DE19548267A1 - Airbagsystem für die Fahrerseite eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Airbagsystem für die Fahrerseite ei­ nes Fahrzeugs, bei dem ein Luftsack zur Reduzierung der kinetischen Ener­ gie des Fahrzeugführers im Falle eines Fahrzeugunfalls mit Hilfe eines Gasge­ nerators aufblasbar ist, der eine Brennkammer mit einer darin befindlichen Treibstoffladung und einer Anzündeeinheit zum Entzünden der Treibstoff­ ladung aufweist.

Ein derartiges Airbagsystem ist durch EP 0 316 119 B1 bekanntgeworden.

Im Falle eines harten Aufpralls eines Kraftfahrzeugs erzeugen sogenannte Gasgeneratoren eines Airbagsystems Gas zum Füllen eines Luftsackes, der dann einen Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnenteile wie das Lenkrad oder die Seitenverkleidungen des Fahrzeugs schützt. Diese Gasgeneratoren sind im allgemeinen von pyrotechnischer Art, so daß durch einen Stromimpuls von der einen Fahrzeugcrash erkennenden Sensorik eine Anzündeeinheit aktiviert wird. Die Anzündung der sogenannten Anzündla­ dung erzeugt heiße Partikel, die auf die Oberfläche der meist in Tabletten­ form vorliegenden Treibstoffladung treffen, welche dann selbst zündet und in der sogenannten Brennkammer unter einem hohen Druck abbrennt. Durch den Abbrand der Treibstoffladung entsteht das Gas zum Füllen des Luftsackes. Da neben reinem Gas auch noch flüssige bzw. feste Bestandteile bei der Verbrennung entstehen, sind in dem Gehäuse des Gasgenerators auch entsprechende Filter vorgesehen, durch die der Gasstrom vor dem Austritt aus dem Gasgenerator in den Luftsack gereinigt wird.

Bei der Entwicklung und Konstruktion eines Airbagsystems müssen eine Viel­ zahl unterschiedlicher Gesichtspunkte gegeneinander abgewogen werden. In erster Linie ist es wichtig, daß das Airbagsystem die Gesundheit des Fahr­ zeuginsassen im Falle eines harten Aufprallunfalls des Kraftfahrzeugs ausrei­ chend schützt. Andererseits spielen auch Kriterien der Innenraumgestaltung eine nicht unerhebliche Rolle. Ein ansprechendes und übersichtliches Design des Fahrzeuginnenraums steigert beispielsweise das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen und wirkt sich positiv auf die Konzentration des Fahrzeug­ führers aus. Daher sollte vermieden werden, daß durch den Einbau des Air­ bagsystems eine störende, einengende Wirkung auf die Fahrzeuginsassen gegeben ist. Durch die Außenmaße des Airbagsystems und den nachfol­ genden Einbau des Airbagsystems im Frontbereich eines Fahrzeugs wird auch das Raumangebot für die vor dem Airbagsystem sitzenden Fahrzeugin­ sassen entscheidend beeinflußt.

Das aus der EP 0 316 119 B1 bekannte Airbagsystem weist ein Gehäuse eines Gasgenerators auf, das innerhalb des Lenkrades angebracht ist. Die äußeren Randbereiche des Gasgenerators in Form eines länglichen Gebildes sind je­ weils seitlich am Rand des Lenkrades befestigt. Folglich ist die Geometrie des Gehäuses des Gasgenerators vor allem in seiner Länge und Breite durch den Innendurchmesser des Lenkrades begrenzt. Somit bleibt als einzig zu variierender Parameter des Gasgeneratorgehäuses die Tiefe des Gehäuses. Wenn das Gasgeneratorgehäuse des bekannten Airbagsystems vergrößert werden soll, verringert sich der Zwischenraum zwischen dem Airbagsystem, das in das Lenkrad eingebaut ist, und dem vor dem Lenkrad sitzenden Fahr­ zeugführer. Dies kann auf den Fahrzeugführer einengend wirken.

Nachteilig ist bei dem bekannten Airbagsystem auch, daß die Grifffläche am Lenkrad reduziert ist, wenn das Gehäuse des Gasgenerators innerhalb des Lenkrades derart eingebaut ist, daß es den Freiraum innerhalb des Lenkra­ des vollständig ausfüllt.

Der Einbau des Gehäuses des Gasgenerators ist bei dem bekannten Airbagsy­ stem vor allem bei kleineren, sportlicheren Lenkrädern nur schwer möglich. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, das ursprüngliche Lenkrad gegen ein Sportlenkrad auszutauschen. Da aber das Gehäuse des Gasgenera­ tors auf den Lenkraddurchmesser abgestimmt und mit dem Lenkrad fest­ verbunden ist, kann ein Austausch nur unter großem Aufwand von einer Fachwerkstatt durchgeführt werden.

Aus dem Aufsatz von Luigi Brambilla in der automobiltechnischen Zeitschrift ATZ, Jahrgang 84, (1982), Nr. 2 ist ebenfalls ein Airbagsystem bekannt, das in­ nerhalb des Lenkrades befestigt ist. Bei dem bekannten Airbagsystem sind Gasgenerator, Luftsack, Haltemittel zur Befestigung der einzelnen Kompo­ nenten des Airbagsystems, Hornsignalträger, Polster und Verkleidungen in dem Freiraum innerhalb des Lenkraddurchmessers angeordnet. Daher treten auch bei diesem Airbagsystem die oben erwähnten Nachteile auf. Wenn zumindest die Komponenten des Airbagsystems teilweise nicht im direkten Bereich des Lenkrades untergebracht werden müßten, würde außerdem ein Einbau der weiteren Kraftfahrzeugteile, wie Hornsignalträger usw. deutlich erleichtert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekann­ te Airbagsystem derart weiterzuentwickeln, daß die einzelnen Komponen­ ten des Airbagsystems möglichst unauffällig in bereits existierende Fahr­ zeugteile im Frontbereich des Fahrzeugs eingebaut werden können, ohne den Platz des Fahrzeugführers einzuengen, wobei ein größtmöglicher Schutz des Fahrzeugführers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache und wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, daß der Gasgenerator in einem im wesentlichen zylin­ derförmigen Gehäuse untergebracht ist, dessen äußere Gehäusegeometrie derart ausgebildet ist, daß das Gehäuse vollständig in die Lenksäule des Fahr­ zeugs integriert ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Airbagsystem ist das Verhältnis Länge zu Durchmesser des Gasgeneratorgehäuses derart optimiert, daß sich eine maximale Länge bei minimalem Durchmesser des Gasgeneratorgehäuses er­ gibt. Da das Gasgeneratorgehäuse vollständig innerhalb der Lenksäule ein­ gebaut ist, können die weiteren Komponenten des Airbagsystems innerhalb des Lenkrades angeordnet sein, ohne den Raum innerhalb des Lenkrades vollständig auszufüllen. Deshalb steht dem Fahrzeugführer die umlaufende Fläche des Lenkrades nahezu vollständig als Grifffläche zur Verfügung. Es wäre sogar denkbar, weitere Bedienungselemente, wie Schalter für Blinker, für Scheibenwischer, für das Radio, oder eine Tiptronic-Einrichtung etc. am Lenkrad anzubringen. Durch den Einbau des erfindungsgemäßen Airbagsy­ stems wird eine auf den Fahrzeugführer aufdringlich wirkende Optik des Airbagsystems vermieden.

Durch die Geometrie des Gehäuses des Gasgenerators kann das erfindungs­ gemäße Airbagsystem platzsparend im Bereich des Lenkrades eingebaut werden, wobei auch Teile des Luftsackes ggfs. innerhalb der Lenksäule des Fahrzeugs untergebracht werden könnten.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Airbagsy­ stems sind Gehäuseteile des Gasgeneratorgehäuses durch Teile eines Lenk­ säulengehäuses gebildet. Dies führt vorteilhafterweise zu einer weiteren Bauteilreduktion und erleichtert den oben beschriebenen platzsparenden Einbau des Airbagsystems.

Bei einer alternativen Variante des Airbagsystems weist der Gasgenerator ein separates Gehäuse zum Einbau in das Lenksäulengehäuse auf. Dies hat den Vorteil, daß der Gasgenerator bereits vor dem Einbau in die Lenksäule zusammengebaut werden kann und ggfs. auch durch einen neuen ersetzt werden kann, ohne daß große Umbauarbeiten beim Austausch im Bereich der Lenksäule notwendig werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Filterkammer inner­ halb der Lenksäule derart angeordnet, daß die Filterkammer die Brennkam­ mer des Gasgenerators zumindest teilweise ringförmig umschließt. Die Fil­ terkammer hat eine vorzugsweise längliche oder röhrenförmige Gestalt, so daß ein langer Filterweg in axialer Richtung der Lenksäule gegeben ist. Da­ her kann die Filterkammer eine geringe radiale Erstreckung aufweisen, die eine raumsparende Unterbringung in der Lenksäule ermöglicht.

Bevorzugt ist es außerdem, daß Filterelemente in einem oberen, sich in ra­ dialer Richtung erweiternden Bereich des Lenksäulengehäuses vor Abström­ öffnungen angeordnet sind. In diesem Bereich des Lenksäulengehäuses können die Filterelemente untergebracht werden, ohne daß ein zusätz­ liches Gehäuseteil für die Filterelemente benötigt wird. Gleichzeitig befin­ den sich die Filterelemente direkt an der besonders wichtigen Stelle unter­ halb des Luftsackes, so daß die Filterelemente ihre Wirkung optimal entfal­ ten können, nämlich ausströmendes Gas unmittelbar vor Eintritt in den Luft­ sack zu filtern und abzukühlen.

Die Minimierung der notwendigen Komponenten des Gasgeneratorgehäu­ ses läßt sich noch weiter dadurch vorantreiben, daß das Gehäuse des Gasge­ nerators lediglich aus zwei Gehäuseteilen mit einem möglichst geringen Au­ ßendurchmesser aufgebaut ist, nämlich aus einem Grundkörper, in dem eine Brennkammer und eine Anzündeeinheit untergebracht sind, und aus einer Filterkammer.

Bei einer anderen Variante ist die Filterkammer in einem separaten Filter­ kammergehäuse untergebracht, das in der Lenksäule befestigt ist. Daher wird vorteilhafterweise ein voneinander unabhängiger Ein- und Ausbau des Filterkammergehäuses und des Gasgeneratorgehäuses, in dem die übrigen Komponenten des Gasgenerators untergebracht sind, ermöglicht. Dies ist für eine Wiederverwertung oder ein Recycling von Bedeutung.

Die Filterwirkung des erfindungsgemäßen Gasgenerators wird noch weiter optimiert, wenn innerhalb der Lenksäule mehrere, vorzugsweise drei, hin­ tereinandergeschaltete Filterelemente zum Filtern des aus der Brennkam­ mer ausströmenden Gases ausgebildet sind. Ein erstes hochtemperaturfe­ stes Filterelement kann im Bereich der Brennkammeröffnung die Wirkung eines Grobfilters haben, während in einer die Brennkammer umgebenden Filterkammer ein zweites feineres Filterelement untergebracht und ein weiteres Filterelement zum Schutz des Fahrzeuginsassen unmittelbar vor dem Luftsack plaziert ist. Eine derartige Anordnung schützt den Fahr­ zeuginsassen nahezu vollkommen vor den austretenden und in den Luftsack einströmenden Gasen. Durch die Hintereinanderschaltung lassen sich die aus der Brennkammer ausströmenden Gase nicht nur filtern, sondern durch an den Oberflächen der Filtermaterialien ablaufende katalytische Reaktionen auch abkühlen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Anzündeeinheit, die Brennkammer und vorzugsweise eine Expansionskammer für das in der Brennkammer erzeugte Gas in Richtung der Längsachse des Gasgenerators hintereinander angeordnet, miteinander verbunden und bilden eine längli­ che zylinderförmige Einheit, an deren Ende das Gas zum Aufblasen des Luft­ sackes gefiltert ausströmen kann. Aufgrund der Hintereinanderschaltung der wesentlichen Komponenten des Gasgenerators kann das Gasgenerator­ gehäuse auch in Lenksäulen eingebaut werden, bei denen innerhalb der Lenksäule lediglich ein Hohlraum mit einem kleinen Innendurchmesser vor­ gesehen ist und in denen deshalb ein Einbau bisher nicht möglich war.

Ein Luftsack des erfindungsgemäßen Airbagsystems kann direkt über dem in der Lenksäule eingebauten Gasgenerator angebracht werden, aus dessen ei­ nen Ende Gas zielgerichtet in den Airbag ausströmen kann. Aus diesem Grund läßt ein erfindungsgemäßes Airbagsystem aufbauen, dessen Luftsack innerhalb kürzester Zeit, vorzugsweise innerhalb von 8-10 ms mit Gas gefüllt und aufgeblasen werden kann. Bei einem geringstmöglichen Außendurch­ messer des Gasgeneratorgehäuses ist es möglich, einen mindestens 13 Liter fassenden Luftsack aufzublasen, der im Einbauzustand unauffällig und dezent in der Mitte des Lenkrades untergebracht ist und den Fahrzeugfüh­ rer im Betriebszustand optimal schützt.

Da das Gasgeneratorgehäuse eine große axiale Erstreckung aufweist, lassen sich einzelne Gehäuseteile des Gasgeneratorgehäuses leicht an der Lenksäule befestigen bzw. mit einzelnen weiteren Modulen oder Komponenten des Airbagsystems konnektieren.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Brennkammer und die Expan­ sionskammer röhrenförmig ausgebildet. Die röhrenförmige Ausbildung der Brennkammer und der Expansionskammer ermöglicht es, daß sowohl für die Brennkammer als auch für die Expansionskammer jeweils ein bauglei­ ches Grundelement verwendet werden kann, das aus einer einzelnen Hülse besteht. Dies trägt vorteilhafterweise zu einer weiteren Kostenreduzierung bei, da die Enden der beiden röhrenförmigen Gehäuseteile beim Zusam­ menbau des Gasgenerators einfach ineinandergeschoben und miteinander verklemmt oder auf eine andere Art und Weise miteinander verbunden wer­ den können.

Wenn an einer Außenumfangsfläche des Gehäuses des Gasgenerators Steh­ bolzen zur Verbindung des Gasgenerators mit anderen Teilen des Airbagsy­ stems und/oder der Lenksäule des Fahrzeugs vorgesehen sind, lassen sich weitere Komponenten des Airbagsystems bzw. Teile der Lenksäule beson­ ders einfach mit dem Gasgenerator verbinden. Diese Komponenten könn­ ten komplementär zu den Stehbolzen ausgebildete Befestigungselemente aufweisen, die an den Stehbolzen konnektierbar sind. Folglich wird der Zu­ sammenbau des kompletten Airbagsystems und der Einbau innerhalb der Lenksäule auf eine einfache, schnelle Art und Weise möglich.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließend zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfin­ dung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines Aus­ führungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt teilweise eine Seitenansicht und teilweise einen Längsschnitt eines innerhalb einer Lenksäule angeordneten erfindungsgemäßen Airbag­ systems.

Die Figur der Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Gegenstand teilweise stark schematisiert und ist nicht notwendigerweise maßstäblich zu verste­ hen.

In der Figur ist ein Airbagsystem dargestellt, das teilweise in einer Seitenan­ sicht und teilweise in einem Längsschnitt gezeigt ist. Ein Gasgenerator 10 des Airbagsystems für die Fahrerseite eines Fahrzeugs ist innerhalb einer Lenksäule 11 des Fahrzeugs eingebaut. Der Gasgenerator 10 weist eine zylin­ drische, längliche Form auf, so daß er vollständig in die Lenksäule 11 Inte­ griert ist. Das Gasgeneratorprinzip kann entweder auf konventioneller pryo­ technischer Basis beruhen oder eine Hybrid- oder Flüssiggaslösung darstel­ len. Innerhalb des Gasgenerators 10 befindet sich eine Brennkammer mit ei­ nem rohrförmigen Brennkammergehäuse 12, in der eine vorzugsweise in Tablettenform vorliegende Treibstoffladung 13 untergebracht ist und mit­ tels einer in der Figur nicht sichtbaren Anzündeeinheit entzündet werden kann.

Innerhalb des Gasgenerators 10 entsteht durch den Abbrand der Treibstoff­ ladung 13 ein Gas, das durch die Austrittsöffnung 14 aus der Brennkammer in eine innerhalb eines Filterkammergehäuses 15 befindliche Filterkammer ausströmen kann. Die Austrittsöffnung 14 ist mit einer ersten hochtempera­ turfesten Filterabdeckung 16 versehen, die die Funktion eines Vorfilters übernimmt. Das Filterkammergehäuse 15 ist rohrförmig ausgebildet und umgibt das Brennkammergehäuse 12 koaxial. Innerhalb des Filterkammerge­ häuses 15 sind verschiedene Filterelemente 15a angeordnet, die ein grobes Filtern des ausströmenden Gases bewirken. Das Gas wird nach Austritt aus der Austrittsöffnung 14 in axialer Richtung der Lenksäule durch die Filter­ kammer geführt, da das Filterkammergehäuse 15 eine geringe radiale, aber eine große axiale Erstreckung aufweist. Das Gas wird über große Oberflä­ chenbereiche der Filterelemente gelenkt, an denen mechanische und kata­ lytische Filterreaktionen ablaufen können. Über Abströmöffnungen 18 wird das Gas über weitere Filterelemente 19 geleitet, die ein letztes Feinfiltern des Gases ermöglichen und eine weitere Temperaturerniedrigung bewirken, bevor es über Bohrungen 20 in den Luftsack 17 gelangt.

Die Lenksäule 11 erweitert sich nach oben zum Luftsack 17 hin in radialer Richtung. Die Filterelemente 19 sind in diesem Bereich zwischen Lenksäule und Filterkammergehäuse 15 vor den Abströmöffnungen 18 angeordnet, benötigen keinen zusätzlichen Gehäusekörper und sind für einen optimalen Wirkungsgrad direkt vor den Abströmöffnungen 18 plaziert.

Ein oberes Ende der Lenksäule 11 ist durch einen Flansch 21 abgedeckt, in den die Bohrungen 20 eingearbeitet sind. Der Luftsack 17 ist direkt über dem oberen Ende des Gasgenerators 10 im Inneren eines Lenkrades 22 befe­ stigt. Über dem Luftsack 17 befindet sich eine Abdeckung 23, die mit Soll­ bruchstellen gefertigt ist, damit sich der Luftsack 17 außerhalb des Lenkra­ des 22 entfalten kann, um den Fahrzeugführer zu schützen.

Claims (11)

1. Airbagsystem für die Fahrerseite eines Fahrzeugs, bei dem ein Luftsack zur Reduzierung der kinetischen Energie des Fahrzeugführers im Falle eines Fahrzeugunfalls mit Hilfe eines Gasgenerators (10) aufblasbar ist, der eine Brennkammer mit einer darin befindlichen Treibstoffladung (13) und einer Anzündeeinheit zum Entzünden der Treibstoffladung (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (10) in einem im wesentlichen zylin­ derförmigen Gehäuse untergebracht ist, dessen äußere Gehäusegeometrie derart ausgebildet ist, daß das Gehäuse vollständig in die Lenksäule (11) des Fahrzeugs integriert ist.

2. Airbagsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäusetei­ le des Gasgeneratorgehäuses durch Teile eines Lenksäulengehäuses gebildet sind.

3. Airbagsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasge­ nerator (10) ein separates Gehäuse zum Einbau in die Lenksäule (11) aufweist.

4. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Filterkammer innerhalb der Lenksäule (11) derart an­ geordnet ist, daß die Filterkammer die Brennkammer des Gasgenerators (10) zumindest teilweise ringförmig umschließt.

5. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Filterelemente (19) in einem oberen, sich in radialer Rich­ tung erweiternden Bereich des Lenksäulengehäuses vor Abströmöffnungen (18) angeordnet sind.

6. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse des Gasgenerators (10) lediglich aus zwei Ge­ häuseteilen mit einem möglichst geringen Außendurchmesser aufgebaut ist, nämlich aus einem Grundkörper, in dem eine Brennkammer und eine Anzündeeinheit untergebracht sind, und aus einer integrierten Filterkam­ mer.

7. Airbagsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer in einem separaten Filterkammergehäuse (15) untergebracht ist, das in der Lenksäule (11) befestigt ist.

8. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß innerhalb der Lenksäule (11) mehrere, vorzugsweise drei, hintereinandergeschaltete Filterelemente (15a, 16, 19) zum Filtern des aus der Brennkammer ausströmenden Gases ausgebildet sind.

9. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzündeeinheit, die Brennkammer und vorzugsweise eine Filterkammer für das in der Brennkammer erzeugte Gas in Richtung der Längsachse des Gasgenerator (10) hintereinander angeordnet, miteinander verbunden sind und eine längliche zylinderförmige Einheit bilden, an deren Ende das Gas zum Aufblasen des Luftsackes gefiltert ausströmen kann.

10. Airbagsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brennkammer und die Filterkammer röhrenförmig ausgebildet sind.

11. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einer Außenumfangsfläche des Gehäuses des Gasgene­ rators (10) Stehbolzen zur Verbindung des Gasgenerators mit weiteren Tei­ len des Airbagsystems und/oder der Lenksäule (11) des Fahrzeugs vorgese­ hen sind.