DE19952967C1

DE19952967C1 - Gasgenerator mit Sicherheitseinrichtung für ein Insassen-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE19952967C1
Application number: DE1999152967
Authority: DE
Inventors: Guenter Duerschinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: WO2001032478A1; AU2346001A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrisch aktivierbaren Gasgenerator für ein Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallschutzkissen (Airbag). Der Gasgenerator verfügt über eine Sicherheitseinrichtung, durch welche eine Fehlzündung infolge technischer Fehler schnell und zuverlässig erkannt und durch welche die vom Gasgenerator erzeugte Gasmenge in unschädlicher Weise abgeleitet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch aktivier baren Gasgenerator mit Sicherheitseinrichtung für ein Insas sen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise für ein aufblasbares Aufprallschutzkissen (Airbag), einen Gurt straffer oder einen Überrollbügel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Gasgenerator ist in der EP 0 790 157 A2 beschrie ben. Der bekannte Gasgenerator verfügt über ein Gehäuse, min destens ein elektrisch aktivierbares Zündelement und minde stens eine vom Gehäuse umschlossene Treibladung. Im Gehäuse ist mindestens eine Abströmöffnung Vorgesehen, durch welche dem Insassen-Rückhaltesystem die von der mindestens einen Treibladung freigesetzte Gasmenge zugeführt wird, wobei im Gehäuse ferner mindestens eine Notablaßöffnung vorgesehen ist, welche im Bereitschaftszustand des Gasgenerators durch ein von mindestens einer Verriegelungsvorrichtung in einer Ausgangspo sition gehaltenes Absperrelement verschlossen ist, und welche durch die Freigabe der mindestens einen Verriegelungsvorrich tung auf Grund eines Auslösesignals einer Auswerteschaltung geöffnet wird.

Infolge technischer Fehler kommt es gerade bei etwas älteren Kraftfahrzeugen immer wieder vor, daß die genannten Insassen- Rückhaltesysteme ausgelöst werden, ohne daß sich tatsächlich eine Kollision ereignet hat. Eine mögliche Ursache für Fehl auslösungen ist in der Verwendung von Überwachungsschaltungen zu sehen. Damit nämlich ein Insassen-Rückhaltesystem im Not fall seine Aufgabe erfüllen kann, muß es in regelmäßigen Zeit abständen, beispielsweise im Abstand von einige Sekunden, auf seine Funktionstüchtigkeit hin überprüft werden. Zu diesem Zweck ist in der DE 39 20 693 A1 eine Überwachungsschaltung offenbart, mit welcher die Zündeinrichtung unter nahezu realen Auslösebedingungen getestet werden kann. Über einen Stromfluß dauer-Begrenzungskondensator wird dem Widerstandsdraht hierbei ein Prüfstromimpuls zugeführt, anhand dessen eine Auswerte schaltung eine zuverlässige Aussage hinsichtlich des Wider standswertes trifft. Da der Energieinhalt des Prüfstromim pulses infolge des Begrenzungskondensators nicht ausreicht, um den Widerstandsdraht nennenswert zu erhitzen, sind Fehlauslö sungen der besagten Druckschrift zufolge praktisch ausge schlossen. Wenn der Widerstandsdraht jedoch im Laufe der Zeit anfängt zu korridieren, dann verringert sich sein Querschnitt. Der ohmsche Widerstand an Engstellen des Drahtes wird dann möglicherweise so groß, daß ein Prüfstromimpuls der soeben erörterten Überwachungsschaltung durchaus imstande ist, den Widerstandsdraht an einer solchen Engstelle zum Glühen zu bringen, was zur ungewollten Zündung des Zündmittels und damit zur Detonation der Treibladung führt.

Derartige Fehlauslösungen können fatale Folge haben, wenn der Fahrer durch den sich plötzlich straffenden Sicherheitsgurt erschreckt wird oder ihm durch den aufgeblasenen Airbag sekun denlang die Sicht genommen wird.

Zur Lösung dieses Problems wird in der DE 198 01 777 A1 ein Airbag aus transparentem Material vorgeschlagen. Der durch sichtige Airbag ermöglicht dem Fahrer im Falle einer Fehlaus lösung eine weitgehend freie Sicht nach vorne, so daß er das Fahrzeug sicher zum Stehen bringen kann. Der Nachteil dieses Standes der Technik ist darin zu sehen, daß nach einer Fehl auslösung die gesamte, aus Gasgenerator, Airbag und Arma turenabdeckung bestehende Sicherheitseinrichtung erneuert wer den muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den aus der eingangs zitierten Druckschrift bekannten Gasgenerator für ein Insas sen-Rückhaltesystem dahingehend weiterzubilden, daß es im Falle einer Fehlauslösung zu keiner aktiven Betätigung dieses Systems kommt, daß mit anderen Worten beispielsweise ein an den Gasgenerator angeschlossener Airbag nicht aufgeblasen oder aber das Treibrad eines Gurtstraffers nicht in Rotation versetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gasgenerator mit den im Patentan spruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß im Falle einer Fehlauslösung eine Zündung der mindestens einen Treibladung zwar nicht verhindert werden kann, daß es jedoch möglich sein sollte, die hierbei freigesetzte Gasmenge in völlig ungefähr licher Weise abzuleiten.

Eine Anregung, einen Gasgenerator für Insassen-Rückhalte systeme von Kraftfahrzeugen in der angegebenen Weise auszu gestalten, findet sich im Stand der Technik nicht. Aus der DE 197 25 418 A1 ist bekannt, die Charakteristik eines Gas generators in Abhängigkeit von Parametern zu steuern, die repräsentativ für die Umstände einer Fahrzeugkollision sind. Zu diesem Zweck ist ein Absperrelement vorgesehen, das wenig stens zwei verschiedene Stellungen einnehmen kann, wodurch Abströmöffnungen im Gehäuse des Gasgenerators selektiv ver schlossen bzw. geöffnet werden. Das Absperrelement übernimmt somit die Rolle eines Ventils, durch welches der Druck in der Brennkammer des Gasgenerators gesteuert werden kann. Bei Be darf wird durch das Absperrelement ein zusätzliches Volumen innerhalb des Gasgeneratorgehäuses freigegeben, um den Druck, mit dem der Airbag aufgeblasen wird, abzusenken, oder es wird ein Ableitungspfad geöffnet, der das Treibgas am Airbag vorbei in die Umgebung führt.

Eine ähnliche Vorrichtung ist in der EP 0 580 286 B1 beschrie ben. Bei dem in dieser Druckschrift offenbarten Insassen-Rück haltesystem ist eine Diagnostikeinheit vorgesehen, welche die Stärke der Fahrzeugkollision mißt. Falls der Airbag im Falle eines Aufpralls mittlerer Stärke durch die von einer ersten Treibladung freigesetzte Gasmenge nicht vollständig aufgebla sen werden soll, wird eine zweite Treibladung gezündet, die einen Kolben bewegt, der die Abströmöffnungen zum Airbag hin verschließt. Die restliche Treibgasmenge kann über zusätzliche Öffnungen aus dem Gasgenerator entweichen.

Aus der DE 198 39 283 A1 ist ferner bekannt, zwischen einem Gasgenerator und einem Airbag einen Gasverteiler anzuordnen, in welchem zumindest ein erster und ein zweiter Strömungsweg für das Treibgas vorgesehen sind. Durch diese Anordnung kann bedarfsweise die in den Airbag einströmende Gasmenge so weit reduziert werden, daß das Verletzungsrisiko beispielsweise für einen im Crashfall ungünstig plazierten Fahrzeuginsassen ge ring gehalten wird.

Auch in der DE 197 26 295 A1, der DE 198 12 221 A1 sowie der DE 198 57 919 A1 sind Gasgeneratoren offenbart, bei denen mit tels Ventilvorrichtungen die dem Airbag im Falle einer Kolli sion zugeführte Gasmenge beeinflußt werden kann. Mittel, um im Falle einer Fehlzündung ein Aufblasen des Airbags zuverlässig zu verhindern, sind beim angeführten Stand der Technik jedoch nicht vorgesehen.

Aus der DE 199 28 691 A1 schließlich ist ein Insassen-Rückhal tesystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem ein sogenann ter Gaspumpensensor die Zündung des Gasgenerators überwacht. Im Falle einer Fahrzeugkollision mit nachfolgender Zündung des Gasgenerators übermittelt dieser Sensor ein Signal an ein Pro grammschaltwerk. Bleibt dieses Signal infolge einer Fehlfunk tion des Gasgenerators aus, wird eine alternative Sicherheits einrichtung etwa in Form eines Reservegasgenerators gezündet, um den Airbag gleichwohl zuverlässig zu entfalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbei spiele näher erläutert:

In der Fig. 1 sind schematisch ein Schnitt durch einen erfin dungsgemäßen Gasgenerator 1 mit Sicherheitseinrichtung und in Form eines Blockschaltbildes die zugehörige Ansteuerelektronik dargestellt. Der Gasgenerator 1 verfügt über ein die Brennkam mer 2 umschließendes Gehäuse 3. Die Brennkammer 2 ist mit einer Treibladung 4 in Form sog. Pellets aus explosivem Mate rial gefüllt. In die Brennkammer 2 ragt ein Zündelement 5, das über Anschlußleitungen 6 mit einer Auslöseschaltung 7 verbun den ist. Im Falle einer Fahrzeugkollision empfängt die Auslö seschaltung 7 von einem Aufprallsensor 8 ein Signal, aufgrund dessen sie dem Zündelement 5 einen Stromimpuls zuführt. Hier durch wird das Zündelement 5 gezündet, was die Explosion der Treibladung 4 zur Folge hat. Im Gehäuse 3 des Gasgenerators 1 befinden sich Abströmöffnungen 9, durch welche im Falle einer Kollision das durch die Treibladung 4 erzeugte Treibgas in den gefalteten Airbag 10 strömt und diesen schlagartig aufbläst. Den Abströmöffnungen 9 gegenüberliegend befindet sich im Ge häuse 3 eine Notablaßöffnung 11, welche im Bereitschaftszu stand des Gasgenerators 1 durch ein Absperrelement 12 ver schlossen ist. Dieses Absperrelement 12 ist in Fig. 1 sche matisch als Klappe dargestellt, welche von einer Verriege lungsvorrichtung 13 in einer Ausgangsposition gehalten ist, in der sie die Notablaßöffnung 11 vollständig verschließt. Die Verriegelungsvorrichtung 13 kann z. B. ein elektromagnetisch oder pyrotechnisch betätigbarer Schieber sein, der das Absperrelement 12 an dessen einem Ende in der Ausgangsposition hält, während das andere Ende am Gehäuse 3 über ein Drehgelenk drehbar befestigt ist. In das Gehäuse 3 des Gasgenerators ragt ein Meßfühler 14, der über eine erste Signalleitung 16a mit einer Auswerteschaltung 15 verbunden ist. Aufgabe des Meßfühlers ist es, eine Explosion des Zündmittels im Zündelement bzw. die nachfolgende Detonation der Treibladung 4 zu erfassen. Zu diesem Zweck kann der Meßfühler 14 bei spielsweise als Thermoelement, Drucksensor oder dergleichen ausgebildet sein; ebenso besteht die Möglichkeit, ihn als Photoelement, Photowiderstand oder in Form eines in das Gehäuse 3 ragenden Lichtleiters auszugestalten, über den der durch die Explosion hervorgerufene Lichtblitz der Auswerte schaltung 15 zugeführt wird. In einer besonderes einfachen Ausführungsform besteht der Meßfühler 14 aus einem Stück Widerstandsdraht, welcher durch die Explosion zerrissen wird. Allen nur denkbaren Ausbildungen des Meßfühlers 14 ist gemein sam, daß er schnell und zuverlässig eine Explosion des Zünd mittels im Zündelement bzw. die nachfolgende Detonation der Treibladung 4 erfaßt und ein Meßsignal erzeugt, das der Auswerteschaltung 15 zugeführt wird. Die Auswerteschaltung 15 ist über eine zweite Signalleitung 16b mit dem Aufprallsensor 8 verbunden. Im Falle einer Fahrzeugkollision empfängt die Auswerteschaltung 15 über die zweite Signalleitung 16b einen elektrischen Impuls, der sie blockiert. Die durch die detonierende Treibla dung 4 erzeugte Gasmenge kann das Gehäuse 3 des Gasgenerators 1 nur über die Abströmöffnungen 9 verlassen, so daß der Airbag 10 wunschgemäß aufgeblasen wird.

Im Falle einer Fehlzündung bleibt der Impuls des Aufprallsen sors 8 aus; das der Auswerteschaltung 15 vom Meßfühler 14 über die erste Signalleitung zugeleitete Signal bewirkt, daß die Auswerteschaltung 15 der Verriegelungsvorrichtung 13 über eine Auslöseleitung 17 einen Stromimpuls zuführt. Aufgrund dieses Stromimpulses gibt die Verriegelungsvorrichtung 13 das Ab sperrelement 12 unverzüglich frei. Die durch die detonierende Treibladung freigesetzte Gasmenge stößt das Absperrelement 12 auf, was in Fig. 1 durch einen Pfeil in Richtung der gestri chelten Position veranschaulicht ist, und kann nahezu ungehin dert aus dem Gehäuse 3 entweichen. Die Notablaßöffnung 11 ist zu diesem Zweck so bemessen, daß ihr Durchgangsquerschnitt den aller Ablaßöffnungen 9 zusammen übersteigt. Der Airbag 10 wird demzufolge im Falle einer Fehlzündung nicht aufgeblasen, die Abdeckung des Airbags im Armaturenbrett oder Lekrad bleibt un beschädigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aus Gründen der Sicherheit mehrere Meßfühler 14 eingesetzt, die an unterschiedlichen Stellen in das Gehäuse 3 ragen. Vorzugsweise arbeiten die Meßfühler 14 nach verschiedenen Prinzipien, so daß eine Fehlzündung sicher bemerkt und die Notablaßöffnung 11 zuverlässig freigegeben wird. So können z. B. ein Thermo element, ein Drucksensor und ein über eine Glasfaser angesteuerter optischer Detektor gleichzeitig verwendet werden, damit mehrere Wirkungen einer Fehlzündung wie Hitze, Druck, Strahlung u. s. w. unabhängig voneinander erfaßt werden. Es versteht sich von selbst, daß bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators gegebenenfalls unter schiedlich ausgebildete Auswerteschaltungen 15 erforderlich sind, die jeweils mit dem Aufprallsensor 8 und der Verriegelungsvorrichtung 13 in Verbindung stehen müssen.

In der Fig. 2 ist schematisch ein weiteres bevorzugtes Aus führungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Meßfühler 14 direkt in das Zündelement 5 ragt, so daß bereits die unbeab sichtigte Explosion des für die Initialzündung benötigten Zündmittels 23 erfaßt werden kann. Auf diese Weise kann die Notablaßöffnung 11 im Falle einer Fehlzündung noch schneller freigegeben werden. Die Zuleitungen 24, 25 für den Meßfühler 14 treten zwischen den Kontaktstiften 18, 19, die durch einen Widerstandsdraht 20 miteinander verbunden sind, in das Gehäuse des Zündelements 5 ein und sind wie diese im unteren Abschnitt in einen Isolatorsockel 21 eingebettet. Der Widerstandsdraht 20 durchsetzt das Zündmittel 23; in unmittelbarer Nähe des Zündmittels befindet sich der Meßfühler 14. Auch bei dieser Ausführungsform können Meßfühler verwendet werden, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Ebenso ist es möglich, mehrere Meßfühler einzusetzen, von denen z. B. einer in das Gehäuse des Zündelements ragt, während die anderen über die Brennkammer 2 des Gasgenerators verteilt sind.

Claims

1. Gasgenerator für ein Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für ein aufblasbares Aufprall schutzkissen, mit einem Gehäuse, mindestens einem elektrisch aktivierbaren Zündelement und mindestens einer vom Gehäuse um schlossenen Treibladung sowie mindestens einer im Gehäuse befindlichen Abströmöffnung, durch welche dem Insassen-Rück haltesystem die von der mindestens einen Treibladung freige setzte Gasmenge zugeführt wird, wobei im Gehäuse mindestens eine Notablaßöffnung vorgesehen ist, welche im Bereitschaftszustand des Gasgenerators durch ein von mindestens einer Verriege lungsvorrichtung in einer Ausgangsposition gehaltenes Absperr element verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßfühler (14) vorgesehen ist, durch den eine unbeabsichtigte Zündung der mindestens einen Treibladung (4) erfaßt wird, wobei das Signal des mindestens einen Meßfühlers (14) an mindestens eine Auswerteschaltung (15) weitergeleitet wird, die ein Auslösesignal erzeugt, welches die mindestens eine Verriegelungsvorrichtung (13) freigibt.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Aufprallsensor (8) vorgesehen ist, der im Falle einer Fahrzeugkollision ein Signal an die mindestens eine Auswerteschaltung (15) abgibt, durch welche diese blockiert wird.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) eine unbeabsichtigte Zündung der mindestens einen Treibladung (4) auf optischem, akustischem, thermischem oder elektrischem Wege erfaßt.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein Thermoelement ist.

5. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein Drucksensor ist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein piezo-elektrischer Wandler ist.

7. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein elektrischer Wider stand ist.

8. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein Lichtleiter ist.

9. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (14) ein Photoelement oder ein Photowiderstand ist.

10. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßfühler (14) vorgesehen sind, die nach unter schiedlichen Prinzipien arbeiten.

11. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßfühler (14) an unterschiedlichen Stellen in das Gehäuse (3) des Gasgenerators ragen.

12. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßfühler (14) in das Gehäuse des mindestens einen Zündelements (5) ragt.