DE19810537A1

DE19810537A1 - Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems und Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE19810537A1
Application number: DE1998110537
Authority: DE
Inventors: Rolf Ruckdeschel
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-16

Abstract

Ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, vorzugsweise ein Gassack-Rückhaltesystem wird so betrieben, daß während des Fahrbetriebes, noch vor einem Aufprall, fahrzeug- oder insassenspezifische Parameter erfaßt werden. Diese Parameter werden in einer Steuereinrichtung verarbeitet, um eine optimale Rückhaltekraft zu bestimmen. Über eine Stelleinrichtung wird ein Ventil noch während der Fahrt, vor dem Unfall betätigt, das die in das Rückhaltemittel, vorzugsweise in den Gassack einströmende Gasmenge steuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahr zeuginsassen-Rückhaltesystems, mit einem Gasgenerator, der ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausströmöffnung hat, einem Rückhaltemittel, das mit der Ausströmöffnung in Strömungsverbindung steht, das durch das im Rückhaltefall erzeugte Gas betätigt wird und das durch unmittelbaren Kontakt mit dem Insassen diesen zurückhält, Sensoren, die fahrzeug- oder insassenspezifische Parameter erfassen, einer Steuereinheit, die die Parameter verarbeitet, wenigstens einer von der Steuereinheit angesteuerten elektrischen Stelleinrichtung und wenigstens einem Ventil mit wenigstens einer Öffnung mit veränderlichem wirksamen Quer schnitt, durch die wenigstens ein Teil des erzeugten Gases strömt, wobei der Querschnitt durch die Stelleinrichtung verändert wird, um die Strömung des zum Rückhaltemittel gelangenden, erzeugten Gases zu steuern.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeuginsassen-Rückhalte system zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bislang bekannte Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme sind z. B. Gassack-Rückhaltesysteme oder Sicherheitsgurt-Rückhaltesysteme mit Gurtstraffer. Derzeit werden Rückhaltesysteme erprobt, welche eine unterschiedliche Rückhaltewirkung, abgestimmt auf die Aufprallinten sität oder die Konstitution des Fahrzeuginsassen (z. B. Größe, Gewicht und Sitzposition), entfalten. Dies kann beispielsweise dadurch er reicht werden, daß die Ausströmöffnungen im Gasgenerator nach dem Zünden des Gasgenerators in ihrem Querschnitt verändert werden, so daß das erzeugte Gas mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in den Gassack oder den Gurtstraffer strömen kann. Die Steuerung eines solchen Systems muß jedoch extrem schnell reagieren, was einen hohen techni schen Aufwand erfordert. Ferner ist es bekannt, Auslaßöffnungen im Gassack vorzusehen, die bei Erreichen eines bestimmten vorgegebenen Druckes, z. B. durch Zerstören eines Wandungsabschnittes, geöffnet werden, um die Härte des Gassacks zu verringern. Darüber hinaus sind zur Erzielung unterschiedlicher Rückhaltekräfte Mehrstufen-Gasgenera toren vorgeschlagen.

Die bislang angedachten und erprobten Systeme haben jedoch zahl reiche Nachteile. Zum einen sind sie, wie bereits erwähnt, technisch sehr aufwendig. Das Vorsehen von Auslaßöffnungen in einem Gassack erlaubt es nicht, den Abströmquerschnitt beliebig zu ändern; somit ist eine Anpassung an beliebige Aufprallintensitäten oder beliebige Konstitution des Insassen nicht erzielbar. Durch Mehrstufengasgenera toren lassen sich aufgrund der stufenweisen Änderung der Rückhaltewir kung nur sehr grobe Annäherungen an den gewünschten optimalen Verlauf der Rückhaltung erzielen. Der wesentliche Nachteil der bekannten Ver fahren liegt jedoch darin, daß für die Verstellung der wirksamen Öff nungsquerschnitte nur Sekundenbruchteile zur Verfügung stehen und eine exakte Einstellung kaum zu realisieren ist.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug insassen-Rückhaltesystems, vorzugsweise eines Gassack-Rückhaltesystems oder eines Sicherheitsgurt-Rückhaltesystems, welches nicht erst im Rückhaltefall mit der Steuerung der ausströmenden Gasmenge und damit des Gasdrucks beginnt, sondern bereits vorher im normalen Fahrbetrieb wenigstens eine grobe Einstellung des wirksamen Querschnitts vornimmt. Dadurch läßt sich der technische Aufwand zur Erzielung einer schnellen Querschnittsveränderung erheblich reduzieren. Zudem kann der wirksame Querschnitt genauer eingestellt werden als bisher, da mehr Zeit für die Verstellung zur Verfügung steht. Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß vor dem Aktivieren des Rückhaltesystems, während des Betriebs des Fahrzeugs durch Sensoren wenigstens in periodischen Zeitabständen wenigstens einer der folgen den Parameter erfaßt wird

- Größe des Fahrzeuginsassen,
- Sitzposition des Fahrzeuginsassen,
- Gewicht des Fahrzeuginsassen,
- Fahrzeuginsasse angeschnallt ja oder nein,
- Fahrgeschwindigkeit, und

daß in der Steuereinheit der oder die erfaßten Parameter ver arbeitet werden und
daß mittels der elektrischen Stelleinrichtung der wirksame Quer schnitt der Öffnung des Ventils während des Betriebs des Fahrzeugs und noch vor dem Aktivieren der Rückhaltevorrichtung verstellt wird, um im Rückhaltefall eine auf den oder die Parameter abgestimmte Rückhalte wirkung zu erzielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Erkenntnis, daß die Parameter, die zur Bestimmung der optimalen Rückhaltewirkung aus schlaggebend sind, bereits großteils vor einem Unfall ermittelt werden können. Beispielsweise wird durch die Fahrgeschwindigkeit die zukünf tige Aufprallintensität mitbestimmt. Weitere Parameter, wie z. B. die Umgebungstemperatur oder die Sitzposition des Fahrzeuginsassen oder dessen körperliche Konstitution beeinflussen ebenfalls die notwendige, optimale Rückhaltekraft. Diese Parameter können vor dem Kollisionsfall ermittelt werden. Wenn z. B. eine hohe Fahrgeschwindigkeit vorhanden ist, würde der Unfall zu einer hohen Aufprallintensität führen. In diesem Fall muß das Rückhaltemittel sehr schnell reagieren, d. h. der maximale Massenstrom muß zum Rückhaltemittel fließen. Ähnlich verhält es sich, wenn der Fahrzeuginsasse nicht angeschnallt ist oder wenn er ein hohes Gewicht aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann eine oder mehrere der aufgeführten Parameter und auch zusätzliche Parameter mit berücksichtigen, um die optimale Rückhaltewirkung zu bestimmen und diese zu erzielen.

Die Öffnung des Ventils, deren Querschnitt verändert wird, kann beispielsweise eine Auslaßöffnung sein, die ins Freie mündet, so daß ein Teil des Gases nicht zum Rückhaltemittel gelangen kann. Darüber hinaus kann die Öffnung eine Durchströmöffnung sein, durch die das zum Rückhaltemittel gelangende Gas strömen muß. Schließlich können auch eine Auslaßöffnung und eine Durchströmöffnung vorgesehen sein, deren Querschnitte verändert werden können.

Vorzugsweise findet eine ständige Überwachung der zu bestimmenden Parameter während des Betriebs des Fahrzeugs statt. Die Anpassung des wirksamen Querschnitts an die veränderten Parameter erfolgt ebenfalls unmittelbar nach dem Feststellen von sich ändernden Parametern.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird auch die Intensität des Aufpralls mit ermittelt. Eine zusätzliche, sogenannte Feinver stellung des Querschnittes kann dann gegebenenfalls noch zusätzlich erfolgen. Damit läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren beispiels weise dadurch vereinfacht beschreiben, daß vor dem Unfall eine Grob einstellung des wirksamen Querschnitts der Öffnung erfolgt, und gege benenfalls während des Aufpralls noch eine Feinabstimmung nachfolgen kann, falls dies noch notwendig ist. Der Verstellweg bei der Feinein stellung ist somit geringer als bei Rückhaltesystemen nach dem Stand der Technik.

Das erfindungsgemäße Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zur Durch führung des Verfahrens weist einen Gasgenerator, der ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausströmöffnung hat, auf, ein Rückhaltemittel, das mit der Ausströmöffnung in Strömungsverbindung steht, das durch das im Rückhaltefall erzeugte Gas betätigt wird und das durch unmittelbaren Kontakt mit dem Insassen diesen weitgehend zurückhält. Ferner hat das Rückhaltesystem Sensoren, die fahrzeug- oder insassenspezifische Para meter erfassen, sowie eine Steuereinheit, die die Parameter verarbei tet. Eine Stelleinrichtung wird von der Steuereinheit angesteuert. Ein Ventil mit wenigstens einer Öffnung mit veränderlichem wirksamem Quer schnitt, durch die wenigstens ein Teil des erzeugten Gases strömt, ist vorgesehen. Der Querschnitt wird durch die Stelleinrichtung verändert, um die Strömung des zum Rückhaltemittel gelangenden, erzeugten Gases zu steuern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Stelleinrichtung einen Stellantrieb und eine durch den Stellantrieb bewegliche Blende auf, die Teil des Ventils ist und durch die der Querschnitt der Öffnung verändert werden kann.

Da durch den Druck des ausströmenden Gases die Blende gegebenen falls wieder verstellt werden kann, ist eine Arretiervorrichtung vor gesehen. Diese verhindert das Verstellen der Blende.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf das Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschränkt, bei der die verstell bare Öffnung stromaufwärts der Einrichtung vorgesehen ist. Gerade beim Vorsehen eines Gurtstraffers ist es möglich, auch im Gehäuse des Gurt straffers die Öffnung vorzusehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mit einem Gassack-Modul, und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Gasgenerators mit der Stelleinrichtung zum Verstellen des Querschnitts der Auslaßöffnung.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems in Form eines Gassack-Rückhaltesystems zur Befestigung an einer Lenk radnabe (nicht gezeigt) dargestellt. Das Gassack-Rückhaltesystem umfaßt Rückhaltemittel in Form eines dargestellten Gassack-Moduls mit einem Gasgenerator 3. Der Gasgenerator 3 hat ein Gehäuse mit zahlrei chen, am Umfang verteilten Ausströmöffnungen 5 und einem Ringflansch 7. Der Gasgenerator 3 ist von einem topfförmigen Behälter 9 umgeben, welcher zahlreiche Schlitze 11 aufweist, über die erzeugtes Gas in den den Behälter 9 umgebenden Gassack 13 gelangt. Durch den Behälter 9 und das Gehäuse des Gasgenerators wird ein Expansionsraum definiert, in den erzeugtes Gas einströmt und in dem es sich verteilt, bevor es in den Gassack 13 strömt. Der Behälter 9 und der Gasgenerator 3 sind an einer Modulwanne 12 durch Schraubverbindungen 14 arretiert. An die Modulwanne 12 schließt sich die Modulabdeckung 15 an.

Der Ringflansch 7 besitzt im Bereich seines den Expansionsraum begrenzenden Abschnitts mehrere Auslaßöffnungen 17, wie in Fig. 2 besser zu erkennen ist. Eine innenseitig auf dem Ringflansch 7 auflie gende und durch das Gehäuse des Gasgenerators 3 gelagerte Ringblende 19 weist ebenfalls zahlreiche am Umfang verteilte Öffnungen 21 auf, wobei jeder Auslaßöffnung 17 eine entsprechende Öffnung 21 in der Ringblende zugeordnet ist. Durch Verdrehen der Ringblende kann der wirksame Querschnitt der Auslaßöffnungen 17 stufenlos verändert wer den, wobei es auch möglich ist, die Auslaßöffnungen 17 vollständig zu schließen. Die Ringblende 19 bildet zusammen mit dem Ringflansch 7 ein Ventil. Ein Stellantrieb 23 in Form eines Elektromotors bildet eine Stelleinrichtung zum Verstellen des wirksamen Querschnitts der Aus laßöffnungen 17. Die Ringblende 19 weist an einem Abschnitt ihres Umfangsrandes eine Verzahnung 25 auf, in die ein durch den Stellan trieb 23 angetriebenes Ritzel 27 eingreift.

Der Stellantrieb 23 wird durch eine Steuereinheit 29 betätigt, die wiederum mit mehreren Sensoren, von denen nur zwei Sensoren 31 gezeigt sind, in Verbindung steht.

Die Sensoren erfassen folgende Parameter:
Größe des Fahrzeuginsassen,
Sitzposition des Fahrzeuginsassen,
Gewicht des Fahrzeuginsassen,
Fahrzeuginsasse angeschnallt ja oder nein,
Sitz belegt ja oder nein,
Temperatur des Gasgenerators,
Fahrgeschwindigkeit und
Intensität des Aufpralles.

Bis auf den letzten Parameter werden alle vorgenannten Parameter während des Betriebs des Fahrzeugs ständig ermittelt. Die Steuerein heit 29 errechnet aufgrund der ermittelten Daten die in einem Rückhaltefall optimale Rückhaltewirkung und den Verlauf des Gassack innendrucks, der zu der gewünschten Rückhaltewirkung führt. Während des Betriebes, noch vor dem Aufprall, wird dann der wirksame Quer schnitt der Ausströmöffnungen 17 durch Verdrehen der Ringblende 19 verstellt.

Im Rückhaltefall strömt über die Ausströmöffnungen 5 das erzeugte Gas in den Expansionsraum 19. Ein Teil der Gasmenge gelangt über die mehr oder weniger offenen Auslaßöffnungen 17 ins Freie. Die überwie gende Menge des Gases gelangt jedoch über die Schlitze 11 in den Gassack 13 und führt zu dessen Entfaltung und zum Aufreißen der Modulabdeckung 15. Der Gassack 13 bildet ein Mittel, das durch direk ten Kontakt mit dem Insassen diesen weitgehend zurückhält und das durch das erzeugte Gas betätigt wird. Falls es gewünscht ist, kann auch die Intensität des Aufpralles noch zur Bestimmung des optimalen wirksamen Querschnitts der Auslaßöffnungen 17 mit herangezogen werden. In diesem Fall wird der Stellantrieb 13 oder ein weiterer, nicht gezeigter vorgesehener Stellantrieb im Rückhaltefall betätigt, der sozusagen eine Feineinstellung der Ringblende 19 zusätzlich zu der bereits während des Fahrbetriebes, vor einem Aufprall erfolgten Voreinstellung durchführt.

Damit verhindert wird, daß die Ringblende 19 im Rückhaltefall durch das Gas verdreht wird, ist eine Verdrehsicherung in Form eines Rasthakens vorgesehen, der ein Verdrehen der Ringblende 19 in Richtung der vom Gas auf die Ringblende ausgeübten Verstellkraft verhindert.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuginsassen-Rückhalte systems,
mit einem Gasgenerator (3), der ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausströmöffnung (5) hat,
einem Rückhaltemittel,
das mit der Ausströmöffnung (5) in Strömungsverbindung steht,
das durch das im Rückhaltefall erzeugte Gas betätigt wird und
das durch unmittelbaren Kontakt mit dem Insassen diesen zu rückhält,
Sensoren (31), die fahrzeug- oder insassenspezifische Parameter erfassen,
einer Steuereinheit (29), die die Parameter verarbeitet,
wenigstens einer von der Steuereinheit angesteuerten elektrischen Stelleinrichtung und
wenigstens einem Ventil mit wenigstens einer Öffnung (17) mit veränderlichem wirksamen Querschnitt, durch die wenigstens ein Teil des erzeugten Gases strömt, wobei der Querschnitt durch die Stellein richtung verändert wird, um die Strömung des zum Rückhaltemittel gelangenden, erzeugten Gases zu steuern,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Aktivieren des Rückhaltesystems, während des Betriebs des Fahrzeugs durch Sensoren (31) wenigstens in periodischen Zeitabständen wenigstens einer der folgenden Parameter erfaßt wird

- Größe des Fahrzeuginsassen,
- Sitzposition des Fahrzeuginsassen,
- Gewicht des Fahrzeuginsassen,
- Fahrzeuginsasse angeschnallt ja oder nein,
- Fahrgeschwindigkeit, und
daß in der Steuereinheit (29) der oder die erfaßten Parameter ver arbeitet werden und
daß mittels der elektrischen Stelleinrichtung der wirksame Quer schnitt der Öffnung (17) des Ventils während des Betriebs des Fahr zeugs und noch vor dem Aktivieren der Rückhaltevorrichtung verstellt wird, um im Rückhaltefall eine auf den oder die Parameter abgestimmte Rückhaltewirkung zu erzielen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im Rückhaltefall erzeugten Gases ins Freie abgeblasen wird, indem die Öffnung als Auslaßöffnung (17) ausgebildet ist und ins Freie mündet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auch die Temperatur des Gasgenerators (3) mit erfaßt wird und in die Bestimmung des wirksamen Querschnittes eingeht.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Betriebs des Fahrzeuges eine ständige Überwachung der zu bestimmenden Parameter und
daß bei Änderung der Parameter eine sofortige Anpassung des wirk samen Querschnittes stattfindet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß bei einem Unfall die Aufprallintensität des Fahrzeugs erfaßt wird und gegebenenfalls eine weitere Verstellung des Quer schnittes erfolgt.

6. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem zur Durchführung des Verfah rens nach einem der vorstehenden Ansprüche,
mit einem Gasgenerator (3), der ein Gehäuse mit wenigstens einer Ausströmöffnung (5) aufweist,
einem Rückhaltemittel, das mit der Ausströmöffnung (5) in Strö mungsverbindung steht, das durch das im Rückhaltefall erzeugte Gas betätigt wird und das durch unmittelbaren Kontakt mit dem Insassen diesen weitgehend zurückhält,
Sensoren (31), die fahrzeug- oder insassenspezifische Parameter erfassen,
einer Steuereinheit (29), die die Parameter verarbeitet,
wenigstens einer von der Steuereinheit (29) angesteuerten Stell einrichtung und
wenigstens einem Ventil mit wenigstens einer Öffnung mit ver änderlichem wirksamen Querschnitt, durch die wenigstens ein Teil des erzeugten Gases strömt, wobei der Querschnitt durch die Stelleinrich tung verändert wird, um die Strömung des zum Rückhaltemittel gelangen den, erzeugten Gases zu steuern.

7. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg des erzeugten Gases stromaufwärts des Rückhaltemittels das Ventil wenigstens eine Auslaßöffnung (17) hat, über die Gas ins Freie abströmen kann, wobei der wirksame Querschnitt der Auslaßöffnung (17) zur Erzielung der optimierten Rückhaltewirkung angepaßt werden kann.

8. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung einen Stellantrieb (23) und eine durch den Stellantrieb (23) bewegliche Blende (19) auf weist, die Teil des Ventils ist und durch die der wirksame Querschnitt der Öffnung (17) verändert werden kann.

9. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein radialer Befestigungsflansch, der Teil des Gehäuses des Gasgenerators (3) ist, die Auslaßöffnung (17) auf weist.

10. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch als den Gasgenerator (3) umgebender Ringflansch (7) und die Blende als am Ringflansch (7) aufliegende, verdrehbare Ringblende (19) ausgebildet sind und daß auf den Befestigungsflansch ein topfförmiger Behälter (9) mit Öffnungen aufgesetzt ist, der zusammen mit dem Befestigungsflansch einen Expan sionsraum bildet, in den das Gas aus dem Gasgenerator einströmt, wobei ein Teil des Gases über die Öffnungen zum Rückhaltemittel sowie ein anderer Teil des Gases über die Auslaßöffnung (17) ins Freie gelangt.

11. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringblende (19) eine außenseitige Verzahnung (25) hat, an der die Stelleinrichtung angreift.

12. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretiervorrichtung vor gesehen ist, die ein durch den Gasstrom hervorgerufenes Verstellen der Blende im Rückhaltefall verhindert.

13. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhaltemittel ein Gas sackmodul mit einem aufzublasenden Gassack ist.

14. Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhaltemittel ein Sicher heitsgurtsystem mit einem durch den Gasgenerator (3) angetriebenen Gurtstraffer ist.