DE69010140T2

DE69010140T2 - Luftsack für eine aufblasbare Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung.

Info

Publication number: DE69010140T2
Application number: DE69010140T
Authority: DE
Inventors: William Michael Abramczyk; James Robert Feustel; Edward Irving Hull
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2010-10-05
Also published as: EP0423981A1; DE69010140D1; EP0423981B1; US5007662A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf aufblasbare Rückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen und insbesondere auf Vorrichtungen zur Regelung der Füllung und Entleerung von Luftsäcken in solchen Systemen.
Bei der Konstruktion von aufblasbaren Rückhaltesystemen für Kraftfahrzeuginsassen ist es üblich, einen geschmeidigen Sack oder sog. Airbag vorzusehen, der in Medienverbindung mit einer Gaserzeugungsvorrichtung oder einer Druckgasquelle steht, so daß er aus einer zusammengefalteten oder verstauten Lage, in welcher er von dem Fahrzeuginsassen entfernt ist, in eine aufgeblähte Lage gebracht werden kann, in welcher die Bewegung des Fahrzeuginsassen gedämpft wird. Dieser Aufblähvorgang erfolgt bei dem Betrieb solcher Systeme notwendigerweise recht schnell und tritt innerhalb eines Zeitraumes von etwa 0,060 Sekunden auf. Der Dämpfungseffekt solcher Systeme wird durch eine kontrollierte voraussagbare Druckentleerung des Sackes, ausgehend von dessen voll aufgeblähter Stellung, verstärkt. Diese Druckentleerung wird in der Regel durch die Anordnung von Auslaßöffnungen erreicht, die in dem Sack gebildet sind und einen Teil des unter Druck stehenden Füllmediums an die Atmosphäre abführen. Es ist bekannt, in diesen Auslaßöffnungen "Auf-Zu"-Ventilmechanismen anzubringen.
Die US-A-3 243 822 von Lipkin ist ein Beispiel für diese allgemeine Vorgehensweise und offenbart den Einsatz eines Überdruck-Entlastungsventils.
In der DE-C-896 312 beinhaltet ein Luftsack ein solches Ventil, in welchem das Ventilglied der Kopf eines federbelasteten Kolbens ist, der normalerweise die Auslaßöffnung dichtend verschließt und in Reaktion auf die Druckbeaufschlagung des Luftsackes angehoben wird und die Auslaßöffnung freigibt.
Es ist ebenso bekannt, Öffnungen in dem Luftsack vorzusehen, die durch gasdurchlässige Gewebe abgedeckt sind, wie es die US-A-4 097 065 von Okada et al. und US-A-4 181 325 von Barnett beschreiben. Weiterhin ist auch bekannt, die Entleerungsöffnungen des Luftsackes abdeckende Sprengflicken vorzusehen, die durch einen entsprechenden Fülldruck abgesprengt werden. US-A-3 580 603 von Chute et al. und US-A-3 762 741 von Fleck et al. sind Beispiele solcher Lösungsvorschläge.
In der EP-A-0 061 828 ist ein Luftsack mit zwei Luftkammern offenbart, die nacheinander gefüllt werden und über eine druckempfindliche Drosselstelle miteinander in Verbindung stehen, welche mit einem Netzwerk aus stark dehnbarem Material abgedeckt ist und von zwei die Öffnung überlappenden rechteckigen Klappen verschlossen wird, die an ihrem äußeren Rand an dem Material des Luftsackes befestigt sind und an ihrem inneren Rand in der Mitte der Öffnung miteinander in Berührung stehen, wobei die Klappen federnd oder auf andere Weise federbelastet in der Schließstellung gehalten werden.
Ein gemeinsamer Nachteil all dieser Lehren nach dem bisherigen Stand der Technik in bezug auf den Umgang mit dem Entleerungsgasstrom aus dem Luftsack ist, daß keine derselben eine Regulierung des Gasstromes in Abhängigkeit von Druckänderungen in dem Luftsack und von Strömungsänderungen aus dem Luftsack vorsieht, um so in irgendeiner Weise eine variable Steuerung das Entleerungsstromes zu erzielen. Außerdem kann die Voraussagbarkeit bzw. die Wiederholbarkeit der festen Verschlüsse der Entleerungsöffnungen nach dem bisherigen Stand der Technik, wie z.B. die oben erwähnten Sprengflicken, für bestimmte Konstruktionen nicht ausreichend sein.
Aufgrund der Nachteile des bisherigen Standes der Technik ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Luftsack für aufblasbare Rückhaltevorrichtungen für Kraftfahrzeuginsassen zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Luftsack für ein aufblasbares Rückhaltesystem für Kraftfahrzeuginsassen geschaffen, mit einer an den Luftsack angeschlossenen Füllgasquelle, womit der Luftsack unter Druck aufgebläht werden kann, wobei der Luftsack einen geschmeidigen Körperteil mit einer mit der Druckgasquelle in Verbindung stehenden inneren Kammer aufweist, einer in besagtem Körperteil eingeformten Druckauslaßöffnung, durch welche das besagte Gas aus der besagten Kammer entlassen werden kann, und einem mit besagtem Körperteil verbundenen Ventil, das Verschlußglieder aufweist, die umkehrbar zwischen einer die besagte Auslaßöffnung im wesentlichen verschließenden Stellung und die besagte Auslaßöffnung in Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der besagten Kammer öffnenden Stellungen bewegbar sind, worin die Auslaßöffnung zur Atmosphäre hin öffnet, das Ventil einen mit dem besagten Körperteil fest verbundenen ringförmigen Basisteil aufweist, sowie einen in besagtem Basisteil mittig angeordneten Tragteil und eine Mehrzahl von in besagtem Tragteil in Umfangsrichtung von einander beabstandet eingeformten Öffnungen, und worin die besagten Verschlußglieder derart schwenkbar an dem besagten Tragteil angelenkte Klappenglieder aufweisen, daß diese zwischen der besagten offenen und der besagten geschlossenen Stellung bewegbar sind.
Der Körper des Luftsackes kann aus einem geschmeidigen Gewebe hergestellt sein, wobei dann das Ventil um die Auslaßöffnung herum in den Körper eingenäht ist, und der Luftsack kann selbsttragende Mittel zur Begrenzung der Bewegung der Verschlußteile in Öffnungsrichtung aufweisen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert; dabei ziegen:
Figur 1: eine perspektivische Ansicht des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, in welchem ein verbesserter Luftsack gemäß der vorliegenden Erfindung zum Schutze eines Fahrzeuginsassen aufgebläht dargestellt ist,
Figur 2: eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Luftsackes in vergrößertem Maßstab, einen Aufriß des Ventils desselben zeigend,
Figur 3: einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Figur 2,
die Figuren 4 - 10: Ansichten ähnlich der Figur 2, je einen Aufriß alternativer Ausführungsformen des Ventils zeigend,
Figur 11: einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Figur 10,
Figuren 12 - 13: Ansichten ähnlich der Figur 2, weitere alternative Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Aufriß zeigend, und
die Figuren 14 und 15: jeweils eine Form eines nicht erfindungsgemäßen Ventils, wobei Figur 15 eine Schnittansicht längs der Linie 15-15 der Figur 14 ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Figur 1 derselben ist dort ein allgemein mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug dargestellt, welches in seinem Fahrgastraum 12 eine einen Fahrzeuginsassen 16 tragende Sitzeinheit 14 aufweist, wobei der Insasse hinter einem Lenkrad 18 sitzend angeordnet ist und in diesem Lenkrad eine allgemein mit 20 bezeichnete aufblasbare Rückhaltevorrichtung für den Fahrzeuginsassen installiert ist. Der Fachmann wird erkennen, daß das aufblasbare Rückhaltesystem 20 für die Fahrzeuginsassen einen Gasgenerator oder eine andere Druckgasquelle aufweist, der (die) innerhalb des Lenkrades 18 angeordnet ist, sowie ein beliebiges Steuersystem zur Erkennung des Auftretens eines Stoßes von bestimmter Stärke und Dauer, um dementsprechend die Gasquelle zu aktivieren und den Füllgasstrom in einen aufblasbaren Behälter oder Luftsack 22, einen sog. Airbag zu leiten. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die Einzelheiten des aufblasbaren Rückhaltesystems 20 für Fahrzeuginsassen nicht von Bedeutung, abgesehen davon, daß festzustellen ist, daß der Luftsack 22 einen geschmeidigen Körper 24 aufweist, der eine innere Kammer 25 definiert, die mit der Füllgasquelle in Medienverbindung steht, so daß der Körper in die in Figur 1 dargestellte Abfangstellung aufgeblasen werden kann. Der Luftsack 22 beinhaltet außerdem wenigstens eine in den Körper 24 eingeformte Auslaßöffnung 26, wie sie am besten in Figur 3 zu erkennen ist, und ein Ventil 28, welches mit dem Körper 24 zur Regulierung des aus der Auslaßöffnung 26 austretenden Gasstromes verbunden ist.
Bezugnehmend auf die Figur 2 ist dort eine bevorzugte Ausführungsform des Ventils 28 dargestellt. In der dargestellten Form weist das Ventil 28 einen ringförmigen Basisteil 30 auf, einen mittig in dem Basisteil 30 angeordneten Tragteil 32 und eine Reihe von Verschlußteilen bzw. Klappen 34. Der Basisteil 30 kann aus einem beliebigen geeigneten, an dem Luftsack 22, wie z.B. bei 36 angedeutet, durch Annähen befestigbaren Material hergestellt sein.
Der Tragteil 32 in der Ausführungsform nach Figur 2 ist als sich diametral erstreckende Stege 38 enthaltend dargestellt, die sich durch einen zentralen Abschnitt 40 hindurch erstrecken und an dem Basisteil 30 befestigt bzw. in dieses integriert sind.
Die Klappenteile 34 sind als dreieckstumpfartige Glieder ausgebildet, die jeweils schwenkbar wie bei 42 angedeutet mit ihrem Stumpfende an dem zentralen Abschnitt 40 des Tragteils angelenkt sind. Wie es am besten in Figur 3 zu erkennen ist, sind die übrigen Seiten dem Tragteil 32 gegenüber frei und bilden Öffnungen, die einen nach außen gerichteten Füllgasstrom zulassen. Im Betrieb weist das Ventil 28 der Ausführungsform nach Figur 2 und 3 ein Ventil auf, das etwa im Bereich der Auslaßöffnung 26 des Luftsackes 22 angeordnet ist und umkehrbar von einer Stellung, in welcher die Öffnungen 44 und somit die Auslaßöffnung 26 verschlossen sind, in eine Stellung, in welcher diese Öffnungen wie in Figur 3 dargestellt offen sind, bewegbar ist. Die Klappenteile 34 sind gegenüber der aufblasbaren Innenkammer 23 des Luftsackes 22 frei nach außen schwenkbar beweglich, und die Klappen können federnd konstruiert sein, indem zur Bildung des Ventils 28 oder der Klappen 34 z.B. die Verwendung solcher Werkstoffe wie Kunststoffe, Gummi oder Metalle vorgeschrieben wird, so daß, wenn aus irgendeinem Grund der Druck in der Kammer 23 abnimmt, z.B. beim Auftreten zyklischer Stöße bei einem durch einen Unfall bewirkten Zusammenstoß, die Klappen 34 in oder in Richtung auf die geschlossene Stellung zurückkehren, in der sie im wesentlichen koplanar mit dem Körper 24 des Luftsackes und mit dem Tragteil 32 liegen.
Es ist anzumerken, daß in der beschriebenen Ausführung der Mittelabschnitt 40 des Tragteils 32, wie Figur 3 zeigt, in derselben Ebene wie der Körper 24 des Luftsackes in seinem aufgeblähten Zustand verbleibt. Damit wird die Mitte der Auslaßöffnung 26, durch welche der aus dieser Öffnung austretende Gasstrom reguliert wird, in derselben Ebene gehalten, demzufolge ist die Größe der Öffnung unempfindlicher gegenüber Druckänderungen bei der Füllung und der Entleerung des Luftsackes 22. Die effektiv veränderliche Öffnung der Auslaßöffnung 26 ist die Summe der von den Klappenteilen 34 definierten Öffnungen, die sich aufgrund ihrer schwenkbaren Verbindung mit dem Mittelteil 40 im Bereich ihres Außenrandes öffnen.
Wie die Figuren 4 bis 13 zeigen, können die Klappenteile wie die Klappen 34 auch in alternativen Ausführungsformen gewählt werden. In der folgenden Beschreibung der alternativen Ausführungen bezeichnen die Bezugsnummern der Ausführung nach Figur 2, denen die entsprechende Figurennummer vorangestellt ist, gleiche Teile.
In Figur 4 ist eine alternative Ausführung 428 des Ventils dargestellt, welche einen Basisteil 430 und ein Paar halbkreisförmiger Klappenteile 434 aufweist, welche über an der geraden Seite der halbkreisförmigen Klappen 434 angeformte Schwenkverbindungen 442 mit einem Stegteil 438 verbunden sind.
Figur 5 zeigt ein Ventil 528, das Klappenteile 534 aufweist, welche sich von den Klappen 434 der Ausführung nach Figur 4 darin unterscheiden, daß ihre Zahl Drei beträgt. In ähnlicher Weise zeigt die Ausführung nach Figur 6 ein Ventil 628 mit vier Klappen 634.
Nimmt man nun Bezug auf die Figur 7, so ist dort ein alternatives Ventil 728 dargestellt, welches eine Reihe von Klappen 734 von im wesentlichen kreisrunder Form aufweist, die schwenkbar von einer Schwenkverbindung 742 entlang der Sehnenseiten der Klappe 734 getragen werden. Die Ausführung nach Figur 8 hingegen stellt eine alternative Ausführungsform eines mit 828 bezeichneten Ventils dar, welche eine Reihe von dreieckigen Klappenteilen 834 aufweist, die wie bei 842 angedeutet entlang der Innenseite jedes dreieckigen Klappenteils 834 schwenkbar mit dem Tragteil 832 verbunden sind. Figur 9 zeigt noch eine weitere mit 928 bezeichnete alternative Ausführungsform, in welcher quadratische Klappen 934 wie bei 942 angedeutet entlang der radial innenliegenden Seiten dieser Klappen 934 schwenkbar an dem Tragteil 932 angelenkt sind.
In allen vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungen ist festzustellen, daß die Klappenteile mit einem Mittelteil des Tragteils des Ventils schwenkbar verbunden sind, und daß sich die Klappen durch Schwenken um ihren äußeren Rand öffnen. Es ist selbstverständlich, daß die Klappenteile auch wie in den Figuren 10 bis 13 dargestellt derart angeordnet sein können, daß sich die Klappen in Umfangsrichtung öffnen, indem die schwenkbewegliche Anlenkung der Klappen längs sich radial erstreckender Achsen erfolgt. In der Ausführungsform nach Figur 10 sind die Klappenteile 1034 im wesentlich in derselben Weise geformt, wie in der Ausführung nach Figur 2, die Schwenkverbindung 1042 erfolgt jedoch hier entlang sich radial erstreckender Achsen an den Stegteilen 1038. Figuren 12 und 13 stellen alternative Ausführungen jeweils für Ventile 1228 und 1328 dar, die der Ausführungsform nach Figur 10 ähneln, bei welchen jedoch die Klappenteile 1234 quadratisch ausgebildet sind, und die Klappenteile 1334 halbkreisförmig ausgebildet sind.
Bei der Anordnung der Ventile der Figuren 14 und 15 wurde eine zentrale Öffnung der Klappenteile, wie z.B. der Klappen 1434, gewählt. Die in Figur 14 dargestellten Klappen 1434 umfassen dreieckförmige Glieder, die wie bei 1442 angedeutet an ihren radial äußeren Enden schwenkbar befestigt sind, so daß eine Schwenkbewegung der Klappen 1434 unter dem Einfluß eines Mediendruckes des aufgeblähten Luftsackes 22 eine Bewegung der Klappen 1434 aus einer in Figur 14 dargestellten geschlossenen Stellung in eine wie in dem Querschnitt in Figur 15 dargestellten offenen Stellung bewirkt. Dies entspricht im wesentlichen der Bildung einer relativ großen Öffnung mit örtlichen Unterbrechungen, die durch die darüberliegenden Abschnitte der Klappen 1434 in dem austretenden Gasstrom gebildet werden. Eine derartige Öffnung hat einen von dem Ausströmungsdurchsatz der erfindungsgemäßen Anordnung wesentlich unterschiedlichen Ausströmungsdurchsatz.

Claims

1. Luftsack für ein aufblasbares Rückhaltesystem (20) für Kraftfahrzeuginsassen, mit einer an den Luftsack (22) angeschlossenen Füllgasquelle, womit der Luftsack unter Druck aufgebläht werden kann, wobei der Luftsack einen geschmeidigen Körperteil (24) mit einer mit der Druckgasquelle in Verbindung stehenden inneren Kammer (25) aufweist, einer in besagtem Körperteil (24) eingeformten Druckauslaßöffnung (26), durch welche das besagte Gas aus der besagten Kammer entlassen werden kann, und einem mit besagtem Körperteil (24) verbundenen Ventil (28), das Verschlußglieder (34) aufweist, die umkehrbar zwischen einer die besagte Auslaßöffnung (26) im wesentlichen verschließenden Stellung und die besagte Auslaßöffnung (26) in Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung der besagten Kammer öffnenden Stellungen bewegbar sind, worin die Auslaßöffnung zur Atmosphäre hin öffnet, das Ventil (28) einen mit dem besagten Körperteil fest verbundenen ringförmigen Basisteil (30) aufweist, sowie einen in besagtem Basisteil mittig angeordneten Tragteil (40) und eine Mehrzahl von in besagtem Tragteil in Umfangsrichtung von einander beabstandet eingeformten Öffnungen (44), und worin die besagten Verschlußglieder (34) derart schwenkbar an dem besagten Tragteil angelenkte Klappenglieder aufweisen, daß diese zwischen der besagten offenen und der besagten geschlossenen Stellung bewegbar sind.

2. Luftsack nach Anspruch 1, worin der besagte Körperteil (24) aus einem geschmeidigen Gewebe geformt ist und besagtes Ventil (28) an den besagten Körper um die besagte Auslaßöffnung (26) herum angenäht ist.

3. Luftsack nach Anspruch 1 oder 2, außerdem selbsttragende Mittel zur Begrenzung der Bewegung der besagten Verschlußglieder (34) in ihrer Öffnungsrichtung aufweisend.

4. Luftsack nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin besagter mittiger Tragteil (40) sich diametral über den besagten Basisteil (30) erstreckende Stegmittel (38) aufweist.

5. Luftsack nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Klappen eine Form aufweisen, die aus einer die folgenden Ausführungen enthaltenden Gruppe ausgewählt ist:

a) eine Mehrzahl von an ihrer Stumpfseite schwenkbar mit besagtem Tragteil verbundenen dreieckstumpfartigen Gliedern (34), b) ein Paar halbkreisförmiger Glieder (434), die längs der geraden Seite besagter halbkreisförmiger Glieder schwenkbar an sich diametral über den besagten Basisteil (30) erstreckenden Stegmitteln (438) befestigt sind, c) eine Mehrzahl von im wesentlichen kreisförmigen Gliedern (734), die längs der "Sehnenseiten" besagter im wesentlichen kreisförmiger Glieder schwenkbar an besagtem Tragteil befestigt sind, d) eine Mehrzahl von dreieckigen Gliedern (834), die längs einer Seite der besagten dreieckigen Glieder schwenkbar an besagtem Tragteil befestigt sind, e) eine Mehrzahl von quadratischen Gliedern (934), die entlang je einer Seite eines jeden der quadratischen Glieder schwenkbar an tesagtem Tragteil befestigt sind, f) eine Mehrzahl von entlang einer sich radial erstreckenden Achse schwenkbar an den besagten Stegmitteln (1038) angelenkten dreieckstumpfartigen Gliedern (1034), g) eine Mehrzahl von entlang einer sich radial erstreckenden Achse schwenkbar an besagten Stegmitteln angelenkten quadratischen Gliedern (1234), und h) eine Mehrzahl von entlang einer sich radial erstreckenden Achse schwenkbar an besagten Stegmitteln angelenkten halbkreisförmigen Gliedern (1334).