DE2116347C3

DE2116347C3 - Abströmventil für einen Gassack

Info

Publication number: DE2116347C3
Application number: DE2116347A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 7270 Nagold Allgaier; Luigi Dr.-Ing. 7016 Gerlingen Brambilla; Hansjuergen Dipl.- Ing. 7023 Echterdingen Scholz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-04-03
Filing date: 1971-04-03
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2116347A1; DE2116347B2; US3820814A; JPS54575B1

Description

-'5 Die Erfindung betrifft ein Abströmveniil für einen als Insassensehutzvorrichtung in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen dienenden Gassack, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung selbsttätig mittels eines Gases aufblasbar und über

ifi das Abströmventil verzögert entleerbar ist.

Zum Insassenschutz vorgesehene Gassäcke haben die Funktion, bei größeren Verzögerungen des Fahrzeuges, wie sie z. B. bei Unfällen auftreien, den Insassen abzufangen und die sich bei derartigen Verzögerungen

i> des Fahrzeuges ergebende Relativgeschwindigkeit des Insassen gegenüber dem Fahrzeug so abzubauen, daß der Insasse nicht auf Teile der Karosserie, wie /.. B. Windschutzscheibe oder Armaturenbrett aufschlägt und keiner Verzögerung ausgesetzi ist, üit außerhalb der

■»» physisch ohne größere Schäden noch ertragbaren Werte liegt. Der Abbau der Rclaiivgeschwindigkeit zwischen Insassen und Fahrzeug, d. h. die Verzögerung des Insassen gegenüber dem Fahrzeug, wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß man aus dem

·■> Gassatk. der den Insassen schon bei möglichst kleiner Rclativgeschwindigkcit gegenüber dem Fahrzeug abfängt. Gas in entsprechender Menge abströmen läßt.

Bei zum Stand der Technik gehörenden Lösungen ist es bekannt, den Druck im Gassack, insbesondere auch

^r><> während des Aufpralles eines Insassen, etwa konstant /u halten, und es sind dementsprechend die bekannten Abströmventile so konzipiert, daß der Abslrömquerschnill mit steigendem Druck im Gassack größer wird. F.in derartiges Abströmveniil zeigt die DE-PS 8 96 312.

i¹" bei der ein durch eine Feder vorgespanntes Phittenvcnlil vorgesehen ist.

In Verbindung mit einem elastischen Gassack wird bei einer weiteren bekannten Lösung (US-PS 34 51 693) der Ausströmquerschnitl mit steigendem Druck im

wi Gassack dadurch vergrößert, daß sich entsprechend der Elastizität des Gassacks der Öffnungsquerschnitt aufweitet.

Ferner sind Abströmventile in Gassäcken bekannt (DE-OS 19 62 890), bei denen die Abströmöffnung des

•v· Gases durch einen flexiblen Flecken abgedeckt ist. der bei einem bestimmten Druck aufreißt und die Abströmöffnung freigibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Abströmventil der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die nach dem Aufblasen des Gassackes aus diesem austretende Gasmenge zeitlich in etwa konstant gehalten wird, und zwar bei einfacher Konstruktion des Abströmventils unter Berücksichtigung des im Gassack ι jeweils gegebenen Druckes, der durch den Aufblasdruck einerseits und durch die Massenkraft des Insassen bzw. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Insassen und dem Fahrzeug andererseits bedingt ist, damit sich ein Verzögerungsverlauf über der Zeit ergibt, der eine möglichst gute Ausnutzung des im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Verzögerungsweges gestattet.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß das in bekannter Weise in der Wandung des Gassackes vorgesehene Abströmventil ein napfförmiges, in Ab-Strömrichtung des Gases ausgestülptes Gehäuse mit im Bodenbereich angeordneter Abströmöffnung aufweist, der eine Abdeckung zugeordnet ist, die mit Abstand zum Umfangsbereich des Gehäuses und zur Abströmöffnung dieser in bezug auf die Abströmöffnung >t> vorgelagert mittels elastischer Spanneiemente gehalten ist und die in Abhängigkeit von der Ausströmgeschwindigkeit des Gases gegen die Rückhaltekraft der elastischen .Spannelemente in Richtung auf die Abströmöffnung verlagerbar ist.

Bei einem derartigen Abströmventil verringert sich dessen freier Abströmquerschnitt mit steigendem Druck im Gassack bzw. mit zunehmender Ausstromgeschwindigkeit und damit in Abhängigkeit von der abzubauenden Energie, so daß die Dämpfungsfunktion des jo Gassackes sowohl durch die sich beim Aufprall des Fahrzeuges ergebenden Relativgeschwindigkeit zwischen dem Insassen und dem Fahrzeug als auch durch die Masse des Insassen geregelt wird und die Rückhaltewirkung des Gassackes mit zunehmender, auf >'·, ihn einwirkender kinematischer Energie ansteigt.

Ist das Abströmventil so ausgebildet, daß die Abdeckung die Abströmöffnung völlig abschließen kann, so kann der Gassack zusätzlich zu dem Abströmventii noch eine bekannte Gasauslaßöffnung w aufweisen, die den Ablaß einer Mindestmenge aus dem Gassack sicherstellt, wenn der Innendruck einen bestimmten Höchstwert überschreitet.

In Ausgestaltung der Erfindung kann das Gehäuse des Abströmventils kegelstumpfförmig ausgebildet sein und 4> sich in Abströmrichtung verjüngen, wodurch sich bei einer verhältnismäßig geringen Verlagerung der Abdekkung der Abströmquerschnitt über einen weiten Bei eich regeln läßt.

Eine in Verbindung mit dem Gassack besonders ίο einfache Ausgestaltung des Abströmventils ergibt sich erfindungsgemäß. wenn das Gehäuse des Abströmventiles durch eine Ausbauchung der Wandung des Gassackes gebildet wird und wenn die Abdeckung, sich in der Wandungsebene des Gassackes erstreckend, et w?. « in der Randebene des napfförmigen Gehäuses liegt.

Für den konstruktiven Aufbau des Abströmventiles erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Abdeckung in sich biegsam ist und beispielsweise durch ein Stoffteil gcbildei ist= wi

Als Spannelement finden zweckmäßigerweise elastische Bänder Verwendung, die mit Vorteil über den Umfang der Abdeckung regelmäßig verteilt sind. Es werden hierbei wenigstens drei, vorzugsweise aber vier elastische Bänder vorgesehen. b'>

In ihrer Ausgangslage liegen die Spanneiemente zweckmäßigerweise in einer Ebene mit der Abdeckung, und es ergibt sich eine besonders vorteilhafte Lösung, wenn sich die Spannelemente zusammen mit der Abdeckung in der Ausgangslage in der Wandungsebene des Gassackes erstrecken, da sie so unmittelbar mit dessen Wandung verbunden sein können. Dies bringt eine besonders günstige Aufnahme der Kräfte mit sich.

Konstruktiv vorteilhaft ist es, wenn die Abdeckung und die Abströmöffnung kreisförmig ausgebildet sind.

Soll bei einem mit dem erfindungsgemäßen Abströmventii versehenen Gassack verhindert werden, daß dieser sich sofort nach dem Aufblasen über das Abströmventil zu entleeren beginnt, so kann der zwischen Abdeckung und Gehäuse liegende, durch die Spannelemente überbrückte Ringbereich in der Ausgangslage der Spannelemente durch einen, bezogen auf die Abströmrichtung vor den Spannelementen liegenden, im wesentlichen lageunveränderlichen Verschluüring abgedeckt sein. Es beginnt dann bei entsprechender Abstimmung der Spannkraft der Spannelemente mit dem Aufblasdruck des Gassackes dessen Entleerung über das Abströmventil erst bei Be'.. itung durch den mitteis des Gassackes abzufangenden insa'-bcri.

Der den Ringbereich zwischen Abdeckung und Gehäuse übei deckende Verschlußring kann zweckmäßigerweise mit der Wand des Gassackes unmittelbar verbunden sein und besteht bevorzugt aus einem im v/esentlichen unelastischen Material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt gemäß Linie 1-1 in F i g. 2 durch ein in die Wand eines Gassackes eingesetztes Abströmventil gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht des Ventiles gemäß F i g. 1 in Richtung des Pfeiles II,

F i g. 3 und 4 der F i g. 1 entsprechende Schnitte durch das Abströmventil gemäß der Erfindung mit unterschiedlichen öffnungsstellungen der Abdeckung.

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des Absrömventils gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung gemäß Linie V-V in F i g. 6.

F. g. 6 eine Ansicht des Abströmventiles gemäß F i g. 5 in Richtung des Pfeiles Vl, und

Fig. 7—9 SchnittdDrstellungen des Abstiömventils gemäß Fig. 6 in unterschiedlichen Öffnungsstel'ungen der Abdeckung.

Die Figuren zeigen einen Ausschnitt aus einem hier nicht weiter dargestellten Gassack, der als Insassenschutzvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist und der bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung selbsttätig mitteis; eines Gases aufblasbar ist. In der Wandung 1 des nicht weiter dargestellten Gassackes ist ein Ahitrömventil vorgesehen, das in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4 mit 2 bezeichnet ist. Das Abströmventil 2 weis, ein Gehäuse 3 auf, das ni'.pfförmig gestaltet ist und im wesentlichen außerhalb des Gassackes liegt, 'm Boden des napfförmigen und im Ausführungsbeispiel die Form eines Kegelstumpfes aufweisenden Gehäuses 3 ist eine Abströmöffnung 4 vorgesehen, Der Absirömöffnung 4 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 in bezug auf die Abströmrichtung des Gases eine Abdeckung 5 mit Abstand vorgelagert, die, wie F i g. 2 zeigt, im Ausführungsbeispiel durch vier Spanneiemente 6 in Form elastischer Bänder gehalten ist, welche mit der Wandung t des Gassackes verbunden sind.

Die als Spannelemente dienenden elastischen Bänder erstrecken sich, wie Fig. 1 zeigt, in ihrer Ausgangslage

in der Ebene der Wandung I des Gassacks und halten dementsprechend auch die Abdeckung 5 in dieser Lage, sofern die ausströmende Gasmenge pro Zeiteinheit gleich oder kleiner als die vorgesehene Menge ist.

Wird der Gassack, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung selbsttätig aufgeblasen wird und der einen Insassen des Fahrzeuges, z. B. bei einem Aufprall desselben abfangen soll, durch den Insassen belastet, so steigt der Druck im Gassack entsprechend der vom Insassen auf diesen ausgeübten Kraft an. die einerseits von der sich bei grollen Verzögerungen des Fahrzeuges, bei denen sich der Insasse gegenüber dem Fahrzeug nicht mehr mit eigener Kraft zu halten vermag, zwischen Insassen und Fahrzeug ergebenden Relativgeschwindigkcit und andcrerseits von der Masse des Insassen abhängt. Der über den Aiifblasdruck hinausgehende und von der Aufpraiienergie des Insassen auiiitiigige DmcküüSiicg im Gassack bewirkt, da mehr Gas mil höherer Geschwindigkeit ausströmt, daß die über die elastischen Spannelemcnte 6 gehaltene Abdeckung 5 gegen die Abströmöffnung 4 verschoben wird, und zwar in Ausströmrichtung des Gases, die durch die Pfeile 7 angegeben ist. Hierdurch wird, wie aus den Fig. 1. J und 4 ersichtlich ist. der freie Ausströmquerschnitt verringcrt. und zwar um so starker, je größer der Druckanstieg ist. Dieses hat zur Folge, daß die Menge des aus dem Gassack durch das Abströmventil 2 ausströmenden Gases unabhängig von der durch den Insassen auf den Gassaek ausgeübten Belastung und damit vom Innendruck im Ciassack über einen weiten Regelbereich im wesentlichen gleich bleibt, was angestrebt wird, um den im Fahrzeug zur Verfugung stehenden Verzögerungsweg unabhängig son der Aufpraiienergie des Insassen, optimal zu nutzen.

Wird, wie im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. I bis 4. die Flasti/iiät der Spannelcmente so gewählt, daß bei extremen Belastungen des Ciassackes und einem entsprechend hohen Gasdruck die Abdeckung 5 die Abströmöffnung 4 auch völlig verschließen kann, so kliP.r! /'.!' ^'./'""^ '""ti Λ Kc! rr\mu F»n tll ") 1Π1 Clllssnrk ΟΙΠΡ

hier nicht gezeigte bekannte Gasauslaßöffnung vorgesehen werden, die in ihrem Öffnungsquersehnitt so auf das Abströmventil abgestimmt ist. daß auch bei geschlossenem oder nahezu geschlossenem Abströmventil noch eine ausreichende Gasmenge abströmen kann, um das Platzen des Gassackes zu vermeiden.

Während bei der Ausftihrungsform gemäß Fig. 1 bis 4 das Abströmventil so ausgestaltet ist. daß die F.ntleerung des Gassackes schon beim Aufblasen desselben einsetzt, was einen gewissen, aber verhältnismäßig kleinen Gasverlust zur Folge hat. ist in der Ausführungsform gemäß F i g. 5 bis 9 ein Abströmventil 8 dargestellt, das während des Aufblasvorganges im wesentlichen geschlossen ist. Zu diesem Zweck weist das Abströmventil 8 gemäß F i g. 5 bis 9. das in seinem prinzipiellen Aufbau dem Ventil gemäß Fig. 1 entspricht und bei dem entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bis 4 tragen, einen bezogen auf die Ausströmrichtung 7 des Gases vor den Spannelementen 6 liegenden und den Ringbereich zwischen Abdeckung 5 und Gehäuse 3 bzw. der Wand 1 des Gassackes in der Aiisgangs'age der Spannelemente 6 abdeckenden Verschlußring 9 auf. Der Verschlußring 9 ist im Ausführungsbeispiel mit der Wand 1 des Gassackes verbunden und besteht aus einem im wesentlichen unelastischen Material.

Durch den Elastizitätsunterschied zwischen den Spannelementen 6 und dem VerschluQring 9 entsieht bei Erhöhung des Druckes im Gassaek über den Aufblasdrtick zwischen dem Verschlußring 9 und der Abdckkung 5 ein Ringspalt tO (F i g. 7), über den das Gas aus dem Gassaek in das Abströmventil 8 gelangen kann. Aus dem Abströmventil 8 strömt das Gas über die Ausströmöffnung 4 ins Freie. Der Verlauf der dabei entstehenden Gasströmung ist in F i g. 7 durch die Pfeile Il angedeutet. Die aus dem Gassaek ausströmende Gasmenge wird dabei zusätzlich durch den Absland zwischen der Abdeckung 5 und der Abströmöffnung 4 bzw. die Größe des Ringraumes zwischen der Abdeckung 5 und dem Gehäuse 3 bestimi it. Das Abströmventil 8 ist bei dieser Ausführungsform so ausgelegt, daß sich nach Überschreiten des Aufblasdrukkes um einen vorgegebenen Mindestdruck eine vom

Innendruck des G;!

ckeii weitgehend

und über einen weiten Regelbereich im wesentlichen etwa gleiche Abströmmenge ergibt.

Wie F i g. 8 zeigt, kann auch bei dieser Ausführungsform die Abdeckung 5 bei einem gegenüber dem Aufblasdruck hohen Innendruck des Gassackes die Ausströmöffnung 4 völlig abdecken (F i g. 8). Um durch eine derartige Sperrung der Abströmventiles 8 die Funktion des Ciassackes nicht in Frage zu stellen, kann auch der .iii einem Absirömvcntil gemäß F i g. 5 bis 9 ausgerüstete Ciassack mit einer bekannten zusätzlichen Gasauslaßöffnung versehen sein, was hier jedoch nicht gezeigt ist.

Wird auf die Anbringung einer r.usätzlichen Gasauslaßöffnung an einem mit einem Abströmventil gemäß der Erfindung ausgerüsteten Gassaek verzichtet, so kann es sich als zw eckmäßig erweisen, die Elastizität der Spannclemente 6 abweichend von dem anhand der Figuren geschilderten Ausführungsbeispiel so zu wählen, daß ein völliger Abschluß der Absirömöffnung 4 nicht möglich ist. Zu diesem Zweck kann die Abdeckung 5 so ausgestaltet werden, daß auch bei Anlage derselben am Gehäuse 3 noch Gas austreten kann.

Soll vermieden werden, daß der im Gassaek sich unter Belastung aufbauende Druck einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, so können die .Spannelemente so ausgelegt und/oder die Abdeckung und die Abströniöffnung in ihrer Größe so abgestimmt werden daß bei Erreichen des Maximaldruckes die Abdeckung 5 nach außen durch die Abströmöffnung 4 hinausgedrängi w ird (F i g. 9). Eine solche Ausgestaltung kann auch dann von Vorteil sein, wenn zusätzlich zum Abströmvenli eine Gasauslaßöffnung am Gassaek vorgesehen ist.

Als Material für die Abdeckung 5 kann ein Stofflei dienen. Die Spannelemente 6 können durch Gummibänder od. dgl. elastische Bänder gebildet sein, die bevorzugt so angeordnet sind, daß sie sich in bezug aul das Zentrum der Abdeckung 5 bzw. das Zentrum dei Abströmöffnung 4 radial erstrecken. Das Gehäuse I kann durch eine Ausbauchung der Wand 1 de; Gassackes selbst oder aber auch durch ein mit diesel verbundenes, vorzugsweise verklebtes, verschweißte; oder vernähtes Teil gebildet sein. Zweckmäßigerweist sind auch die Spannelemente 6 und der Verschlußring ί mit der Wand 1 des Gassackes durch Kleben Schweißen oder Nähen verbunden. Bei einer besonder; vorteilhaften Ausführungsform kann der Verschlußrinj auch unmittelbar durch einen über den Rand de; Gehäuses 3 hinausragenden Ringabschnitt der Wane des Gassackes gebildet sein.

Das geschilderte Abströmventil mit seiner dei

Abströmöffnung in bezug auf die Abströmrichlung vorgelagerten und durch elastische Spannelemenie gehaltenen Abdeckung zeichnet sich durch große konstruktive Einfachheit, völlige Wartungsfreiheit und große l'unktionssicherheil aus und erfüllt damit Forderungen, denen gerade bei Sicherheitssystemen die größte *-.edcutung zukommt.

Da das geschilderte Abströmvenlil im wesentlichen aus flexiblen Teilen, nämlich aus dem vorzugsweise aus Stoff bestehenden Gehäuse 3. der ebenfalls vorvupswei

se aus Stoff besi hcnden Abdeckung 5 und den elastischen Händern β aufgebaut ist, ist es faltbar und/oder zusammenlegbar und ermöglicht ein platzsparendes Unterbringen des damit ausgestatteten Gassakkes.

Außerdem bringt die vorgeschilderte Ausgestaltung auch den Vorteil, dali das Abströmvenlil weder beim Aufblasen des Gassackes noch beim Abfangen des Insassen durch den Ciassack keine Verletzungen des InsMsscn ht?rvr>^rni!e'i k;inn

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstromventil für einen als Insassenschutzvorrichtung in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen dienenden Gassack, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung selbsttätig mittels eines Gases aufblasbar und über das Abströmventil verzögert entleerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in bekannter Weise in der Wandung (1) des Gassacks vorgesehene Abströmventil (2, 8) ein napfförmiges, in Abströmrichtung des Gases (7) ausgestülptes Gehäuse (3) mit im Bodenbereich angeordneter Abströmöffnung (4) aufweist, der eine Abdeckung (5) zugeordnet ist, die mit Abstand zum Umfangsbereich des Gehäuses (3) und zur Abströmöffnung (4) dieser in bezug auf die Abströmrichtung (7) vorgelagert mittels elastischer Spannelemente (6) gehalten ist und die in Abhängigkeit von der Ausströmgeschwindigkeit des Gases gegen die Röefehaltekraft der elastischen Spannelemente (6) in Richtung auf die Abströmöffnung (4) verlagerbar ist.

2. Abströmventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) des Abströmventils (2, 8) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich in Abströmrichtung (7) verjüngt.

3. Abströmventil nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) durch eine Ausbauchung der Wandung des Gassacks gebildet ist.

4. Abströmv_tiitil nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet daß d.\> Gehäuse (3) aus einem separat hergestellte" .Stoffteil besteht, das mit der Gassackwand (I) durch Klebe■·, Schweißen oder Nähen verbunden ist.

5. Abslrömventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdekkung (5) sich bei aufgeblasenem und unbelastetem Gassack etwa in der Randebene des nnpfförmigen Gehäuses (2,8) erstreck I.

6. Abströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdckkung (5) sich bei aufgeblasenem und unbelastetem Gassack etwa in der Wandungsebene desselben erstreckt.

7. Abströmvcntil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abclekkung (5) in sich biegsam ist.

8. Abslrömventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (5) durch ein .Stoffteil gebildet ist.

9. Abströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannclemente (6) elastische Bander vorgesehen sind.

10. Abströmventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Abdckkung (5) regelmäßig verteilt wenigstens drei Spannbändcr (6) vorgesehen sind.

11. Abströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannclemente (6) in ihrer Ausgangslage in einer F.bcne mit der Abdeckung (5) liegen.

12. Abströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (5) und die Abströmöffnung (4) kreisförmig ausgebildet sind.

13. Abströmventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

zwischen Abdeckung (5) und Gehäuse (3) ein durch die Spannelemente (6) überbrückter Ringbereich vorgesehen ist.

14. Abström ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbereich zwischen Abdeckung (5) und Gehäuse (3) in der Ausgangslage der Spannelemente durch einen bezogen auf die Abströmrichtung vor den Spannelementen (6) liegenden Verschlußring (9) abgedeckt ist.

15. Abslrömventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (9) im wesentlichen lageunveränderlich ist

16. Abströmventil noch einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (9) aus im wesentlichen unelastischem Material besteht

17. Abströmventil nach einem der Ansprüche 14—16. dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (9) mit der Wand (1) des Gassackes verbunden ist.