DE69309918T2

DE69309918T2 - Mittel um einen rückstossfreien treibsatz für eine airbag-einheit verwendbar zu machen

Info

Publication number: DE69309918T2
Application number: DE69309918T
Authority: DE
Inventors: Teresa Bazel; Robert Bishop; Roy Brown; Richard Frantom; Robert Kremer; Klaus Ocker; Donald Renfroe
Original assignee: Bendix Atlantic Inflator Co
Current assignee: Bendix Atlantic Inflator Co
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: CA2131286A1; DE69309918D1; JPH07505345A; KR950700184A; EP0631545A1; EP0631545B1; ES2102643T3; JP3227484B2; WO1993018942A1; US5472229A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK UND KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein aufblasbare Zusatz-Rückhalte-(Airbag)-Systeme und insbesondere eine Hybrid-Aufblasvorrichtung.
Eine Hybrid-Aufblasvorrichtung umfaßt einen Druckbehälter, in dem eine Menge an inertem Druckgas gespeichert wird. Es sind Mittel zum gezielten Öffnen eines Durchgangs vorgesehen, welcher von dem Druckbehälter zu den Austrittsöffnungen führt, damit das Aufblasgas austreten kann. In der Regel umfassen derartige Mittel einen Mechanismus zum Zerbrechen einer Berstscheibe. Des weiteren können Hybrid- Aufblasvorrichtungen Wärmeerzeuger, wie zum Beispiel eine Treibstoffmenge, enthalten, um das im Druckbehälter verbleibende Gas aufzuheizen und dadurch ein wirksameres Aufblasen des Airbags zu erreichen. Es ist erforderlich, daß die Austrittsöffnungen so ausgerichtet sind, daß die Hybrid-Aufblasvorrichtung in einem schubneutralen Zustand gehalten wird, wenn Gase aus der Aufblasvorrichtung ausströmen, und insbesondere, wenn die Aufblasvorrichtung nicht einen Bestandteil eines Airbagmoduls bildet. Mit schubneutral ist gemeint, daß, wenn Gas aus den Austrittsöffnungen ausströmt, die Resultierende der Reaktionskräfte im wesentlichen Null beträgt. Es versteht sich, daß, wenn die Hybrid-Aufblasvorrichtung nicht schubneutral wäre und versehentlich erregt oder Gas abgelassen werden würde, wie zum Beispiel aufgrund einer übermäßigen Druckerhöhung durch einen Brand usw., die Aufblasvorrichtung aufgrund der durch den austretenden Gasstrom erzeugten resultierenden Kräfte, die nicht Null betragen, hin und her getrieben werden könnte.
Somit ist das obige Erfordernis der Schubneutralität dann von Vorteil, wenn die Hybrid- Aufblasvorrichtung getragen, versandt usw. wird. Durch dieses obige Erfordernis wird jedoch die Wirksamkeit des Airbag-Aufblasvorgangs vermindert, wie unten gezeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hybrid-Aufblasvorrichtung (40) zum Aufblasen eines Airbags bereitgestellt, wobei die Aufblasvorrichtung folgendes umfaßt: einen Druckbehälter (42) und mehrere Austrittsöffnungen (16), die so an der Aufblasvorrichtung angeordnet sind, daß das Aufblasgas aus allen derartigen Austrittsöffnungen herausströmen kann, wodurch die Aufblasvorrichtung in einem nicht montierten Zustand schubneutral wird, und ein Schließmittel zum Schließen eines bestimmten Satzes von Austrittsöffnungen, wodurch die Aufblasvorrichtung in einen nicht schubneutralen Zustand gebracht wird, wenn sie nahe dem Airbag und in einer Stützkonstruktion montiert ist.
Die US-A-3 880 447 ist beispielhaft für den Stand der Technik und zeigt eine Festtreibstoff- Aufblasvorrichtung mit mehreren Austrittsöffnungen um ihren Körper herum, wodurch in einem nicht montierten Zustand ein schubneutraler Zustand des austretenden Aufblasgases erreicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Airbagmodul bereitgestellt, das folgendes umfaßt: eine Hybridaufblasvorrichtung, einen Airbag, der auf zusammenwirkende Weise um die Aufblasvorrichtung herum angeordnet ist, so daß er die Aufblasvorrichtung verlassendes Aufblasgas aufnehmen kann, und eine Konstruktion (52) zum Stützen von zumindest der Aufblasvorrichtung, wobei das Schließmittel ein Mittel zum Schließen eines bestimmten Satzes von Austrittsöffnungen umfaßt, damit die Aufblasvorrichtung in einen nicht schubneutralen Zustand gebracht wird, wenn sie von der Konstruktion gestützt wird. Somit sind die Austrittsöffnungen so angeordnet, daß sie die Aufblasvorrichtung in einen schubneutralen Zustand bringen, wenn diese nicht an der Konstruktion befestigt ist, es sind jedoch Mittel zum Schließen eines bestimmten Satzes von Austrittsöffnungen vorgesehen, um die Aufblasvorrichtung in einen nicht schubneutralen Zustand zu bringen, wenn sie von der Konstruktion gestützt wird. Das Schließmittel umfaßt vorzugsweise einen in jedem der bestimmten Austrittsöffnungen aufgenommenen Stopfen. Jeder Stopfen wird vorzugsweise derart durch einen Teil der Konstruktion aufgenommen, daß bei Entfernen der Aufblasvorrichtung von der Konstruktion auch jeder Stopfen entfernt werden muß, wodurch alle zuvor geschlossenen Austrittsöffnungen geöffnet werden und das Aufblasen wieder in seinen schubneutralen Zustand gebracht wird.
Aus der folgenden ausführlichen Beschreibung werden viele andere Aufgaben und Absichten der Erfindung deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Figur 1 eine Hybrid-Aufblasvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Figuren 2 bis 5 Austrittsöffnungsausrichtungen einer Hybrid-Aufblasvorrichtung;
Figur 6 eine Aufblasvorrichtung in einem Airbagmodul;
Figur 7 eine Querschnittsansicht einer Hybrid- Aufblasvorrichtung und eines Airbagmoduls;
Figur 8 eine schematische Ansicht verschiedener Elemente einer Hybrid-Aufblasvorrichtung;
Figur 9 eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In Figur 1 wird eine Hybrid-Aufblasvorrichtung 10 für einen Airbag 12 dargestellt. Die Aufblasvorrichtung 10 ist in einer Halterung 14 oder ähnlichen Stützkonstruktion befestigt. Wie zu sehen, enthält die Aufblasvorrichtung mehrere Austrittsöffnungen 16, die sich um ein Ende davon befinden. Nicht gezeigt wird der Mechanismus in der Aufblasvorrichtung, die das gespeicherte Aufblasgas abgibt. Ungeachtet der Art, wie Gas abgegeben wird, versteht sich, daß aus den gleichmäßig beabstandeten Austrittsöffnungen 16 ausströmendes Gas zu einem schubneutralen Zustand führt. Das Konzept einer schubneutralen Aufblasvorrichtung ist zwar vorteilhaft, doch wenn die Aufblasvorrichtung in einem Modul installiert ist, führt die Schubneutralität zur Unwirksamkeit. Zur Erzielung - eines schnellen Aufblasens eines Airbags ist es wünschenswert, daß Aufblasgase aus der Aufblasvorrichtung ausströmen und direkt in den Airbag eintreten. Da ein Gasstrom aus einer Hybrid-Aufblasvorrichtung in mehrere Richtungen erfolgt, enthalten Hybrid-Aufblasvorrichtungen in der Regel einen Mechanismus zur Umleitung bestimmter Teile des Gasstroms in den Airbag. Diese Umleitung wird durch die obenerwähnte Halterung oder ein Gehäuse usw. erreicht, die bzw. das auf verschiedene Weise konfiguriert sein kann.
Es wird auf Figur 2 Bezug genommen, in der eine Querschnittsendansicht einer typischen Hybrid- Aufblasvorrichtung 10 mit nur zwei Austrittsöffnungen 16a und 16b dargestellt ist. In den Figuren 3 bis 5 wird die Verwendung der Hybrid-Aufblasvorrichtung mit anderen einzelnen Austrittsöffnungskonfigurationen dargestellt. Die von jeder der Öffnungen ausgehenden Pfeile 18 stellen die Richtung des Aufblasgasstroms bei seinem Verlassen der Aufblasvorrichtung dar. In Figur 3 werden drei gleich beabstandete und dimensionierte Austrittsöffnungen 16a - 16c dargestellt. In Figur 4 werden drei asymmetrisch angeordnete Austrittsöffnungen gezeigt. Der Strömungsquerschnitt der Öffnung 16c ist größer als der Strömungsquerschnitt der Öffnung 16a oder der Öffnung 16b zur Erzielung von Schubneutralität. In der Regel ist der Querschnitt der Öffnungen 16a und 16b gleich. Die Größe der Öffnung 16c ändert sich auch mit dem Winkelabstand zwischen den Öffnungen 16a und 16b. In Figur 5 wird die Verwendung von vier (4) gleich beabstandeten und dimensionierten Austrittsöffnungen 16a - 16d dargestellt.
Im folgenden wird auf Figur 6 Bezug genommen, in der eine an einem Gehäuse 20 befestigte Aufblasvorrichtung dargestellt wird, welches in der Technik oftmals als Aktordose, -gehäuse, -halterung oder -glied bezeichnet wird. Der Zweck des Gehäuses 20 ist das Stützen der Aufblasvorrichtung sowie das Abfangen des Aufblasgasstroms und dessen Umleitung in den Airbag. Als Beispiel verwendet die hier gezeigte Aufblasvorrichtung zwei Austrittsöffnungen. Es versteht sich, daß eine Hälfte des Aufblasgases aus einer der Öffnungen wie zum Beispiel 16a ausströmt und direkt auf das Gehäuse 20 auftrifft, während die andere Hälfte des Aufblasgases aus der gegenüberliegenden Öffnung 16b ausströmt und allgemein direkt in den Airbag strömt. Bezüglich der aus der Öffnung 16a ausströmenden Gase versteht sich, daß derartige Gase einen erhitzten, druckbeaufschlagten Hochgeschwindigkeitsstrom darstellen. Beim Auftreffen der Gase auf das Gehäuse 20 geht eine bestimmt Menge an Wärmeenergie verloren, d.h. sie wird von dem Gehäuse absorbiert, das in der Regel eine niedrigere Temperatur aufweist als die Aufblasgase. Da relativ wenig Austrittsöffnungen verwendet werden, treffen die eine hohe Temperatur aufweisenden Aufblasgase auf einen örtlich begrenzten Bereich des Gehäuses auf und führen dort möglicherweise zu einer übermäßigen Hitzeeinwirkung, einer örtlich begrenzten übermäßigen Druckerhöhung, dem Erfordernis einer Verstärkung der Konstruktion und einer möglichen Beeinträchtigung des Airbagmaterials, das sich möglicherweise in dem Auftreffbereich befindet. Da das Aktorgehäuse 20 so ausgeführt sein muß, daß es den Aufblasgasstrom umleitet, wird es ein komplizierteres und teureres Bauteil als sonst notwendig wäre, was zu einem größeren Gewicht, höheren Kosten und größeren Airbagmodul führt.
Im folgenden wird auf Figur 7 Bezug genommen, in der eine Hybrid-Aufblasvorrichtung 40 gezeigt wird, die einen Bestandteil eines Airbagmoduls 50 bildet. Die Querschnittsansicht der Hybrid-Aufblasvorrichtung wird schematisch in Figur 8 gezeigt. Beispielhafte Hybrid- Aufblasvorrichtungen werden in den U.S.-Patenten 5,022,674 und 5,076,607 gezeigt. Die Hybrid- Aufblasvorrichtung 40 umfaßt einen Druckbehälterteil 42, in dem ein druckbeaufschlagtes Argongas gespeichert ist.
Der Druckbehälterteil enthält eine Berstscheibe 44, die durch ein beliebiges Mittel, wie zum Beispiel das in dem obigen Patent dargestellte, geöffnet werden kann. Weiterhin enthält die Aufblasvorrichtung 40 ein Wärmeerzeugungsglied 46, wie zum Beispiel einen Gasgenerator, der auch in den obigen Patenten gezeigt wird. Nach dem Bersten der Scheibe 44 strömen die Gase in einen drucklosen Behälterteil 48 und dann aus den mehreren Austrittsöffnungen 16 heraus. Obgleich zwei derartige Austrittsöffnungen 16a und 16b dargestellt sind, versteht sich, daß eine beliebige Anzahl von Öffnungsausrichtungen verwendet werden kann. Bei zwei Austrittsöffnungen wird die Größe jeder Austrittsöffnung so ausgewählt, daß sie identisch sind, damit die Schubneutralität der Hybrid-Aufblasvorrichtung aufrechterhalten bleibt, wenn sie sich nicht in dem Modul befindet. Die Größe jeder Austrittsöffnung 16a und b wird auch so ausgewählt, daß der Querschnitt einer Öffnung zum Füllen des Airbags mit seiner vorgeschriebenen Füllrate und auf seinen vorgeschriebenen Fülldruck geeignet ist. Dieses Merkmal besteht, weil die von dem Airbag weg weisende Öffnung geschlossen wird. Bei der einfachsten Form der Erfindung weist eine Öffnung, wie zum Beispiel 16a, zur Aufnahme eines Stopfens, wie zum Beispiel 60, ein Innengewinde auf.
Wie es in der Technik typisch ist, kann die Hybrid-Aufblasvorrichtung 40 so an einem Gehäuse 52 befestigt werden, wie in den obigen Patenten beschrieben. Bei einer derart in dem Gehäuse befestigten Aufblasvorrichtung 40 wird der Stopfen 60 durch eine darin ausgebildete Öffnung 62 in die Gewindeaustrittsöffnung, wie zum Beispiel 16a, eingesetzt. Falls erforderlich, kann eine Dichtung 64, wie zum Beispiel ein O-Ring, zur weiteren Abdichtung der Grenzfläche zwischen dem Stopfen und der Austrittsöffnung verwendet werden. Das Gehäuse, der Stopfen und die Aufblasvorrichtung wirken so zusammen, daß bei Entfernen der Aufblasvorrichtung aus dem Gehäuse auch der Stopfen entfernt werden muß. Wie zu sehen, wird die Aufblasvorrichtung mit Entfernen des Stopfens 60 erneut in den schubneutralen Zustand versetzt. Wird eine Öffnungsausrichtung wie die in Figur 5 gezeigte verwendet, werden zwei derartige Stopfen 60a und 60b verwendet, um eine Gasrückströmung durch die nach hinten weisenden Öffnungen 16c und 16d zu verhindern. In Figur 9 wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei das Gewinde des Stopfens mit einem Gewindeabdichtmaterial 61 bedeckt ist, was den O-Ring ersetzt. Die Aufblasvorrichtung 40 nach Figur 8 zeigt schematisch ein Gasgeneratorgehäuse 54. Ein derartiges Gasgeneratorgehäuse wird im U.S.-Patent 5,076,607 ausführlicher gezeigt. Das Gasgeneratorgehäuse befindet sich in dem drucklosen Behälterteil 48 der Aufblasvorrichtung. Wie in Figur 9 gezeigt, ist der Stopfen 60 in der Gewindeöffnung 16a eingesetzt und stößt mit der Unterseite seines Kopfes am Gasgeneratorgehäuse an. Die Reaktionskraft zwischen dem Stopfen und dem Gasgeneratorgehäuse sorgt für eine festen Sitz zwischen ihnen.
Demgemäß ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung das Erfordernis erfüllt, daß die Hybrid- Aufblasvorrichtung schubneutral ist, wenn sie sich nicht in einem Airbagmodul befindet; und darüber hinaus, wenn sie als Bestandteil eines Airbagmoduls installiert ist, Aufblasgase so geleitet werden, daß sie nur zum Airbag strömen, ohne daß sie physisch um- oder abgelenkt werden müssen. Somit wird bewirkt, daß sämtliche Aufblasenergie der Hybridaufblasvorrichtung durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen nach außen strömt, um eine direkte Aufblasgasströmung in den Airbag zu gestatten.
Wie aus dem obigen ersichtlich, gestattet die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Druckbehälter- /Hybrid-Aufblasvorrichtung als schubneutralen Gasbehälter, und sorgt, wenn die Aufblasvorrichtung in einem Airbagmodul installiert ist, auch für ein verbessertes Aufblasen des Airbags. Es versteht sich, daß, da Aufblasgase nicht nach hinten aus der Aufblasvorrichung ausströmen, aufgrund der Aufwärmung dicht beabstandeter Komponenten, wie zum Beispiel das Gehäuse 52, keine Wärmeenergie verlorengeht. Die kinetische Energie des Gases wird auf einem hohen Niveau gehalten, da der Gasstrom nicht umgeleitet werden muß, die Stützkonstruktionen können ein geringeres Gewicht aufweisen und kostengünstiger sein usw., da sie nicht mehr so ausgeführt sein müssen, daß sie örtlich begrenzter Erhitzung und Druckbeaufschlagung durch die auftreffenden Aufblasgase standhalten können.
Selbstverständlich können an der oben beschriebenen Erfindung viele Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzbereich nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche eingeschränkt werden.

Claims

1. Hybrid-Aufblasvorrichtung (40) zum Aufblasen eines Airbags, wobei die Aufblasvorrichtung folgendes umfaßt: einen Druckbehälter (42) und mehrere Austrittsöffnungen (16), die so an der Aufblasvorrichtung angeordnet sind, daß das Aufblasgas aus allen derartigen Austrittsöffnungen herausströmen kann, wodurch die Aufblasvorrichtung in einem nicht montierten Zustand schubneutral wird, und ein Schließmittel (60) zum Schließen eines bestimmten Satzes von Austrittsöffnungen (16), wodurch die Aufblasvorrichtung in einen nicht schubneutralen Zustand gebracht wird, wenn sie nahe dem Airbag (12) und in einer Stützkonstruktion (52) montiert ist.

2. Hybrid-Aufblasvorrichtung (40) nach Anspruch 1, bei der das Schließen der bestimmten Austrittsöffnungen (16) durch Einsetzen eines Stopfens (60) darin bei der Montage der Aufblasvorrichtung an der Stützkonstruktion (52) erreicht wird.

3. Hybrid-Aufblasvorrichtung (40) nach Anspruch 2, bei der, falls die Aufblasvorrichtung von der mit ihr zusammenwirkenden Stützkonstruktion (52) getrennt werden soll, zunächst der Stopfen (60) entfernt werden muß, damit die Aufblasvorrichtung entfernt werden kann, wodurch die Aufblasvorrichtung wieder schubneutral wird.

4. Airbagmodul (50), das folgendes umfaßt:

eine Hybridaufblasvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

einen Airbag (12), der auf zusammenwirkende Weise um die Aufblasvorrichtung (40) herum angeordnet ist, so daß er die Aufblasvorrichtung verlassendes Aufblasgas aufnehmen kann, und

eine Konstruktion (52) zum Stützen von zumindest der Aufblasvorrichtung;

wobei das Schließmittel (60) ein Mittel zum Schließen eines bestimmten Satzes von Austrittsöffnungen (16) umfaßt, damit die Aufblasvorrichtung in einen nicht schubneutralen Zustand gebracht wird, wenn sie von der Konstruktion (52) gestützt wird.

5. Airbagmodul (50) nach Anspruch 4, bei dem die Austrittsöffnungen (16) so um einen Teil der Aufblasvorrichtung (40) angeordnet sind, daß im nicht montierten Zustand etwas Aufblasgas aus dem bestimmten Satz von Austrittsöffnungen (16) in einer der Aufblasrichtung des Airbags (12) allgemein entgegengesetzten ersten Richtung herausströmen würde und bei dem das Schließmittel (60) ein Mittel zur Verhinderung, daß Aufblasgas in jener ersten Richtung strömt, umfaßt.

6. Airbagmodul (50) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Schließmittel (60) ein Mittel zum Schließen aller bestimmter Austrittsöffnungen (16) einschließlich derjenigen Austrittsöffnungen, die ein Herausströmen des Aufblasgases aus der Aufblasvorrichtung in der ersten Richtung gestatten, umfaßt.

7. Airbagmodul (50) nach Anspruch 6, bei dem das Schließmittel einen in jeder der bestimmten Austrittsöffnungen (16) aufgenommenen Stopfen (60) enthält.

8. Airbagmodul (50) nach Anspruch 7, bei dem jeder Stopfen (60) durch einen Teil der Konstruktion (52) derart aufgenommen wird, daß bei Entfernen der Aufblasvorrichtung (40) aus der Konstruktion auch alle Stopfen (60) entfernt werden müssen, wodurch alle zuvor geschlossenen Austrittsöffnungen (16) geöffnet werden und die Aufblasvorrichtung wieder in ihren schubneutralen Zustand gebracht wird.

9. Airbagmodul (50) nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Aufblasvorrichtung (40) gegenüber den Austrittsöffnungen (16) ein Wandglied (52) enthält und bei dem ein Ende des Stopfens (60) das Wandglied (52) in Eingriff nimmt.