DE4105788A1 - Schutzeinrichtung fuer insassen eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Insassen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem zur Speicherung eines Gases dienenden länglichen Druck­ behälter, der mittels wenigstens einer durch ein Ventil ver­ schließbaren Ausströmöffnung mit einem durch das Gas auf­ blasbaren Sack verbunden ist.

Eine solche Schutzeinrichtung ist aus der DE-OS 23 05 908 be­ kannt. Dabei ist der Druckbehälter stirnseitig über eine durch ein Ventil verschlossene Auslaßöffnung mit dem aufblasbaren Luftsack verbunden. Zwischen dem Sack und dem Druckbehälter ist im Bereich der Auslaßöffnung zudem eine Treibmittelkammer vor­ gesehen, die bei Zündung der Treibladung das plattenartige Ventil an der Stirnseite des Druckbehälters absprengt und so das Ausströmen des Gases in den Sack freigibt. Eine solche Einrichtung benötigt viel Platz in Fahrzeuglängsrichtung für ihren Einbau. Das ausströmende Gas wird durch die in der Aus­ trittsöffnung angeordnete Treibmittelkammer behindert.

Es ist auch bekannt (DE-OS 17 81 383), einen Druckbehälter einer Insassenschutzeinrichtung quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs in einer länglichen Ausnehmung im Armaturenbrett des Fahrzeugs anzuordnen. Der Druckbehälter ist konzentrisch von einem mit einer horizontalen schlitzartigen Auslaßöffnung versehenen Außenbehälter umgeben und wird bei Bedarf durch die Explosion einer Sprengladung entlang einer horizontalen Soll­ bruchlinie über seine gesamte Länge aufgerissen, wodurch das Gas in den Außenbehälter und von dort durch die Auslaßöffnung in den Sack ausströmen kann. Durch das Aufreißen des Druck­ behälters ist ein kontrolliertes Aufblasen des Sackes nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzeinrichtung der ein­ gangs genannten Art zu verbessern und die Möglichkeit einer kontrollierten Befüllung des Luftsackes zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckbehälter einen Ventilblock enthält, der in Abstand zu den beiden Stirnenden des Druckbehälters in dessen mittleren Bereich angeordnet ist und in dem die wenigstens eine Ausströmöffnung radial nach außen gerichtet ist.

Durch das Vorsehen eines Ventilblocks können auch mehrere Funktionselemente der Schutzeinrichtung neben der mit dem Ventil versehenen Ausströmöffnung vorgesehen werden, wenn das gewünscht ist, so daß ein zentraler Funktionsblock gebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann der Druckbehälter quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs in einem kleinen, speziell für die Aufnahme des Druckbehälters geeigneten Fach vor dem Beifahrersitz, beispielsweise oberhalb des Handschuhfachs untergebracht werden. Die Funktion des Handschuhfachs wird dadurch nicht beeinträchtigt. Durch die radiale Ausrichtung der Ausströmöffnung wird auch bei einem solchen Einbau die Funktion der Schutzeinrichtung selbst in Fächern geringer Tiefe nicht beeinträchtigt. Durch die Anordnung des Ventilblockes im Mittelbereich ergeben sich besonders gute Ausströmverhältnisse. Zweckmäßig ist der Ventilblock in gleichem Abstand zu den beiden Stirnenden des Druckbehälters zentral in diesem angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilblock als zur Mittellängsachse des Druckbehälters konzentrisch angeord­ netes, insbesondere geschmiedetes Hohlprofilteil ausgebildet, an das koaxial von beiden Seiten her zwei halbschalenartige Behälterteile gasdicht angeschlossen sind. Dadurch erhält der Druckbehälter in diesem Bereich eine hohe Stabilität. Die Aus­ bildung als geschmiedetes Hohlprofilteil sorgt für eine hohe Werkstoffqualität des Ventilblocks, wodurch der Druckbehälter auch gegen sehr hohe Druckbelastungen gesichert ist. Das gas­ dichte Anschließen der Behälterteile, das beispielsweise durch ein Elektronenstrahlschweißen erfolgt, führt dazu, daß auch auf längere Zeit kein Gas aus dem Behälter austreten kann. Sowohl der Ventilblock als auch die beiden Behälterteile sind aus Aluminium gefertigt und besitzen daher ein geringes Gewicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilblock mit mehreren über seinen Umfang verteilten Anschlüssen versehen, in die Funktionselemente der Schutzeinrichtung einsetzbar sind. Funktionselemente sind dabei neben den Ausströmventilen auch ein als pyrotechnisches System dienendes, mit einer Treibladung versehenes Hubelement, eine Druckanzeigevorrichtung, ein Schmelzventil oder ähnliche Funktions- und Sicherheitseinrich­ tungen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilblock wenigstens zwei einander gegenüberliegende Anschlüsse auf, die jeweils eine mit einem Ausströmventil versehene Ausströmöffnung enthalten. Dadurch wird eine rückstoßfreie Ausströmung des Druckbehälterinhalts im Einsatzfall erreicht. Dies ist insbe­ sondere vorteilhaft, da sich das Gas im Behälter unter einem sehr hohen Druck befindet und daher bei lediglich einer Aus­ strömöffnung eine enorme Rückstoßbelastung auf den Behälter ausüben würde.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Ausström­ ventil als ein in die Öffnung des Anschlusses eingeschweißter Ventilteller ausgebildet, der mit einer der Größe der Ausström­ öffnung entsprechenden ringförmigen Sollbruchlinie versehen ist. Dadurch werden Dichtungen unnötig, so daß auch über eine lange Zeitdauer eine hermetische Dichtheit des Druckbehälters gewährleistet ist. Druckverluste des Druckbehälters werden somit vermieden. Die Sollbruchlinien sind so gestaltet, daß sie beim Aufbrechen eine vorbestimmte Ausströmcharakteristik der Ausströmventile garantieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Ausström­ ventile eine Ausströmcharakteristik mit einer flach ansteigen­ den, S-schlagförmigen Kennlinie auf. Dadurch werden hohe, schlagartige Belastungen beim Ausströmvorgang, die zu einer Überlastung des Sackgewebes führen könnten, vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an jedem Ventil­ teller ein radial ins Innere des Druckbehälters ragender Ventilschaft vorgesehen, dessen Endbereich an dem Endbereich des Ventilschaftes des gegenüberliegenden Ventiltellers seit­ lich überlappend anliegt. In weiterer Ausgestaltung sind die Endbereiche der beiden Ventilschäfte mit miteinander fluch­ tenden Langlochöffnungen versehen, in die ein lotrecht zur Bewegungsrichtung der Ausströmventile beweglicher Stufenkolben eingreift. In weiterer Ausgestaltung ist ein Anschluß des Ventilblocks mit einem einen Zünder und eine Treibladung ent­ haltenden Hubelement versehen, an den eine ins Behälterinnere ragende rohrförmige Führung zur gleitbeweglichen Führung des Stufenkolbens anschließt. Durch diese Anordnung wird der Stufenkolben nach dem Zünden der Treibladung des Hubelementes gegen die Endbereiche der Ventilschäfte getrieben und knickt diese. Dadurch brechen die Ventilteller entlang ihrer Soll­ bruchlinien und geben die Ausströmöffnungen frei. Das Auf­ brechen der Ventilteller erfolgt dabei um eine imaginäre Mittelachse, so daß sich bei Beginn des Ausströmvorgangs zu beiden Seiten des Ventiltellers sichelförmige Öffnungen er­ geben, die die flach ansteigende Flanke der S-schlagförmigen Ausströmlinie definieren. Der Stufenkolben ragt durch die Lang­ lochöffnungen in den Ventilschäften hindurch und hält die beiden Ausströmventile im Behälterinneren, so daß diese nicht unkontrolliert in den sich aufblasenden Sack hineinschießen können. Das Hubelement bildet ein hermetisch abgedichtetes pyrotechnisches System, so daß das bei der Zündung des Fest­ stoffes im Hubelement entstehende Gas zum Heraustreiben des Kolbens nicht an die Umgebung bringen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Ventilteller mit einem bolzenartigen, ins Innere des Druckbehälters ragenden Ventilschaft versehen, der dem anderen Ventilschaft in geringem Abstand symmetrisch zu einer Mittellängsebene des Druckbehäl­ ters koaxial gegenüberliegt und mit diesem durch einen Siche­ rungsring verbunden ist. In weiterer Ausgestaltung ist ein das Hubelement enthaltendes pyrotechnisches System in einem An­ schluß des Ventilblocks angeordnet, das mit einem auf die Enden der Ventilschäfte gerichteten, lotrecht zu diesen beweglichen Kolben versehen ist. Diese Ventilschäfte sind gegenüber der anderen Ausführungsform stabiler, so daß ein Verbiegen der Ventilschäfte bei einem Auftreffen des Kolbens in jedem Fall vermieden wird. Der Sicherungsring dient dazu, ein unkontrol­ liertes Herausschießen der Ausströmventile in den sich auf­ blasenden Sack zu vermeiden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anschluß mit einer Vorrichtung zum Anzeigen des Gasdrucks im Druckbehälter vorgesehen. Dadurch kann der Druck im Druckbehälter überprüft werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandung des Druckbehälters mit einer Faserverstärkung versehen. In weiterer Ausgestaltung ist als Faserverstärkung eine den Druckbehälter umgebende Faserverbundwicklung vorgesehen. Diese Verstärkung des gesamten Druckbehälters gibt ihm eine hohe Stabilität, durch die er das in ihm befindliche Gas, beispielsweise Stick­ stoff, unter einem hohen Druck von etwa 400 bis 500 bar speichern kann. Dennoch zeichnet sich der Druckbehälter durch ein geringes Gewicht aus. Die symmetrische Anordnung der Anschlüsse ermöglicht ein solches Umwickeln. Bei den Ausfüh­ rungsbeispielen ließ sich eine Druckerhöhung um den Faktor 5-10 gegenüber bekannten Systemen bei einer gleichzeitigen Halbie­ rung des Gewichts der Schutzeinrichtung erreichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an beiden Stirn­ enden des Druckbehälters je ein Anschlußstutzen zur Befestigung im Kraftfahrzeug vorgesehen. Dadurch werden Lagerungs- und Reaktionskräfte direkt auf die Faserverstärkung des Druckbehäl­ ters übertragen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anschlußstutzen mit einer druck- und gasdicht verschließbaren Befüllöffnung versehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anschlußstutzen zur Sicherung des Druckbehälters gegen hohe Umgebungstempera­ turen mit einem Schmelzventil versehen. Bei beispielsweise auf­ grund von Fahrzeugbränden entstehenden hohen Temperaturen und den daraus resultierenden hohen Druckbelastungen des Druck­ behälters kann daher das Gas kontrolliert an die Umgebung ab­ strömen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnungen darge­ stellt sind.

Fig. 1 zeigt einen Druckbehälter einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung für Insassen eines Kraftfahrzeugs, der beispielsweise für eine Anordnung im Bereich der Armaturentafel oberhalb eines Handschuhfachs vor einem Beifahrersitz eines Personenkraftwagens geeignet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Ventilblock des Druckbehälters nach Fig. 1 entlang der Linie II-II in Fig. 1, wobei über den Umfang des Ventilblocks ver­ teilt vier Anschlüsse für Funktionselemente angeord­ net sind,

Fig. 2a einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Ventilblocks ähnlich Fig. 2 und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Ventilblocks nach Fig. 2, in dem ein in eine Auslaß­ öffnung eingeschweißtes Ausströmventil dargestellt ist, das mit einem in den Druckbehälter hineinragen­ den Ventilschaft versehen ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckbehälter (1, 2, 3) ist Teil einer Schutzeinrichtung für Insassen eines Personenkraftwagens, die vor dem Beifahrersitz des Fahrzeuginnenraums im Bereich einer unterhalb der Windschutzscheibe angebrachten Armaturen­ tafel angeordnet ist. Die Schutzeinrichtung befindet sich bei­ spielsweise in einem speziell dafür ausgelegten Raum der Armaturentafel oberhalb des Handschuhfachs, so daß die Funktion des Handschuhfachs nicht beeinträchtigt ist. Der Druckbehälter (1, 2, 3) bildet ein um seine Mittellängsachse (22) im wesent­ lichen rotationssymmetrisches hohlzylindrisches Bauteil, das an seinen gegenüberliegenden Stirnenden geschlossen ist und jeweils mit einem Anschlußstutzen (20, 21) versehen ist. Die Abmessungen des Druckbehälters (1, 2, 3) sind so bestimmt, daß er in den vorgesehenen Raum der Armaturentafel quer zur Fahrt­ richtung des Personenkraftwagens eingepaßt werden kann. Die beiden Anschlußstutzen (20, 21) dienen zur Befestigung des Druckbehälters (1, 2, 3). Dazu sind beispielsweise an einem entsprechenden Karosserierahmenteil im Bereich oberhalb des Handschuhfachs zwei Lagerflansche vorgesehen, die die beiden Anschlußstutzen (20, 21) umgreifen und so den Druckbehälter (1, 2, 3) fixieren. Der Druckbehälter (1, 2, 3) wird von einem auf­ blasbaren trommelartig ausgebildeten Sack umgeben, der im Bereich der beiden Anschlußstutzen (20, 21) am Druckbehälter (1, 2, 3) fixiert ist und sich rückseitig gegen eine Abstütz­ platte abstützt. Dieser Sack ist in seiner Ruhestellung vor dem Druckbehälter (1, 2, 3) zusammengefaltet und bläst sich bei einem Unfall innerhalb weniger Millisekunden in Richtung zum Beifahrer auf und schützt diesen weitgehend vor Verletzungen. Dazu ist in der den Raum für die Schutzeinrichtung abdeckenden Abdeckung der Armaturentafel eine Sollbruchstelle vorgesehen, durch die die Abdeckung zur Windschutzscheibe hin nach oben aufklappt und somit die Ausweitung des Sacks freigibt. Das Füllvolumen des Sacks beträgt etwa 140-170 Liter.

In der Mitte des Druckbehälters (1, 2, 3) ist konzentrisch zur Mittellängsachse (22) ein zentraler, ein ringförmiges Hohl­ profilteil bildender Ventilblock (1) vorgesehen, an den zwei einander gegenüberliegende halbschalenartige, beispielsweise glockenförmige Behälterteile (2, 3) anschließen. Der Ventil­ block (1) ist aus Aluminium geschmiedet. Die Behälterteile (2, 3) sind dünnwandig und ebenfalls aus Aluminium hergestellt. Sie sind rotationssymmetrisch und an ihren freien Stirnenden mit den Anschlußstutzen (20 und 21) versehen. Die jeweils gegen­ überliegende offene Stirnseite des Behältersteils (2, 3) schließt stumpf an die jeweilige Stirnseite des Ventilblocks (1) an und ist mit diesem gasdicht verschweißt. Die gasdichte Verschweißung erfolgt beispielsweise durch eine Elektronen- oder Laserstrahlschweißung.

Durch diese Verbindung ergeben die Behälterteile (2, 3) und der Ventilblock (1) einen gemeinsamen Druckbehälter (1, 2, 3). Der geschmiedete Ventilblock (1) weist unterschiedliche Wandstärken auf, die sich durch einen im wesentlichen quadratischen Innen­ querschnitt bzw. durch eine im wesentlichen zylindrische Außen­ kontur ergeben (s. Fig. 2, Fig. 2a). Im Bereich der vier Seiten des quadratförmigen Innenquerschnitts sind über den Umfang des Ventilblocks (1) vier rohrförmige Anschlüsse (4, 5, 6, 7) symmetrisch verteilt angeordnet, die jeweils radial nach außen abragen. Dadurch sind die Anschlüsse (4, 5, 6, 7) im Bereich der erhöhten Wandstärke und damit erhöhter Stabilität des Ventilblocks (1) angeordnet. Zur Erhöhung seiner Festigkeit ist der Druckbehälter (1, 2, 3) mit hochfesten Aramid- oder Kohlen­ stoffasern umwickelt, die durch Epoxidharz in ihrer Lage auf dem Druckbehälter (1, 2, 3) fixiert sind. Durch diese Faser­ umwicklung enthält der Druckbehälter (1, 2, 3) eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Der Druckbehälter (1, 2, 3) dient zur Speicherung eines Gases, beispielsweise Stickstoff, das unter einem Druck von etwa 400 bis 500 bar im Druckbehälter (1, 2, 3) gespeichert ist.

Die beiden Anschlüsse (4, 5) des Ventilblocks (1) sind einander gegenüberliegend angeordnet und mit jeweils einer in das Innere des Druckbehälters führenden Ausströmöffnung versehen. Wie ins­ besondere aus Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, sind diese Ausströmöffnungen durch zwei Ventilteller (10) abgedichtet, die in die jeweilige Ausströmöffnung eingeschweißt sind. Die Ventilteller (10) liegen auf einer ringförmigen Auflageschulter des Anschlusses (4, 5) auf und sind dort gasdicht verschweißt. Sie weisen jeweils einen ins Behälterinnere ragenden Ventil­ schaft (8) auf, der im folgenden noch näher beschrieben wird. Jeder Ventilteller (10) ist auf seiner Ober- und/oder auf seiner Unterseite mit zwei einander gegenüberliegenden Ring­ nuten (9) versehen, die eine dem Durchmesser der Ausström­ öffnung entsprechende ringförmige Sollbruchlinie für den Ventilteller (10) bilden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden die beiden Ventilschäfte (8) fingerartige Fortsätze, die jeweils über die Mittelebene des Druckbehälters in Richtung des gegenüberliegenden Ventil­ tellers (10) ragen und sich somit in ihrem Endbereich über­ lappen. Um eine Überlappung der Ventilschäfte (8) zu ermög­ lichen, verjüngen sich die Ventilschäfte (8) ab etwa einem Drittel ihrer ins Behälterinnere ragenden Länge auf die Hälfte ihrer Breite, wobei die Verjüngung derart asymmetrisch erfolgt, daß der eine Ventilschaft (8) in der Zeichnung nach Fig. 2 links der Mittellängsebene und der andere Ventilschaft (8) ent­ sprechend gleichsinnig rechts der Mittellängsebene am benach­ barten Ventilschaft (8) vorbeiragt. Die beiden Ventilschäfte (8) liegen daher im mittleren Bereich des Behälterinneren an­ einander an. In seinem mit dem anderen Ventilschaft (8) über­ lagerten Endbereich ist jeder Ventilschaft (8) mit einem Langloch (12) versehen, die in Richtung der Mittelachse (24) miteinander fluchten.

Durch diese beiden Langlochöffnungen (12) ragt eine Kolben­ stange (15) eines Stufenkolbens (14, 15, 25) hindurch, der nachfolgend noch beschrieben wird. Koaxial zur Mittelachse (24) ist auf der in Fig. 2 rechten Seite des Ventilblocks (1) ein hohlzylindrischer Anschluß (6) angeordnet, in dem ein ein Hubelement (13) enthaltendes pyrotechnisches System befestigt ist. Dieses Hubelement (13) enthält einen elektrischen Zünder, dessen elektrische Leitungen (18) schematisch dargestellt sind. Im Hubelement ist eine geringe Menge Treibladungspulver vorge­ sehen, das bei der Zündung verbrennt und ein Treibgas ent­ wickelt. Das pyrotechnische System dient zum Treiben des Stufenkolbens (14, 15, 25) in Richtung der Ventilschäfte (8), wie nachfolgend noch beschrieben wird. Das pyrotechnische System ist in sich hermetisch abgedichtet, so daß auch bei der Zündung kein Treibgas nach außen an die Umgebung oder ins Behälterinnere treten kann.

Der Boden des hohlzylindrischen Anschlusses (6) ist mit einer kreisringförmigen Anschlagschulter (27) versehen, an der das Hubelement (13) anliegt. Das Hubelement (13) dichtet den Anschluß (6) nach außen gasdicht ab. An die Anschlagschulter (27) schließt eine konzentrisch zur Mittelachse (24) in das Behälterinnere hineinragende zylinderartige Führung (26) an, in der der Stufenkolben (14, 15, 25) gleitbeweglich geführlich ist. Der Stufenkolben (14, 15, 25) weist zwei in Abstand zueinander angeordnete zylindrische Kolbenteile (14 und 25) auf, die mittels einer Kolbenstange (15) miteinander verbunden sind. Das Kolbenteil (25) befindet sich etwa in der Mitte des Stufenkolbens (14, 15, 25), so daß die Kolbenstange (15) vom Kolbenteil (14) aus über das Kolbenteil (25) hinausrägt. Der Durchmesser des Kolbenteils (14) entspricht dem Innendurch­ messer der zylindrischen Führung (26), so daß dieses Kolbenteil (14) in der zylindrischen Führung (26) gleitbeweglich ist. Der Durchmesser des Kolbenteils (25) entspricht dem Außendurch­ messer der zylinderartigen Führung (26). Während sich das Kolbenteil (14) innerhalb der Führung (26) befindet, schließt das Kolbenteil (25) in der in Fig. 2 gezeigten Position direkt an das Stirnende der rohrförmigen Führung (26) an und liegt zudem auf seiner gegenüberliegenden Seite an dem Ventilschaft (8) des im Anschluß (5) befestigten Ventiltellers (10) an. Die Kolbenstange (15) des Stufenkolbens (14, 15, 25) ragt durch die beiden Langlochöffnungen (12) der beiden Ventilschäfte (8) hindurch.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2a sind die Ventilteller (10) in den gegenüberliegenden Anschlüssen (4, 5) mit bolzen­ artigen ins Behälterinnere ragenden Ventilschäften (8a) ver­ sehen. Die Ventilschäfte (8a) sind koaxial zueinander ange­ ordnet und schließen symmetrisch zur durch die Achse (24) gekennzeichneten Mittellängsebene in geringem Abstand zuein­ ander stirnseitig aneinander an. Im Gegensatz zum Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 stehen sich daher die freien Stirnenden der Ventilschäfte (8a) stumpf gegenüber. Ähnlich Fig. 2 weist auch das das Hubelement (13) enthaltende pyrotechnische System einen lotrecht zu den Ventilschäften (8a) auf deren Enden gerichteten bolzenartigen Kolben (14a) auf, der in einer entsprechenden Führung (26a) geführt ist. Jeder Ventilschaft (8a) ist mit einer Bohrung (29) versehen, durch die ein aus Stahl hergestellter Sicherungsring (28) hindurchragt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist der Sicherungsring (28) in Fig. 2a aufgebrochen dargestellt. Um die Ausströmventile (10, 8a) jedoch mit ausreichender Sicherheit im Behälterinneren zu halten, ist der Sicherungsring (28) beispielsweise starr in den Bohrungen (29) befestigt oder seine beiden Enden sind durch Verschweißen oder Verlöten miteinander verbunden. Die Funktions­ weise dieser Anordnung entspricht im wesentlichen der anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 im folgenden ausführlich beschriebenen Funktion, der Kolben (14a) prallt jedoch stumpf auf die Enden der Ventilschäfte (8a) auf.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Anschlusses (6) ist ein Anschluß (7) konzentrisch zur Mittelachse (24) vorgesehen, in befestigt ist. Die Druckanzeigevorrichtung weist beispielsweise ein nicht gezeigtes elektronisches Meßsystem auf, an das eine Steuereinheit angeschlossen ist, die eine Signalauswertung der von der Druckanzeigevorrichtung gelieferten Drucksignale und damit eine Überprüfung des jeweils vorhandenen Behälterdrucks gestattet. Der Anschluß (7) ist gegen das Behälterinnere durch eine in den Anschluß (7) gasdicht eingeschweißte Membran (16) als Maß für den Behälterinnendruck gilt.

Der Anschlußstutzen (21) des Behälterteils (2) ist nach Fig. 1 mit einer ins Behälterinnere ragenden Gewindebohrung (17) ver­ sehen, in die ein Schmelzventil einschraubbar ist. Dieses an sich bekannte Schmelzventil dient dazu, den unter hohem Druck stehenden Behälterinhalt, beispielsweise ein Edelgas oder auch Stickstoff, bei Fahrzeugbränden kontrolliert und langsam an die Umgebung abströmen zu lassen. Die Gewindebohrung (17) kann beispielsweise gleichzeitig als Befüllöffnung verwendet werden.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich die Befüllöffnung am gegenüberliegenden Anschlußstutzen (20) des Druckbehälters (1, 2, 3) befindet, die nach dem Befüllvorgang mit einem Stopfen druck- und gasdicht verschlossen wird.

Nach dem elektrischen Zünden der Treibladung des Hubelementes (13) im pyrotechnischen System wird der Stufenkolben (14, 15, 25) koaxial zur Mittelachse (24) ins Behälterinnere getrieben. Durch diese Belastung werden die beiden Ventilschäfte (8) der Ventilteller (10) (in Fig. 2 nach links) geknickt, wodurch die Ventilteller (10) entlang ihrer Sollbruchstellen (9) brechen und sich von ihrem festgeschweißten Rand (23) lösen. In gleicher Weise erfolgt das Ausknicken der Ventilschäfte (8a), wobei diese jedoch gegenüber den Ventilschäften (8) nach Fig. 2 stabiler sind und so ein exakteres Brechen der Ventilteller (10) entlang ihrer Sollbruchstellen (9) garantieren. Beim Auf­ brechen der Ventilteller (10) drehen sich diese um eine zur Zeichenebene lotrechte imaginäre Mittelachse, so daß sich kurz nach dem Aufbrechen der Sollbruchlinien (9) auf zwei gegen­ überliegenden Seiten jedes Ventiltellers (10) sichelförmige Öffnungen ergeben, durch die das unter hohem Druck stehende Gas zunächst für einen kurzen Zeitraum verhältnismäßig langsam ausströmt. Die Ausströmkennlinie verläuft daher zunächst flach. Die Sollbruchlinien (9) sind so ausgelegt, daß die Ventilteller beim Aufbrechen eine eine S-schlagförmige Kennlinie bildende Ausströmcharakteristik aufweisen. Nach dem erfolgten voll­ ständigen Abknicken der Ventilteller (10) um die imaginäre Mittelachse steigt die Kennlinie der Ausströmcharakteristik daher steil an, bis sie durch den nahezu beendeten Ausström­ vorgang und den damit verbundenen Druckausgleich flacher wird und sich einer Horizontalen annähert. Die hier beschriebene Kennlinie kann in einem Druck-Zeit-Diagramm dargestellt werden. Auf der Ordinate eines solchen Diagramms wird dabei der Druck und auf der Abszisse die Zeit während des Ausströmvorgangs aufgetragen. Durch das weiche Anfahren dieser Kennlinie wird eine Überlastung des aufzublasenden Sacks zu Beginn des Aus­ strömvorgangs vermieden.

Der Sack bläst sich somit lediglich durch Expansion des im Druckbehälter (1, 2, 3) unter hohem Druck stehenden Gases auf. Das pyrotechnische System selbst dient lediglich zum Bewegen des Kolbens (14a) bzw. (14, 15, 24) und ist in sich abge­ schlossen, so daß kein Treibgas in den Sack oder an die Um­ gebung abströmen kann. Durch die gegenüberliegende Anordnung von zwei Ausströmventilen, die gleichzeitig geknickt und geöffnet werden, kommt es zu einer rückstoßfreien Ausströmung des Gases in den Sack, so daß auf den Druckbehälter (1, 2, 3) beim Ausströmvorgang keine übermäßigen Belastungen auftreten. Dies ist insbesondere notwendig, da sich das Gas im Behälter­ inneren unter einem sehr hohen Druck befindet.

Die beschriebene Schutzeinrichtung kann neben einem Einsatz in Personenkraftwagen auch in anderen Fahrzeugen für den Personen­ transport eingesetzt werden. Als Beispiele hierfür seien Omnibusse und Eisenbahnwaggons genannt.

Claims (17)

1. Schutzeinrichtung für Insassen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem zur Speiche­ rung eines Gases dienenden, länglichen Druckbehälter, der mittels wenigstens einer durch ein Ventil verschließbaren Ausströmöffnung mit einem durch das Gas aufblasbaren Sack verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (1, 2, 3) einen Ventilblock (1) enthält, der in Abstand zu den beiden Stirnenden des Druckbehälters (1, 2, 3) in dessen mittleren Bereich angeordnet ist und in dem die wenigstens eine Ausströmöffnung radial nach außen gerichtet ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (1) in gleichem Abstand zu den beiden Stirnenden des Druckbehälters (1, 2, 3) zentral in diesem angeordnet ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (1) als zur Mittellängsachse (22) des Druckbehälters (1, 2, 3) konzentrisch angeordnetes, insbeson­ dere geschmiedetes Hohlprofilteil ausgebildet ist, an das koaxial von beiden Seiten her zwei halbschalenartige Behälter­ teile (2, 3) gasdicht angeschlossen sind.

4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (1) mit mehreren über seinen Umfang verteilten Anschlüssen (4, 5, 6, 7) versehen ist, in die Funktionselemente (10, 13, 16) der Schutzeinrichtung einsetzbar sind.

5. Schutzeinrichtung nach Anpruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (1) wenigstens zwei einander gegenüber­ liegende Anschlüsse (4, 5) aufweist, die jeweils eine mit einem Ausströmventil (10) versehene Ausströmöffnung enthalten.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausströmventil als ein in die Öffnung des Anschlusses (4, 5) eingeschweißter Ventilteller (10) ausgebildet ist, der mit einer der Größe der Ausströmöffnung entsprechenden ring­ förmigen Sollbruchlinie (9) versehen ist.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmventile (10) eine Ausströmcharakteristik mit einer flach ansteigenden, S-schlagförmigen Kennlinie aufweisen.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ventilteller (10) ein radial ins Innere des Druck­ behälters (1, 2, 3) ragender Ventilschaft (8) vorgesehen ist, dessen Endbereich an dem Endbereich des Ventilschaftes (8) des gegenüberliegenden Ventiltellers (10) seitlich überlappend an­ liegt.

9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der beiden Ventilschäfte (8) mit mitein­ ander fluchtenden Langlochöffnungen (12) versehen sind, in die ein lotrecht zu den Ventilschäften (8) beweglicher Kolben (14, 15, 25) eingreift.

10. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilteller (10) mit einem bolzenartigen, ins Innere des Druckbehälters (1, 2, 3) ragenden Ventilschaft (8a) ver­ sehen ist, dessen Stirnende dem Stirnende des anderen Ventil­ schaftes (8a) in geringem Abstand gegenüberliegt und der mit dem anderen Ventilschaft (8a) mittels eines Sicherungsringes (28) verbunden ist.

11. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (6) des Ventilblocks (1) ein ein Hubelement (13) enthaltendes pyrotechnisches System aufweist, das mit einer ins Behälterinnere ragenden zylinderartigen Führung (26, 26a) zur Führung eines auf die Endbereiche der Ventilschäfte (8, 8a) gerichteten, lotrecht zu diesen beweglichen Kolbens (14, 14a, 15, 25) versehen ist.

12. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (7) mit einer Vorrichtung zum Anzeigen des Gasdrucks im Druckbehälter (1, 2, 3) vorgesehen ist.

13. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Druckbehälters (1, 2, 3) mit einer Faser­ verstärkung versehen ist.

14. Schutzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserverstärkung eine den Druckbehälter (1, 2, 3) umgebende Faserverbundwicklung vorgesehen ist.

15. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Stirnenden des Druckbehälters (1, 2, 3) je ein Anschlußstutzen (20, 21) zur Befestigung im Fahrzeug vorgesehen ist.

16. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstutzen (21) mit einer druck- und gasdicht ver­ schließbaren Befüllöffnung (17) versehen ist.

17. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstutzen (21) zur Sicherung des Druckbehälters (1, 2, 3) bei hohen Umgebungstemperaturen mit einem Schmelz­ ventil versehen ist.