DE10338761A1 - Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gasgenerator, einem Gassack 1 und mindestens einer Öffnung 2, durch die Gas strömt. An der Öffnung 2 sind Mittel zum Variieren des Strömungswiderstands der Öffnung 2 vorgesehen. Um eine einfachere Lösung für eine Sicherheitsvorrichtung mit einer variablen von Gas durchströmten Öffnung 2 zu schaffen, sind als Mittel Massenelemente vorgesehen, die unter Einfluß einer Beschleunigung ihre Position relativ zur Öffnung 2 verändern.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Es sind Sicherheitsvorrichtungen bekannt, die einen Gasgenerator und ein damit verbundenes Gaskissen aufweisen, wobei am Gaskissen eine Abströmöffnung mit variabler Größe angeordnet ist. So offenbart die Druckschrift DE 101 11 566 A1 einen Gassack mit einer kanalförmigen Öffnung, deren Strömungswiderstand sich selbsttätig einstellt. Die Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von dem im Gassack herrschenden Innendruck. Bei einem hohen Innendruck, der beispielsweise aus einem Aufprall eines Fahrzeuginsassens auf den Gassack resultiert, verengt sich die Öffnung aufgrund der Gesetzmäßigkeit der Bernoullischen Druckgleichung, so daß weniger Gas durch die Öffnung strömen kann. Die Auslegung des bekannten Systems ist sehr aufwendig, da die Strömungsverhältnisse in dem Gassack nicht homogen sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere Lösung für eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer von Gas durchströmten Öffnung der eingangs genannten Art zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung mit einem Gasgenerator, einem Gassack und einer von Gas durchströmten Öffnung zeichnet sich demnach durch der Öffnung zugeordnete Massenelemente aus, die sich aufgrund einer Beschleunigung relativ zu der Öffnung bewegen und dadurch den Strömungswiderstand der Öffnung verändern. Die Massenelemente werden von einer Ausgangsposition in eine ausgelenkte Position überführt. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von einer Ausgangsposition die Rede ist, so ist damit eine Position gemeint, in der die Massenelemente keine Beschleunigung erfahren. Sobald sich die Massenelemente relativ zur Öffnung der Sicherheitsvorrichtung bewegen, befinden sie sich in einer ausgelenkten Position. Im Falle eines Unfalls erfahren sowohl das Kraftfahrzeug und die Sicherheitsvorrichtung mit Gasgenerator und Gassack als auch die der Öffnung zugeordneten Massenelemente aufgrund ihrer unterschiedlichen Befestigungen im Fahrzeug unterschiedliche Beschleunigungen. Dadurch ergeben sich Relativbewegungen der einzelnen Elemente zueinander, insbesondere der Massenelemente relativ zur Öffnung. Durch diese Relativbewegungen ist der Strömungswiderstand der Öffnung einstellbar. Eine Öffnung mit einem variablen Strömungswiderstand hat den Vorteil, daß dadurch beispielsweise der Füllgrad des Gassacks an den jeweiligen Unfallverlauf angepaßt werden kann. Bei einem Unfall mit hohen Beschleunigungskräften prallt ein Fahrzeuginsasse mit einer hohen Geschwindigkeit auf den Gassack, der um wirksam zu sein viel Energie absorbieren muß. Für diese Situation ist ein stark gefüllter Gassack gut geeignet, da dieser viel Energie aufnehmen kann. Bei einem Unfall mit geringen Beschleunigungen erfolgt der Aufprall des Fahrzeuginsassens auf den Gassack langsamer und der Gassack muß nicht so viel Aufprallenergie absorbieren. Je nach Unfallart werden die Sicherheitsvorrichtung und die der Öffnung zugeordneten Massenelemente unterschiedlich stark beschleunigt. Die sich hieraus ergebende Relativgeschwindigkeit der Massenelemente relativ zur Öffnung stellt einen an den Unfall angepaßten Strömungswiderstand der Öffnung ein. Daraus ergibt sich ein bestimmter Füllstand des Gassacks, der den Aufprall des Fahrzeuginsassens auf den Gassack geeignet dämpft und die Verletzungsgefahr des Fahrzeuginsassens reduziert.
• Gemäß einer Ausführungsform vergrößert sich der Strömungswiderstand der Öffnung mit zunehmender Beschleunigung der Massenelemente. Im Falle eines schweren Unfalls mit einer starken Beschleunigung wird weniger Gas durch die Öffnung strömen, da die der Öffnung zugeordneten Massenelemente und die Öffnung der Sicherheitsvorrichtung eine stärkere Relativbewegung zueinander ausführen. Dies führt zu einem größeren Strömungswiderstand der Öffnung. Dies ist beispielsweise bei einer Abströmöffnung in einem Gassack von Vorteil. Der Gassack bleibt länger gefüllt, da weniger Gas ausströmen kann. Dadurch kann der Gassack im Falle eines Eintauchens eines Fahrzeuginsassens in den Gassack mehr Energie absorbieren. Bei einem leichten Unfall sind die auftretenden Beschleunigungen geringer und damit auch der Strömungswiderstand. Deshalb strömt durch die Öffnung mehr Gas aus und der Gassack entspannt sich schneller. Da bei einem leichten Unfall nicht so viel Energie absorbiert werden muß wie bei einem schweren, reicht ein weicher Gassack aus.
• An die Öffnung schließt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform ein schlauchförmiger biegeschlaffer Kanal an. Ein biegeschlaffer Kanal hat den Vorteil, daß er einfach herzustellen ist, wenig Bauraum einnimmt, einfach mit dem Gassack zu verstauen ist und kein zusätzliches Verletzungsrisiko für den Fahrzeuginsassen mit sich bringt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet der Kanal die erfindungsgemäßen Massenelemente. Diese Massenelemente erfahren im Falle eines Unfalls eine Beschleunigung und führen eine Relativbewegung zum Gassack und dessen Öffnung durch. Es können aber auch zusätzliche Massenelemente an dem freien Ende des Kanals angeordnet sein. Durch diese zusätzlichen Massenelemente läßt sich die Relativbewegung der Massenelemente zur Öffnung des Gassacks auf einfache Weise einstellen. Da der Kanal flexibel gestaltet ist und ein freies Ende aufweist, verfgrmt er sich, wenn die Massenelemente eine Beschleunigung erfahren. Der Verformungsgrad hängt von der auftretenden Beschleunigung und der Masse des Kanals ab. Durch die Verformung verringert sich der Öffnungsquerschnitt des Kanals und der Strömungswiderstand der Öffnung wird erhöht. Somit kann auf einfache Weise der Strömungswiderstand der Öffnung verändert werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Strömungswiderstand über den Strömungsquerschnitt der Öffnung durch ein Verschlußelement veränderbar. Das Verschlußelement ist dabei im Überdeckungsbereich der Öffnung angeordnet. Durch ein Verschlußelement im Bereich der Öffnung kann der durch die Öffnung fließende Gasstrom eingestellt werden. Dies ist beispielsweise bei einer Abströmöffnung eines Gassacks von Vorteil. Bei einem schweren Unfall kann die Abströmöffnung verschlossen werden und der Gassack bleibt länger aufgeblasen. Dadurch kann der Gassack mehr Energie absorbieren, wenn ein Fahrzeuginsasse auf den Gassack aufprallt.
• Als Verschlußelement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine beweglich angeordnete Platte vorgesehen. Durch ein Verschieben der Platte relativ zur Öffnung von einer Ausgangsposition in eine ausgelenkte Position kann der Strömungsquerschnitt verändert werden. Im Falle eines Unfalls erfährt der Gassack mit der Öffnung eine andere Beschleunigung als die Platte. Durch die unterschiedlichen Beschleunigungen führen die Platte und die Öffnung im Gassack eine Relativbewegung zueinander aus. Da die Platte in ihrer Ausgangsposition im Überdeckungsbereich der Öffnung des Gassacks angeordnet ist, gibt sie in ihrer ausgelenkten Position die Öffnung ganz oder teilweise frei. Die Auslenkung der Platte relativ zur Öffnung hängt von der Beschleunigung ab. Dadurch kann auf einfache Weise der Strömungswiderstand der Öffnung und damit der durch die Öffnung strömende Gasstrom eingestellt werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Platte eine Ausnehmung auf. Durch diese Ausnehmung kann die Einstellung des Strömungswiderstands auf einfache Weise umgekehrt werden. In der Ausgangsposition befindet sich die Platte mit der Ausnehmung im Überdeckungsbereich der Öffnung und das Gas kann durch die Ausnehmung strömen. Ändert sich aufgrund der Beschleunigung die Position der Platte relativ zur Öffnung, so wird die Öffnung ganz oder teilweise von der Platte verschlossen. Der Strömungswiderstand der Öffnung wird größer, sobald die Platte von der Ausgangsposition in eine ausgelenkte Position überführt wird. Die Form der Ausnehmung kann beliebig gestaltet sein, um eine gewünschte Charakteristik der Steuerung beziehungsweise Regelung des Strömungswiderstands zu erreichen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die Platte die Massenelemente. Diese Massenelemente erfahren im Falle eines Unfalls eine Beschleunigung und führen eine Relativbewegung zur Öffnung durch. Es können aber auch zusätzliche Massenelemente an die Platte angebracht werden. Durch die zusätzlichen Massenelemente kann das Maß die Auslenkung der Platte relativ zur Öffnung auf einfache Weise eingestellt werden.
• Die Platte ist gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einer Feder beaufschlagt. Die Feder bietet eine einfache Möglichkeit, um die Platte aus der ausgelenkten Position in ihre Ausgangsposition zurückzuholen.
• Um die Steuerungs- beziehungsweise Strömungsmöglichkeiten aller beschriebenen Vorrichtungen zu verändern, können Begrenzungen (zum Beispiel Anschlag), Kräfte (zum Beispiel Reibung) sowie Kraftumlenkungen (zum Beispiel Hebel) oder Kraftverstärkungen verwendet werden. Die Steuerung beziehungsweise Regelung des Strömungswiderstands kann durch eine geeignete Ausführung reversibel (zum Beispiel durch eine Rückstellkraft) oder irreversibel (zum Beispiel durch Verklemmen) oder verzögert (zum Beispiel durch Dämpfung) gestaltet werden.
• Die Sicherheitsvorrichtung kann zusätzlich zu einer anderen, wie beispielsweise einer variablen Abströmöffnung, wie sie im Stand der Technik beschrieben ist, verwendet werden. Dadurch können verschiedene Unfallarten wie ein Aufprall eines Kraftfahrzeugs auf eine Mauer – was einen kurzen und harten Aufprall verursacht – und ein Aufprall auf ein weiches Hindernis – was eine längere Beschleunigungsphase bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs mit sich bringt – berücksichtigt werden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
• 1a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung mit einem an eine Abströmöffnung angeschlossenen Kanal in einer Ausgangsposition;
• 1b eine Sicherheitsvorrichtung gemäß 1a in einer ausgelenkten Position;
• 2a eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung mit einer Platte zum Verschließen der Abströmöffnung in einer Ausgangsposition sowie
• 2b eine Sicherheitsvorrichtung gemäß 2a in einer ausgelenkten Position.
• In 1a ist ein mit Gas gefüllter Gassack 1 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein ebenfalls zu der Sicherheitsvorrichtung gehörender Gasgenerator nicht dargestellt. Der Gassack 1 weist eine Abströmöffnung 2 auf. An die Abströmöffnung 2 schließt sich ein flexibler schlauchförmiger Kanal 3 an. An dem freien Ende des Kanals 3 sind Massenelemente 4 angeordnet.
• In 1b wirkt eine Kraft F auf die in 1a dargestellte Sicherheitsvorrichtung. Die Kraft F hängt von der im Falle eines Unfalls auf den Gassack 1 wirkenden Beschleunigung und der Masse der Sicherheitsvorrichtung ab. An die Abströmöffnung 2 schließt sich ein flexibler schlauchförmiger Kanals 3 an. Der Kanal 3 wird durch die Kraft F aufgrund seiner Flexibilität relativ zur Öffnung 2 im Gassack 1 verformt. Dadurch wird der Strömungswiderstand der Öffnung 2 erhöht. Als Folge strömt weniger Gas aus dem Gassack 1. Durch die zusätzlich an das freie Ende des Kanals 3 angeordneten Massenelemente 4 wird die Relativbewegung zwischen den Massenelementen 4 und Abströmöffnung 2 bzw. die Verformung des Kanals 3 eingestellt. Dadurch kann der Strömungswiderstand der Öffnung 2 in Abhängigkeit von der Beschleunigung eingestellt werden.
• In 2a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung dargestellt. Die Sicherheitsvorrichtung weist ebenfalls einen Gassack 1 und eine Abströmöffnung 2 auf. Oberhalb der Abströmöffnung 2 ist eine Platte 5 beweglich in einer Führung 6 angeordnet. Die Führung 6 ist so angeordnet, daß die Platte 5 parallel zur Öffnung 2 ausgerichtet ist. Die Platte 5 weist eine Ausnehmung 7 auf, die an die Abströmöffnung 2 des Gassacks 1 angepaßt ist und diese in einer Ausgangsposition freigibt. An einem Ende 8' der Platte 5 ist eine Feder 9 befestigt. An einem dem Ende 8' der Platte 5 gegenüberliegenden freien Ende 8'' der Platte 5 sind zusätzliche Massenelemente 4 angeordnet.
• Wirkt nun eine Kraft F, wie in 1b beschrieben, auf die Sicherheitsanordnung, so wird die beweglich angeordnete Platte 5, wie in 2b dargestellt, relativ zur Öffnung 2 verschoben. Dadurch verschiebt sich gleichzeitig die Ausnehmung 7 in der Platte 5 und die Abströmöffnung 2 wird durch die Platte 5 verschlossen. Durch die zusätzlichen Massenelemente 4 kann das Maß der Verschiebung in Abhängigkeit von der Kraft F eingestellt werden. Außerdem kann die Platte 5 durch die Feder 9 von einer ausgelenkten Position in die Ausgangsposition überführt werden.

Claims (11)

1. Sicherheitsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit – einem Gasgenerator, – einem im Falle eines Unfalls durch den Gasgenerator mit Gas zu befüllenden Gassack (1), – mindestens einer Öffnung (2), durch die Gas strömen kann sowie – Mittel zum Variieren des Strömungswiderstands der Öffnung (2), dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel Massenelemente vorgesehen sind, die unter Einfluß einer Beschleunigung ihre Position relativ zur Öffnung (2) verändern.
2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strömungswiderstand der Öffnung (2) mit zunehmender Beschleunigung der Massenelemente vergrößert oder verkleinert.
3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Öffnung (2) ein schlauchförmiger flexibler Kanal (3) anschließt.
4. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (3) die Massenelemente bildet.
5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein freies Ende des Kanals (3) mit zusätzlichen Massenelementen (4) versehen ist.
6. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Öffnung (2) durch ein Verschlußelement veränderbar ist, das im Überdeckungsbereich der Öffnung (2) angeordnet ist.
7. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Verschlußelement eine bewegliche Platte (5) vorgesehen ist.
8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) eine Ausnehmung (7) aufweist.
9. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) die Massenelemente bildet.
10. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) mit zusätzlichen Massenelementen (4) versehen ist.
11. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) federbeaufschlagt ist.