DE60111516T2

DE60111516T2 - Individuelle schutzvorrichtung mit airbag

Info

Publication number: DE60111516T2
Application number: DE60111516T
Authority: DE
Inventors: Bernard Castagner; Remi Castagner
Original assignee: API
Current assignee: API
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: US20030155758A1; ATE297853T1; US7073819B2; EP1276646B1; ES2244616T3; DE60111516D1; WO2001081128A1; EP1276646A1; JP2003531062A; AU5640301A; FR2807983B1; FR2807983A1; PT1276646E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Person, insbesondere den Fahrer eines Zweiradfahrzeugs, die ein aufblasbares Kissen umfasst, das von der Person getragen wird, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus dem Dokument US-A-6 032 299 bekannt.
In Anbetracht der zunehmenden Anzahl von Benutzern von Zweiradfahrzeugen und der Zahl schwerer Unfälle ist der Schutz des Motorradfahrers im Falle eines Unfalls ein vorrangiges Ziel geworden. Die Einführung der Helmpflicht in bestimmten Ländern war eine der wegweisenden Entscheidungen in dieser Richtung. Dennoch sind nach wie vor Verbesserungen möglich.
Nachdem sich der Schutz durch aufblasbare Kissen ("Airbag") in Kraftfahrzeugen bewährt hat, sucht man nun nach Möglichkeiten der Entwicklung und Anwendung einer äquivalenten Ausrüstung, die von einer Person und somit insbesondere dem Fahrer eines Zweiradfahrzeugs getragen werden kann.
Unterschiedliche Vorrichtungen waren Gegenstand von Patentanmeldungen. Beispielhaft sei hier das britische Patent GB 1 524 022 genannt, das aus dem Jahre 1974 stammt und eine Schutzvorrichtung für Personen beschreibt, die ein aufblasbares Kissen umfasst. Das Kissen wird mit Hilfe eines Ein-Bereichs-Generators für pyrotechnisches Gas aufgeblasen, der über ein Funksignal gesteuert wird. Ebenso kann die europäische Patentanmeldung EP 043 990 angeführt werden, die eine Schutzvorrichtung beschreibt, deren Aufblasen durch eine Druckgaspatrone gewährleistet wird, die durch Reißen einer Drahtverbindung gesteuert wird.
Mittlerweile sind mehrere Vorrichtungen im Handel. Sie sind nach Art der in der vorstehend zitierten Patentmeldung EP 043 990 beschriebenen aufgebaut und zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine aufblasbare Konstruktion, einen kleinen Tank mit Druckgas, dessen Öffnen das Aufblasen der aufblasbaren Struktur erlaubt, sowie einen Draht umfassen, der den Motorradfahrer mit dem Motorrad verbindet und das Aufblasen auslöst, wenn daran gerissen wird.
Hierzu drängen sich mehrere Bemerkungen auf. Die derzeit im Handel angebotenen Vorrichtungen sind hinsichtlich der Energieabsorption ohne Aufprallen verbesserungswürdig. Außerdem hat das Aufblasen durch Öffnen eines kleines Druckgastanks vier wesentliche Nachteile:

– die Aufblaszeit für die Schutzkonstruktion ist gemessen an der Geschwindigkeit, mit der sich der Unfall und ein eventuelles Aufprallen des Motorradfahrers auf ein Hindernis ereignen, lang,
– der Umfang des Tanks und seines Auslösesystems ist erheblich,
– die Härte dieses Tanks kann selbst bei einem harmloseren Unfall erhebliche Verletzungen nach sich ziehen,
– die dauernde Anbringung dieses unter hohem Druck stehenden Tanks während der ganzen Lebensdauer dieser Ausrüstung am Körper ist nicht unbedingt beruhigend.

Ein weiterer Nachteil der derzeit im Handel befindlichen Vorrichtungen besteht darin, dass das Auslösen durch Reißen an einem Draht von den Motorradfahrern nicht erwünscht ist, da im Falle eines Sturzes im Stand, bei geringem Tempo oder im Falle des Vergessens beim Absteigen vom Motorrad ein ungewoltes Losreißen bzw. Auslösen erfolgen kann.
Darüber hinaus ist es bei Generatoren pyrotechnischer Gase nicht möglich, den Druck im Kissen während der mehreren Sekunden aufrecht zu erhalten, die zum Reagieren auf unterschiedliche Unfallsituationen erforderlich sind. Durch Wirkung des rapiden Temperaturrückgangs des Gases nach dem Aufblasen sinkt nämlich der Druck in dem aufblasbaren Kissen. Unfallstudien haben nun aber ergeben, dass die Schutzkonstruktion sehr schnell aufgeblasen werden muss, in maximal 50 ms, und dass diese aufgeblasene Konstruktion dann während einiger Sekunden so aufrecht erhalten bleiben muss. Ein schnelles, aber nicht aufrecht erhaltenes Aufblasen ist nicht effizient genug für ein vollständiges Erfüllen der Funktion der Sicherheitsvorrichtung.
Trotz zahlreicher, auf diesem Gebiet seit mehr als 20 Jahren durchgeführter Untersuchungen und der Entwicklung einer gewissen Zahl von Vorrichtungen mit aufblasbarem Kissen gibt es somit nach wie vor keine Schutzvorrichtung mit einem von einer Person getragenen aufblasbaren Kissen, dessen Aufblasen sowohl schnell erfolgt als auch aufrecht erhalten wird. Den Anmeldern ist die Entwicklung einer solchen Vorrichtung gelungen.
Die vorliegende Erfindung hat somit eine Schutzvorrichtung mit einem von einer Person getragenen aufblasbaren Kissen nach Anspruch 1 zum Gegenstand.
Unter einem Generator für pyrotechnisches Gas versteht man einen Generator, der die Erzeugung von Gas durch Verbrennung ermöglicht. Insbesondere kann hier Propergol zum Einsatz kommen. Das für den ersten Bereich verwendete Propergol hat vorzugsweise eine geringe Geschwindigkeit und einen niedrigen Verbrennungsdruck, und die Propergolladung ist vorzugsweise in Form gepresster Scheiben in Blöcken oder fortlaufend, vorzugsweise in Blöcken, vorgesehen, die aufgeschichtet und vorzugsweise durch Höcker gehalten sind, die im Körper oder Verschluss der Kammer vorgesehen sind. Die Propergolladung des zweiten Bereichs ist vorzugsweise von derselben Art wie das Propergol des ersten Bereichs und ist in Form einer in einem Inhibitor angeordneten Stange vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gasgenerator mit nur einer Zündung ausgeführt.
Die Zündung des Gases, das in der ersten Brennkammer enthalten ist und dem ersten Verbrennungsbereich entspricht, wird vorzugsweise durch eine elektrische Zündvorrichtung sichergestellt, und die Zündung des Gases, das in der zweiten Brennkammer enthalten ist und dem zweiten Verbrennungsbereich entspricht, wird durch die heißen Gase gewährleistet, die durch die Verbrennung des in der ersten Brennkammer enthaltenen Propergols erzeugt werden.
Das Entsperren des Gasgenerators erfolgt vorzugsweise durch Verschiebung einer Vorrichtung zur Freigabe des Halsverschlusses, deren Bewegung durch den Druck in der ersten Brennkammer des Generators bewirkt wird, sobald der Druck einen Schwellenwert erreicht, der die Verlagerung eines kalibrierten Stifts ermöglicht.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können eine erste Phase des Aufblasens mit einer Dauer von höchstens 60 ms, vorzugsweise 30 bis 50 ms, und dann eine zweite Phase des Aufrechterhaltens des Aufblasens von mindestens einigen Sekunden, vorzugsweise mindestens 4 s, noch bevorzugter 5 bis 8 s, erreicht werden.
Die Schutzvorrichtung der Erfindung kann von dem Führer eines Zweiradfahrzeugs oder eines anderen Kraftfahrzeugs verwendet werden, insbesondere von Motorradfahrern, Benutzern von Vierrädern, Beiwagen etc. Ebenso sind Anwendungen für beliebige andere gefahrenträchtige Tätigkeiten denkbar, beispielsweise den Reitsport oder bestimmte Tätigkeiten im Bauwesen. In dieser Patentanmeldung ist mit Person der zu schützende Benutzer oder die zu schützende Person gemeint, und mit Fahrzeug ist der Untersatz der Person wie beispielsweise ein Fahrzeug, Roller o.ä. oder ein Pferd gemeint.
Das Schutzkissen kann variable Abmessungen und eine beliebige Form aufweisen, die an die Benutzung und die Person angepasst sind und vom Fachmann problemlos bestimmt werden können. Bei einem Motorradfahrer wird es bevorzugt den Nacken, die Brust und teilweise den Rücken des Fahrers abdecken. Es kann aus jedem dem Fachmann bekannten geeigneten Material hergestellt sein, insbe sondere aus Polyamidgewebe, das durch eine PVC- oder Polyurethanbeschichtung undurchlässig gemacht wurde.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dämpft das aufblasbare Kissen den Sturz einfach und nicht elastisch ab und verhindert ein Aufprallen. Unter dem Druck der durch den Aufprall entstandenen Komprimierung verformt sich nämlich die Konstruktion der Vorrichtung und der Druck nimmt zu. Die Einwirkung auf den Körper der Person ist dann heftig und möglicherweise von einer Aufprallphase beim Sturz gefolgt. Zur Vermeidung dieser beiden Phänomene umfasst die Vorrichtung der Erfindung somit vorzugsweise einen oder mehrere Dämpfungs-Luftkanäle, die unter einem Schwellendruck auch Freigabe-Luftkanäle genannt werden. Durch Ablassen eines Teils des Gases jenseits dieses Schwellendrucks können die Belastungen des Körpers der Person und die Auswirkungen eines Aufprallens begrenzt werden. Diese Luftkanäle sind vorzugsweise aus Elastomer. Sie weisen vorzugsweise Sollbruchlinien auf, um ein geordnetes Brechen zu gewährleisten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Auslösemittel des Zwei-Bereichs-Gasgenerators elektronisch und umfasst ein am Fahrzeug befindliches Sensor-Sender-Modul, das Informationen an ein an der Person befestigtes Empfänger-Zündungs-Modul übermittelt. Das Sensor-Sender-Modul umfasst ein Bauteil oder einen Unfallerkennungssensor (Messfühler) und ein Übertragungsbauteil für ein Signal (Sender). Das Empfänger-Zündungs-Modul umfasst ein Empfängerbauteil für das von dem Sensor-Sender-Modul abgegebene Signal (Empfänger) und ein Bauteil zum Auslösen des Aufblasens (Zündung). Die Übertragung zwischen diesen beiden Modulen erfolgt vorzugsweise durch eine funkcodierte Verbindung, es kann aber auch jede beliebige andere Art der Verbindung gewählt werden, beispielsweise eine Drahtverbindung.
Bei einer Drahtverbindung dient diese nur der Übermittlung der Information zwischen den beiden Modulen, ihr Reißen oder Ausschalten im Fall eines Sturzes löst nicht das Zünden des Gasgenerators aus. In diesem Fall hat sie somit nicht die Funktion der Drahtverbindungen des Stands der Technik, die das Zündmittel des Gasgenerators bilden.
Eines der beiden Module umfasst ein erkennendes Bauteil, d.h. zur Analyse der von dem Messfühler übermittelten Informationen. Das Auslösen oder Nicht-Auslösen des Generators ist das Ergebnis eines Vergleichs von Informationen, die bezogen auf Schwellenwerte eines oder mehrerer Parameter ermittelt wurden.
Das Empfänger-Zündungs-Modul ist vorzugsweise im Gehäuse des Zwei-Bereichs-Gasgenerators angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Unfallerkennungsmessfühler oder -sensor von einem Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser gebildet, der am Motorrad angeordnet ist: der Achse Ox (Horizontalachse im Ortspunkt und entsprechend der Längsachse des Motorrads), der Achse Oy (Horizontalachse im Ortspunkt und entsprechend der Querachse des Motorrads), und der Achse Oz (Vertikalachse im Ortspunkt). Je nach Art des Unfalls, einem frontalen oder seitlichen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug und einem festen oder beweglichen Hindernis, einem plötzlichen Ausbrechen des Fahrzeugs, etc. werden jeweils die Informationen verwertet, die von einer einzelnen und/oder mehreren verwendeten Achse/n kommen.
Im Falle eines Zusammenstoßes zwischen dem Fahrzeug und einem festen oder beweglichen Hindernis werden insbesondere die Informationen bezüglich der Achsen Ox und Oy verwertet. Nach der Erfindung findet die Erkennung dann im Wesentlichen entsprechend zweier Schwellenwerte statt:

a) Verzögerungswert über den Schwellenwerten Γys und Γxs, und
b) Integralwert der Verzögerung über den Schwellenwerten Γys und Γxs oberhalb eines Schwellenwerts Is und gemäß Zeitabläufen berechnet.

Im Falle eines Ausbrechens des Motorrads und dessen Umkippen auf die Seite werden die Informationen bezüglich der Achsen Oy und Oy verwendet. Nach der Erfindung findet die Erkennung dann im Wesentlichen entsprechend zweier Schwellenwerte statt:

a) Wert des Verhältnisses Γi = Γys/Γzs oder Γ₂ = Γzs/Γys über einem Schwellenwert Γ₃ mit Filterung der "Stör-"Frequenzen auf Grund von Holperbewegungen des Motorrads durch Straßenunebenheiten und vom Fahrer gewollten Neigungen zum Variieren der Bahn, und
b) Integralwert der Verhältnisse Γ₁ und Γ₂ über dem Schwellenwert Γ₃, gemäß eines Zeitablaufs berechnet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung berücksichtigt das erkennende Bauteil des Mittels zum Auslösen des Gasgenerators zur Vermeidung von Auslösungen bei einem Umkippen des Motorrads im Stand oder bei geringer Geschwindigkeit einen Nicht-Auslöse-Parameter der Vorrichtung, nämlich einen Geschwindigkeitswert V des Motorrads, der über einem Geschwindigkeitsschwellenwert V_s liegt. Dagegen bleibt dieser Nicht-Auslöse-Parameter im Falle eines Aufpralls unberücksichtigt, da dieser erfolgen kann, wenn das Fahrzeug steht, und zwar von hinten oder seitlich durch ein bewegliches Hindernis.
In bestimmten Fällen können mehrere Personen das gleiche Fahrzeug benutzen. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn man dieses mit dem Sender-Sensor-Modul ausgerüstete Fahrzeug zusammen mit mehreren Empfänger-Zündungs-Modulen verwenden kann, die jeweils von unterschiedlichen Personen getragen werden. Dabei können Erkennungsprobleme zwischen den Modulen auftreten. So ist das Sender-Sensor-Modul in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Bauteil zur Durchführung der Codierung ausgerüstet, und das Empfänger-Zündungs-Modul ist ebenfalls mit einem Bauteil zur Erfassung der Codierung ausgerüstet. Bei jedem ersten Kontakt zwischen einem Sender-Sensor-Modul und einem Empfänger-Zündungs-Modul wird dieser Code von einem Modul zum anderen übertragen, was ein gegenseitiges Erkennen ermöglicht, damit während der Benutzung der Schutzvorrichtung zwischen den beiden Modulen eine effiziente Informationsübermittlung stattfinden kann. Zur Vermeidung von Störungen auf die anderen Ausrüstungen, die sich in der Nähe befinden können, erfolgt der Codierungsvor gang nach der Erfindung vorzugsweise mittels einer Drahtverbindung am Ausgang des Bauteils zur Durchführung der Codierung.
Das Auslösen des Generators kann ebenfalls mit jedem geeigneten, nicht elektronischen Mittel erfolgen. Insbesondere kann es durch eine gerissene oder gespannte Drahtverbindung erfolgen, wenn eine solche Ausführungsform wegen der vorstehend aufgeführten Gründe auch nicht bevorzugt wird.
Die Schutzvorrichtung kann fest oder abnehmbar an oder in der von der Person getragenen Kleidung untergebracht sein, insbesondere in einer Weste.
Alle Elemente, die den Gasgenerator einer Vorrichtung der Erfindung bilden, bestehen vorzugsweise aus einem Verbund- oder thermoplastischen Material, das mechanisch oder thermisch durch Fasern oder Pulver verstärkt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung der Erfindung eine insbesondere visuelle und/oder akustische Funktionstüchtigkeits-Warnanzeige, damit die Person überprüfen kann, beispielsweise zu Beginn der Verwendung oder regelmäßig während der Verwendung, dass die Vorrichtung vorschriftsmäßig funktioniert. Diese Warnanzeige kann beispielsweise ein Bauteil des Auslösemittels des Gasgenerators sein.
Die Erfindung wird nachstehend genauer an Hand der nachfolgenden Figuren beschrieben, in denen:
1 sehr schematisch die einzelnen Bauteile darstellt, aus denen eine Schutzvorrichtung der Erfindung besteht,
2 eine Schnittansicht eines Gasgenerators der Erfindung darstellt,
3 eine Schnittansicht eines Gasgenerators der Erfindung darstellt, dessen Gehäuse das Empfänger-Zündungs-Modul enthält,
4 die Schnittstelle zwischen Gasgenerator und aufblasbarem Kissen bei einer Schutzvorrichtung der Erfindung zeigt,
die 5, 6 und 7 Perspektivansichten der drei Teile der Schnittstelle zwischen Gasgenerator und aufblasbarem Kissen der 4 sind,
8 einen Längsschnitt durch den Gasgenerator einer Schutzvorrichtung der Erfindung zeigt,
die 9, 10 und 11 drei Querschnitte durch den Gasgenerator der 6 darstellen, und zwar in Höhe der Achsen AA', BB' bzw. CC'.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Schutzvorrichtung der Erfindung ein Mittel zum Auslösen des Gasgenerators, das ein elektronisches Sender-Sensor-Modul und ein Empfänger-Zündungs-Modul umfasst. Das am Fahrzeug angebrachte Sender-Sensor-Modul umfasst folgende Bauteile: einen Sensor zur Erfassung der triaxialen Beschleunigung (1), ein elektronisches Modul zur Verarbeitung und Erkennung eines Unfalls (2), einen funkcodierten Sender (3a) und dessen Bauteil zur Durchführung der Codierung, eine visuelle und/oder akustische Funktionstüchtigkeits-Warnanzeige (5) und eine Energiequelle (6) (beispielsweise Akku oder Batterie). Das Empfänger-Zündungs-Modul umfasst folgende Teile: einen funkcodierten Empfänger (3b) und dessen Bauteil zur Erfassung der Codierung, eine Energiequelle (9) und ein elektronisches Auslösemodul (8) für die Zündung des Generators (7). Dieses Modul wird ebenso wie der Zwei-Bereichs-Generator für pyrotechnisches Gas (7) und das aufblasbare Kissen (10) an der Person platziert.
Die Verbindung (4) zwischen dem am Fahrzeug befestigten Modul und dem an der Person befestigten Modul ist bei dieser Ausführungsform eine funkcodierte Verbindung.
An Hand des in 2 schematisch dargestellten Gasgenerators lässt sich das Funktionsprinzip des Zwei-Bereichs-Betriebs erklären. Dieser Generator umfasst ein Gehäuse (11), das durch einen Deckel (12) verschlossen ist, wobei der Deckel (12) mit einem Verschluss (13) versehen ist, der eine Sollbruchstelle aufweist. Dieser Deckel trägt den Verteiler (14). Die Brennkammer des ersten Bereichs (15) enthält den elektrischen Sicherheitszünder (16) und das Propergol (17), dessen Verbrennung die Gase erzeugt, die das schnelle Aufblasen des aufblasbaren Kissens bewirken sollen. Die Brennkammer des zweiten Bereichs (18) enthält das Propergol (19), dessen Verbrennung die Gase erzeugt, die dazu bestimmt sind, den Druck in dem aufblasbaren Kissen aufrecht zu erhalten. Die Gleichmäßigkeit der Verbrennung in dem zweiten Bereich ist durch den dünnen Hals (20) gewährleistet. In der Druckaufrechterhaltungsphase wird aus der Kammer des ersten Bereichs eine Druckminderungskammer.
Der Generator kann in einem Aufnahmeraum, der mit der Kammer des ersten Bereichs (15) verbunden ist, die elektronischen Elemente des Empfänger-Zündungs-Moduls enthalten, wie dies schematisch in 3 dargestellt ist. Diese Elemente sind der Verbindungsdraht (4) oder alternativ der Funkempfänger (3b), das Auslösemodul (8), die Energiequelle (9).
In der in 4 dargestellten Ausführungsform, die ein konkretes Ausführungsbeispiel ist, umfasst die Schnittstelle zwischen aufblasbarem Kissen (10) und dem Gasgenerator (7) folgende Elemente:

– eine Platte (21), vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Diese Platte umfasst insbesondere ein Zentrierrohr (22), das zur Positionierung aller Elemente zueinander vorgesehen ist,
– den Stoff des aufblasbaren Kissens (10),
– die Wand der Schutzhülle (23), die vorzugsweise aus einem thermisch geschützten Stoff besteht, aber auch ein starres Teil aus durch einen isolierenden Füllstoff verstärktem Kunststoff sein kann,
– eine Gegenplatte (24), vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Diese Gegenplatte umfasst die Keile (25a, 25b, etc.), die durch Öffnungen (26a, 26b, etc.) der Platte (21) geführt sind, um die Befestigungen (27a, 27b, etc.) aufzunehmen. Diese Befestigungen sind vorzugsweise Muttern aus verstärktem Kunststoff, es ist jedoch auch jede Art anderer Muttern oder auch eine Niet- oder Döppervorrichtung verwendbar.

Das Elektronikmodul (28), das eine Energiequelle umfasst, wird in die Platte (21) geschoben. Der Gasgenerator (7) fügt sich ebenfalls in die Platte (21) ein, und zwar mittels des Rohrs (22), in dem sich der Ausgang des Halses (29) und seine verbundene Dichtung befinden.
5 zeigt eine Perspektivansicht des Gasgenerators (7) der Schutzvorrichtung der 4. Der Generator umfasst auf seiner Rückseite die Stecker (30) zum Anschließen des Zünders des Generators und an den Seiten die Zacken (31) des Generatorgehäuses, die zum Arretieren des Gehäuses (32) auf der Platte bestimmt sind.
6 zeigt eine Perspektivansicht der Platte (21) der Vorrichtung der 4. Sie umfasst die beiden Nuten (33a, 33b) zur Arretierung des Gasgenerators mit ihren Zacken (34) und Mulden (35). Sie umfasst ferner das Zentrierrohr (22) und die einzelnen Öffnungen (26a, 26b, etc.), die zur Durchführung der Keile (25a, 25b, etc.) der Gegenplatte (24) bestimmt sind.
7 zeigt eine Perspektivansicht des Elektronikmoduls (28) der Vorrichtung der 4. Es umfasst die Buchsen (36) der Stecker (30) des Zünders des Gasgenerators. Sie umfasst ferner den Rahmen zur Arretierung des Gasgenerators (7) auf der Platte (21). Dieser Rahmen besteht aus zwei Leisten (37a, 37b), die sich in die Nuten (33a, 33b) der Platte (21) einfügen. Diese beiden Leisten umfassen Zacken (38) und Mulden (39).
Die Befestigung der Einheit aus Kissen und Generator wird wie folgt vorgenommen:

a) die Gegenplatte (24) wird in die Schutzhülle (23) eingeführt,
b) diese Einheit wird in das aufblasbare Kissen (10) gesteckt,
c) die Platte (21) wird unter Verwendung des Zentrierrohrs (22) in der Hauptöffnung des Stoffs positioniert,
d) die Keile (25a, 25b) werden in die entsprechenden Öffnungen des aufblasbaren Kissens (10) und die entsprechenden Öffnungen (26a, 26b) der Platte (21) eingeführt und mit Hilfe der Muttern (27a, 27b) festgezogen,
e) die Leisten (37a, 37b) werden in das Elektronikmodul (28) in die Nuten (33a, 33b) der Platte geschoben und überlagern dann die Zacken dieser beiden Teile,
f) der Gasgenerator (7) wird in die vorgenannte Einheit eingebaut, indem das Halsausgangsrohr (29) in das Zentrierrohr (22) eingeführt wird, und die Zacken des Gehäuses des Gasgenerators (31) schieben sich in die Mulden (35, 39) der Platte (21) und des Elektronikmoduls (28),
g) man schiebt das Elektronikmodul (28) bis zum Kontakt in Richtung des Gasgenerators; dies bewirkt einen Verschluss der Mulden (35) der Platte durch die Zacken (38) des Elektronikmoduls (28) und das Einstecken der Stecker (30) des Zünders des Generators in die Buchse (36) des Elektronikmoduls (28).

Nachstehend werden mit Bezug auf die 8 bis 11, die ein konkretes Ausführungsbeispiel beschreiben, der Gasgenerator einer Schutzvorrichtung der Erfindung sowie die Funktionsweise dieses Generators beschrieben, wobei die 9 bis 11 jeweils Schnittansichten des Generators der 8 auf unterschiedlichen Ebenen (AA', BB' bzw. CC') sind.
Der Gasgenerator besteht aus folgenden Elementen:

a) einem Körper (40) und einem Verschluss (41 ), vorzugsweise aus thermoplastischen Materialien, die mit langen (Glas- oder Aramid-) Fasern verstärkt sind. Ebenso ist die Verwendung verstärkter Duroplaste oder sogar metallischer Verbundmaterialien möglich,
b) einem elektrischen Zünder (42), der mit zwei Dichtungen (43a, 43b) versehen ist, die durch die Zündermutter (44) blockiert sind, vorzugsweise aus mit langen Fasern verstärkten Thermoplasten,
c) der Propergolladung (45) des ersten Verbrennungsbereichs. Das Propergol ist vorgesehen in Form gepresster Scheiben in Blöcken, übereinanderge schichtet und durch Höcker (46a, 46b) gehalten, die im Körper (40) oder in dem Verschluss (41) vorgesehen sind,
d) der Propergolladung (47) des zweiten Bereichs, die in Form einer Stange vorgesehen ist, die in einem Inhibitor (48) eingeschlossen ist. Die ganze Einheit ist in einer Ladungshülle (49) vorgesehen, deren Verschluss (50) vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Thermoplast besteht. Der Hals (51) besteht vorzugsweise aus feuerfestem Material,
e) der Öffnungsvorrichtung für den Haupthals (52). Zur Vermeidung eines Herausdrückens eines Verschlussstopfens, das einen Druckanstieg in der Brennkammer (53) bewirken würde, wird nach der Erfindung eine Hals-Freigabevorrichtung mit Kolben verwendet. Diese Freigabevorrichtung besteht aus einem Aufnahmeraum (54), der ein Anti-„dashpot"-Luftloch (55) aufweist. Die Freigabevorrichtung (56) ist dazu bestimmt, in dem Aufnahmeraum (54) zu gleiten, und zwar unter der Wirkung des Drucks in der Kammer (53). Ihre Bewegung wird bei einem in der Kammer (53) gewünschten Druck durch das Brechen des kalibrierten Stifts ausgelöst (57). Die Zunge (58) der Freigabevorrichtung (56) verschiebt sich, und die Öffnung (59) gelangt in den Bereich des Haupthalses (52). Der Druck in der Kammer hält die Freigabevorrichtung so lange in offener Stellung, wie der Gasgenerator in Betrieb ist. Die Dichtheit ist durch die Dichtung (60) gewährleistet.

Nachstehend wird die Funktionsweise des Zwei-Bereichs-Gasgenerators beschrieben. Durch die Wirkung eines vom elektronischen System abgegebenen elektrischen Impulses und dessen im Elektronikmodul (28) enthaltener Energiequelle geht der Zünder in Betrieb und erzeugt Heißgase, die das Propergol der Ladung (45) des ersten Bereichs entzünden. Der Druck in der Kammer (53) steigt, die Freigabevorrichtung (56) gibt den Haupthals (52) frei und die durch die Verbrennung des Propergols (45) erzeugten Gase wandern durch den Haupthals (52) und sorgen für ein schnelles Aufblasen des aufblasbaren Kissens (10). Die durch das Propergol (45) erzeugten heißen Gase gelangen in die Kammer (61) des Propergolblocks (47) des zweiten Bereichs und entzünden diesen. Wenn das Propergol (45) des ersten Bereichs verbrannt ist, das das schnelle Aufblasen des aufblasbaren Kissens ermöglicht hat, sorgt die Verbrennung des Propergolblocks (47) des zweiten Bereichs mit einem niedrigen stetigen Durchsatz für die Aufrechterhaltung des Drucks der aufblasbaren Konstruktion.

Claims

Schutzvorrichtung, umfassend ein von einem Individuum getragenes aufblasbares Kissen (10), einen das Aufblasen des Kissens ermöglichenden Gasgenerator (7) und ein Mittel zum Auslösen des Gasgenerators, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator einen Bereich zweistufiger pyrotechnischer Verbrennung aufweist, wobei der zweistufige Gasgenerator einstückig ist und eine erste und eine zweite Verbrennungskammer (53, 61) aufweist, welche jeweils dem ersten und dem zweiten Verbrennungsbereich des Generators entsprechen, und von denen jede mit einem Hals zur Durchsatzregulierung (52, 51) versehen ist, wobei der erste Verbrennungsbereich eine erste schnelle Phase des Aufblasens des aufblasbaren Kissens (10) gewährleistet, die maximal 60 ms dauert, und der zweite Verbrennungsbereich eine zweite Phase der Beibehaltung des Aufblasdruckes gewährleistet, welche wenigstens 4 s dauert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator eine Einzel-Zündung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung des Gases (45), das in der ersten Verbrennungskammer (53) enthalten ist und dem ersten Verbrennungsbereich zugehörig ist, durch eine elektrische Zündvorrichtung (42) gewährleistet ist, und dass die Zündung des Gases (47), das in der zweiten Verbrennungskammer (61) enthalten ist und dem zweiten Verbrennungsbereich zugehörig ist, durch warme Gase gewährleistet ist, die durch die Verbrennung von in der ersten Verbrennungskammer enthaltenem Propergol (45) erzeugt werden.
Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Phase des Aufblasens von 30 bis 50 ms dauert und die zweite Phase des Beibehaltens des Aufblasdruckes von 5 bis 8 s dauert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Kissen (10) ferner einen oder mehrere Dämpfungs-Luftkanäle, gegebenenfalls aus Elastomer, umfasst, weiche vorzugsweise Sollbruchlinien aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösemittel des Gasgenerators (7) elektronisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösemittel des Gasgenerators (7) ein Sender-Sensor-Modul umfasst, das am Kraftfahrzeug angeordnet ist und Informationen zu einem am Individuum angeordneten Empfänger-Zündungs-Modul überträgt, wobei das eine oder das andere dieser Module ein Unterscheidungsbauteil umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen zwischen den beiden Modulen über eine funkcodierte oder eine drahtgebundene Verbindung stattfindet.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sender-Sensor-Modul ein Sensorbauteil umfasst, das von einem Drei-Achsen-Beschleunigungssensor gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Informationen zwischen den beiden Modulen durch funkcodierte Verbindung stattfindet, wobei das Sender-Sensor-Modul mit einem Bauteil zur Realisierung der Codierung ausgerüstet ist, und wobei das Empfänger-Zündungs-Modul mit einem Bauteil zur Erfassung der Codierung ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslösemittel des Gasgenerators (7) ein Unterscheidungsbauteil umfasst, das einen Parameter zum Nicht-Auslösen des Gasgenerators berücksichtigt, wobei der Parameter durch den Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet ist, der größer ist als eine Schwellwertgeschwindigkeit bei einem nicht vorhandenem Aufprall.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen den Gasgenerator bildenden Elemente aus Verbundstoffen oder faserhaltigen oder pulverhaltigen Thermoplasten realisiert sind.
Vorrichtung nach einer dem Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Entsperren des Gasgenerators (7) durch Verschiebung eines Halsverschlusses (56) stattfindet, dessen Bewegung durch den Druck in der ersten Verbrennungskammer (53) des Generators erzeugt ist, sobald der Druck einen Schwellwert erreicht, der den Schub eines kalibrierten Stifts (57) ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Funktions-Brauchbarkeits-Warnanzeige umfasst, insbesondere visuell oder/und tönend.