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Die
Erfindung betrifft ein Airbagsystem zum Schutz eines Insassen eines
Fahrzeugs und befaßt sich
insbesondere mit einem Gasdruckregler für ein Fahrzeug-Airbagsystem.
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Für Fahrzeuge,
insbesondere Kraftfahrzeuge, wurden bereits zahlreiche Airbagsysteme
entwickelt, die bei einem Aufprall des Fahrzeugs gegen ein Hindernis
einen Insassen des Fahrzeugs dagegen schützen sollen, daß er gegen
das Innere des Fahrzeugs prallt. Airbagsysteme für ein Fahrzeug haben im allgemeinen
einen Gasgenerator, der beim Aufprall des Fahrzeugs ein Gas zum
Aufblasen eines Airbag erzeugt, und zwar mit dem Ziel, daß der aufgeblasene
Airbag den Oberkörper
eines Insassen einschließlich
des Kopfes aufnimmt, wenn beim Aufprall des Fahrzeugs gegen ein
Hindernis der Oberkörper
eines Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum nach vorne geschleudert
wird. Der Druck des vom Gasgenerator erzeugten Gases im Airbag hängt ab von
der Umgebungstemperatur. Es ist daher möglich, daß der Druck des Gases im aufgeblasenen
Airbag übermäßig zunimmt,
so daß Teile
rund um das Airbagsystem mit der Folge geschädigt werden können, daß der Airbag
selbst aufbricht, falls die Temperatur im Insassenraum, in welchem
das Airbagsystem installiert ist, außerordentlich hoch ist.
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Um
solchen Schwierigkeiten zu begegnen, wurden bereits Maßnahmen
vorgeschlagen, und zwar beispielsweise in japanischen Gebrauchsmusterschriften
mit den Nummern 6-1029 und 5-86721. Ein herkömmliches Fahrzeug-Airbagsystem
mit einem solchen Lösungsvorschlag
enthält
ein Gehäuse, in
welchem ein Gasgenerator und ein gefalteter Airbag untergebracht
sind und welches eine Öffnung, eine
die Öffnung
im Gehäuse
abdeckende Kunststoffplatte und ein Sicherheitsteil aufweist, das
bricht, wenn der auf es einwirkende Druck einen Schwellenwertdruck übersteigt.
Wenn somit der Druck des Gases im Gehäuse übermäßig ansteigt, bricht das Sicherheitsteil
mit der Folge, daß die Öffnung im
Gehäuse
freigegeben wird, so daß Gas
aus dem Gehäuse
entweichen kann, um den Druck des Gases im Gehäuse zu mindern. Ein anderes
herkömmliches Fahrzeug-Airbagsystem mit
einem anderen derartigen Lösungsvorschlag
enthält
ein Airbag mit einer Gasablaßöffnung und
einem Dichtungsteil mit einer Verbindung, die bricht, wenn der Druck
des Gases im Airbag einen vorbestimmten Druck übersteigt.
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Bei
all diesen herkömmlichen
Fahrzeug-Airbagsystemen geht ein relativ leicht brechbares Teil
zu Bruch, wenn ein übermäßig hoher
Gasdruck auf dieses Teil einwirkt, und zwar mit der Folge, daß der Druck
des Gases im Airbag gemindert wird. Der Betriebsdruck des Gases
im Airbag hängt
ab von der Bruchfestigkeit der relativ leicht brechbaren Teile, und
es ist schwierig, diese Bruchfestigkeit auf einen festen vorgegebenen
Wert einzustellen. Aus diesem Grunde ist es schwierig, ein relativ
leicht brechbares Teil mit einer Bruchfestigkeit herzustellen, die
einen vorbestimmten Gasdruck vorsieht, und ferner ist es schwierig,
den Bereich der Öffnung,
durch den das Gas zum Mindern des Gasdrucks entweichen kann, zuverlässig einzustellen.
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Aus
der
DE 44 39 123 ist
ein in einem Fahrzeug anbringbares Airbagsystem zum Schutz eines Fahrzeuginsassen
hinsichtlich eines Aufpralls gegen ein Fahrzeuginneres bekannt.
Dieses System weist ein Gehäuse,
eine Airbageinheit in einem Gehäuse, einen
Gasgenerator in dem Gehäuse,
einen gefalteten Airbag in dem Gehäuse, einen Temperaturssenor,
eine Abdekkung und eine Druckminderöffnung auf. Bei Aufprall des
Fahrzeugs auf ein Hindernis wird der gefaltete Airbag aufgeblasen.
Bei geöffneter Druckminderöffnung kann
ein Teil des vom Gasgenerator erzeugten Gases entweichen. Das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung kann
temperaturabhängig
gesteuert werden. In den nachveröffentlichten
DE 197 04 501 und
EP 0 800 967 sind weitere, ähnliche
Airbagsysteme beschrieben, die jedoch keine weiteren Merkmale offenbaren,
welche für
die vorliegende Erfindung relevant sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, für
ein Fahrzeug ein Airbagsystem vorzusehen, welches die Möglichkeit
eröffnet,
daß unabhängig von
der Umgebungstemperatur des Airbag-Systems der Airbag innerhalb
eines vorbestimmten Druckbereichs mit einem internen Druck aufgeblasen
werden kann, und zwar derart, daß der Airbag nicht übermäßig schnell auf
einen übermäßig hohen
Druck aufgeblasen wird, mit dem Vorteil, daß der Airbag keine Teile rund
um das Airbag-System beschädigt
und auch nicht selbst bricht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein erfindungsgemäßes Airbagsystem
zum Schutz eines Fahrzeuginsassen hinsichtlich eines Aufpralls gegen ein
Fahrzeuginneres mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die im folgenden
beschriebenen Vorteile sind durch die neuen Merkmale der Erfindung
gegeben. Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere
darin, daß durch
den Einbau eines Kollisionssensors ein Aufprall erkennbar ist und
ein Generatorbetätigungssignal
an den Gasgenerator weitergegeben wird. Ein weiterer Vorteil ergibt
sich aus der Abdeckung zum Abdecken eines offenen Endes des Gehäuses mit
einem Bruchstellenabschnitt und einem Scherbolzen, die so aufgebaut
ist, daß sie
bei dem Bruchstellenabschnitt und dem Scherbolzen brechbar ist,
wenn der Airbag aufgeblasen wird. Damit erlauben der Bruchstellenabschnitt
und der Scherbolzen eine Kontrolle der Bruchstelle und der benötigten Kraft,
um die Abdeckung aufzubrechen. Der gesamte Aufblasvorgang wird weniger
abhängig von
Schwankungen der Materialeigenschaften und des Fertigungsverfahrens.
Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, daß der Airbag während des
Aufblasens beschädigt
wird. Ein dritter Vorteil besteht in der Verwendung von Führungen
und einem Ventilpositionsdetektor, die eine genaue Einstellung des Öffnungsausmaßes der
Druckminderöffnung
erlaubt. Durch die Führungen
ist ein Ventil, das dazu dient, das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung einzustellen,
verschiebbar an der äußeren Oberfläche des Gehäuses gehaltert.
Ein Ventilpositionsdetektor, der mit dem Ventil verbunden ist, stellt
die Ventilposition fest und erzeugt ein Ventilpositionssignal. Eine
Steuerung spricht auf das Temperatursignal an, welches vom Temperatursensor
erzeugt wird, um ein Positionssignal zu erzeugen, welches das Ventilpositionssignal
berücksichtigt.
Ein Aktor spricht auf das Positionssignal an, um das Ventil zu bedienen
und das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung anzupassen.
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Da
die Steuerung den Aktor in Abhängigkeit von
dem Temperatursignal, das vom Temperatursensor bereitgestellt wird,
und/oder in Abhängigkeit
vom Sitzpositionssignal, steuert, das vom Sitzpositionsdetektor
bereitgestellt wird, der die Position des Oberkörpers eines auf einem Sitz
Platz genommenen Insassen erfaßt,
und zwar zum Einstellen des Öffnungsgrades
der Druckminderöffnung,
wird der Druck eines vom Gasgenerator erzeugten Gases in einer geeigneten
Weise gesteuert. Der Airbag nimmt daher den Oberkörper eines
Insassen halbwegs schonend auf, wobei der Airbag nicht übermäßig schnell
von einem übermäßig hohen
internen Druck aufgeblasen wird.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines Airbagsystems gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
schematische Querschnittsansicht eines Airbagsystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 2.
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Ein
Fahrzeug-Airbagsystem gemäß einem ersten
Ausführungs beispiel
der Erfindung enthält
unter Bezugnahme auf 1 eine Airbageinheit 1 mit einem
Gehäuse 2.
Das Gehäuse 2 hat
im Schnitt eine U-förmige
Gestalt mit einem nach oben weisenden offenen Ende, und es ist mit
einer Druckablaß- oder
Druckminderöffnung 6 ausgerüstet. Im
Gehäuse 2 ist
ein Gasgenerator 3 und ein Airbag 4 im gefalteten
Zustand untergebracht. Eine Abdeckung 5 schließt das offene
obere Ende des Gehäuses 2 ab. Ein
hier Ventil 7 genanntes Absperrglied ist mit Hilfe von
Führungen 7a verschiebbar
am Gehäuse 2 in
der gezeigten Weise vorgesehen, um das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 einzustellen.
Ein Stellglied oder Aktor 8 dient zum Verschieben des Ventils 7.
Ein Ventilpositionsdetektor 13 stellt das Öffnungsausmaß des Ventils 7 fest.
Eine Steuerung 9 spricht auf den Ventilpositionsdetektor 13 an
und steuert den Aktor 8 in eine geeignete Position. Ein Temperatursensor 10 mißt die Temperatur
in der Umgebung der Airbageinheit 1 und liefert ein entsprechendes
Temperatursignal an die Steuerung 9.
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Die
Airbageinheit 1 des Fahrzeug-Airbagsystems kann in einem
Mittenabschnitt des Lenkrades eines Fahrzeugs vorgesehen sein, wenn
das Airbagsystem zum Schutz eines Fahrers dienen soll. Die Airbageinheit 1 kann
auch in einem Abschnitt einer Instrumententafel vor einem Insassensitz
neben dem Fahrersitz vorgesehen sein. Bei einer Kollision des Fahrzeugs
mit einem Hindernis liefert ein Kollisionssensor 11 ein
Gasgeneratorbetätigungssignal,
das zum Betätigen
des Gasgenerators dient. Der Gasgenerator 3 erzeugt dann
ein Gas, das den Airbag 4 aufbläst. Der Airbag 4 wird
mit dem vom Gasgenerator 3 erzeugten Gas in einer solchen
Weise aufgeblasen, daß der
Deckel oder die Abdeckung 5 zwangsweise geöffnet wird
und dann der aufgeblasene Airbag 4 den Oberkörper des
Fahrers bzw. des Insassen einschließlich des vorne bewegten Kopfes
aufnimmt. Die Abdeckung 5 ist mit einem Bruchstellenabschnitt 5a versehen,
der bricht, wenn von dem aufgeblasenen Airbag 4 ein Druck
auf die Abdeckung 5 ausgeübt wird. Sobald der Bruchstellenabschnitt 5a der
Abdeckung 5 durchbrochen ist, wird die Abdeckung 5 an
ihrer Vorderkante zum Öffnen
nach oben und vorwärts
gedreht. Die Abdeckung 5 kann durch irgendeine geeignete
herkömmliche
Vorrichtung freigegeben werden. So kann die Abdeckung 5 beispielsweise
durch Scherbolzen 5b, die beim Auftreten einer vorbestimmten
Scherkraft brechen, auf dem Gehäuse 2 in
ihrer geschlossenen Stellung gehalten werden.
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Der
Betrieb des Aktors 8 zum Betätigen des Ventils 7 zwecks
Einstellung des Öffnungsausmaßes der
Druckminderöffnung 6 wird
durch ein Ausgangssignal der Steuerung 9 gesteuert. Der
Temperatursensor 10 wird so plaziert, daß er die
Temperatur des Insassenraumes in einem Bereich mißt, der
nahe bei der Airbageinheit 1 liegt bzw. die Airbageinheit 1 umgibt.
Die Steuerung 9 schätzt
oder berechnet in einer Recheneinrichtung 9a auf der Grundlage
der vom Temperatursensor 10 gemessenen Temperatur den Druck
PA des vom Gasgenerator 3 erzeugten
Gases. Die Steuerung 9 vergleicht den berechneten Gasdruck
PA in einem Vergleicher 9b mit
einem eingestellten oder Sollgasdruck PS,
ermittelt den Öffnungsgrad
der Druckminderöffnung 6,
der erforderlich ist, um den Gasdruck PA um
die Differenz (PA – PS)
zu vermindern, falls PA > PS ist, und erzeugt
ein Steuersignal zum Betätigen
des Ventils 7 durch den Aktor 8, und zwar derart,
daß die Öffnung der
Druckminderöffnung 6 auf
eine gewünschte Öffnung eingestellt wird.
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Im
allgemeinen erzeugt der Gasgenerator 3 ein Gas in einer
solchen Weise, wie es zum Aufblasen des Airbag 4 mit einer
vorbestimmten Aufblasrate auf einen internen Druck erforderlich
ist, der zum sicheren Aufnehmen des Oberkörpers des Fahrers oder Insassen
geeignet ist, der sich bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem
Hindernis nach vorne bewegt. Der Druck des vom Gasgenerator 3 erzeugten
Gases erhöht
sich mit der Zunahme der Temperatur in dem Bereich rund um den Gasgenerator 3.
Ist der Gasdruck zu hoch, ist es möglich, daß der Airbag 4 mit
einer so großen
Kraft aufgeblasen wird, daß der Airbag 4 selbst
bricht. Deshalb wird der Gasdruck PA auf
der Grundlage der vom Temperatursensor 10 gemessenen Temperatur
geschätzt,
der geschätzte Gasdruck
PA wird mit dem Solldruck PS,
d.h. einem oberen Grenzdruck eines normalen Gasdruckbereiches, verglichen,
und der Aktor 8 wird so gesteuert, daß er das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 auf
ein geeignetes Ausmaß gemäß der gemessenen
Temperatur einstellt, falls PA > PS ist.
Das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 wird
somit auf ein geeignetes Ausmaß innerhalb
eines Bereiches zwischen einem vollkommen offenen Zustand und einem
vollkommen geschlossenen Zustand gemäß der gemessenen Temperatur
eingestellt. Der Gasdruck zum Aufblasen des Airbag 4 wird somit
so gesteuert, daß er
innerhalb des normalen Druckbereiches liegt, und zwar unabhängig von
der Temperatur der Umgebung, in welcher der Gasgenerator 3 das
Gas erzeugt. Der Airbag 4 wird daher nicht mit übermäßig hoher
Kraft aufgeblasen. Folglich wird der aufgeblasene Airbag 4 nicht
brechen.
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2 zeigt
ein Fahrzeug-Airbagsystem gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und es werden darin mit 1 ähnliche
oder gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Der
Aufbau dieses zweiten Ausführungsbeispiels
ist im wesentlichen der gleiche wie derjenige des Systems nach 1,
allerdings mit der Ausnahme, daß das
zweite Ausführungsbeispiel
mit einem Sitzpositionsdetektor 12 ausgerüstet ist.
Bei dem in 2 dargestellten Airbagsystem
ermittelt die Steuerung 9 einen gewünschten Öffnungsgrad oder ein gewünschtes Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 auf
der Grundlage einer Temperatur, die durch das vom Temperatursensor 10 bereitgestellte
Signal dargestellt wird, und auf der Grundlage einer Position des
Oberkörpers
des Fahrers oder Insassen, und zwar dargestellt durch ein Signal,
das der Sitzpositionsdetektor 12 bereitstellt. Die Steuerung 9 spricht
auf den Sitzpositionsdetektor 13 an und betätigt den
Aktor 8, um das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 mit
Hilfe des Ventils 7 auf das gewünschte Ausmaß einzustellen.
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Bei
dem Sitzpositionsdetektor 12 kann es sich um ein Radar,
einen Ultraschall-Entfernungsmesser, ein Bilderkennungsgerät oder dergleichen handeln.
Der Sitzpositionsdetektor 12 erfaßt die Position des Oberkörpers einschließlich des
Kopfes des Fahrers oder Insassen, der auf dem Sitz Platz genommen
hat, und liefert an die Steuerung 9 ein Signal, das die
Position des Oberkörpers
angibt. Die Steuerung 9 ermittelt die positionsmäßige Beziehung zwischen
dem Insassen und der vor ihm angeordneten Airbageinheit 1 des
Airbagsystems auf der Grundlage des Positionssignals. Die Steuerung 9 betätigt den
Aktor 8, um die Druckminderöffnung 6 auf ein relativ
großes
Ausmaß zu öffnen, wenn
sich der Insasse im Vergleich zu einer normalen Sitzposition der
Airbageinheit 1 nähert,
so daß das
Ablassen des vom Gasgenerator 3 erzeugten Gases vergrößert wird,
wodurch der Airbag 4 nicht mit einer so großen Kraft
aufgeblasen wird und der aufgeblasene Airbag 4 in der Lage
ist, den sich vorne bewegenden Insassen schonend aufzunehmen.
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Die
Betriebsweise der Steuerung 9 zum Einstellen des Öffnungsausmaßes der
Druckminderöffnung 6 auf
der Grundlages des Ausgangssignals des Temperatursensors 10 ist
genauso wie bei der Steuerung 9 des in 1 dargestellten
Systems.
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Da
das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 sowohl
gemäß der Temperatur
des Bereiches und rund um die Airbageinheit 1, wie sie
vom Temperatursensor 10 gemessen wird, als auch gemäß der Position
des Fahrers (Insassen) in bezug auf die Airbageinheit 1,
wie sie vom Sitzpositionsdetektor 12 festgestellt wird,
eingestellt wird, befindet sich der Gasdruck zum Aufblasen des Airbag 4 im normalen
Druckbereich, und zwar unabhängig
von der Temperatur der Umgebung, in welcher der Gasgenerator 3 das
Gas erzeugt, und deshalb wird der Airbag 4 nicht mit einer
so übermäßigen Kraft
aufgeblasen, daß der
Airbag 4 bricht. Der Druck des Gases zum Aufblasen des
Airbag 4 wird zusätzlich
in geeigneter Weise gemäß der Sitzposition
des Fahrers (Insassen) in bezug auf die Airbageinheit 1 gesteuert, so
daß der
aufgeblasene Airbag 4 den sich nach vorne bewegenden Oberkörper des
Fahrers (Insassen) schonend aufnimmt, was mit anderen Worten bedeutet,
daß der
Airbag 4 nicht mit einer so übermäßigen Kraft aufgeblasen wird,
daß er
den Fahrer (Insassen) zurückdrückt.
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Das
Ventil 7 (Absperrglied) ist gleitend oder verschiebbar
mit Hilfe von Führungen 7a,
die sich längs
der Seitenränder
der Druckminderöffnung
erstrecken, gehaltert, und die Position des Ventils 7 wird
in bezug auf die Druckminderöffnung 6 von
dem Ventilpositionsdetektor 13 erfaßt. Die Steuerung 9 betätigt das
Stellglied oder den Aktor auf der Grundlage des Ausgangssignals
des Ventilpositionsdetektors, um das Ventil 7 in einer
solchen Weise zu positionieren, daß das Öffnungsausmaß der Druckminderöffnung 6 auf
ein gewünschtes
Ausmaß eingestellt
wird.
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Obgleich
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung vorstehend erläutert
und beschrieben worden sind, ist es für einen Fachmann augenscheinlich,
daß zahlreiche Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne daß dabei
der durch die beigefügten
Patentansprüche
definierte Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.