DE2330194C3 - Gaszuführeinheit einer Aufprallschutzvorrichtung für Kraftfahrzeuginsassen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gaszuführeinheit einer Aufprallschutzvorrichtung mit einem aufblasbaren Schutzkissen für Kraftfahrzeuginsassen, wobei die Gaszuführeinheit eine Vorrichtung zum Dämpfen des Schalls und zum Kühlen des Gases beim Überströmen in das Schutzkissen aufweist.

Bekannte Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen, bei welchen zur Verminderung bzw. Verhinderung des Aufpralls der Fahrzeuginsassen auf harte Objekte in der Fahrzeugkabine ein Gassack oder -kissen vorgesehen ist, welches sich bei Aufprallgefahr bzw. beim Aufprallen selbsttätig und schnell aufbläht, haben u. a. den Nachteil, daß sich durch das schlagartige Verdrängen der Luft in der Kabine infolge der plötzlichen Volumenzunahme des Kissens eine Druckwelle bildet, die einen lauten Knall verursacht, der bei den Fahrzeuginsassen unter Umständen eine schockartige Wirkung auslösen kann.

Beim Betrieb von Sicherheitseinrichtungen der genannten Art, bei denen das Druckgas durch einen von einem Sensor gesteuerten Feststoff-Gasgenerator erzeugt wird, kommt noch ein weiteres Problem hinzu, welches darin besteht, daß die energiereiche Gasströmung bei ungehindertem Eintritt bzw. mit nur ungenügend reduzierter Temperatur das flexible Material des Kissens in der Regel beschädigt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, den direkten Aufprall der aus einer Düse ausströmenden heißen Gase auf die Innenwand eines Gaskissens mittels eines Auffang- oder Bremsschirmes abzudämpfen. Hierdurch wird zwar die mit dem oder den Fahrzeuginsassen in Berührung kommende Haut des Gaskissens vor Überhitzung geschützt, eine schalldämpfende Wirkung wird aber nicht erzielt.

Außerdem ist eine Vorrichtung zum Aufblasen von Sicherheitskissen bekannt geworden, bei welcher nach Zündung einer Pulvertreibladung das in einer Druckflasche enthaltene Gas erhitzt und dadurch im Volumen vergrößert wird. Gleichzeitig erzeugt die Treibladung eine öffnung in der Druckflasche, durch die das Druckgas in einen Diffusor und von dort in das ΓΊ.-iskissen strömt.

Vorrichtungen dieser Art sind aufwendig und unwirtschaftlich, u.a. weil die Bereitstellung von Druckflaschen in Sonderausführung kostspielig ist und weil nach ihrem Einbau in ein Fahrzeug in regelmäßigen Zeitabständen zeitraubende Funktionsüberprüfungec erforderlich sind, um die stete Bereitschaft einer solchen Sicherheitsvorrichtung zu gewährleisten.

Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung ähnlicher Art ist das einen Treibsatz enthaltende zylindrische Gehäuse mit Abstand von einem größeren mit einer Bodenöffnung versehenen Gehäuse umgeben. Der auf diese Weise abgeschirmte Treibsatz ist in ein mit dem zusammengefalteten Kissen verschlossenen äußeren Gehäuse mit wesentlich größerem Durchmesser und

is größerer Tiefe derart fest angeordnet, daß die Treibgase gezwungen sind, durch das Loch im Boden des inneren Gehäuses in den Zwischenraum zwischen den Wänden des inneren und des äußeren Gehäuses zu entspannen, wobei die Richtung des Gasstromes geändert und seine Strömungsgeschwindigkeit durch

relativ enge öffnungen in einem das innere und das äußere Gehäuse verbindenden Flansch abgebremst werden.

Infolge des relativ kurzen Weges des Gasstromes von

seiner Quelle bis zum Eintritt in das flexible Kissen sind bei dieser bekannten Vorrichtung nicht nur die Abkühlung des Gases und die Dämpfung des Geräusches unbefriedigend, es können sogar noch heiße Ascheteilchen des abbrennenden Treibsatzes an die flexiblen Kissenwände geschleudert werden und diese verletzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Gaszuführeinheit zum schalldämpfenden und zum temperaturreduzierenden Einleiten des von einer Gasquelle hergeleiteten Gasstromes in einen flexiblen Gassack oder ein Kissen zu schaffen.

Gemäß der Erfindung ist die Lösung dieser Aufgabe bei einer Gaszuführeinheit der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Gehäuseteile mit stirnseitig konzentrisch angeordneten Stegringen, wobei die Stegringe nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteil^ jeweils mit Abstand in die Zwischenräume der gegenüberliegenden Stegringe hineinragen und dabei im Längsschnitt mäanderförmig vom Zentrum des Baukörpers zur Peripherie verlaufende Kanäle bilden.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung durchströmt das Gas eine Kaskade hintereinanderliegender diffusorartig wirkender Kanäle, wobei es vor Einlauf in jede Kaskadenstufe mittels einer Staupunkt-Umlenkung zusätzlich abgebremst wird.

Durch dieses System werden der Strömungsenergie absichtlich Verluste zugefügt, d. h. an jeder Staupunkt-Umlenkung wird die Strömung abgebremst und um etwa 90 bis 180 Grad umgelenkt An allen Staupunkten wird daher die Strömungsenergie in Wärme umgesetzt, die das Gehäuse aufnimmt.

Die erzielbare Abkühlung des Gases hängt ganz allgemein von der Anzahl der Umlenkungen, der

w Wärmekapazität sowie der Masse der durchströmten Kanäle oder Kammern ab. Sie ist rechnerisch vorherbestimmbar.

Die durch die Erfindung geschaffene Gaszuführeinheit stellt somit ein Mehrkammersystem dar, welches nach dem Prinzip des Reflexionsdämpfers arbeitet. Durch Einstellung der Expansionsverhältnisse von Kammer zu Kammer bzw. von einem Kanalabschnitt zum nächsten über die Geometrie des jeweils folgenden

Raumes und das häufige Umlenken an den Staupunkten wird auch eine Reduzierung des Schalldruckes erzielt, so daß beim Ausströmen des Mediums aus dem letzten Kanal und beim Einströmen in den Gassack bzw. das Kissen nur noch ein niedriger Druck in der Strömung herrscht und der durch das Aufblähen des Kissens erzeugte Knall in erträglichen Grenzen liegt Bei ersten Versuchen konnte eine Schallreduzierung von 165 auf 145 dB erreicht werden. Eine Kombination von Reflexions- «Jid Absorptions-Schalldämpfer ist ebenfalls realisierbar.

Die Druckspitzen werden abgebaut und die Strömung des Mediums ist kaskadenartig »herunterexpandiert«, wobei die Ausströmzeit nahezu unverändert bleibt. Am Ausströmquerschnitt des letzten Kanals sind etwa von der Verbrennung herrührende Druckschwankungen zum großen Teil geglättet Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Folge von Umlenkungen und die daran anschließenden Entspannungsphasen ergibt, ist eine überraschend gute Reinigung des strömenden Mediums. Die in den Gassack gelangenden Ascheteilchen sind z. B. bei Verwendung von Feststofftreibsätzen zur Gaserzeugung nach Milligramm zu messen. Feste Teilchen können sich nicht schwebend im Gasstrom wegen dessen häufiger Umlenkung halten. An den Staupunkten werden größere Feststoffbestandteile niedergeschlagen. Bei Zwischenschaltung von Filtergeweben oder feinmaschigen Metallsieben können auch kleinere Teilchen zurückgehalten werden. Infolge der Abkühlung des vom Generator erzeugten Gases fallen ferner diejenigen Festbestandteile aus, die erst bei niedrigeren Temperaturen kondensieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend beschriebenen sowie in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu ersehen.

Es zeigt

F i g. 1 im Mittellängsschnitt eine runde Gaszuführeinheit mit einem Feststoffgenerator und einem scheibenförmigen Schalldämpfer einer am Lenkrad von Kraftfahrzeugen anzuordnenden Aufprallschutzvorrichtung;

Fig.2 im Mittellängsschnitt eine ähnliche aber zylinderförmige Anordnung für den Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges;

Fig.3 eine andere Anordnung gemäß Fig.2 mit intermittierender Generatoranlage; und

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer vervollständigten Anordnung für den Beifahrersitz.

Die Anordnung nach F i g. 1 besteht aus zwei Gehäuseteilen 11 und 12. Beide Teile weisen je eine zentrische Aushöhlung auf, die zum Einlegen eines Treibsatzes mit Zündanlage dient, sowie konzentrische ringförmige und für den Durchtritt des Gasstromes geeignete Kanäle mit Wänden 5 bis 10 und Stegringen 5¹, 7¹, 9' und 13'. Die Durchmesser der ringförmigen Kanäle und die Kanaibreiten nehmen in radialer Richtung von innen nach außen zu. Das von dem Ober eine elektrische Zuleitung 1 und einen Zünder 2 angefeuerten Feststofftreibsatz 3 erzeugte Gas strömt gemäß F i g. 1 vom Brennraum 4 zur Kanaleinmündung, wo es unmittelbar nach Eintritt am Kanalwandabschnitt 5, der sich in radialer Richtung erstreckt, umgelenkt wird. Der energiereiche Gasstrom trifft auf die Stauwand 6 und erfährt hier eine weitere Umlenkung in eine um 90° abweichende Richtung. Beim Aufprall auf die Stauwände 5,6 und weitere wird die Strömungsgeschwindigkeit jeweils drastisch reduziert. Strömungsenergie wird dabei in Wärme umgesetzt, so daß sich die Stegringe 5¹, 7¹, 9¹ und 13" sowie die Wände beider Gt e 11 und 12 aufheizen. Das Gas strömt daher mit zunehmend reduziertem Druck unä mit herabgesetzter Temperatur zur Müdnung 13 und in den in F i g. 1 nicht dargestellten Gassack.

Der Strömungsquerschnitt der Kanalabschnitte verbreitert sich von seiner Einmündung beim Kanalabschnitt 5 zur Ausmündung 13 stetig, so daß eine diffusorartige Wirkung eintritt Die kaskadenartig ringförmige Staffelung bewirkt zudem von Stufe zu Stufe ein größeres Volumen des jeweils benachbarten äußeren Ringkanals, was zur Entschärfung des energiereichen Gasstromes beiträgt

In Fig.2 ist eine ähnlich aufgebaute Sicherheitseinrichtung für den Beifahrer eines Kraftfahrzeuges im Schnitt und ohne den zu füllenden Gassack gezeigt Es handelt sich dabei um ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, in welchem ein von einem nicht gezeigten Sensor gezündeter Gasgenerator 20 üblicher Bauart und zwei symmetrisch ausgebildete und zu beiden Seiten des Generators angeordnete Schalldämpfer 21, 22 untergebracht sind, von denen nachfolgend der erstgenannte näher beschrieben wird. Der Schalldämpfer 21 weist ähnlich wie die Konstruktion nach F i g. 1 konzentrisch angeordnete kommunizierende Ringräume 24, 25, 26 auf, welche von Stegringen 27, 28, 29, 30 sowie von den dazugehörigen kreisrunden Bodenplatten 31 und 32 gebildet werden. Die Stegringe 27 bis 30 sind mit ihren Bodenplatten gegeneinander und zum Gehäuse 33 des Generators durch Stiftschrauben 35 festgelegt. Das Ganze wird von einem Außengehäuse 34 umschlossen.

Das im Gasgenerator 20 erzeugte und durch die Bohrungen 36 des inneren Generatorgehäuses in den Gassammeiraum 37 austretende Gas strömt zu den Schalldämpfern 21 und 22. Nachfolgend wird nur die Wirkungsweise des Schalldämpfers 21 erläutert. Der Schalldämpfer 22 arbeitet in gleicher Weise.

Der Gasstrom tritt durch das zentrische Leitrohr 23 in den Schalldämpfer 21 ein und staut sich zunächst an der Bodenwand 38, von wo er in den Ringraum 24 umgelenkt wird und bis zu einem gewissen Grade bereits an Geschwindigkeit verliert, da er an der Bodenwand 38 — der ersten der zu passierenden Staupunkte — abgebremst wird, wobei von der Bodenplatte 31 bereits eine beträchtliche Energiemenge aufgenommen und in Wärme umgeformt wird. Gleiches geschieht an den weiteren Stauwänden 39 und 40, so daß der aus den öffnungen 41 und 42 zwischen den Stegen 43 in den nicht gezeichneten Gassack austretende Gasstrom schon soweit abgekühlt und in seiner Geschwindigkeit herabgesetzt ist, daß für den flexiblen Sack keine Gefahr der Beschädigung mehr besteht und auch ein lauter Knall vermieden wird.

In F i g. 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer zweistufigen Gasgeneratoranlage dargestellt. Es sind zwei Gasgeneratoren mit unsymmetrischen Feststofftreibsätzen 44 und 45 vorhanden. Hier wird das zum Füllen des Gassackes benötigte Druckgas aus zwei Quellen hergeleitet und — nachdem es in der oben besprochenen Weise durch mehrfache Umlenkung in den Schalldämpfern 46 und 47 bez. Temperatur und Druck reduziert wurde — durch die Auslaßschlitze 48 und 49 in den nicht dargestellten Gassack eingeblasen. Die bereits bei der Beschreibung der F i g. 1 und 2 näher bezeichneten Konstruktionseinzelheiten der Gasgene-

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und werden hier nicht näher beschrieben. Der Weg des Gasstromes durch den Schalldämpfer 46 ist mittels der Pfeile 14 bis 19 angedeutet.

Die beiden Gasgeneratoren gemäß F i g. 3 werden fahrgeschwindigkeitsabhängig gezündet, so daß das entwickelte Gasvolumen bzw. die Füllung des Gassakkcs bei Kollisionen, die sich bei höherer Geschwindigkeit des Fahrzeuges ereignen, größer ist als das Volumen, welches bei Zusammenstößen mit niedriger Fahrgeschwindigkeit in den Gassack strömt.

Fig.4 ist eine perspektivische Ansicht der Gaszuführeinheit nach F i g. 2. Im zylindrischen Gehäuse 50 sind nicht sichtbar ein Gasgenerator und die dazugehörigen Schalldämpfer untergebracht. Durch Schlitze 51 tritt das Gas in den Raum 52, der von der zeichnerisch nur teilweise dargestellten Anschlußkonsole 53 gebildet wird. Diese wird mittels des Einbaurahmens 54 am zeichnerisch nicht dargestellten Armaturenbrett voi dem Beifahrersitz eines Kraftfahrzeuges befestigt. Au dem teilweise freigelegten Einbaurahmen 54 liegt da: teilweise abgeschnitten dargestellte Lochblech 55 auf dessen abgekröpfter Rand 56 zusammen mit den Randbereich des Gassackes 57 und seitlichen z. B. au; weichplastischem Material bestehenden Stützleisten 5i durch Schrauben 59 gehalten wird. Zwischen der Stützleisten 58 ist der Gassack in zickzaickförmigei

ίο Faltung 60 eingelegt. In Richtung zum Beifahrer ist dei gefaltete Gassack 57 mittels einer Berstfolie 61, welche bei Belastung durch beginnendes Aufblähen de!

Gassackes 57 in den Trennähten 62 aufreißt,abgedeckt.

Zur Reinigung des in den Gassack 57 einströmender Gases ist ein am Lochblech 55 anliegendes Filtergewebc 63 in den Gasstrom eingeschaltet, wodurch snsbesonde re die Abbrandreste zurückgehalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gaszuführeinheit einer Aufprallschutzvorrichtung mit einem aufblasbaren Schutzkissen für Kraftfahrzeuginsassen, wobei die Gaszuführeinheit eine Vorrichtung zum Dämpfen des Schalls und zum Kühlen des Gases beim Oberströmen in das Schutzkissen aufweist, gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Gehäuseteile (11 und 12 bzw. 31 und 32) mit stirnseitig konzentrisch angeordneten Stegringen (5¹, V, 9¹, 13'; 27 bis 30), wobei die Stegringe nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteile jeweils im Abstand in die Zwischenräume der gegenüberliegenden Stegringe hineinragen und dabei im Längsschnitt mäanderformig vom Zentrum des Saukörpers zur Peripherie verlaufende Kanäie bilden.

2. Gaszuführeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Gehäuseteilen (II und 12) bestehende Baukörper als Träger mindestens eines, vorzugsweise zentrisch gelagerten, Treibsatzes (3) dient.