DE2253764C3

DE2253764C3 - Passenger impact protection device for vehicles

Info

Publication number: DE2253764C3
Application number: DE19722253764
Authority: DE
Inventors: David Douglas;Klove jun. Edwin Hansen; Bloomfield Hills Mich. Campbell (V.StA.)
Original assignee: PrO3.11.71 USA 195310
Priority date: 1971-11-03
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1976-03-25

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Aufprallschutzkissen, das durch eine von einer Aufprallsensoreinrichtung ansteuerbaren Druckgasquelle in zwei Stufen aufblasbar ist.The invention relates to an occupant crash protection device for vehicles, in particular for motor vehicles with an impact protection cushion, the inflatable in two stages by a pressurized gas source controllable by an impact sensor device is.

Eine derartige Schutzeinrichtung ist aus der US-PS 32 358 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung mit nur einem Sensor ist so ausgelegt, daß das Aufprallkissen zwar in zwei Stufen aufgeblasen wird, um ein Zerreißen des Kissens zu vermeiden, aber dennoch in kürzest möglicher Zeit, und zwar auch bei Kollisionen des Fahrzeuges mit geringen Geschwindigkeiten, wobei der Nachteil auftritt, daß ein nicht an der Sitzlehne anlie- ^to gender Insasse auf Grund der in diesem Fall geringen an dem Körper des Insassen angreifenden Verzögerungskräfte durch das sich aufblasende Aufprallkissen nach hinten geschleudert wird und dadurch verletzt werden kann. <>5Such a protective device is known from US Pat. No. 32,358. This known device with only one sensor is designed so that the impact cushion is inflated in two stages in order to avoid tearing the cushion, but nevertheless in the shortest possible time, even in the event of a collision of the vehicle at low speeds, with the disadvantage occurs, that a non anlie- to the seat back ^to gender occupant is due to the low in this case acting on the body of the occupant deceleration forces thrown by the inflating cushion impact to the rear and can be damaged thereby. <> 5

Auch alle anderen bekannten Insassen-Aufprallschutzeinrichtungen sind so ausgelegt, daß sie bei schweren Unfällen ein so schnelles Entfalten des Aufprallkissens gewährleisten, daß das Kissen sich bereits in seiner Insassen-Auffangposition befindet, bevor der Insasse das Armaturenbrett oder d;e Windschutzscheibe berührt. Dieses schnelle Aufblasen des Aufprallschutzkissens hat jedoch außer dem weiter oben bereits genannten Nachteil der Verletzungsmöglichkeit von nicht an der Sitzlehne anliegenden Insassen auf Grund der bei schwächeren Kollisionen herabgesetzten Verzögerungskräfte noch den weiteren Nachteil, daß das in kürzest möglicher Zeit erfolgende Aufblasen eines Aufprallschutzkissens mit einem knallartigen Geräusch verbunden ist, das zu Gehörschäden führen kann und in jedem Fall als unangenehm empfunden wird. Dieser Nachteil kann zwar bei schweren Unfällen, bei denen der Insasse ohne Aufprallschutzkissen beispielsweise getötet würde, noch hingenommen werden, jedoch ist es wünschenswert, die Geräusche bei weniger schweren Kollisionen auf einem erträglichen Niveau zu halten.All other known occupant impact protection devices are also designed so that they can with In severe accidents, the impact cushion unfolds so quickly ensure that the cushion is already in its occupant-collecting position before the Occupant touches the dashboard or the windshield. This rapid inflation of the impact cushion however, apart from the disadvantage already mentioned above, it has the possibility of injury of occupants who are not resting against the seat back due to the lowering in the case of minor collisions Delay forces have the further disadvantage that the inflation takes place in the shortest possible time of an impact protection cushion is associated with a pop-like noise that can lead to hearing damage can and is perceived as unpleasant in any case. Although this disadvantage can occur in serious accidents, in which the occupant would be killed without an impact protection cushion, for example, are still accepted, however, it is desirable to keep the noise at a manageable level during less severe collisions to keep.

Die weniger schweren Kollisionen sind jedoch gegenüber den schweren Unfällen weitaus in der Überzahl, wobei allerdings eine weder durch Sicherheitsgurte noch durch Aufprallschutzkissen geschützte Person gleichwohl erheblich verletzt werden kann.However, the less serious collisions outnumber the serious accidents by far, however, a person protected neither by seat belts nor by impact protection cushions nevertheless can be seriously injured.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Aufprallschutzkissen zu schaffen, das bei schweren Unfällen, d. h. bei Kollisionen mit hoher Geschwindigkeit, so schnell aufgeblasen wird, daß sich das Aufprallschutzkissen in seiner Auffangposition befindet, bevor der Insasse mit dem Armaturenbrett oder der Windschutzscheibe in Berührung kommt, das jedoch bei weniger schweren Kollisionen, d. h. bei Kollisionen mit geringeren Geschwindigkeiten, so langsam aufgeblasen wird, daß sowohl das zu Gehörschäden führende knallartige Geräusch, als auch der Rückpralleffekt der Insassen, bei gleichzeitigem, weichem und sicherem Auffangen der Insassen vermieden wird.The object of the invention is to provide an occupant impact protection device for vehicles, in particular for motor vehicles, with an impact protection cushion create that in serious accidents, d. H. in high speed collisions, so inflated quickly is that the impact protection cushion is in its containment position before the occupant with the dashboard or comes into contact with the windshield, but in less severe collisions, d. H. in the event of collisions at lower velocities, inflate so slowly that both that too Pop-like noise leading to hearing damage, as well as the rebound effect of the occupants, while at the same time, soft and safe catching of the occupants is avoided.

Ausgehend von einer Insassen-Aufprallschutzeinrichtung der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Aufprallschutzeinrichtung einen ersten, bei einer geringeren Aufprallintensität ansprechenden, die Freigabe einer ersten Druckgasmenge und gleichzeitig die Auslösung eines eine zweite Druckgasmenge verzögert freigebenden Zeitgliedes bewirkenden Aufprallsensor, sowie einen zweiten, bei einer höheren Aufprallintensität ansprechenden, die zweite Druckgasmenge zusätzlich und etwa gleichzeitig freigebenden Aufprallsensor aufweist. Die Druckgasqueüe ist vorzugsweise eine Einrichtung, die das als erste Druckgasmenge bezeichnete Gasvolumen unter Druck speichert, wobei sie einen Gasgenerator umfaßt, durch den die zweite Druckgasmenge erzeugt werden kann.Starting from an occupant impact protection device of the type mentioned at the outset, the solution This task proposed that the impact protection device a first, at a lower impact intensity appealing, releasing a first amount of compressed gas and at the same time triggering a a second amount of compressed gas delayed releasing timing element causing an impact sensor, and a second, responsive at a higher impact intensity, the second amount of compressed gas in addition and has about the same time releasing impact sensor. The compressed gas source is preferably a device which stores the gas volume referred to as the first amount of compressed gas under pressure, with a Includes gas generator by which the second amount of compressed gas can be generated.

Die Zeitverzögerungseinrichtung ist vorteilhafterweise eine bekannte, elektrisch zündbare pyrotechnische Zeitverzögerungssprengkapsel.The time delay device is advantageously a known, electrically ignitable pyrotechnic one Time delay detonator.

Der erste Aufprallsensor kann zweckmäßigerweise auf einen Beschleunigungsimpuls ansprechen, wie er bei einem Aufprall auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 30 km/h auftritt, während der zweite Aufprallsensor auf einen Beschleunigungsimpuls ansprechen kann, wie er bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 bis 50 km/h auftritt.The first impact sensor can expediently respond to an acceleration pulse, as he did occurs during an impact with a rigid wall at a speed of about 25 to 30 km / h the second impact sensor can respond to an acceleration pulse, as it would in an impact of the vehicle hits a rigid wall at a speed of around 45 to 50 km / h.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigtThe invention is described below with reference to the drawing, for example; in this shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzeinrichtung undF i g. 1 shows a schematic representation of an impact protection device according to the invention and

F i g. 2 eine grafische Darstellung des Druckverlaufs über der Zeit in dem Druckgefäß.F i g. 2 shows a graph of the pressure profile over time in the pressure vessel.

Nach F i g. 1 umfaßt die Insassen-Α jfprallschutzeinrichtung 1 ein Druckgefäß 10, ai> dessen einem Ende ein bekannter Gasgenerator 12 vorgesehen ist. Der Gasgenerator umfaßt ein Paar elektrisch zündbarer, bekannter, pyrotechnischer Sprengkapseln, von denen eine, 14, mit einem Zeitverzögerungsglied versehen ist. Beide Sprengkapseln sind im wesentlichen gleich und enthalten einen Brückenschleifdraht zum Zünden von Zündmaterial, das über ein dazwischenliegendes Ladungsmaterial den Sprengstoff zündet. Die Materialien sind innerhalb eines zylindrischen Gehäuses gelagert, das durch das Zünden des Sprengstoffs zerrissen wird, wodurch ein umgebendes chemisches Material verl>rennt und ein Gas unter hohem Druck erzeugt. Das Zeitverzögerungsglied ist als Verzöge, ungsschicht vor dem Sprengstoff ausgebildet, die mit einer steuerbaren Geschwindigkeit brennt, und so eine Zeitverzögerung zwischen dem Zünden des Zündmaterials und dem des Sprengstoffes ermöglicht.According to FIG. 1 includes the occupant impact protection device 1 a pressure vessel 10, at one end of which a known gas generator 12 is provided. the The gas generator comprises a pair of electrically ignitable, known, pyrotechnic detonators, one of which one, 14, is provided with a time delay element. Both detonators are essentially the same and contain an archwire bridge wire for igniting ignition material over an intermediate charge material detonates the explosives. The materials are stored within a cylindrical housing, which is torn apart by the detonation of the explosive, whereby a surrounding chemical material is lost and generates a gas under high pressure. The time delay element is present as a delay layer formed the explosives, which burns at a controllable rate, and so a time delay between the ignition of the ignition material and that of the explosive enabled.

Das andere offene Ende des Gasgenerators ist durch eine bekannte Membran 18 abgedichtet, welche durch Zünden einer oder beider der Sprengsätze 20 zerreißbar ist. Das Druckgefäß 10 enthält ein vorbestimmtes Volumen an Gas, wie Luft oder Stickstoff, unter einem Druck von etwa 150 kg/cm². Der Auslaß des Druckgefäßes steht, wenn er durch Zerreißen der Membran 18 geöffnet wird, mit einem bekannten aufblasbaren Insassen-Aufprallschutzkissen mittels einer bekannten Verteilerrohr- oder Diffusor-Konstruktion in Verbindung.The other open end of the gas generator is sealed by a known membrane 18 which can be ruptured by igniting one or both of the explosive devices 20. The pressure vessel 10 contains a predetermined volume of gas, such as air or nitrogen, under a pressure of about 150 kg / cm ² . The outlet of the pressure vessel, when opened by rupturing the membrane 18, communicates with a known inflatable occupant crash cushion by means of a known manifold or diffuser construction.

Beschleunigungsempfindliche Aufprallsensoren 22 sind miteinander in Reihe geschaltet und über bzw. parallel zur Fahrzeugbatterie 24 mit der Zeitverzögerungs-Sprengkapsel 14 des Gasgenerators 12 und den Sprengsätzen 20 zum Zerreißen der Membran 18 verbunden. Ein Kondensator 26 liefert Spannung im Fall eines Batterieausfalls. Die Aufprallsensoren sind so eingestellt, daß sie betätigt werden, wenn durch einen Zusammenstoß des Fahrzeuges mit einem Hindernis ein Beschleunigungsimpuls mit vorbestimmter minimaler Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, wie er beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 30 km/h auftritt. Bei der Betätigung der Aufprallsensoren 22 werden die Sprengsätze 20 elektrisch gezündet, um die Membran 18 zu zerreißen, so daß das Aufprallschutzkissen teilweise aufgeblasen wird. Nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung, die durch die Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied bestimmt ist (beispielsweise 40 Millisekunden) wird der Gasgenerator 12 gezündet und die entstehenden Verbrennungsgase strömen von diesem zu dein Aufprallschutzkissen.Acceleration-sensitive impact sensors 22 are connected in series with one another and across or in parallel to the vehicle battery 24 with the time delay detonator 14 of the gas generator 12 and the Explosives 20 connected to rupture the membrane 18. A capacitor 26 supplies voltage in the case a battery failure. The impact sensors are set to be actuated when caused by a collision of the vehicle with an obstacle an acceleration pulse with a predetermined minimum Amplitude and duration is generated, for example, at a speed of about 25 to 30 km / h occurs. When the impact sensors 22 are actuated, the explosive devices 20 are electrically detonated, to rupture the membrane 18 so that the crash pad is partially inflated. After a predetermined time delay, which is determined by the detonator 14 with the delay element (for example 40 milliseconds) the gas generator 12 is ignited and the resulting combustion gases flow from this to your impact protection cushion.

Die Aufblasgeschwindigkeit ist also abgestuft. Das Gas bläst das Kissen teilweise auf und entfaltet es, wenn der Fahrzeuginsasse sich in der Bahn der Entfaltung des Kissens befindet. Wenn er sich außerhalb seiner normalen Sitzposition befindet, wickelt sich das Kissen im allgemeinen um den Insassen und bewegt ihn C.-mit einer minimalen Kraft in seine normale Sitzstellung. Nach diesem teilweisen Aufblasen und Entfalten des Kissens und dem Ablauf des dazwischenliegenden Zeitintervalls das durch die Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied gegeben ist, strömen die Verbrennungsprodukte des Gasgenerators in das Kissen, um das Aufblasen zu vollenden.The inflation speed is graduated. The gas partially inflates and unfolds the pillow, when the vehicle occupant is in the path of cushion deployment. When he's outside of his is in the normal sitting position, the cushion generally wraps around the occupant and moves C. with him a minimal force in his normal sitting position. After this partial inflation and unfolding of the cushion and the expiry of the time interval in between that through the detonator 14 with the Delay element is given, the combustion products of the gas generator flow into the cushion to to complete the inflation.

Ein weiterer Aufprallsensor 28 liegt in Reihe mit einem der Aufprallsensorer 22, mit der pyrotechnischen Sprengkapsel 16 ohne Verzögerungsglied. Der Aufprallsensor 28 ist so eingestellt, daß er abspricht, wenn durch einen Zusammenstoß des Fahrzeuges mit einem Hindernis ein Beschleunigungsimpuls mit einer Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, die gleich einem vorbestin· ^en Maximum sind oder dieses übersteigen und z. ii. einer Aufprallgeschwindigkeit von etwa 45 bis 48 km/h entsprechen. Wenn ein solcher Beschleunigungsirnpuls mit vorbestimmter maximaler Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, werden die Aufprallsensoren 22 betätigt, um die Sprengsätze 20 zu zünden und das Gas im Druckgefäß 10 freizugeben und dadurch das Entfalten und Aufblasen des Aufprallschutzkissens zu beginnen. Die pyrotechnische Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied wird ebenfalls gezündet. Bevor jedoch die Zeitverzögerungsschicht durchgebrannt ist, zündet der AufpraHsensor 28 die Sprengkapsel 16 ohne Zeitverzöget ung, so daß der Gasgenerator im wesentlichen gleichzeitig, wie beispielsweise innerhalb von 10 Millisekunden nach dem Zünden der Sprengsätze 20, gezündet wird und dadurch die Verbrennungsprodukte des Gasgenerators mit dem Gas von dem Druckgefäß 10 zum Kissen strömen, um dieses schnell aufzublasen.Another impact sensor 28 is in series with one of the impact sensors 22, with the pyrotechnic one Detonator 16 without a delay element. The impact sensor 28 is set so that it denies if a collision of the vehicle with an obstacle generates an acceleration pulse with a Amplitude and duration is generated which are equal to or exceed a predetermined maximum and Z. ii. correspond to an impact speed of around 45 to 48 km / h. When such an acceleration pulse is generated with a predetermined maximum amplitude and duration, the Impact sensors 22 actuated to detonate the explosive devices 20 and release the gas in the pressure vessel 10 and thereby starting the deployment and inflation of the impact protection cushion. The pyrotechnic detonator 14 with the delay element is also ignited. But before the time delay layer is burned out, the AufpraHsensor 28 ignites the detonator 16 without any delay, so that the Gas generator essentially simultaneously, such as within 10 milliseconds after the Igniting the explosive devices 20, is ignited and thereby the combustion products of the gas generator flow with the gas from the pressure vessel 10 to the cushion to quickly inflate it.

Mit der erfindungsgemäßen Insassen-Aufprallschutzeinrichtung wird also bei einer Kollision mit geringerer Geschwindigkeit, durch die ein Impuls erzeugt wird, der eine vorbestimmte minimale Amplitude und Zeitdauer überschreitet, jedoch ein vorbestimmtes Maximum unterschreitet, ein langsames Aufblasen des Kissens gewährleistet. Wenn der Impuls gleich dem vorbestimmten Maximum wird und dieses übersteigt, ist dagegen ein schnelles Aufblasen des Kissens gewährleistet. With the occupant impact protection device according to the invention, there is less in the event of a collision Speed at which a pulse is generated which has a predetermined minimum amplitude and duration exceeds, but falls below a predetermined maximum, a slow inflation of the pillow guaranteed. If the pulse becomes equal to and exceeds the predetermined maximum, it is against a quick inflation of the pillow guaranteed.

Es können auch andere Füllcharakteristiken für das Aufblasen des Kissens, insbesondere bei Mehrfachzusammenstößen des Fahrzeuges mit Hindernissen, während des durch die Sprengkapsel 14 bewirkten Verzögerungsintervalls vorgesehen sein. Wenn der anfängliche Zusammenstoß einen Impuls erzeugt, der das vorbestimmte Minimum überschreitet, jedoch unterhalb des vorbestimmten Maximums bleibt, wird z. B. das langsame Aufblasen des Kissens begonnen. Wenn ein weiterer Zusammenstoß während des Zeitverzögerungsintervalls einen Impuls erzeugt, der gleich dem vorbestimmten Maximum ist oder dieses übersteigt, dann wird das schnelle Aufblasen unmittelbar und ohne Verzögerung begonnen. Das schnelle Aufblasen kann zu irgendeinem Zeitpunkt während des Verzögerungsintervalls, das durch die Verzögerungssprengkapsel 14 vorgegeben ist, bewirkt werden.There may also be other inflation characteristics for the inflation of the cushion, especially in the case of multiple collisions of the vehicle with obstacles, during the delay interval caused by the detonator 14 be provided. If the initial crash produces a pulse that is the predetermined Exceeds the minimum but remains below the predetermined maximum, e.g. B. that slow inflation of the pillow started. If another crash occurs during the time delay interval generates a pulse that is equal to or exceeds the predetermined maximum, then rapid inflation is started immediately and without delay. That quick inflation can at any time during the delay interval provided by the delay detonator 14 is given, are effected.

In F i g. 2 ist der Druck in dem Druckgefäß 10 über der Zeit aufgetragen. Mit der durchgezogenen Linie ist der Druck beim langsamen Aufblasen und mit der gestrichelten Linie der Druck beim schnellen Aufblasen dargestellt. Der Anfangsdruck zur Zeit 0 ist der gleiche und der Anfangsdruckabfall ist bis zu einem Zeitablauf von 10 Millisekunden gleich. Von diesem Zeitpunkt an bis zu einem Zeitablauf von 40 Millisekunden fällt der Druck beim langsamen Aufblasen weiter ab, wenn das Gas aus dem Druckgefäß 10 strömt, und beginnt dann anzusteigen, wenn der Gasgenerator gezündet wird und die Verbrennungsprodukte von dem Gasgenerator mit dem verbleibenden Gas zu dem Kissen strömen. Der Druck fällt nicht mehr auf 0, da der Gasgenerator gezündet wird, bevor das gesamte Gas vom Druckgefäß zum Kissen geströmt ist. Beim schnellen AufblasenIn Fig. 2 the pressure in the pressure vessel 10 is plotted over time. With the solid line is the pressure during slow inflation and, with the dashed line, the pressure during rapid inflation shown. The initial pressure at time 0 is the same and the initial pressure drop is up to a time lapse equal to 10 milliseconds. From this point on until a time lapse of 40 milliseconds, the falls Slow inflation pressure continues to decrease as the gas flows out of pressure vessel 10 and then begins increase when the inflator is ignited and the products of combustion from the inflator flow to the cushion with the remaining gas. The pressure no longer falls to 0 because the gas generator is ignited before all of the gas has flowed from the pressure vessel to the cushion. When inflating quickly

beginnt der Druck nach 10 Millisekunden anzusteigen, da der Gasgenerator gezündet worden ist und die Verbrennungsprodukte zusammen mit dem Gas vom Druckgefäß zum Kissen zu strömen beginnen. Der Druckanstieg dauer 40 Millisekunden. Der Druckabfall beim schnellen Aufblasen erfolgt während der Zeit, in der der Druck beim langsamen Aufblasen ansteigt. Beithe pressure begins to rise after 10 milliseconds as the gas generator has been ignited and the products of combustion begin to flow together with the gas from the pressure vessel to the pillow. The pressure increase lasts 40 milliseconds. The pressure drop rapid inflation occurs during the time the pressure increases during slow inflation. at

Situationen mit Mehrfachzusammenstößen liegen Drucklinien zwischen den zwei in F i g. 2 gezeigtei nien nach einem Zeitablauf von 10 Millisekunden.Multiple crash situations lie pressure lines between the two in FIG. 2 shown never after a time lapse of 10 milliseconds.

An Stelle eines der Sensoren 22 und 28 kann aucl Schalter vorgesehen seir, der auf ein energieabso rendes Stoßdämpfersystem anspricht und in Reihe einem beschleunigungsempfindlichen Sensor liegt.Instead of one of the sensors 22 and 28, aucl Switch is provided which responds to an energy-absorbing shock absorber system and is in series an acceleration-sensitive sensor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Occupant impact protection device for vehicles, especially for motor vehicles, with a Impact protection cushion, which is controlled by a pressure gas source controllable by an impact sensor device is inflatable in two stages, characterized by a first, a lower one Impact intensity responsive, releasing a first amount of compressed gas and at the same time the Triggering a time element (14) which releases a second amount of compressed gas with a delay Impact sensor (22), as well as a second, responsive at a higher impact intensity, the second amount of compressed gas additionally and approximately at the same time releasing impact sensor (28).

2. Occupant impact protection device, characterized in that the pressurized gas source (10, 12) a device (10) which stores the gas volume referred to as the first amount of compressed gas under pressure, and a gas generator (12) by means of which the second amount of pressurized gas is generated can.

3. occupant impact protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the Time delay device (14) is a known, electrically ignited, pyrotechnic time delay detonator is.

4. occupant impact protection device according to one of the preceding claims, characterized in that that the first impact sensor (22) responds to an acceleration pulse, as in a Impact on a rigid wall occurs at a speed of about 25 to 30 km / h.

5. occupant impact protection device according to one of the preceding claims, characterized in that that the second Aufpr, illsensor (28) responds to an acceleration pulse, as in an impact of the vehicle on a rigid wall at a speed of about 45 to 50 km / h occurs.