DE4011492A1 - Gaskissen-aufprallschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gaskissen-Aufprallschutzvor­ richtung (Airbag) für die Insassen eines Kraftfahrzeugs mit einem im Lenkrad angeordneten Gaskissen, das durch eine Druck­ gasquelle über eine Druckleitung aufblasbar ist.

Derartige Gaskissen-Aufprallschutzvorrichtungen sind bereits bekannt, beispielsweise aus den deutschen Patentschriften 36 44 554, 32 35 176 und 21 52 902. Die Druckgasquelle kann eine Gasdruckpatrone, eine Gasgeneratorpatrone oder ähnliches sein.

Bei den vorbekannten Lösungen wird das Gaskissen im Fall eines Aufpralls aufgeblasen. Es verbleibt dann in diesem auf­ geblasenen Zustand. Wenn das im Gaskissen enthaltene Gas nicht ausströmen kann, ist das unfallbedingte Eintauchen des Körpers in das Gaskissen relativ hart.

Bei den vorbekannten Lösungen sind die Gaspatronen (Druck­ gasquellen) im Lenkrad angeordnet. Im allgemeinen ist es erforderlich, zwei Gaspatronen vorzusehen, die zeitlich definiert verzögert werden, um ein zuverlässiges und voll­ ständiges Aufblasen des Luftkissens zu ermöglichen. Im Lenk­ rad ist allerdings der Platz begrenzt. Es können daher nur Gaspatronen bis zu einer bestimmten Größe verwendet werden. Zur Erreichung eines hohen Gasvolumens herrscht in den Gas­ patronen deshalb ein hoher Druck. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei kleinen Lenkrädern, beispielsweise bei Kleinwagen, und auch bei kleinen Sportlenkrädern.

Weiterhin ist das Lenkrad normalerweise der Sonneneinstrah­ lung ausgesetzt. Auf die im Lenkrad befindlichen Gaspatronen wirken daher große Temperaturdifferenzen, die bei der Aus­ legung der Gasdruckbehälter berücksichtigt werden müssen. Auch hierdurch ergeben sich in der Praxis Einschränkungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gaskissen-Aufprallschutz­ vorrichtung der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen, bei der die Baugröße der Druckgasquellen nicht durch die Lenkrad­ größe begrenzt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Druckgasquelle bzw. die Druckgasquellen sind außerhalb des Lenkrads angeordnet. In der Druckleitung von der Druckgas­ quelle zum Gaskissen ist ein Gasverteiler angeordnet, der aus zwei relativ zueinander drehbaren, gegeneinander abgedichte­ ten Verteilerscheiben besteht, die zwischen sich einen Ver­ teilerinnenraum begrenzen. Die erste Verteilerscheibe ist fahrzeugfest und die zweite Verteilerscheibe ist lenkradfest angeordnet. Durch den erfindungsgemäßen Gasverteiler ist es möglich, die Druckgasquellen außerhalb des Lenkrades anzu­ ordnen. Die Druckgasquellen können deshalb an einer Stelle im Fahrzeug angeordnet werden, an der genügend Platz vorhanden ist. Es können größere Druckgasbehälter verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, Druckgasbehälter zu verwenden, in denen geringerer Druck herrscht. Ein weiterer Vorteil kann dadurch erreicht werden, daß die Druckgasbehälter an einer Stelle im Fahrzeug angeordnet werden, an der keine Sonnen­ einstrahlung vorhanden ist und an der auch sonst keine großen Temperaturdifferenzen herrschen.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Verbindung zwischen den Gasdruckbehältern und dem Gaskissen flexibel ausgestaltet werden kann. Die erfindungsgemäße Gaskissen-Aufprallschutzvor­ richtung ist also auch für verstellbare Lenkräder geeignet.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der im Lenkrad vor­ handene Platz für das Gaskissen ausgenutzt werden kann. Es kann also ein größeres Gaskissen verwendet werden oder statt­ dessen ein kleineres Lenkrad vorgesehen werden.

Ein weiterer Vorteil liegt in der jetzt möglichen Standardi­ sierung. Da das Lenkrad lediglich das Gaskissen aufnehmen muß, kann eine standardisierte Gaskissen-Größe gewählt wer­ den, die auch noch in das kleinste zu verwendende Lenkrad hineinpaßt. Diese Gaskissengröße kann dann für alle Lenkräder bzw. Fahrzeuge verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erste Verteilerscheibe kann mit der Lenkradverkleidung verbunden sein. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Realisierung.

Der Verteilerinnenraum kann die Längssäule ringförmig um­ schließen. Auch hierdurch kann die Erfindung sehr platz­ sparend realisiert werden.

Die Teil-Druckleitung von der Druckgasquelle zur ersten Ver­ teilerscheibe kann zumindest teilweise in der Lenkradver­ kleidung verlaufen. Auch dies ist besonders platzsparend. Darüber hinaus können bei der Herstellung Vereinfachungen erreicht werden: Es ist möglich, in der Lenkradverkleidung entsprechende Kanäle vorzusehen, so daß ein gesondertes Bau­ teil für die Teil-Druckleitung nicht mehr erforderlich ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erfindungsgemäße Air­ bag mit einem Ablaßventil kombiniert wird, das zwischen dem Gaskissen-Innenraum und der Umgebung angeordnet ist und das bei Überschreitung einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen Gaskissen-Innenraum und Umgebung öffnet. Die zum Öffnen des Ablaßventils erforderliche Druckdifferenz wird so vorgegeben, daß sie überschritten wird, wenn der Körper in das Gaskissen eintaucht. Durch das Ablaßventil kann dann eine vorgebbare Gasmenge aus dem Gaskissen abströmen, wodurch ein weiches Eintauchen des Körpers in das Gaskissen ermöglicht wird.

Ein weiterer mit der Erfindung erreichbarer Vorteil besteht darin, daß der Airbag auch bei mehreren aufeinanderfolgenden Aufprallvorgängen zuverlässig wirkt. Es ist bereits bekannt gewesen, einen Gasdurchlauf im Gaskissen anzubringen, der zwar zuläßt, daß das Gaskissen einmal voll aufgeblasen wird, der aber dann das Gas sofort aus dem Kissen entläßt, so daß das Luftkissen in sich zusammenfällt und für einen weiteren Aufprall nicht mehr zur Verfügung steht. Nach der erfindungs­ gemäßen Lösung wird während des ersten Eintauchens des Kor­ pers in das Gaskissen das Ablaßventil geöffnet. Sobald der erste Eintauchvorgang beendet ist, schließt das Ablaßventil, und das zu diesem Zeitpunkt im Gaskissen vorhandene Gas ver­ bleibt im Gaskissen, wo es für einen eventuell nachfolgenden Aufprall wieder zum Schutz des Körpers zur Verfügung steht. Auch bei diesem nachfolgenden Aufprallvorgang öffnet das Ablaßventil während des Eintauchens des Körpers, so daß also auch beim zweiten und eventuell noch weiteren folgenden Auf­ prallvorgängen ein weiches Eintauchen des Körpers in das Gas­ kissen ermöglicht wird. Demgegenüber befand sich bei dem vor­ bekannten Gasdurchlauf das Gas nur für etwa 40 bis 50 Milli­ sekunden im Gaskissen. Nach Ablauf dieses Zeitraums war das Gaskissen dann wirkungslos. Die Zeitspanne von 40 bis 50 ms reicht jedoch nicht aus, um mehrere aufeinanderfolgende Aufprallvorgänge abzudecken. Nach der erfindungsgemäßen Lösung entweicht nur diejenige Gasmenge aus dem Gaskissen, die durch das jeweilige Eintauchen in den Airbag verdrängt wird, um ein weiches Eintauchen zu ermöglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen beschrieben.

Vorzugsweise beträgt die vorgegebene Druckdifferenz 1 bar. Bei einem Umgebungsdruck von etwa 1 bar entspricht dies also einem Druck von 2 bar im Gaskissen. Wenn der vorgegebene Differenzdruck zu gering ist, besteht die Gefahr, daß während des Eintauchens zu viel Gas verloren wird, so daß bei nach­ folgenden Aufprallvorgängen nicht mehr genügend Gas zur Ver­ fügung steht. Wenn der vorgegebene Differenzdruck zu groß gewählt wird, kann die Dämpfungswirkung beim Eintauchen des Körpers in das Gaskissen zu gering sein. Es ist also bei der Vorgabe des Differenzdrucks für das Ablaßventil ein Kompromiß zwischen Druckverlust bzw. Gasverlust einerseits und Dämpfungswirkung beim Eintauchen andererseits zu finden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Ablaßventil zunächst vollständig geschlossen ist und erst nach der Betätigung der Druckgas­ quelle aktiviert wird, vorzugsweise nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Betätigung der Druckgasquelle. Wenn das Ablaßventil zunächst vollständig geschlossen ist, kann nach der Betätigung der Druckgasquelle zunächst das Gaskissen ungestört vollständig aufgeblasen werden. Während dieser Zeit ist das Ablaßventil noch nicht aktiviert, es wirkt also wie eine geschlossene Wand. Im Ergebnis bedeutet dies, daß der vorgegebene Differenzdruck unendlich groß ist. Es kann aller­ dings auch genügen, wenn der vorgegebene Differenzdruck sehr groß ist.

Erst nach der Betätigung der Druckgasquelle wird das Ablaß­ ventil aktiviert. Ab der Aktivierung kann es dann als Ablaßventil mit vorgegebener Druckdifferenz wirken. Vorzugs­ weise erfolgt diese Aktivierung nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Betätigung der Druckgasquelle. Diese Zeitspanne wird so gewählt, daß einerseits genügend Zeit vorhanden ist, um das Gaskissen ungestört vollständig auf­ zublasen und daß andererseits das Ablaßventil möglichst frühzeitig aktiviert wird, um möglichst bald ein weiches Eintauchen des Körpers ermöglichen zu können.

Vorzugsweise wird das Ablaßventil 30 ms nach der Betätigung der Druckgasquelle aktiviert. Im allgemeinen genügen 30 ms, um das Gaskissen vollständig aufzublasen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind zwei Druckgas­ quellen vorhanden, wobei die zweite Druckgasquelle eine vor­ gegebene Zeitspanne von vorzugsweise 15 ms nach der ersten Druckgasquelle betätigt wird. Durch die zeitlich verzögerte Betätigung zweier Druckgasquellen wird ohne Gefährdung des Gaskissens bzw. des Gaskissen-Materials ein besonders schnelles und zuverlässiges Aufblasen des Gaskissens ermöglicht, wie beispielsweise in der DE-OS 31 50 297 be­ schrieben.

Das Ablaßventil kann über einen pyrotechnischen Auslöse­ mechanismus aktiviert werden.

Vorzugsweise besitzt das Ablaßventil ein Gehäuse, in dem ein eine Ventilplatte tragender Ventilstößel längsverschieblich geführt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn das Ablaßventil an seiner dem Gas­ kissen-Innenraum zugewandten Seite eine Abschlußplatte be­ sitzt, die vorzugsweise durch einen Stift entfernbar und/ oder zerstörbar ist, wobei der Stift vorzugsweise durch eine Treibladung antreibbar ist. Zunächst wirkt ausschließlich die Abschlußplatte, die eine vollständige Abdichtung des Ablaß­ ventils gegenüber dem Gaskissen-Innenraum bewirkt. Nach der Betätigung der Druckgasquelle wird die Abschlußplatte ent­ fernt oder zerstört, so daß ab diesem Zeitpunkt das Ablaß­ ventil aktiviert ist. Der die Abschlußplatte entfernende oder zerstörende Stift kann durch eine elektrisch betätigbare Treibladung antreibbar sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Lenkrad mit Airbag,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Gasverteiler in einer vergrößerten Ansicht,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 das in Fig. 1 dargestellte Ablaßventil in einer vergrößerten Ansicht und

Fig. 6 einen Schnitt durch die Lochplatte des Ablaß­ ventils der Fig. 5.

Der in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeug-Airbag besitzt Gasdruck­ zylinder 1, 2, die über Leitungen 31 mit dem Gasverteiler 32 verbunden sind. Vom anderen Ende des Gasverteilers 32 führen Leitungen 33 zu den Verteilerdüsen 34. Im Lenkrad 35 befindet sich das gefaltete Gaskissen 3 unterhalb des Aufrißpolsters 12. Bei einem Beifahrer-Airbag ist das Gaskissen hinter einem Aufrißpolster in der Armaturenverkleidung in Höhe des sonst üblichen Handschuhfaches untergebracht. Zusätzliche seitliche Airbags können in den Türen vorgesehen sein.

Wenn bei einem Unfall, beispielsweise durch Deformierung der Karosserie des Fahrzeugs, Gefahr für die Fahrzeuginsassen angezeigt wird, werden die Druckgasquellen 1, 2 mit einer Zeitverzögerung von 15 ms hintereinander gezündet. Von den Druckgasquellen 1, 2 gelangt dann Druckgas über die Leitungen 31 und den Gasverteiler 32 sowie die Druckleitungen 33 und die Düsen 34 in das Gaskissen 3, das dadurch aufgeblasen wird.

Die Fig. 2 zeigt den Gasverteiler 32 in einer vergrößerten Darstellung. Der Gasverteiler 32 besteht aus einer ersten, fahrzeugfesten Verteilerscheibe 41 und einer zweiten, lenk­ radfesten Verteilerscheibe 42, die zwischen sich einen Ver­ teilerinnenraum 43 begrenzen. Es sind zwei Gasleitungen 31 und vier Gasleitungen 33 vorgesehen, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Die Druckgasquellen 1, 2 sind außerhalb des Lenkrades 35 fahrzeugfest angeordnet. Die erste Verteiler­ scheibe 41 ist mit der Lenkradverkleidung verbunden. Der Gas­ verteiler 32 umschließt die Lenksäule 17 ringförmig. Die Teil-Druckleitungen 31 von den Druckgasquellen 1, 2 zur ersten Verteilerscheibe 41 verlaufen teilweise in der Lenk­ radverkleidung 19. Der untere, zur ersten Verteilerscheibe 41 gehörende Verteilerinnenraum 43 ist kreisringförmig (vgl. Fig. 3), der obere, zur zweiten Verteilerscheibe 42 gehörende Verteilerinnenraum 43 besteht aus vier kreisförmigen Teil­ räumen (vgl. Fig. 4), die zu jeweils einer Druckleitung 33 führen. Der Verteilerinnenraum 43 ist durch Dichtungen 44 abgedichtet. Die Lagerungen zur Ermöglichung der Relativ­ drehung zwischen der ersten Verteilerscheibe 41 und der zweiten Verteilerscheibe 42 sind mit 45 bezeichnet.

Zwischen dem Gaskissen-Innenraum 51 und der Umgebung 52 ist ein Ablaßventil 53 angeordnet, das in Fig. 5 vergrößert dar­ gestellt ist. Das Ablaßventil 53 ist mit einer Platte 54 fest und dicht verbunden. Die Platte 54 ist lenkradfest angeord­ net.

Wie in Fig. 5 gezeigt, besitzt das Ablaßventil 53 ein im wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 55, in dem eine Platte 56 mit Löchern 57 längsverschieblich und federbelastet 64 gelagert ist. Die Löcher 57 sind in der Lochplatte 56 längs eines Kreisbogens angeordnet (vgl. Fig. 6). Im Gehäuse 55 ist ein eine Ventilplatte 58 tragender Ventilstößel 59 längsver­ schieblich geführt. Das Ablaßventil 53 besitzt an seiner dem Gaskissen-Innenraum 51 zugewandten Seite eine Abschlußplatte 60, die mit dem Gehäuse 55 fest und abdichtend verbunden ist. Zunächst dichtet also die Abschlußplatte 60 den Gaskissen- Innenraum 51 vollständig ab; das Ablaßventil 53 ist noch nicht aktiviert und kann noch nicht wirken.

30 ms nach dem Zünden der ersten Druckgasquelle 1 und damit 15 ms nach dem Zünden der zweiten Druckgasquelle 2 wird die Abschlußplatte 60 zerstört. Dies geschieht durch den Stift 61, der durch die Treibladung 62 nach oben herausgeschossen wird, so daß er die Abschlußplatte 60 durchschlägt und zer­ stört. Damit ist das Ablaßventil 53 aktiviert. Die Treib­ ladung 62 kann über Leitungen 63 elektrisch gezündet werden.

Nach der Entfernung der Abschlußplatte 60 und damit Aktivie­ rung des Ablaßventils 53 wirkt der im Gaskissen-Innenraum 51 herrschende Druck über die Löcher 57 auf die Oberseite der Ventilplatte 58. Auf der Unterseite der Ventilplatte 58 wirkt der Druck der Umgebung 52. Der zum Öffnen des Ablaßventils 53 erforderliche Differenzdruck wird durch die Stärke der Feder 64 vorgegeben. Diese Feder 64 stützt sich unten an einem Absatz des Gehäuses 55 und oben an der Lochplatte 56 ab. Die Lochplatte 56 ist mit dem Ventilstößel 59 fest verbunden. An der oberen äußeren Ringfläche der Ventilplatte 58 befindet sich der Dichtungsring 65, der die Ventilplatte 58 gegenüber dem Gehäuse 55 abdichtet. Wenn der Differenzdruck groß genug ist, wird die Feder 64 zusammengedrückt, so daß die Ventil­ platte 58 vom Gehäuse 55 abhebt. Dann kann Gas vom Gaskissen- Innenraum 51 durch die Löcher 57 zwischen Gehäuse und Ventil­ platte 58 abströmen. Durch das Gas-Ablaßventil 53 wird eine Gasverdrängung im Airbag ermöglicht, wenn eine Person auf das Gaskissen geschleudert wird. Durch Abströmen des Gases durch die Verdrängung über das Körpergewicht kann das Airbag­ material entspannt werden und ein relativ weiches Eintauchen in das Gaskissen ermöglicht werden. Das Gas-Ablaßventil wird vorzugsweise computergesteuert über eine pyrotechnische Zünd­ anlage betätigt. Es ist beim Einschuß des Gases in den Airbag geschlossen und wird erst nach Ablauf von 28 bis 30 ms ge­ öffnet, um beim Eintauchen des Körpers in das Luftkissen das Material zu entspannen. Ein mehrfaches umfallbedingtes Ein­ tauchen des Körpers in die Luftkissen wird gefahrlos er­ möglicht; die Stützkräfte werden reduziert.

Claims (15)

1. Gaskissen-Aufprallschutzvorrichtung (Airbag) für die Insassen eines Kraftfahrzeuges mit einem im Lenkrad (35) angeordneten Gaskissen (3), das durch eine Druckgasquelle (1, 2) über eine Druckleitung (31, 33) aufblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasquelle (1, 2) außerhalb des Lenkrades (35) angeordnet ist und daß in der Druckleitung (31, 33) ein Gasverteiler (32) angeordnet ist, der aus zwei relativ zueinander drehbaren, gegeneinander abgedichteten (44) Verteilerscheiben (41, 42) besteht, die zwischen sich einen Verteilerinnenraum (43) begrenzen, wobei die erste Verteilerscheibe (41) fahrzeugfest und die zweite Verteilerscheibe (42) lenkradfest angeordnet ist.

2. Airbag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verteilerscheibe (41) mit der Lenkradverkleidung (19) verbunden ist.

3. Airbag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerinnenraum (43) die Lenksäule (17) ring­ förmig umschließt.

4. Airbag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Druckleitung (31) von der Druckgasquelle (1, 2) zur ersten Verteilerscheibe (41) teilweise in der Lenkradverkleidung (19) verläuft.

5. Airbag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch ein zwischen dem Gaskissen-Innenraum (51) und der Umgebung (52) angeordnetes Ablaßventil (53), das bei Überschreitung einer vorgegebenen Druckdifferenz zwi­ schen Gaskissen-Innenraum (51) und Umgebung (52) öffnet.

6. Airbag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Druckdifferenz 1 bar beträgt.

7. Airbag nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßventil (53) zunächst vollständig geschlossen ist und erst nach der Betätigung der Druckgasquelle (1, 2) aktiviert wird, vorzugsweise nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach der Betätigung der Druckgasquelle (1, 2) .

8. Airbag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßventil (53) 30 ms nach der Betätigung der Druckgas­ quelle (1, 2) aktiviert wird.

9. Airbag nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Druckgasquellen (1, 2) vorhanden sind und daß die zweite Druckgasquelle (2) eine vorgegebene Zeitspanne von vorzugsweise 15 ms nach der ersten Druck­ gasquelle (1) betätigt wird.

10. Airbag nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ablaßventil (53) über einen pyrotech­ nischen Auslösemechanismus (63, 62, 61, 60) aktiviert wird.

11. Airbag nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ablaßventil (53) ein Gehäuse (55) be­ sitzt, in dem ein eine Ventilplatte (58) tragender Ventil­ stößel (59) längsverschieblich und federbelastet (64) ge­ führt ist.

12. Airbag nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ablaßventil (53) an seiner dem Gas­ kissen-Innenraum (51) zugewandten Seite eine Abschluß­ platte (60) besitzt, die vorzugsweise durch einen Stift (61) entfernbar und/oder zerstörbar ist, wobei der Stift (61) vorzugsweise durch eine Treibladung (62) antreibbar ist.

13. Airbag nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (59) mit einer Lochplatte (56) ver­ bunden ist, die in dem Gehäuse (55) längsverschieblich geführt ist.

14. Airbag nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilplatte (58) auf dem unteren Ende des Gehäuses (55) dichtend aufliegt.

15. Airbag nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (64) zwischen einem Absatz des Gehäu­ ses (55) und der Lochplatte (56) als Druckfeder angeord­ net ist.