „out
of position"-Situation die Belastung
des betroffenen Fahrzeuginsassen als kritisch angesehen, da das
Turbinenrad lediglich als passives Gasförderelement durch einen aufzubringenden Druck
auf den Airbag beziehungsweise durch die ausströmenden Treibgase erst in Bewegung
gesetzt werden muss, um seine volle Wirkung zu entfalten. Ein kurzfristiger,
etwa explosionsartiger Druckabbau innerhalb des Airbags, wie er
gegebenenfalls bei einer „out
of position"-Situation
erforderlich sein kann, ist nach dieser Lösung nicht zufriedenstel lend
realisierbar. Ferner werden auch durch diese Druckschrift keine
Hinweise gegeben, wohin das Treibgas nach seinem Entweichen aus
dem Airbag entsorgt werden kann.
Schließlich wird
in der
DE 101 07 273
A1 eine Sicherheitsvorrichtung für Insassen eines Fahrzeugs
in Form eines Airbags und ein Verfahren zum Steuern einer solchen
Sicherheitsvorrichtung offenbart, bei der wenigstens eine Auslasseinrichtung
zum Entlüften
des Airbags vorgesehen ist, die ihrerseits von einem Steuergerät in Abhängigkeit
des Innendrucks des Airbags und einer Fahrzeugverzögerung ansteuerbar
ist. Im wesentlichen wird vorgeschlagen, die Auslassquerschnittsfläche situationsbedingt
zu variieren. Jedoch wird auch hinsichtlich dieser technischen Lösung bezweifelt,
dass diese Vorrichtung die Anforderungen erfüllen kann, die aus einer „out of
position"-Situation
resultieren. Mit dieser Lösung
ist demnach ein gegebenenfalls gewünschter schneller Druckabbau
im Airbag nicht realisierbar ist.
Zwar
wird in dieser
DE
101 07 273 A1 auch vorgeschlagen, die entweichenden Treibgase
aus dem Fahrer-Airbag durch die Lenksäule nach außen in den Motorraum abzuleiten,
jedoch wird kein Hinweis dazu gegeben, wie beispielsweise die Treibgase,
die beim Betätigen
von pyrotechnischen Gurtstraffern in die Fahrgastzelle entweichen,
aus derselben schnell und wirkungsvoll ausgetrieben werden können.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des eingangs
geschilderten Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zum Entlüften
eines infolge des Betreibens eines pyrotechnischen Gasgenerators
mit Treibgas gefüllten
oder angereicherten Hohlraums an Kraftfahrzeugen anzugeben, mit
welchen schnell und gegebenenfalls schlagartig das Treibgas aus dem
Hohlraum ausgetrieben werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs
1 nach einem Verfahren dadurch gelöst, dass das Treibgas durch
wenigstens eine Entlüftungsöffnung des
Hohlraums hindurch mittels einer gasförmigen Saug- beziehungsweise
Förderströmung aus
demselben aktiv abgesaugt wird.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vorgeschlagen, zur Erzeugung der gasförmigen Saug- beziehungsweise
Förderströmung wenigstens einen
pyrotechnischen Gasgenerator zu verwenden.
In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der
pyrotechnische Gasgenerator durch eine sensorgesteuerte Crash-Elektronik
aktiviert wird.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des
Anspruchs 4 dadurch aus, dass an die Entlüftungsöffnung des Hohlraums ein Entlüftungskanal angeschlossen
ist, und dass zur aktiven Absaugung des Treibgases aus dem Hohlraum
dem Entlüftungskanal
wenigstens ein pyrotechnischer Gasgenerator zur Erzeugung einer
vom Hohlraum wegweisenden gasförmigen
Saugbeziehungsweise Förderströmung zugeordnet
ist.
Diese
Maßnahme
bietet sich insbesondere für
einen Hohlraum in Form eines gasgefüllten Airbags und/oder einer
mit Treibgas aus dem Betreiben von pyrotechnischen Gasgeneratoren
angereicherten Fahrgastzelle an.
In
Fortbildung der Erfindung ist der pyrotechnische Gasgenerator gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
selbst im freien Querschnitt des Entlüftungskanals angeordnet.
Eine
weitere mögliche
Ausführungsform sieht
vor, dass der pyrotechnische Gasgenerator zwar außerhalb
des Entlüftungskanals
angeordnet, jedoch über
einen zugeordneten Verbindungskanal mit dem freien Querschnitt des
Entlüftungskanals
im Sinne der Erzeugung einer vom Hohlraum wegweisenden Saug- oder
Förderströmung wirkverbunden ist.
Wie
die Erfindung zudem vorsieht, ist der Entlüftungskanal derart ausgebildet,
dass die Treibgase wenigstens aus der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs
herausgeführt
werden.
Des
Weiteren wird vorgeschlagen, dass der pyrotechnische Gasgenerator
zur Erzeugung der gasförmigen
Saug- beziehungsweise Förderströmung mit
einer sensorgesteuerten Crash-Elektronik elektrisch verbunden und
mittels derselben aktivierbar ist.
Die
Crash-Elektronik weist dabei vorzugsweise einen vom Bordnetz des
Kraftfahrzeugs unabhängigen
elektrischen Energiespeicher auf.
Ferner
gehört
zum Erfindungsumfang, dass die Crash-Elektronik mit einer Sensorik zur Erkennung
einer „out
of position"-Situation
verbunden ist.
Schlussendlich
ist vorgesehen, dass die Absauggeschwindigkeit der Saug- oder Förderströmung in
Abhängigkeit
von der Abbrandgeschwindigkeit des Gasgenerators, der Bela dung desselben
mit Treibmittel, der gewählten
Anzahl der beteiligten Gasgeneratoren, der koordinierten Aktivierung
derselben, dem Strömungsquerschnitt
und/oder den Strömungsbeiwerten
der an der Gasableitung beteiligten Komponenten einstellbar ist.
Mit
der in Rede stehenden Erfindung wird im Hinblick auf den Stand der
Technik eine neue und wirkungsvolle Lösung zum definierten Entlüften eines Hohlraums
an Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Mit Treibgas gefüllte oder
angereicherte Hohlräume,
wie Airbags und/oder die Fahrgastzelle, können bei Bedarf aktiv sowie
bei Bedarf auch schlagartig entlüftet werden.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Schnittdarstellung,
2 eine Ansicht A nach 1.
1 zeigt in einer sehr vereinfachten
Darstellung einen Hohlraum 1 in Form eines Containers eines
an sich bekannten jedoch nicht näher
dargestellten Airbagsystems, beispielsweise eines Airbagsystems
für einen
Fahrer-Airbag, der seinerseits in einem Lenkrad oder in einer Armaturentafel
installiert ist. Der Hohlraum 1 (Container einschließlich des
angeschlossenen Airbags) ist infolge eines Crashereignisses resultierend
aus der Aktivierung wenigstens eines nicht näher dargestellten pyrotechnischen Gasgenerators
derart mit einem Treibgas 2 gefüllt, dass der Airbag entfaltet
beziehungsweise aufbläht und
somit zum Abfangen von Körperteilen
eines Fahrzeuginsassen geeignet ist.
Des
Weiteren weist der Hohlraum 1 wenigstens eine Entlüftungsöffnung 3 mit
einem angeschlossenen Entlüftungskanal 4 auf,
welchem seinerseits erfindungsgemäß zur aktiven Absaugung des Treibgases 2 wenigstens
ein weiterer pyrotechnischer Gasgenerator 5 zur Erzeugung
einer vom Hohlraum 1 wegweisenden gasförmigen Saug- oder Förderströmung 6 zugeordnet
ist.
Vorliegend
ist der Entlüftungskanal 4 gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
rohrförmig
ausgebildet, wobei sich in dessen freien Querschnitt ein zylindrisch
ausgebildeter pyrotechnischer Gasgenerator 5 mittels Befestigungsstegen 7 koaxial abstützt (2). Die Ausströmöffnung 8 des
Gasgenerators 5 weist dabei in Achsrichtung des Entlüftungskanals 4 vom
Hohlraum 1 weg.
Nach
einem weiteren nicht näher
dargestellten Ausführungsbeispiel
kann der pyrotechnische Gasgenerator 5 auch außerhalb
des Entlüftungskanals 4 angeordnet
sein. Dabei ist der Gasgenerator 5 jedoch über einen
zugeordneten Verbindungskanal mit dem freien Querschnitt des Entlüftungskanals 4 im
Sinne der Erzeugung einer vom Hohlraum 1 wegweisenden Saug-
oder Förderströmung 6 wirkverbunden.
Des
Weiteren ist der pyrotechnische Gasgenerator 5 mit einer
sensorgesteuerten Crash-Elektronik verbunden und mittels derselben
im Crashfall aktivierbar (nicht näher dargestellt).
Der
Zündimpuls/Zündstrom
für den
Gasgenerator 5 wird gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
unabhängig
vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs durch einen gesonderten Energiespeicher
wie beispielsweise einen elektrischen Akkumulator bereitgestellt,
da während
eines Crashs Schäden
am Bordnetz nicht ausgeschlossen werden können.
Weiterhin
kann die Crash-Elektronik, bezogen auf die Steuerung des Airbags
auch mit einer nicht näher
dargestellten Sensorik zur Erkennung einer „out of position"-Situation verbunden sein, um den vorstehend
bereits ausführlich
beschriebenen besonderen Umständen
einer solchen Position eines Fahrzeuginsassen entsprechen zu können.
Nachfolgend
wird die Erfindung am Beispiel eines Airbags verfahrensgemäß näher betrachtet.
Gesetzt
den Fall es liegt ein Crashereignis und eine „out of position"-Situation vor, wird
durch die Crash-Elektronik
sensorgesteuert der Gasgenerator 5 nach dem Zünden des
Airbag aktiviert. Dieser gibt mit hoher Geschwindigkeit austretende
Verbrennungsgase 9 frei, die ihrerseits die besagte Saug- oder
Förderströmung 6 erzeugt
und infolge der Ausbildung eines Unterdrucks das sich im Hohlraum 1 befindliche
Treibgas 2 absaugt, um einen gesteuerten und bei Bedarf
sehr schnellen Druckabfall im Airbag zu realisieren.
Infolge
einer Verringerung des Querschnittes des Entlüftungskanals 4 durch
die Anordnung des Gasgenerators 5 im freien Querschnitt
des Entlüftungskanals 4,
hier durch die Ausbildung eines ringförmigen Ausströmbereiches 10 im
Be reich des Gasgenerators 5, wird der gewünschte Saug-
und Fördereffekt
noch vorteilhaft unterstützt.
Die
Absauggeschwindigkeit der Saug- beziehungsweise Förderströmung 6 ist
in Abhängigkeit von
der Abbrandgeschwindigkeit des Gasgenerators 5, der Beladung
desselben mit Treibmittel, dem Strömungsquerschnitt und/oder den
Strömungsbeiwerten
aller an der Gasableitung beteiligten Komponenten einstellbar.
Ferner
kann es auch angezeigt sein, mehr als einen Gasgenerator 5 vorzusehen,
wobei durch eine besondere Koordinierung derselben im Abbrand, beispielsweise
zeitlich nacheinander oder auch gleichzeitig, sowohl Einfluss auf
die Absauggeschwindigkeit der Saug- oder Förderströmung 6 als auch auf
deren Wirkdauer genommen werden kann.
Um
im Crashfall eine zusätzliche
Belastung der Fahrzeuginsassen mit Treibgasen 2 aus dem
Betreiben des/der Gasgeneratoren für den Airbag und zur Erzeugung
der besagten Saug- oder Förderströmung 6 zu
verhindern, ist der Entlüftungskanal 4 derart
ausgebildet, dass die Treibgase 2 aus der Fahrgastzelle
herausgeführt
werden. Diese Ableitung des Treibgases erfolgt beispielsweise in
den Motorraum, vorzugsweise jedoch direkt nach außerhalb
der Kraftfahrzeugkarosserie.
Die
vorstehenden Ausführungen
stellen ausschließlich
auf einen zu entlüftenden
Hohlraum 1 in Form eines gasgefüllten Airbags ab. Durch die
Erfindung mit erfasst wird jedoch auch ein Hohlraum 1 in Form
einer nicht näher
dargestellten Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs.
Wie
in der Beschreibungseinleitung bereits ausgeführt, kann es geschehen, dass
Treibgase 2 aus einem oder mehreren Airbags und/oder aus
der Aktivierung von pyrotechnisch betriebenen Gurtstraffern zur
Beseitigung der „Gurtlose" direkt in die Fahrgastzelle
geleitet werden. In diesem Fall bietet es sich ebenfalls an, die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Anwendung zu bringen, indem dieselbe wirkungsvoll genutzt wird,
um besagte Treibgase 2 schnellstmöglich aus der Fahrgastzelle
auszutreiben beziehungsweise herauszusaugen.