DE4239036C2 - Airbag-Aufblasvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auf­ blasen eines Airbags zum Zurückhalten der Bewegung eines Fahrzeuginsassen während einer Kollision.

Die Druckschrift US 48 46 368 offenbart eine Aufblasvor­ richtung zum Aufblasen eines Airbags zum Zurückhalten ei­ nes Fahrzeuginsassen während einer Kollision, und zwar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Aufblasvorrichtung beinhaltet eine Menge verbrennbaren, gaserzeugenden Materials welches in einem perforierten Rohr enthalten ist. Ein zylindrischer Filter ist um das perforierte Rohr gewickelt. Ein zylindrisches Gehäuse er­ streckt sich um und umschließt das gaserzeugende Mate­ rial, das perforierte (gelochte) Rohr und den Filter. Das Gehäuse besitzt Öffnungen in seiner zylindrischen Wand welche das Gas, das von der Aufblasvorrichtung erzeugt wird, in den Airbag leiten.

In der Aufblasvorrichtung gemäß der US 48 46 368 steigt der Druck des Gases, welches von der Aufblasvorrichtung erzeugt wird, bis zu einem vorbestimm­ ten Druck an bevor das Gas in den Airbag geleitet wird. Dies wird durch eine drucksteuernde Folienschicht, welche auf der Innenoberfläche des zylindrischen Gehäuses ange­ ordnet ist, erreicht. Die Folienschicht umgibt den Filter und das gaserzeugende Material. Teile der Folienschicht blockieren anfänglich den Ausfluß des Gases durch die Öffnungen in dem zylindrischen Gehäuse. Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses bis zu einem vorbestimmten Druck ansteigt, zerplatzen die Folienteile um das Gas freizuge­ ben. Ein Raum- oder Plenumsieb ist um die zylindrische äußere Oberfläche des Filters gewickelt, und zwar radial inwärts von der Folienschicht. Das Plenumsieb bildet einen ringförmigen Raum in welchem sich das durch das Verbrennen des Gaserzeugungsmaterials entstandene Gas an­ sammeln kann bis der Druck soweit steigt, daß die Folien­ schicht platzt.

Das Plenumsieb in der Aufblasvorrichtung der US 48 46 368 ist eine Maschensieb-Schicht. Das Sieb oder der Schirm weist eine Anzahl von Drähten auf welche sich in eine erste Richtung erstrecken, und zwar verwebt mit einer Anzahl von Drähten, welche sich in eine zweite Richtung erstrecken, die quer zur ersten Richtung liegt, erstrecken. Da die Drähte verwoben sind, bietet das Plenumsieb der Folienschicht keine glatte äußere Oberfläche dar. Vielmehr können an den Stellen, wo sich die Drähte überlappen und die Folienschicht berühren, Be­ anspruchungskonzentrationen auftreten.

Ferner sei auf die Druckschriften US 4 652 285, US 4 402 830 und US 4 289 510 verwiesen, wobei bei den dort beschriebenen Filterelementen durch die spiralförmigen Bänder bzw. Drahtstränge eine Stabilisierung der äußeren Form erfolgt, d. h. diese ersetzen ein rohr- oder becherförmiges Außengehäuse.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einer Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung eine Beschädigung einer Berstfolie durch ein um eine Gasquelle angeordnetes Filterelement zu vermeiden.

Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 vor. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung weist eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, wie z. B. eines Airbags, auf. Die Vorrichtung beinhaltet eine Gasquelle, um den Airbag aufzublasen. Ein Filter ist von der Gasquelle nach außen hin angeordnet und besitzt eine äußere Oberfläche.

Ein Drucksteuerglied ist beabstandet, vom Filter nach au­ ßen hin, angeordnet. Ein Raum- oder Plenumglied ist zwi­ schen dem Filter und dem drucksteuernden Glied ange­ bracht, um einen Raum zwischen ihnen herzustellen. Das Plenumglied ist ein Strang, welcher sich schraubenlinien­ förmig um die äußere Oberfläche des Filters erstreckt, um eine Anzahl von beabstandeten, sich umfangsmäßig erstrec­ kenden Windungen zu bilden. Gas von der Gasquelle sammelt sich im Raum an, bis genug Druck entstanden ist, um das drucksteuernde Glied platzen zu lassen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung besteht der Strang aus einem einzigen durchgehenden Stück Draht, wobei der Strang einen entlang seiner ganzen Länge im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser be­ sitzt. Das drucksteuernde Glied ist eine nicht perfo­ rierte Folienschicht, welche den Filter sowie das gaser­ zeugende Material umschließt. Der Draht besitzt eine glatte äußere Oberfläche. Somit handelt es sich bei jeg­ lichem Kontakt zwischen dem Draht und der Folienschicht um einen Linienkontakt. Dies hält die Beanspruchungskonzentrationen in der Folienschicht mini­ mal.

Die genannten Merkmale werden dem Fach­ mann durch das Lesen der folgenden Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen dargestellt:

Fig. 1 ist eine schematische Teilschnittansicht ei­ ner Fahrzeuginsassen-Sicherheitsvorrichtung, welche einen aufblasbaren Airbag sowie eine Aufblasvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt;

Fig. 2 ist eine Ansicht der Vorrichtung von Fig. 1 und stellt das Aufblasen des Airbags dar;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Aufblasvor­ richtung von Fig. 1, wobei Teile entfernt sind; und

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Auf­ blasvorrichtung zum Vorsehen von Gas zum Aufblasen eines Airbags zum Schützen eines Fahrzeuginsassen während plötzlicher Fahrzeugverzögerung, wie sie auftritt, wenn das Fahrzeug in einen Zusammenstoß verwickelt ist. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf verschiedene Auf­ blasvorrichtungen, einschließlich Aufblasvorrichtungen verschiedener Formen und Größen und Aufblasvorrichtungen mit unterschiedlichen Funktionsweisen. Zum Beispiel kann die Erfindung auf Aufblasvorrichtungen, die Gas durch das Entzünden brennbaren Materials erzeugen, angewendet wer­ den. Ebenso kann die Erfindung auch auf Aufblasvorrich­ tungen, die eine Menge an gespeichertem Gas verwenden, welches erhitzt wird und/oder von einem brennbaren Mate­ rial ergänzt wird, angewendet werden.

Repräsentativ für die vorliegende Erfindung zeigt Fig. 1 eine Aufblasvorrichtung 10 zum Aufblasen eines Airbags 12. Die Aufblasvorrichtung 10 ist üblicherweise von einer Bauart, wie sie in der genannten US 4 846 368 gezeigt ist. Die Aufblasvorrichtung 10 und der Airbag 12 befinden sich in einem Reaktionsbehälter oder -kanister 16, welcher in der Instrumententafel (Armaturenbrett) 18 eines Fahrzeuges angeordnet ist. Wenn das Fahrzeug eine plötzliche Verzögerung, wie sie während Zusammenstößen auftritt, erfährt, wird der Airbag 12 durch den schnellen Fluß von Gas von der Aufblasvorrich­ tung 10 von einem gefalteten Zustand, dargestellt in Fig. 1, zu einem aufgeblasenen Zustand, dargestellt in Fig. 2, bewegt. Wenn der Airbag sich im aufgeblasenen Zustand be­ findet erstreckt er sich, relativ zum Fahrzeug rückwärts, vom Reaktionskanister 16 in das Fahrzeuginsassenabteil, um die Vorwärtsbewegung eines Fahrzeuginsassen auf die Instrumententafel 18 hin zu verhindern.

Der Airbag 12 ist durch Klemm- oder Klammeranordnun­ gen 24 mit dem Reaktionskanister 16 verbunden. Der Reak­ tionskanister 16 besitzt eine Vielzahl von Umgebungsluft­ strömungsöffnungen 26 angeordnet zwischen der Aufblasvor­ richtung 10 und dem Airbag 12. Ein Material-Flächenele­ ment 30 umfaßt ein Paar Klappen 34, welche sich rückwärts über einige der Umgebungsluftströmungsöffnungen 26 er­ strecken. Kantenteile (Randabschnitte) des Airbags 12 bilden zusätzliche Klappen 36, welche sich vorwärts von den Klammervorrichtungen 24 über den Rest der übrigen Um­ gebungsluftströmungsöffnungen 26 erstrecken.

Die Aufblasvorrichtung 10 (Fig. 3 und 4) besitzt eine langgestreckte zylindrische Form und ist zwischen einem Paar Seitenwänden 40 des Reaktionskanisters 16 an­ geordnet. Die Aufblasvorrichtung 10 umfaßt ein sich axial erstreckendes gelochtes bzw. perforiertes Rohr 42. Eine Gasquelle, welche in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein jegliches bekanntes zündbares gaserzeugendes Material 44 sein kann, ist innerhalb des perforierten Rohrs 42 enthalten. Eine Anzahl von Gasflußöffnungen befindet sich beabstandet entlang der Länge und des Umfangs des perfo­ rierten Rohres 42.

Ein zylindrischer Filter 48 ist radial außerhalb des zylindrischen Rohres angeordnet. Der Filter umfaßt eine Serie von Filterschichten 50, welche übereinanderliegend angeordnet und danach um das perforierte Rohr 42 gewic­ kelt sind. Der Filter 48 besitzt eine im allgemeinen zy­ lindrische Außenoberfläche 52, die von einer äußeren Schicht eines Drahtsiebes mit der Maschenzahl 24 (24 mesh; d. h. 24 Maschen pro Zoll) gebildet wird. Die Fil­ terschichten 50 können punktgeschweißt sein, um sie in ihrer Anordnungsbeziehung zusammenzuhalten.

Radial außerhalb des Filters 48 ist ein zylindri­ sches Gehäuse 54 angeordnet. Das Gehäuse 54 umfaßt eine zylindrische Außenwand 56. Eine Anzahl von Gasflußöffnun­ gen 58 erstreckt sich radial durch die zylindrische Wand 56. Endteile 60 des Gehäuses 54 werden mittels geeigneter Befestigungsmittel 62 mit den Seitenwänden 40 des Reakti­ onskanisters 16 verbunden.

Ein Drucksteuerglied 70, welches im bevorzugten Aus­ führungsbeispiel eine Metallfolienschicht ist, ist auf der radial inneren Oberfläche der zylindrischen Wand 56 des Gehäuses 54 angeordnet. Die Folienschicht 70 besitzt Abschnitte 72, welche die Gasflußöffnungen 58 in der Wand 56 des Gehäuses 54 bedecken. Die Folienschicht 70 um­ schließt den Filter 48 und das gaserzeugende Material 44 und bewirkt zusammen mit den Endabschnitten 60 des Gehäu­ ses, den Filter und das gaserzeugende Material im Gehäuse 54 zu versiegeln. Ein Plenumglied 80 ist radial zwischen der Folienschicht 70 und der äußeren Oberfläche 52 des Filters 48 angeordnet. Das Plenumglied 80 bildet einen ringförmigen Raum 82 zwischen der äußeren Oberfläche 52 des Filters 48 und der Folienschicht 70. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Plenumglied 80 ein einziges Drahtstück 84, welches um die äußere Oberfläche 52 des Filters 48 gewickelt ist. Die Enden 85 des Drahtes 84 sind mit der äußeren Oberfläche 52 des Filters 48 ver­ schweißt. Der Draht 84 ist in einer Schraubenlinienform (Helix) gewickelt, um eine Anzahl von sich umfangsmäßig erstreckenden Windungen zu bilden, welche entlang der Längsachse des Filters 48 axial beabstandet sind. Die be­ abstandeten Windungen 86 definieren einen schraubenlini­ enförmigen Spalt 88, welcher sich um die Aufblasvorrichtung 10 von einem zum anderen Ende der Auf­ blasvorrichtung 10 erstreckt. Der Spalt 88 erlaubt es dem Gas, sich radial von der äußeren Oberfläche 52 des Fil­ ters 48 nach außen zu bewegen.

Der Strang 84 besteht im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel aus einem Metalldraht mit einem Durchmesser von 0,7 mm bis 1,5 mm und vorzugsweise von in etwa 1,2 mm. Herge­ stellt aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder rostfreiem Stahl, besitzt der Strang 84 vorzugsweise eine maximale Zugfestigkeit von 100 000 bis 280 000 psi (6894,7 bis 17 236,75 bar). Die sich umfangsmäßig erstrec­ kenden Windungen 86 des Drahtes 84 sind mit in etwa 1/16 bis zu 1/4 Zoll (1,58 bis 6,35 mm), und vorzugsweise mit in etwa 1/8 Zoll (3,17 mm) axial beabstandet. Die Span­ nung in dem Draht 84 ist, wenn er um die äußere Oberflä­ che 52 des Filters 48 gewickelt ist, vorzugsweise niedrig genug, so daß der Draht 84 nicht in die äußere Oberfläche 52 des Filters 48 eingebettet ist. Der Draht 84 kann mit einer Kraft von 10 bis 80 engl. Pfund (44,5 bis 355,9 N) und vorzugsweise mit 15 engl. Pfund (66,7 N) gewickelt sein.

Wenn das Fahrzeug, in welchem die Aufblasvorrichtung 10 angebracht ist, eine plötzliche Verzögerung, wie sie in einem Zusammenstoß auftritt, erfährt, schließt ein Zusammenstoß-Sensor 90 (Fig. 1 und 2) einen Stromkreis, um ein Signal zu einem Zünder 92 zu senden, welcher das gaserzeugende Material entzündet. Das gaserzeugende Material 44 erzeugt Gas, welches schnell durch die Gasflußöffnungen 46 im perforierten Rohr 42 und in den Filter 48 nach außen strömt. Unerwünschte Verbrennungs­ produkte, wie heiße Partikel oder Teilchen, werden vom Gas entfernt, während das Gas durch den Filter 48 und in den Plenumraum 82 fließt.

Die drucksteuernde Folienschicht 70 blockiert an­ fänglich die Bewegung von Gas radial auswärts durch die Gasflußöffnungen 58 im Gehäuse 54. Das Gas sammelt sich innerhalb des Raumes 82 an, bis der Druck innerhalb des Gehäuses 54 bis zu einem vorbestimmten Druck ansteigt. Wenn es den vorbestimmten Druck erreicht, sprengt das Gas die Folienschichtabschnitte 72 an den Öffnungen 58 in der Gehäusewand 56. Das Gas fließt dann radial auswärts durch die Öffnungen 58 in der Gehäusewand 56 zum Airbag 12.

Der Fluß des Gases von der Aufblasvorrichtung 10 zum Airbag 12, wie in Fig. 2 durch die großen Pfeile darge­ stellt, resultiert in einer Druckverringerung innerhalb des Reaktionskanisters 16 benachbart der Klappen 34 und 36. Die Druckreduzierung innerhalb des Reaktionskanisters 16 veranlaßt Umgebungsluft außerhalb des Reaktions­ kanisters 16 dazu, durch die Umgebungsluftöffnungen 26 und vorbei an den Klappen 34 und 36 nach innen zu strö­ men, wie dargestellt durch die kleinen Pfeile in Fig. 2. Die Umgebungsluft mischt sich mit dem Gas im Reaktionska­ nister 16 und kühlt das Gas. Auch steigert die Umgebungs­ luft den Gasstrom in den Airbag 12 und reduziert somit die Gasmenge, die vom gaserzeugenden Material 44 erzeugt werden muß. Der Draht oder Strang 84, welcher das Plenum­ glied 80 bildet, besitzt eine glatte zylindrische äußere Oberfläche. Somit ist jeglicher Kontakt zwischen dem Strang 84 und der Folienschicht 70 ein Linienkontakt. Au­ ßerdem besitzt der Draht 84 einen gleichbleibenden Durch­ messer (Dicke) entlang seiner ganzen Länge. Die Dicke des Drahtes ist im wesentlichen gleich der radialen Ent­ fernung zwischen der äußeren Oberfläche 52 des Filters 48 und der Folienschicht 70.

Es wird angemerkt, daß Konstruktions- und Herstel­ lungstoleranzen einen radialen Spalt zwischen dem Draht 84 und der Folienschicht 70 ergeben können, um es zu er­ möglichen, daß der Draht 84, der Filter 48 sowie das Rohr 42 vormontiert und dann axial in das Gehäuse 54 einge­ führt werden. In diesem Fall könnte das Plenumglied 80 an einigen Stellen radial von der Folienschicht 70 beabstan­ det sein. Nichtsdestoweniger würde das Plenumglied 80 nach wie vor der Folienschicht 70 eine glatte Oberfläche bieten.

Man könnte in Erwägung ziehen, daß ein anderes Ple­ numglied als der Draht 84 verwendet wird. Zum Beispiel könnte ein Draht mit einem rechteckigen anstatt einem kreisförmigen Querschnitt an Stelle des Drahtes 84 ver­ wendet werden. Ebenso könnte auch ein anderes Plenumglied als ein Draht verwendet werden, zum Beispiel ein Plenum­ glied welches sich überschneidende Abschnitte besitzt, welche zwischeneinander Spalten oder Lücken in der Form einer Wabe oder eines Gitters bilden. Jedes solcher ande­ rer Plenumglieder sollte jedoch, entsprechend der vorlie­ genden Erfindung, der Folienschicht 70 eine glatte Ober­ fläche bieten. Es könnte außerdem erstrebenswert sein, daß das Plenumglied eine gleichbleibende radiale Dicke entlang seines ganzen Ausmaßes besitzt, und daß seine ra­ diale Dicke im wesentlichen den radialen Abstand zwischen der Außenoberfläche 52 des Filters 48 und der Folien­ schicht 70 entspricht.

Es wird zudem angemerkt, daß die vorliegende Erfin­ dung auch auf andere Aufblasvorrichtungen als die Auf­ blasvorrichtung 10, die in den Zeichnungen dargestellt wird, angewandt werden kann. Zum Beispiel kann die vor­ liegende Erfindung auf Aufblasvorrichtungen angewandt werden, bei denen Gas zum Aufblasen eines Airbags in eine andere Richtung als radial strömt.

Von der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen, Änderungen und Modifizierungen der Erfindung erkennen. Solche Verbesserungen, Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Fachs sollen durch die Ansprüche umfaßt sein.

Zusammenfassend sieht die Erfindung also folgendes vor: Eine Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsas­ senrückhalteeinrichtung, wie zum Beispiel eines Airbags, weist eine Gasquelle zum Aufblasen des Airbags auf. Ein Filter ist außerhalb der Gasquelle angeordnet und besitzt eine Außenoberfläche. Ein Drucksteuerglied ist mit Ab­ stand außerhalb des Filters angeordnet und umschließt die Gasquelle und den Filter. Ein schraubenlinienförmiger Strang ist zwischen den Filter und das Drucksteuerglied eingefügt, um einen Raum (Plenumraum) zwischen diesen zu bilden. Von der Gasquelle geliefertes Gas sammelt sich in dem Spalt an, bis es genug Druck bildet, um das Druck­ steuerglied zum Bersten zu bringen. Der Strang besitzt eine glatte zylindrische Außenoberfläche. Daher ist jeg­ licher Kontakt zwischen dem Strang und der Folienschicht ein Linienkontakt.

Claims (3)

1. Vorrichtung (10) zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen- Rückhalteeinrichtung (12), wobei die Vorrichtung (10) folgendes aufweist:
eine Gasquelle (44) zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen- Rückhalteeinrichtung (12);
ein zylindrisches Wandglied (54), das sich umfangsmäßig um die Gasquelle (44) herum erstreckt, wobei das Wandglied (54) Gasflußöffnungen (58) aufweist zum Leiten von Gas von der Gasquelle (44) zu der Fahzeuginsassen-Rückhalteeinrichtung (12);
eine zerreißbare bzw. zerbrechbare Berstfolie (70), die sich umfangsmäßig um die Innenseite des zylindrischen Wandglieds (54) und über die Gasflußöffnungen (58) hinweg erstreckt; und
einen Filter (48) zum Filtern von Gas zwischen der Gasquelle (44) und der Berstfolie (70), wobei der Filter eine Vielzahl zylindrischer Maschenfiltersiebschichten (50, 51) umfaßt, die sich um die Gasquelle (44) herum zwischen der Gasquelle (44) und der Berstfolie (70) erstrecken, wobei sich die äußerste Maschenfiltersiebschicht (51) näher an der Berstfolie befindet als die anderen Maschenfiltersiebschichten (50) zwischen der Gasquelle (44) und der Berstfolie (70);
gekennzeichnet durch:
Mittel (80) zum Definieren eines Raums (82) zwischen dem Filter (48) und der Berstfolie (70), wobei diese Mittel (80) einen Strang (84) umfassen mit einer Vielzahl von schraubenlinienförmigen Windungen, die sich umfangsmäßig vollständig um die äußerste Maschenfiltersiebschicht (51) erstrecken, wobei die schraubenlinienförmigen Windungen einen Spalt (88) definieren, der sich um die äußerste Maschenfiltersiebschicht (51) herum in einer Schraubenlinienform zwischen den schraubenlinienförmigen Windungen erstreckt, wobei der Spalt (88) einen Gasflußraum definiert, durch den Gas von der äußersten Maschenfiltersiebschicht (51) zu der Berstfolie (70) radial nach außen strömen kann;
wobei der Strang (84) eine glatte Oberfläche und eine gleichförmige Dicke entlang der Länge der schraubenlinienförmigen Windungen des Strangs (84) besitzt und diese Dicke zumindest annähernd gleich dem Abstand zwischen dem Filter (48) und der Berstfolie (70) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang (84) in schraubenlinienförmigem Linienkontakt mit der Berstfolie (70) angeordnet ist, wobei der schraubenlinienförmige Linienkontakt sich gemeinsam mit der Vielzahl schraubenlinienförmiger Windungen erstreckt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenlinienförmige Linienkontakt der einzige Kontakt des Strangs (84) mit der Berstfolie (70) radial zwischen dem Filter (48) und der Berstfolie (70) ist.