WO2012059522A1 - Vorrichtung zur bereitstellung von gas in einem personen-schutzsystem eines fahrzeugs - Google Patents

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gas pressure
gas
pin
pressure vessel
opening
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Martin Breuninger
Christian Weyrich
Hans-Peter Sendelbach
Mirko Korth
Benedikt Heudorfer
Gerhard Klingauf
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Takata Petri AG
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Definitions

  • the invention relates to a device for providing gas in a personal protection system of a vehicle.
  • pyrotechnic gas generators which provide a defined amount of combustion gas after triggering. However, these are only limited to one trip.
  • the present invention has for its object to provide a device for providing gas in a personal protection system of a vehicle that allows a multiple triggering of a personal protection system of a vehicle.
  • the present invention provides an apparatus for providing gas in a personal protection system of a vehicle, comprising:
  • the guide channel has a gas outlet for discharging the gas which is formed or released when at least one of the gas pressure vessels is opened,
  • each of the gas pressure vessel is associated with an opening mechanism, and the opening mechanisms are actuated independently of each other and accordingly the individual gas pressure vessel in conjunction with temporally separate events are apparent.
  • the opening mechanisms are independently operable means that the individual gas pressure vessels can be opened in conjunction with events separated in time, e.g. B. in conjunction with two temporally separated pre-crash detections.
  • the time separation can include minutes, hours, days or even years.
  • the opening mechanism may cause an opening of the gas pressure vessel via a pyrotechnic drive, via an electromechanical drive or via the triggering of a prestressed spring.
  • the opening mechanism is in each case designed such that it comprises at least one movable element for opening the gas pressure container.
  • the effective direction of the opening of the gas pressure vessel by the movable element is substantially perpendicular to the guide channel.
  • vertical sections are also to be understood to be vertical, if the guide channel has a curvature.
  • the opening mechanism of the device for providing gas in a personal protection system of a vehicle has a pin in one embodiment as a movable element for opening the gas pressure vessel.
  • the operation of the pin can be done in several ways.
  • a piston is moved when triggering the opening mechanism such that the pin opens the gas pressure vessel.
  • the pin is actuated by gas released via the opening mechanism.
  • a projectile is accelerated, which opens the associated gas pressure vessel.
  • a plurality of thrust pistons may be provided which are each coupled to a pin or may be operatively connected.
  • the thrust piston When triggering a pyrotechnic unit, the thrust piston is moved. The kinetic energy of the thrust piston acts directly on the associated pin.
  • the pin is caused to open a gas pressure vessel, for example, by piercing a membrane of the gas pressure vessel.
  • the gas pressure vessel may be gas-tightly connected to a housing of the device. This can be done for example via a thread, gluing, a press-fit, a frictional connection or a bayonet lock.
  • the triggering or opening of the gas pressure vessel can be offset in time or at the same time. In particular, with a simultaneous opening is ensured that a sufficient filling rate of the gas is provided for a personal protection system of a vehicle.
  • the movable elements may have different sizes and shapes.
  • the movable elements may have the shape of a pin.
  • the pins have a gas passage section, which ensures a flow of the gas from the gas pressure vessel into the guide channel when the pin penetrates into the seal of the gas pressure vessel.
  • gas passage portions may be formed by notches in the body of the movable member, such as by a longitudinal groove, a transverse groove or a circular recess, wherein the gas passage portions could extend over the entire length of the movable member or even over only a portion of the movable member.
  • the pins may also have a gas passage portion provided by a bore of the movable member, wherein the gas passage portions may extend over the entire length of the movable member or even only over a portion of the movable member.
  • the movable elements can also have no gas passage section.
  • the opening of a gas pressure vessel via the shooting of a projectile could take place, for example, passes through a membrane into the interior of the gas pressure vessel, thus exposing a portion in the membrane through which the gas flows from the gas pressure vessel into the guide channel.
  • the entire diameter of the "puncture” is immediately made available to the gas flowing out of the gas pressure vessel into the guide channel gas.
  • the seal or membrane can also be brought to bursting by the shooting of a movable element, such as a projectile or pin.
  • a movable element such as a projectile or pin.
  • a lighter in particular a pyrotechnic lighter could be provided.
  • the lighter could be equipped with a ceremonieszündladung.
  • nitrogen gas, argon, neon, helium, carbon dioxide or a mixture of said gases is provided as the filling gas.
  • the gas pressure vessel can be connected via a temperature-stable, band-shaped connecting element. This reduces the risk of the gas pressure vessels, in case they should burst in the event of a fire, not becoming dangerous "bullets.”
  • the increased mass reduces "flying distance” and the increased surface area makes it possible to tilt individual areas, thus reducing the danger a development of such eventual "bullets" is significantly reduced.
  • the outflow cross sections of the openings of the gas pressure vessel, via the variation of the pins and the membrane diameter, between individual gas pressure vessels are varied to adjust for individual gas pressure vessel modified flow rate for the released gas.
  • the outflow cross-section is defined by the area which is available to the gas for discharge from the gas pressure vessel in the guide channel in the event of triggering.
  • the outflow velocity could thus be determined by a variation of the pins, such as by different sizes of Gas be worked into a bag, or by the shape of the pins, which defines the size of the "puncture” or "puncture” for individual gas pressure bottles. Furthermore, the outflow velocity, in the case of a rupture of the seal or the membrane could be determined by the diameter of the seal or membrane.
  • the axes of the gas pressure vessel are arranged substantially parallel and the sealed by a seal side of the gas pressure vessel point in the same direction.
  • components of the thrust piston such as cylinder walls or igniter clamps, can be realized in a form-fitting manner from the housing of the device. Through the integration of individual component functions of the thrust piston in the housing, a partial reduction can be achieved.
  • the solution according to the invention can generally be used in all vehicles in which a multiple filling of actuators is desired.
  • a use in all vehicles is provided, which should receive a reversible pre-crash side protection system and in which the corresponding sensors is kept.
  • the solution according to the invention is associated with numerous advantages.
  • the inventive solution to the problem of "multiple triggerability" of a personal protection system within a vehicle is characterized by the fact that only a small amount of technical effort is necessary to such a Device is ready for use after a first release and provision of gas without further action in the sense that it is ready for a re-triggering.
  • the tightness of the system is unproblematic over the entire lifetime due to the sealed gas pressure vessel. Thus, we ensure full functionality over the entire lifetime.
  • pyrotechnics as part of the opening mechanism allows a fast and high power delivery with light weight and small space. Furthermore, a direct electrical controllability of the opening mechanism is made possible by the use of pyrotechnics. This allows a simple link with intelligent control systems of passenger protection systems of vehicles. Such triggering by pyrotechnics are state of the art. Thus, as part of the opening mechanism, a proven system for reliability and safety is used.
  • the device according to the invention is easily scalable to any number of triggering and different bottle sizes of the gas pressure vessel and thus very variable.
  • the device according to the invention is characterized in particular by a space-and weight-optimized solution, in comparison to other multiple firing, from.
  • the device according to the invention is only associated with the restriction that the number of trips for a personal protection system is limited to a limited number of trips.
  • the invention will be explained in more detail with reference to the figures 1 to 10 of the drawing with reference to several embodiments. Show it:
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a device for providing
  • Gas for a personal protection system of a vehicle comprising a pyrotechnic thrust piston coupled to a pin
  • 1 A is a schematic cross section of an embodiment of a pyrotechnic thrust piston and the position of the pyrotechnic thrust piston before a triggering case.
  • Fig. 1 B the pyrotechnic thrust piston of Figure 1 A after a triggering case.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device for providing gas with a pyrotechnic thrust piston with an integrated pin, the thrust piston projecting into a communicating guide channel of the device;
  • Fig. 3 shows a third embodiment with a lighter and with a
  • Baffles for driving a pin wherein a triggering of the opening mechanism via the dynamics of an igniter gas stream takes place;
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment with a lighter, a
  • Igniter cap and a spaced, exposed pin wherein a triggering of an opening mechanism on the dynamics of an igniter gas flow takes place and the free-flying pin a
  • 5A to 5N are schematic representations of various embodiments of a movable element for opening a gas pressure vessel with and without gas flow section;
  • 6A a fifth embodiment with a lighter and with a to
  • Igniter spaced, freely movable piston with integrated pin which is removed after triggering the pin by gas pressure from the gas pressure vessel;
  • 6B shows a sixth embodiment with a lighter and with an igniter-spaced, freely movable piston with integrated pin, wherein after triggering the pin is removed by a spring from the gas pressure vessel; 7 shows a seventh embodiment with a pyrotechnic
  • Diaphragm of a pyrotechnic thrust piston shows a ninth exemplary embodiment, wherein a triggering of an opening mechanism takes place by means of a pre-crash sensor system and / or an in-dash sensor system.
  • Opening mechanism by a pre-crash sensor and / or InCrash sensor is done.
  • Fig. 10 is a schematic representation of the operation of the pre-crash
  • FIG. 1 shows a device for providing gas, which has a plurality of sealed gas pressure vessels 1, which communicate with their bottle necks 1 1 via a communicating guide channel 2.
  • the guide channel 2 has a gas outlet 21 for the discharge of the resulting or released gas.
  • the opening of the gas pressure vessel 1 also referred to as gas cartridges
  • an electromechanical drive or the triggering of a prestressed spring are conceivable.
  • a plurality of pyrotechnically actuable thrust pistons 4 ' are provided in a housing 3 of the device, each being arranged in an inner housing 5 having a pyrotechnic propellant charge.
  • a triggering takes place via a triggering electronics 6, which may include a board 61 with electronic components.
  • the pistons 4, in this embodiment pyrotechnic thrust pistons 4 ' are each coupled to a piercing pin 7. When triggered one of the thrust piston 4 'extends this and the associated pin 7 pierces accordingly a membrane which is arranged in one of the corresponding bottle necks 1 1 and the respective gas pressure container 1 closes.
  • the pin 7 is thereby moved largely perpendicular to the axis of the guide channel 2.
  • the direction of action of the opening mechanism is largely aligned perpendicular to the axis of the guide channel 2.
  • FIG. 1A and FIG. 1B show a schematic cross section of the housing 5 and the position of the pyrotechnic thrust piston 4 'before and after the triggering case.
  • FIG. 1A shows the pyrotechnic thrust piston 4 'before the triggering case.
  • Figure 1 B the position of the pyrotechnic thrust piston 4 'is shown after the triggering case. Due to the triggering of a pyrotechnic ignition element 31 of the pyrotechnic thrust piston 4 'is moved out of the housing 5 and thus can interact with the pin 7. Alternatively, parts of the thrust piston 4 'can protrude out of the housing 5 before the triggering event.
  • a drive and movement of the pyrotechnic thrust piston 4 ', and thus also the pin 7 coupled to the thrust piston 4', can also take place in an alternative embodiment via an electromechanical drive or via the triggering of a prestressed spring.
  • the gas cartridges 1 are gas-tightly connected to the housing 3 of the gas source (eg via a thread, gluing, press-fitting, a frictional connection, bayonet closure, etc.).
  • the conversion of an analog or digital trigger signal provided by a sensor system for triggering one or more gas pressure vessels 1 takes place via individual ignition cables 27 which are supplied to the pyrotechnic thrust piston 4 'and are connected to the circuit board 61 of the tripping electronics 6 ,
  • the triggering or opening of the gas cartridges can take place at different times. This is the usual trigger case. First, a false triggering can take place, whereby the content of at least one gas pressure tank is consumed. The device is still ready for use over the entire time window until the next triggering. The same applies to another, later triggering, both wrong and can also be correct. This sequence can be repeated until there are no more gas pressure containers ready for use. The time window between the individual releases can be several years.
  • the triggering or opening of at least two gas cartridges can be done simultaneously in an alternative. Simultaneous tripping is a special case, if a tripping is only possible very late by a pre-crash sensor system or by a conventional sensor system. Here, high performance is required within a short time and ensured by a simultaneous opening of several gas cartridges.
  • the opening can be made via impressions or shooting in of a movable element 7 in the membrane.
  • Embodiments of possible pins 7 are shown in FIG.
  • the pins 7 may have a gas passage section 26, which ensures a flow of gas from the gas pressure vessel 1 into the guide channel 2 in the event of triggering the pin 7 in the seal of the gas pressure vessel 1.
  • Such gas passage portions 26 may be made by notches in the body of the movable member 7, such as a longitudinal groove, a transverse groove or a circular recess, wherein the gas passage portion 26 over the entire length of the movable member 7 or only over a portion of the movable Elements 7 can extend.
  • the pin 7 has a gas passage section 26 with a section-wise notch in the form of a longitudinal groove (FIG. 5C), a transverse groove (FIG. 5H), a section-wise taper (umbrella-shaped, Fig. 5G) or with a moon-shaped embossed longitudinal groove.
  • the pins 7 may be ground obliquely at the lower end which penetrates into the membrane (FIG. 5B, FIG. 5C and FIG. 5H) or have a tip (FIG. 5G). This facilitates penetration into the membrane.
  • the gas passage section 26 allows in case of release, the gas of the gas pressure vessel 1 in the guide channel 2, since it is ensured by the gas passage portion 26 that the pin 7 does not close the hole in the membrane, which he has generated again.
  • the membrane does not burst completely when a pin 7 pierces it.
  • the pin 7 penetrates into the membrane after the opening mechanism has been triggered in such a way that a first part of the gas passage section 26 lies above the diaphragm and a second part of the gas passage section 26 lies below the diaphragm.
  • the gas the gas pressure vessel 1, after the penetration of the pin 7 into the membrane flow via the gas passage section 26 into the guide channel 2.
  • the pin 7 as a gas passage section 26 in sections holes.
  • the pin 7 can have both a bore in the longitudinal direction and a transverse bore, which are interconnected.
  • the pin 7 penetrates into the membrane after the opening mechanism has been triggered in such a way that the transverse bore of the gas passage section 26 lies above the diaphragm and a part of the bore of the gas passage section 26 lies below the diaphragm. Consequently, the gas of the gas pressure vessel 1 can flow into the guide channel 2 via the gas passage section 26 after the penetration of the pin 7 into the membrane.
  • the pin 7 could have a continuous gas passage section 26.
  • the continuous gas passage section 26 has the form of a continuous longitudinal groove (FIG. 51) or a through bore in the longitudinal direction (FIG. 5E, 5J and 5M). Accordingly, the gas of the gas pressure vessel 1 flows after the penetration of the pin 7 into the membrane, regardless of the penetration depth of the pin 7, via the gas passage portion 26 in the guide channel 2 a.
  • the pin 7 may have an oblique bevel (FIGS. 5E and 51) or a flat bevel (FIG. 5J). Alternatively, a tip would be conceivable.
  • the movable elements may also have no gas passage portion 26.
  • An outflow of the gas from the gas pressure vessel 1 in the guide channel 2 is ensured in the case of release by a penetration of the sealing of the gas pressure vessel 1 by a shoot-in of the pin 7, so that the gas from the gas pressure vessel 1, by the "puncture” in the seal of the gas pressure vessel. 1 , flows into the guide channel 2.
  • Such pins 7 may, for example, be in the shape of a cylinder with an oblique section (FIG. 5D), a cylinder with a point (FIG. 5F) or one that penetrates into the membrane in the direction of the lower end. tapered cylinder (Fig. 5K).
  • the pins 7 may include a baffle 71.
  • the gas pressure generated by the lighter 22 acts on the baffles 71 of the respective pins 7 and pushes the pins 7 on the membrane.
  • the pin 7 may have a continuous gas passage section 26 (FIG. 5M) which, after the penetration of the pin 7 into the membrane, allows the gas to flow out into the guide channel 2.
  • the pin 7 see Fig.
  • the pin 7 is injected by a correspondingly high igniter gas pressure in the gas pressure bottles and thus bring the membrane to bursting.
  • almost the entire diameter of the bottle neck 1 1 of the gas pressure vessel 1 is provided for outflow of the gas into the guide channel 2.
  • a plurality of pins 7 can be coupled to one another via an elastic connecting piece 29 (FIG. 5N).
  • the elastic connecting piece 29 is coupled to the housing 3 in such a way that, in the case of triggering for a single gas pressure vessel 1, the igniter gas pressure acts on a partial section of the elastic connecting piece 29 directly adjacent to the lighter 22. Consequently, only this portion of the elastic connecting piece 29 is moved to the membrane and the pin 7 coupled thereto can pierce the membrane.
  • the pin 7 is removed from the membrane by the restoring force of the elastic connecting piece 29 and the "puncture" of the membrane is made available to the outflowing gas from the gas pressure vessel 1 into the guide channel 2.
  • a simultaneous opening of several can be provided Gas pressure vessel 1 by triggering different lighters 22 and thus the filling speed can be increased.
  • pins 7 are merely exemplary and may be in other embodiments, such as rectangular, triangular, or pyramidal shapes. It is also possible that pins 7 with a gas passage section 26 can also be used to shoot into a membrane. Furthermore, combinations of the marks of the individual pins 7 are conceivable. A variation of the individual pins 7, for example in their shape, size, diameter, type of recesses, size of the groove or diameter of the bore within a pin 7, the outflow velocity of the gas can be adjusted from the gas pressure vessel 1 in the guide channel 2.
  • the outflow velocity of the gas from the gas pressure vessel 1 into the guide channel 2 is determined by the geometrically narrowest point of the gas passage section 26 or the size of the "puncture.” Consequently, the outflow velocity can be adjusted by a variation of the above-mentioned parameters the penetration depth of the pin 7 in the membrane.
  • retraction of the pin 7 can take place by means of a spring 23 (FIG. 6b).
  • the spring 23 is in a preloaded state before the triggering event.
  • the spring 23 is coupled to a movable piston 24.
  • the piston 24, which is coupled to the pin 7, largely perpendicular to the axis of the guide channel 2 is moved and the pin 7 pierces the seal of the gas pressure vessel. 1
  • the movement of the piston 24 is effected by the igniter gas generated in the triggering case.
  • the gas pressure accelerates the piston 24 in the direction of the membrane. In its lowermost passage, the piston 24 pushes the pin 7 coupled thereto into the diaphragm.
  • the spring 23 is tensioned.
  • the clamping force of the spring counteracts the effective direction of the opening mechanism on the piston 24 and causes, after the elimination of the drive, a return of the pin 7.
  • the entire cross section of the "puncture" is thus released.
  • the return of the pin 7 can also be effected by the gas flowing out after the "piercing" of the membrane ( Figure 6a), where the puncture opening becomes opposite surface 25 of the piston 24 with the pin 7 coupled thereto selected such that a large impact surface is provided for the outflowing gas.
  • the gas pressure acting on the surface 25 of the piston 24 by the outflowing gas after the release of the triggering causes the piston 24 and the pin 7 coupled thereto to return, thus releasing the entire cross section of the "puncture.”
  • FIG refer to the embodiments of Figure 1.
  • the order of opening of the gas pressure bottles 1 can be selected in the event of triggering such that a closing of the guide channel 2 by the piston 24 is irrelevant. This is ensured by the fact that the gas pressure bottles are opened first with the farthest distance from the gas outlet opening 21. Thus, a free outflow of the gas from the guide channel 2 is ensured in the gas outlet 21, even if the piston 24 should close the guide channel 2 in a decrease in gas pressure from the gas cylinder 1 again.
  • triggering takes place via a lighter 22.
  • a lighter 22 For further explanations, reference is made to the descriptions below regarding the use of a lighter 22.
  • the opening can take place via the shooting in of a projectile or pin 7.
  • the pin 7 is triggered in the case of release by a pyrotechnic drive largely perpendicular to the axis of the guide channel 2 and pierces the seal of the gas pressure vessel. 1
  • the pin 7 remains in the interior of the gas pressure container 1 and the "puncture opening" is thus completely released
  • the outflow speed can be controlled by varying the diameter of the pins 7.
  • the pin 7 may have a magnetization. The pin 7 remains after triggering the opening mechanism and opening the seal by "piercing" in the gas pressure vessel 1. This can cause rattling noises when the vehicle moves be chosen by a permanent magnetic projectile, which adheres to the ferromagnetic housing wall.
  • the triggering takes place via a lighter 22.
  • a lighter 22 For further explanations, reference is made to the descriptions below with respect to the use of a lighter 22.
  • the pin 7 may be a component of a pyrotechnic thrust piston 4 '. This ensures a simple installation of only one component and the power transmission of the thrust piston 4 'on the pin 7 is almost without loss of power.
  • the pin 7 can be inserted into a bore in the piston 4. An attachment can be done for example by gluing, pressing or threading. For further explanations, reference is made to the embodiments of FIG.
  • housing components as functional elements of the pyrotechnic thrust piston 4 '.
  • Individual pyrotechnic thrust pistons 4 ' are expensive.
  • the thrust piston 4 ' is formed directly inside the housing 3, for example in suitable holes, cavities or the like.
  • the triggering of the opening of the gas pressure vessel 1 takes place via an igniter 22 (FIGS. 3, 4, 6a and 6b) inserted in the housing 3.
  • the implementation of an analog or digital triggering signal provided by the sensor system for triggering one or more gas pressure vessels 1 could, in one embodiment, take place directly on the housing 3 and the lighters 22 patch board 61 done. The placement of the board saves the supply of individual ignition cable 27, which are very expensive. It is also to be assumed that a "dumb" signal is provided by the sensor, which contains only the "trigger" command, without instruction, which pyro piston is to be triggered. Such a selection could be made via the patch board.
  • the triggering takes place via the lighter 22, which receives a signal for triggering by the attached board 61.
  • an igniter gas pressure is provided by igniting the toe cap 220, which acts on the entire surface of the baffle 71.
  • the pin 7 is moved largely perpendicular to the axis of the guide channel 2 and pierces the seal of the gas pressure vessel first
  • the igniter gas pressure causes a breakthrough, the guide channel 2 of the lighter 22 separating wall 28.
  • This wall 28 may for example consist of a rupture disk.
  • the pin 7 has an effective gas attack surface (baffle surface) opposite the igniter 22, which is larger than the diameter of the opening of the bottle neck 11 of the gas pressure container 1. This ensures that the pin 7 penetrates the seal of the gas pressure vessel 1, but does not penetrate into the interior of the gas pressure vessel 1. Consequently, rattling noises are prevented during operation of the vehicle.
  • the pin 7 has a continuous cavity, which allows the gas to flow out of the gas pressure vessel 1 into the guide channel 2.
  • the pin 7 may have an effective gas attack surface (baffle surface) opposite the igniter 22, which is smaller than the diameter of the opening of the bottle neck 11 of the gas pressure vessel 1.
  • pin 7 has a tip or the like. This ensures that the pin 7 in the case of triggering first pierces the seal with its tip and thus weakens. This weakening allows the pin 7 with his wide surface can pierce the seal completely and can be injected into the gas pressure vessel.
  • an opening is created in the gas pressure vessel 1, which has a diameter which corresponds at least to the diameter of the wide area of the pin 7. This allows, due to a large diameter, a rapid outflow of the gas of the gas cylinder 1 in the guide channel second
  • the pin 7 can also have a taper, comparable to FIG. 5K, so that the gas is prevented from flowing past without the pin 7 completely penetrating the membrane and being injected into the gas pressure vessel. Furthermore, a rejuvenation of the pin 7 along the outflow direction of the gas is also conceivable, in order to also ensure a flow past the gas.
  • the membrane is designed such that completely bursting through the "shoot" a suitable pin 7 and thus almost the entire diameter of the bottle neck 1 1 of the gas pressure vessel 1 is available for outflow of the gas into the guide channel 2.
  • the lighters can be equipped with a so-called early ignition charge.
  • the early ignition charge triggers the pyrotechnics even at low temperatures. This leads to a venting of the system before high fire temperatures weaken the structure of the compressed gas cylinders.
  • the filling gas is nitrogen, argon, neon, helium, carbon dioxide or a mixture of said gases.
  • the gas pressure vessels 1 can be connected via a temperature-stable, band-shaped connecting element 8.
  • the gas pressure vessel burst 1. However, they remain one-piece. The crack of the bottle takes place along the housing wall. The explosion pulse can tear the bottle thread from the possibly softened by temperature housing 3. The bottle can become a dangerous "bullet.” If the gas pressure vessels 1 are mechanically connected to one another, the "mass" is reduced by the higher mass. Furthermore, there is the possibility that due to the increased total volume of the bottles, the gas pressure vessel 1 can not escape from a possibly softened housing 3, since individual areas of the so connected gas pressure vessel 1 can be misjudged or still hold individual bottle threads.
  • FIG. 1 In a further embodiment of FIG.
  • a protective layer 30 can be applied to the membrane (not shown separately) which seals the bottleneck 11 of the gas pressure bottle 1, which prevents premature opening or damaging of the membrane due to an unintentional movement of the pin 7.
  • the pin 7 When operating a vehicle, it may happen that the pin 7 is moved unintentionally, the pin 7 could be set in motion, for example by driving on a rough surface or curbs. This could result in the pin 7 being moved towards the diaphragm and damaging the diaphragm, resulting in leakage of the gas from the gas cylinder 1.
  • the protective layer is designed in such a way that it can be pierced by the pin 7 in the case of triggering, but not by such an unplanned movement of the pin 7. Consequently, it is ensured by the protective layer 30 that the membrane pierces the pin 7 only in the case of triggering becomes.
  • the triggering or opening of the gas pressure vessel 1 in the above embodiments can be done by a pre-crash sensor.
  • FIGS. 8 and 9 show an inflatable element 12 arranged on the side of a backrest cheek 18 facing toward the occupant and facing the occupant.
  • This inflatable element 12 serves as an occupant protection system which can be operated as a pre-crash protection system and as an in-crash protection system and via a "multiple Auslösberry "has what a preferred device according to the invention with several gas pressure vessels is used.
  • the inflatable element 12 is connected via an ignition 14 in conjunction with a gas generator 9, wherein the gas in the case of release by triggering the opening mechanism and opening of the gas pressure vessel 1 via the guide channel 2 through the gas outlet 21 (in this Figure not shown) enters the inflatable element 12.
  • the inflatable element 12 may in a first case be inflated in response to a trigger signal of a pre-crash sensor from impending side collision.
  • the inflator 12 is triggered in response to a trigger signal from a contact-based crash sensor that has detected an already started side collision with the sidewall 15 of the vehicle.
  • the inflatable element 12 additionally has a controllable discharge opening 13 for discharging the filling gas in the event of a crash, which is opened in response to a triggering signal of a contact-based side crash sensor via an ignition line 14.
  • a controlled opening in the event of a crash allows outflow of the filling gas and thus causes the targeted absorption of the side acting on the upper body of the occupant pulse, and prevents an increase in the pressure in the inflator 12 to harmful levels.
  • the discharge opening 13 could, for. B. be executed in the form of a closed via seam vent holes, the closure seams are opened on the triggering of a pyrotechnic element.
  • the ignition line 14 is coupled in one embodiment both to a gas generator 9 and to the controllable discharge opening. Alternatively, separate ignition lines 14 may be provided.
  • the inflatable element 12 is inflated in response to the signal of a pre-crash sensor by triggering the gas generator 9 already in the pre-crash phase, and the discharge opening 13 is triggered in the crash phase by the signal of the contact-based sensor , By keeping the discharge opening 13 closed, excessive gas loss of the inflation element 12 is counteracted already in the pre-crash phase, but the required energy absorption in the crash phase is made possible by the controlled opening of the discharge opening 13.
  • the triggering of the gas generator 9 in the pre-crash phase can serve for optimum positioning of the seat and thus of the vehicle occupant, for the possibly following case of an in-crash phase.
  • the vehicle occupant In the pre-crash phase, the vehicle occupant is thus preliminarily placed in an optimal position, so that in the event of an InCrash phase, he can also obtain optimal protection.
  • additional inflation gas can be provided for the protection of the vehicle occupant for the inflatable element 12 by triggering a further one or more further gas pressure cylinders.
  • the gas pressure within the inflatable element 12 may be up to 5 bar, for example, with the inflatable element 12 not emerging from the vehicle seat in the event of an in-car crash.
  • the outflow opening 13 is also triggered in the crash phase by the signal of the contact-based sensor.
  • the arrangement can be re-used for a gas supply in a pre-crash phase due to the presence of further gas pressure bottles, without the need for structural measures.
  • the in-crash triggering case the pre-crash sensor has not identified the impending side collision undoubtedly and therefore does not trigger
  • the activation of the inflatable element 12 and the triggering of the Abströmelements 13 by signals of a contact-based crash sensor takes place approximately at the same time, ie already after the beginning of the collision event ,
  • FIG. 9 shows a horizontal section through the vehicle seat arrangement at the level of a backrest of the vehicle seat of the vehicle seat arrangement.
  • the backrest has a side wall 18 which limits a central part 19 of the backrest.
  • a frame 16 is arranged, which stabilizes the backrest.
  • the frame 16 is at least partially surrounded by a padding 17, which also forms a portion of the vehicle seat, which is to be located on the seat vehicle occupant (not shown).
  • the padding 17 is surrounded by a cover which forms an outer side of the vehicle seat.
  • the padding 17 is z. B. formed by a foam-like material.
  • the inflatable element 12 is arranged.
  • the inflatable element 12 has a wrapping material other than the material of the padding 17, which defines an inflatable chamber, e.g. B.
  • the shell material consists of a textile fabric, such as a conventional airbag material.
  • the inflatable element 12 has no separate wrapping material, but the material of the padding 17 directly limits the inflatable chamber. In this variant, the inflatable element 12 is thus formed as a stretchable cavity in the padding 17.
  • the inflatable element 12 integrated in the padding 17 is provided with means for inflating it in the form of a gas generator 9 (eg a micro gas generator). inflated.
  • the gas generator 9 is integrated in the backrest of the vehicle seat and attached via a holder 91, which may be fixed in particular to the frame 16. For further explanations, reference is made to the description of FIG.
  • FIG. 10 shows a triggering controller including control logic that processes the signals of the pre-crash sensor (A) and the collision-based side crash sensor (B: trigger signal contact sensor) and triggers the protection system described above according to the two scenarios described above (C: trigger signal gas generator and D: trigger signal outflow opening).
  • the protection system can replace a conventional side airbag or be used in addition to a conventional side airbag system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen- Schutzsystem eines Fahrzeugs, die aufweist: mindestens zwei Gasdruckbehälter (1) und einen kommunizierenden Leitkanal (2), über den die Gasdruckbehälter in Verbindung stehen, wobei der Leitkanal einen Gasauslass (21) zur Ableitung des bei Öffnen mindestens eines der Gasdruckbehälter entstehenden oder freigesetzten Gases aufweist. Jedem der Gasdruckbehälter ist jeweils ein Öffnungsmechanismus zugeordnet, wobei die Öffnungsmechanismen voneinander unabhängig betätigbar und dementsprechend die einzelnen Gasdruckbehälter in Verbindung mit zeitlich getrennten Ereignissen offenbar sind.

Description

Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen-Schutzsystem eines
Fahrzeugs
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen- Schutzsystem eines Fahrzeugs.
Die fortschreitende Entwicklung in den Bereichen Sensorik erlaubt, Unfallereignisse bereits vor ihrem Stattfinden mit hoher Wahrscheinlichkeit vorauszusagen. Dies erlaubt die Auslösung von Insassenschutzsystemen bereits vor dem Beginn des Unfallereignisses, mit der Zielsetzung, dem Insassen durch den früheren Wirkbeginn mehr Schutz bereitzustellen.
Es ist das Ziel der Entwickler, die Fehlerquote der vorausschauenden Sensorik möglichst gering zu halten. Sogenannte Falschauslösungen, d.h. Auslösungen ohne nachfolgendes Unfallereignis, lassen sich mit diesem Typ Sensorik jedoch nicht gänzlich ausschließen. Ihre Häufigkeit lässt sich über die Auslegung der Sensorik auf wenige Fälle über das Fahrzeugleben reduzieren. Dies stellt an die Schutzsysteme besondere Anforderungen. Idealerweise stellen sie sich nach Falschauslösung wieder in ihre Ausgangsposition zurück und stehen für weitere Auslösungen zur Verfügung. Alternativ muss das Schutzsystem nach Auslösung durch einen Werkstattaufenthalt wieder einsatzfähig gemacht werden. Die Energiequellen für mehrfach auslösbare Schutzsysteme müssen sich nach Falschauslösung entweder selbstständig regenerieren oder eine gewisse Anzahl an Energie für mehrere Auslösungen vorhalten.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen Druckgas für Innenraumanwendungen durch Kompressoren und Druckspeicher bereitgestellt wird. Diese Lösungen sind schwer und teuer und durch das auftretende Wasserkondensat schwierig zu beherrschen.
Bekannt sind des weiteren Lösungen, bei denen einzelne hermetisch versiegelte Druckgasflaschen durch pyrotechnische Elemente geöffnet werden. Sie haben den Nachteil der nur einmaligen Auslösbarkeit. Solche Lösungen sind in den Druckschriften EP-9271 16-B1 , US-5564740-A und US-5803493-A beschrieben.
Bekannt sind des Weiteren Lösungen, bei denen Druckgas in einer Flasche vorgehalten und mit Hilfe eines schaltbaren Ventils portionsweise abgelassen wird. Problematisch in der Umsetzung eines solchen Systems ist die Dichtheit über Lebenszeit des Fahrzeugs.
Bekannt sind schließlich auch pyrotechnische Gasgeneratoren, die nach Auslösung eine definierte Menge Verbrennungsgas bereitstellen. Diese sind jedoch nur auf eine Auslösung beschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen-Schutzsystem eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, die eine mehrfache Auslösung eines Personen-Schutzsystems eines Fahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen-Schutzsystem eines Fahrzeugs zur Verfügung, die aufweist:
mindestens zwei Gasdruckbehälter, und
einen kommunizierenden Leitkanal, über den die Gasdruckbehälter in Verbindung stehen, wobei
der Leitkanal einen Gasauslass zur Ableitung des bei Öffnen mindestens eines der Gasdruckbehälter entstehenden oder freigesetzten Gases aufweist,
jedem der Gasdruckbehälter jeweils ein Öffnungsmechanismus zugeordnet ist, und die Öffnungsmechanismen voneinander unabhängig betätigbar und dementsprechend die einzelnen Gasdruckbehälter in Verbindung mit zeitlich getrennten Ereignissen offenbar sind. Die Integration mehrerer Gasdruckbehälter in eine Vorrichtung, wobei die Gasdruckbehälter über einen Leitkanal miteinander verbunden sind, ermöglicht eine mehrfache und dabei zeitlich beabstandete Auslösung eines Insassen-Schutzsystems bzw. die mehrfache Bereitstellung von Gas für solche Schutzsysteme.
Dass die Öffnungsmechanismen voneinander unabhängig betätigbar sind, bedeutet, dass die einzelnen Gasdruckbehälter in Verbindung mit zeitlich getrennten Ereignissen geöffnet werden können, z. B. in Verbindung mit zwei zeitlich getrennten Pre-Crash Detektionen. Die zeitliche Trennung kann Minuten, Stunden, Tage oder sogar Jahre beinhalten. Es ist aber ebenso möglich, dass zwei oder mehr Gasdruckbehälter im Wesentlichen zeitgleich, ausgelöst durch dasselbe Ereignis, auslösen, z. B. in Verbindung mit einer Pre-Crash Detektion und einer zeitlich unmittelbar darauf folgenden In-Crash Detektion. In einem Ausführungsbeispiel kann der Öffnungsmechanismus eine Öffnung des Gasdruckbehälters über einen pyrotechnischen Antrieb, über einen elektromechanischen Antrieb oder über die Auslösung einer vorgespannten Feder bewirken. Dabei ist der Öffnungsmechanismus jeweils derart ausgebildet, dass er mindestens ein bewegbares Element zum Öffnen des Gasdruckbehälters umfasst.
In einer Alternative ist die Wirkrichtung der Öffnung des Gasdruckbehälters durch das bewegliche Element im Wesentlichen senkrecht zum Leitkanal. Dabei ist unter im Wesentlichen senkrecht auch abschnittsweise senkrecht zu verstehen, falls der Leitkanal eine Krümmung aufweist.
Der Öffnungsmechanismus der Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen-Schutzsystem eines Fahrzeugs weist in einem Ausführungsbeispiel als bewegbares Element zum Öffnen des Gasdruckbehälters einen Pin auf. Die Betätigung des Pins kann auf mehrere Arten erfolgen. In einer Ausführungsvariante wird ein Kolben beim Auslösen des Öffnungsmechanismus derart verfahren, dass der Pin den Gasdruckbehälter öffnet. In einer anderen Ausführungsvariante wird der Pin durch über den Öffnungsmechanismus freigesetztes Gas betätigt. In einer weiteren Ausführungsvariante wird ein Projektil beschleunigt, das den zugehörigen Gasdruckbehälter öffnet.
Als Teil des jeweiligen Öffnungsmechanismus können mehrere Schubkolben vorgesehen sein, die jeweils mit einem Pin gekoppelt sind oder in Wirkverbindung treten können. Beim Auslösen einer pyrotechnischen Einheit wird der Schubkolben verfahren. Die Bewegungsenergie des Schubkolbens wirkt direkt auf den zugehörigen Pin. Somit wird bewirkt, dass der Pin einen Gasdruckbehälter öffnet, indem er beispielsweise eine Membran des Gasdruckbehälters durchstößt.
In einer weiteren Ausführungsform können die Gasdruckbehälter mit einem Gehäuse der Vorrichtung gasdicht verbunden sein. Dies kann beispielsweise über ein Gewinde, Kleben, eine Einpressung, eine kraftschlüssige Verbindung oder einen Bajonettverschluss erfolgen.
Die Auslösung oder Öffnung der Gasdruckbehälter kann zeitlich versetzt oder zeitgleich erfolgen. Insbesondere bei einer zeitgleichen Öffnung wird gewährleistet, dass eine ausreichende Befüllungsgeschwindigkeit des Gases für ein Personenschutz-System eines Fahrzeugs bereitgestellt wird.
Die bewegbaren Elemente können unterschiedliche Größen und Formen aufweisen. Insbesondere können die bewegbaren Elemente die Form eines Pins haben. In einer Ausführungsvariante weisen die Pins einen Gasdurchlassabschnitt auf, der im Auslösefall einen Fluss des Gases aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal bei einem Eindringen des Pins in die Versiegelung des Gasdruckbehälters gewährleistet. Derartige Gasdurchlassabschnitte können durch Einkerbungen in den Körper des bewegbaren Elements erfolgen, wie beispielsweise durch eine Längsnut, eine Quernut oder einer kreisförmigen Aussparung, wobei der Gasdurchlassabschnitte sich über die gesamte Länge des bewegbaren Elements oder aber auch nur über einen Abschnitt des bewegbaren Elements erstrecken könnte.
Alternativ können die Pins auch einen Gasdurchlassabschnitt aufweisen, der durch eine Bohrung des bewegbaren Elements bereitgestellt wird, wobei der Gasdurchlassabschnitte sich über die gesamte Länge des bewegbaren Elements oder aber auch nur über einen Abschnitt des bewegbaren Elements erstrecken kann.
Weiterhin können die bewegbaren Elemente auch keinen Gasdurchlassabschnitt aufweisen. Im Auslösefall wird ein Abströmen des Gases aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal durch ein Durchstechen der Versiegelung des Gasdruckbehälters mittels des Pins und unmittelbarer Freigabe des„Einstichs" gewährleistet, sodass das Gas aus dem Gasdruckbehälter durch den„Einstich" in den Leitkanal abströmen kann. Demzufolge könnte die Öffnung eines Gasdruckbehälter über das Einschießen eines Projektils erfolgen, das beispielsweise durch eine Membran hindurch in den Innenraum des Gasdruckbehälters gelangt und somit einen Abschnitt in der Membran freilegt, durch den das Gas aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal abströmt. Der gesamte Durchmesser des„Einstichs" wird sofort dem aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal abströmenden Gas zur Verfügung gestellt.
Alternativ kann die Versiegelung bzw. Membran durch das Einschießen eines bewegbaren Elements wie beispielsweise eines Projektils oder Pins auch zum Bersten gebracht werden. Dadurch würde nahezu der gesamte Membrandurchmesser dem Gas aus dem Gasdruckbehälter zum Abströmen in den Leitkanal zur Verfügung stehen.
Weiterhin könnte die Öffnung eines Gasdruckbehälters über das Eindrücken eines Pins, beispielsweise in eine Membran des Gasdruckbehälters, und darauffolgendes Zurückziehen des Pins erfolgen. Dadurch wird gewährleistet, dass der gesamte Durchmesser des„Einstichs" anschließend sofort dem aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal abströmenden Gas zur Verfügung gestellt wird. Ein derartiges Zurückziehen des Pins könnte beispielsweise durch einen Federmechanismus oder durch Gasdruck erfolgen.
Als Antrieb oder Energiequelle für den Öffnungsmechanismus des Gasdruckbehälters könnte ein Anzünder, insbesondere ein pyrotechnischer Anzünder, vorgesehen sein. Weiterhin könnte der Anzünder mit einer Frühzündladung ausgestattet sein. In einer Ausführungsform ist als Befüllgas Stickstoff, Argon, Neon, Helium, Kohlendioxid oder eine Mischung der genannten Gase vorgesehen.
Die Gasdruckbehälter können über ein temperaturstabiles, bandförmiges Verbindungselement verbunden sein. Dadurch wird die Gefahr vermindert, dass die Gasdruckbehälter, falls sie im Brandfall bersten sollten, nicht zu gefährlichen „Geschossen" werden. Durch die erhöhte Masse wird eine „Flugweite" reduziert und durch die vergrößerte Oberfläche wird ein Verkanten einzelner Bereiche ermöglicht, sodass die Gefahr einer Entstehung solcher eventueller„Geschosse" deutlich reduziert wird.
In einer weiteren Ausführungsform können die Abströmquerschnitte der Öffnungen der Gasdruckbehälter, über die Variation der Pins und der Membrandurchmesser, zwischen einzelnen Gasdruckbehältern variiert werden, um für einzelne Gasdruckbehälter geänderte Abströmgeschwindigkeit für das freigesetzte Gas einzustellen. Der Abströmquerschnitt ist durch die Fläche definiert, die im Auslösefall dem Gas zum Abströmen aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal zur Verfügung steht.
Die Abströmgeschwindigkeit könnte somit durch eine Variation der Pins, wie beispielsweise durch unterschiedliche Größen der Gasdurchflussabschnitte oder durch die Form der Pins, die die Größe des „Einstichs" beziehungsweise „Durchstichs" definiert, für einzelne Gasdruckflaschen festgelegt werden. Weiterhin könnte die Abströmgeschwindigkeit, im Falle eines Berstens der Versiegelung bzw. der Membran durch den Durchmesser der Versiegelung bzw. Membran festgelegt werden.
Folglich könnte durch eine Variation der Pins und der Membrandurchmesser zwischen einzelnen Gasdruckbehältern für einzelne Gasdruckbehälter eine geänderte Abströmgeschwindigkeit für den Abstrom des Gases aus dem Gasdruckbehälter in den Leitkanal bereitgestellt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Achsen der Gasdruckbehälter weitgehend parallel angeordnet und die durch eine Versiegelung verschlossene Seite der Gasdruckbehälter weisen in die gleiche Richtung.
Weiterhin können Bestandteile des Schubkolbens, wie Zylinderwandungen oder Anzünderklemmungen, formschlüssig vom Gehäuse der Vorrichtung realisiert sein. Durch die Integration einzelner Bauteilfunktionen der Schubkolben in das Gehäuse kann eine Teilereduzierung erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung kann allgemein in allen Fahrzeugen, in denen eine mehrfache Befüllung von Aktuatorik gewünscht ist, eingesetzt werden. Im Speziellen ist ein Einsatz in allen Fahrzeugen vorgesehen, die ein reversibles Pre-Crash Seitenschutzsystem erhalten sollen und in denen die entsprechende Sensorik vorgehalten ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist mit zahlreichen Vorteilen verbunden. Die erfindungsgemäße Lösung der Problemstellung einer „mehrfache Auslösbarkeit" eines Personenschutz-Systems innerhalb eines Fahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass nur ein geringer technischer Aufwand notwendig ist, um die eine derartige Vorrichtung nach einer ersten Auslösung und Bereitstellung von Gas ohne weitere Maßnahmen wieder betriebsbereit in dem Sinne ist, dass sie für eine erneute Auslösung bereitsteht. Die Dichtheit des Systems ist über die gesamte Lebenszeit aufgrund der versiegelten Gasdruckbehälter unproblematisch. Somit wir über die gesamte Lebenszeit eine volle Funktionsfähigkeit gewährleistet.
Der Einsatz von Pyrotechnik als Teil des Öffnungsmechanismus erlaubt eine schnelle und hohe Kraftentfaltung bei leichtem Gewicht und kleinem Raum. Weiterhin wird durch den Einsatz von Pyrotechnik eine direkte elektrische Ansteuerbarkeit des Öffnungsmechanismus ermöglicht. Dadurch wird eine einfache Verknüpfung mit intelligenten Steuerungssystemen der Personenschutz-Systeme von Fahrzeugen ermöglicht. Derartige Auslösungen durch Pyrotechnik sind Stand der Technik. Somit wird als Teil des Öffnungsmechanismus ein im Hinblick auf Verlässlichkeit und Sicherheit erprobtes System eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach auf eine beliebige Anzahl von Auslösungen und unterschiedlichen Flaschengrößen der Gasdruckbehälter skalierbar und somit sehr variable einsetzbar.
Demzufolge zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere durch eine Bauraum- und gewichtsoptimierte Lösung, im Vergleich zu anderen Mehrfachauslösungen, aus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist lediglich mit der Einschränkung verbunden, dass die Anzahl der Auslösungen für ein Personenschutz-System auf eine begrenzte Anzahl von Auslösungen beschränkt ist. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 10 der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bereitstellung von
Gas für ein Personenschutz-System eines Fahrzeugs, mit einem pyrotechnischen Schubkolben, der mit einem Pin gekoppelt ist, Fig. 1 A einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines pyrotechnischen Schubkolbens und die Lage des pyrotechnischen Schubkolbens vor einem Auslösefall; Fig. 1 B den pyrotechnischen Schubkolben der Fig. 1 A nach einem Auslösefall;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas mit einem pyrotechnischen Schubkolben mit integriertem Pin, wobei der Schubkolben in einen kommunizierenden Leitkanal der Vorrichtung ragt;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Anzünder und mit einem
Prallplättchen zum Antreiben eines Pins, wobei eine Auslösung des Öffnungsmechanismus über die Dynamik eines Anzündergasstroms erfolgt;
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einem Anzünder, einem
Anzünderkäppchen und einen dazu beabstandeten, freiliegenden Pin, wobei eine Auslösung eines Öffnungsmechanismus über die Dynamik eines Anzündergasstroms erfolgt und der frei fliegende Pin eine
Membran eines Gasdruckbehälters durchschlägt;
Fig. 5A bis 5N schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen eines bewegbaren Elements zum Öffnen eines Gasdruckbehälters mit und ohne Gasdurchflussabschnitt;
Fig. 6A ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einem Anzünder und mit einem zum
Anzünder beabstandeten, frei beweglichen Kolben mit integriertem Pin, wobei nach einer Auslösung der Pin mittels Gasdruck vom Gasdruckbehälter entfernt wird;
Fig. 6B ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einem Anzünder und mit einem zum Anzünder beabstandeten, frei beweglichen Kolben mit integriertem Pin, wobei nach einer Auslösung der Pin mittels einer Feder vom Gasdruckbehälter entfernt wird; Fig.7 ein siebtes Ausführungsbeispiel mit einem pyrotechnischen
Schubkolben und mit einem zum Schubkolben beabstandeten Pin, wobei die Gasdruckbehälter mittels eines thermostabilen Verbindungsstücks verbunden sind;
Fig.7A ein achtes Ausführungsbeispiel mit einer Schutzschicht oberhalb einer
Membran eines pyrotechnischen Schubkolbens;Fig. 8 ein neuntes Ausführungsbeispiel, wobei eine Auslösung eines Öffnungsmechanismus durch eine Pre-Crash Sensorik und/oder In- Crash Sensorik erfolgt.
Fig. 8 ein neuntes Ausführungsbeispiel, wobei eine Auslösung eines
Öffnungsmechanismus durch eine Pre-Crash Sensorik und/oder InCrash Sensorik erfolgt.
Fig.9 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes des
Personenschutzsystems der Figur 8;
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Pre-Crash
Sensorik.
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas, die mehrere versiegelte Gasdruckbehälter 1 aufweist, die mit ihren Flaschenhälsen 1 1 über einen kommunizierenden Leitkanal 2 in Verbindung stehen. Der Leitkanal 2 hat einen Gasauslass 21 zur Ableitung des entstehenden beziehungsweise freigesetzten Gases. Die Öffnung der Gasdruckbehälter 1 (auch als Gaskartuschen bezeichnet) erfolgt über einen pyrotechnischen Antrieb. Weiterhin sind als Alternativen für eine Öffnung der Gasdruckbehälter 1 auch ein elektromechanischer Antrieb oder die Auslösung einer vorgespannten Feder denkbar.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind in einem Gehäuse 3 der Vorrichtung mehrere pyrotechnisch auslösbare Schubkolben 4' (in dieser Figur nur schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt) vorgesehen, die jeweils in einem inneren Gehäuse 5, das einen pyrotechnischen Treibsatz aufweist, angeordnet sind. Eine Auslösung erfolgt über eine Auslöse-Elektronik 6, die eine Platine 61 mit elektronischen Bauelementen umfassen kann. Die Kolben 4, in diesem Ausführungsbeispiel pyrotechnische Schubkolben 4', sind jeweils mit einem Anstech-Pin 7 gekoppelt. Bei Auslösen eines der Schubkolben 4' fährt dieser aus und der zugehörige Pin 7 durchsticht dementsprechend eine Membran, die in einem der entsprechenden Flaschenhälse 1 1 angeordnet ist und den jeweiligen Gasdruckbehälter 1 verschließt. Der Pin 7 wird dabei weitestgehend senkrecht zur Achse des Leitkanals 2 bewegt. Dabei ist die Wirkrichtung des Öffnungsmechanismus weitestgehend senkrecht zur Achse des Leitkanals 2 ausgerichtet.
Die Figur 1A und die Figur 1 B zeigen einen schematischen Querschnitt des Gehäuses 5 und die Lage des pyrotechnischen Schubkolbens 4' vor und nach dem Auslösefall. Dabei zeigt die Figur 1A den pyrotechnischen Schubkolben 4' vor dem Auslösefall. In Figur 1 B ist die Lage des pyrotechnischen Schubkolbens 4' nach dem Auslösefall dargestellt. Bedingt durch die Auslösung eines pyrotechnischen Zündelements 31 wird der pyrotechnische Schubkolben 4' aus dem Gehäuse 5 bewegt und kann somit in Wechselwirkung mit dem Pin 7 treten. Alternativ können auch Teile des Schubkolbens 4' vor dem Auslösefall aus dem Gehäuse 5 ragen.
Ein Antrieb und Bewegen des pyrotechnischen Schubkolbens 4', und somit auch des an den Schubkolben 4' gekoppelten Pins 7, kann in einer alternativen Ausführungsform auch über einen elektromechanischen Antrieb oder über die Auslösung einer vorgespannten Feder erfolgen.
Die Gaskartuschen 1 sind mit dem Gehäuse 3 der Gasquelle gasdicht verbunden (z. B. über ein Gewinde, Kleben, Einpressung, einer kraftschlüssigen Verbindung, Bajonettverschluss etc.).
In der Ausführungsform der Figur 1 erfolgt die Umsetzung eines von einer Sensorik bereitgestellten analogen oder digitalen Auslösesignals zur Auslösung einer oder mehrerer Gasdruckbehälter 1 über einzelne, den pyrotechnischen Schubkolben 4' zugeführte, Zündkabel 27, die mit der Platine 61 der Auslöse-Elektronik 6 verbunden sind.
Die Auslösung beziehungsweise Öffnung der Gaskartuschen kann zeitlich versetzt erfolgen. Dies ist der übliche Auslösefall. Zuerst kann eine Falschauslösung erfolgen, wobei dabei der Inhalt mindestens eines Gasdruckbehälters verbraucht wird. Die Vorrichtung ist aber weiterhin über das gesamte Zeitfenster bis zur nächsten Auslösung einsatzbereit. Dasselbe gilt für eine weitere, spätere Auslösung, die sowohl falsch als auch korrekt sein kann. Dieser Ablauf ist solange wiederholbar, bis keine einsatzbereiten Gasdruckbehälter mehr vorliegen. Das Zeitfenster zwischen den Einzelauslösungen kann durchaus mehrere Jahre betragen. Die Auslösung beziehungsweise Öffnung mindestens zweier Gaskartuschen kann in einer Alternative zeitgleich erfolgen. Eine zeitgleiche Auslösung stellt einen Sonderfall dar, falls eine Auslösung erst sehr spät durch eine Pre-Crash Sensorik oder durch eine konventionelle Sensorik möglich ist. Hier wird hohe Leistung innerhalb kurzer Zeit benötigt und durch eine zeitgleiche Öffnung mehrerer Gaskartuschen gewährleistet.
Die Öffnung kann über Eindrücken oder Einschießen eines bewegbaren Elements 7 in die Membran erfolgen. Ausführungsbeispiele möglicher Pins 7 sind in Figur 5 dargestellt.
Dabei können die Pins 7 einen Gasdurchlassabschnitt 26 aufweisen, der im Auslösefall einen Fluss des Gases aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2, bei einem Eindringen des Pins 7 in die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 , gewährleistet.
Derartige Gasdurchlassabschnitte 26 können durch Einkerbungen in den Körper des bewegbaren Elements 7 erfolgen, wie beispielsweise durch eine Längsnut, eine Quernut oder einer kreisförmigen Aussparung, wobei der Gasdurchlassabschnitt 26 sich über die gesamte Länge des bewegbaren Elements 7 oder aber auch nur über einen Abschnitt des bewegbaren Elements 7 erstrecken kann.
Wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 5B, Fig. 5C, Fig. 5G und Fig. 5H ersichtlich weist der Pin 7 einen Gasdurchlassabschnitt 26 mit einer abschnittsweisen Einkerbung in Form einer Längsnut (Fig. 5C), eine Quernut (Fig. 5H), einer abschnittsweisen Verjüngung (schirmförmig; Fig. 5G) beziehungsweise mit einer mondförmig eingeprägten Längsnut auf. Die Pins 7 können an dem unteren Ende, welches in die Membran eindringt, schräg angeschliffen sein (5B, Fig. 5C und Fig. 5H) oder eine Spitze aufweisen (Fig. 5G). Dies erleichtert ein Eindringen in die Membran. Der Gasdurchlassabschnitt 26 ermöglicht im Auslösefall ein Abströmen des Gases des Gasdruckbehälters 1 in den Leitkanal 2, da durch den Gasdurchlassabschnitt 26 gewährleistet wird, dass der Pin 7 nicht das Loch in der Membran, das er erzeugt hat, wieder verschließt. In der Regel berstet die Membran nicht vollständig, wenn ein Pin 7 sie durchstößt. Der Pin 7 dringt nach dem Auslösen des Öffnungsmechanismus derart in die Membran ein, dass ein erster Teil des Gasdurchlassabschnitts 26 oberhalb der Membran und ein zweiter Teil des Gasdurchlassabschnitts 26 unterhalb der Membran liegt. Demzufolge kann das Gas der Gasdruckbehälter 1 , nach dem Eindringen des Pins 7 in die Membran, über den Gasdurchlassabschnitt 26 in den Leitkanal 2 einströmen.
Alternativ weist der Pin 7 als Gasdurchlassabschnitt 26 abschnittsweise Bohrungen auf. Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5A ersichtlich, kann der Pin 7 sowohl eine Bohrung in Längsrichtung als auch eine Querbohrung aufweisen, welche miteinander verbunden sind. Der Pin 7 dringt nach dem Auslösen des Öffnungsmechanismus derart in die Membran ein, dass die Querbohrung des Gasdurchlassabschnitts 26 oberhalb der Membran und ein Teil der Bohrung des Gasdurchlassabschnitts 26 unterhalb der Membran liegt. Demzufolge kann das Gas des Gasdruckbehälters 1 nach dem Eindringen des Pins 7 in die Membran über den Gasdurchlassabschnitt 26 in den Leitkanal 2 einströmen.
Weiterhin könnte der Pin 7 einen durchgehenden Gasdurchlassabschnitt 26 aufweisen. Der durchgehende Gasdurchlassabschnitt 26 weist dabei die Form einer durchgehenden Längsnut (Fig. 51) oder einer durchgehenden Bohrung in Längsrichtung (Fig.5E, Fig. 5J und Fig.5M) auf. Demzufolge strömt das Gas des Gasdruckbehälters 1 nach dem Eindringen des Pins 7 in die Membran, unabhängig von der Eindringtiefe des Pins 7, über den Gasdurchlassabschnitt 26 in den Leitkanal 2 ein. Der Pin 7 kann dabei einen schrägen Anschliff (Fig. 5E und Fig. 51) oder einen ebenen Anschliff (Fig. 5J) aufweisen. Alternativ wäre auch eine Spitze denkbar.
Alternativ können die bewegbaren Elemente auch keinen Gasdurchlassabschnitt 26 aufweisen. Ein Abströmen des Gases aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2 wird im Auslösefall durch ein Durchschlagen der Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 mittels eines Einschießens des Pins 7 gewährleistet, sodass das Gas aus dem Gasdruckbehälter 1 , durch den„Durchstich" in der Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 , in den Leitkanal 2 abströmt. Derartige Pins 7 können beispielsweise die Form eines Zylinders mit schrägem Anschliff (Fig. 5D), eines Zylinders mit Spitze (Fig. 5F) oder eines, sich in Richtung des unteren Endes, welches in die Membran eindringt, verjüngenden Zylinders (Fig. 5K) aufweisen.
In einer alternativen Ausführungsform können die Pins 7 (Fig. 5L und Fig. 5M) ein Prallplättchen 71 aufweisen. Im Auslösefall wirkt der von dem Anzünder 22 (vgl. Fig. 3) erzeugte Gasdruck auf die Prallplättchen 71 der jeweiligen Pins 7 und drückt die Pins 7 auf die Membran. Dabei kann der Pin 7 einen durchgehenden Gasdurchlassabschnitt 26 (Fig. 5M) aufweisen, der nach dem Eindringen des Pins 7 in die Membran ein Abströmen des Gases in den Leitkanal 2 ermöglicht. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Pin 7 (vgl. Fig. 5L), nach dem Eindringen in die Membran, durch den entstehenden Gasdruck des abströmenden Gases aus der Gasdruckflasche 1 , welcher nun in Abströmrichtung auf die Prallplättchen wirkt, von der Membran wegbewegt wird und den „Durchstich" der Membran wieder freigibt (vergleichbar zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 6A).
Alternativ ist es möglich, dass der Pin 7 durch einen entsprechend hohen Anzündergasdruck in die Gasdruckflaschen eingeschossen wird und somit die Membran zum Bersten bringen. Dadurch wird nahezu der gesamte Durchmesser des Flaschenhalses 1 1 des Gasdruckbehälters 1 zur Abströmung des Gases in den Leitkanal 2 zur Verfügung gestellt. Für weitergehende Erläuterungen wird auf die Ausführungen der Figur 3 verwiesen.
Weiterhin können mehrere Pins 7 über ein elastisches Verbindungsstück 29 miteinander gekoppelt (Fig. 5N) sein. Dabei ist das elastische Verbindungsstück 29 derart mit dem Gehäuse 3 gekoppelt, dass im Auslösefall für einen einzelnen Gasdruckbehälter 1 der Anzündergasdruck auf einen dem Anzünder 22 direkt benachbarten Teilabschnitt des elastischen Verbindungsstücks 29 wirkt. Folglich wird nur dieser Teilabschnitt des elastischen Verbindungsstücks 29 auf die Membran hinzu bewegt und der daran gekoppelte Pin 7 kann die Membran durchstoßen. Bei einem Nachlassen des Anzündergasdrucks wird der Pin 7 durch die Rückstellkraft des elastischen Verbindungsstücks 29 aus der Membran entfernt und der„Durchstich" der Membran wird dem abströmenden Gas aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2 zur Verfügung gestellt. Alternativ kann auch ein gleichzeitiges Öffnen mehrerer Gasdruckbehälter 1 durch ein Auslösen verschiedener Anzünder 22 erfolgen und somit die Befüllungsgeschwindigkeit erhöht werden.
Die oben genannten Ausführungsformen der Pins 7 sind nur beispielhaft und können in weiteren Ausführungsformen, wie beispielsweise rechteckigen, dreieckigen oder pyramidenförmigen Formen, vorliegen. Auch ist es möglich, dass Pins 7 mit einem Gasdurchlassabschnitt 26 auch zum Einschießen in eine Membran eingesetzt werden können. Weiterhin sind auch Kombinationen der Markmale der einzelnen Pins 7 denkbar. Über eine Variation der einzelnen Pins 7, beispielsweise in ihrer Form, Größe, Durchmesser, Art der Aussparungen, Größe der Nut oder Durchmesser der Bohrung innerhalb eines Pins 7, kann die Abströmgeschwindigkeit des Gases aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2 eingestellt werden. Die Abströmgeschwindigkeit des Gases aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2 wird durch die geometrisch engste Stelle des Gasdurchlassabschnitts 26 beziehungsweise der Größe des „Durchstichs" bestimmt. Folglich kann die Abströmgeschwindigkeit durch eine Variation der oben genannten Parameter eingestellt werden. Grundsätzlich ist die Abströmgeschwindigkeit unabhängig von der Eindringtiefe des Pins 7 in die Membran.
So können zum Beispiel Gasdruckbehälter mit einer hohen Abströmgeschwindigkeit für sogenannte„Akutauslösungen" zurückgehalten werden, da bei einer späteren Auslösung gegebenenfalls höher Befüllungsgeschwindigkeiten notwendig sein können. Die Öffnung kann des Weiteren über das Eindrücken eines Pins 7 und ein darauffolgendes Zurückziehen des Pins 7 erfolgen. Der Durchmesser der Flaschenmembran und somit auch der Durchmesser des Einstichlochs ist aus technischen Gründen limitiert. Ein auf das Einstechen erfolgendes Zurückziehen des Pins 7 hat den Vorteil, dass der gesamte Querschnitt des„Einstichs" freigegeben wird. Dadurch wird ein schnelleres Abströmen des Gases und somit ein schnellerer Druckanstieg im Schutzsystem gewährleistet.
Wie bereits beschrieben, kann ein Zurückziehen des Pins 7 mittels einer Feder 23 erfolgen (Fig 6b). Die Feder 23 befindet sich vor dem Auslösefall in einem vorgespannten Zustand. Die Feder 23 ist an einen beweglichen Kolben 24 gekoppelt. Im Auslösefall wird der Kolben 24, der an den Pin 7 gekoppelt ist, weitestgehend senkrecht zur Achse des Leitkanals 2 bewegt und der Pin 7 durchstößt dabei die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 . Die Bewegung des Kolbens 24 erfolgt durch den im Auslösefall entstehenden Anzündergasdruck. Der Gasdruck beschleunigt den Kolben 24 in Richtung der Membran. In seiner untersten Verfahrung schiebt der Kolben 24 den daran gekoppelten Pin 7 in die Membran. Dabei wird die Feder 23 gespannt. Die Spannkraft der Feder wirkt entgegen der Wirkrichtung des Öffnungsmechanismus auf den Kolben 24 und bewirkt, nach dem Wegfall des Antriebs, ein Rückführen des Pins 7. Der gesamte Querschnitt des„Einstichs" wird somit freigegeben.
Alternativ kann die Rückführung des Pins 7 auch durch das nach dem„Einstechen" der Membran abströmende Gas bewirkt werden (Fig. 6a). Dabei wird die der Einstichöffnung gegenüberliegende Fläche 25 des Kolbens 24 mit dem daran gekoppelten Pin 7 derart gewählt, dass eine große Auftrefffläche für das ausströmende Gas bereitgestellt wird. Der durch das ausströmende Gas, nach dem Eintritt der Auslösung, auf diese Fläche 25 des Kolbens 24 wirkenden Gasdruck bewirkt ein Zurückführen des Kolbens 24 und des daran gekoppelten Pins 7. Somit wird der gesamte Querschnitt des „Einstichs" freigegeben. Für weiterführende Erläuterungen wird auf die Ausführungen der Figur 1 verwiesen.
Alternativ kann die Reihenfolge der Öffnung der Gasdruckflaschen 1 im Auslösefall derart gewählt werden, dass ein Verschließen des Leitkanals 2 durch die Kolben 24 unerheblich ist. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Gasdruckflaschen mit dem weitesten Abstand zu der Gasaustrittsöffnung 21 zuerst geöffnet werden. Somit wird ein freier Abfluss des Gases aus dem Leitkanal 2 in den Gasauslass 21 gewährleistet, selbst wenn die Kolbe 24 den Leitkanal 2 bei einem Nachlassen des Gasdrucks aus der Gasdruckflasche 1 wieder verschließen sollten.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Figur 6a und Figur 6b erfolgt die Auslösung über einen Anzünder 22. Für weitergehende Erläuterungen wird auf die weiter unten folgenden Beschreibungen bezüglich der Verwendung eines Anzünders 22 verwiesen.
Gemäß einer Ausführungsvariante (Fig. 4) kann die Öffnung über das Einschießen eines Projektils oder Pins 7 erfolgen. Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird der Pin 7 im Auslösefall durch einen pyrotechnischen Antrieb weitestgehend senkrecht zur Achse des Leitkanals 2 bewegt und durchstößt dabei die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 . Der Pin 7 verbleibt dabei in dem Innenraum des Gasdruckbehälters 1 und die„Einstichöffnung" ist somit vollkommen freigegeben. Durch eine Variation des Durchmessers der Pins 7 kann die Abströmgeschwindigkeit gesteuert werden. Für weiterführende Erläuterungen wird auf die Ausführungen der vorbenannten Figuren verwiesen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Pin 7 eine Magnetisierung aufweisen. Der Pin 7 verbleibt nach Auslösung des Öffnungsmechanismus und Öffnung der Versiegelung mittels „durchstoßen" in dem Gasdruckbehälter 1 . Bei Bewegung des Fahrzeugs können dadurch Klappergeräusche entstehen. Dem kann entgegengewirkt werden, indem ein dauermagnetisches Projektil gewählt wird, das an der ferromagnetischen Gehäusewand haftet.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Figur 4 erfolgt die Auslösung über einen Anzünder 22. Für weitergehende Erläuterungen wird auf die weiter unten folgenden Beschreibungen bezüglich der Verwendung eines Anzünders 22 verwiesen.
In einer weiteren Ausführungsform der Figur 2 kann der Pin 7 eine Komponente eines pyrotechnischen Schubkolbens 4' sein. Dadurch wird ein einfaches Einbauen von nur einer Komponente gewährleistet und die Kraftübertragung des Schubkolbens 4' auf den Pin 7 erfolgt nahezu ohne Kraftverlust. Alternativ kann der Pin 7 in eine Bohrung im Kolben 4 eingesetzt werden. Eine Befestigung kann beispielsweise über Kleben, einpressen oder über ein Gewinde erfolgen. Für weiterführende Erläuterungen wird auf die Ausführungen der Figur 1 verwiesen.
Weiterhin ist es möglich, in das Gehäuse 3 vorgefertigte pyrotechnische Schubkolben 4' einzusetzen. Durch Einsatz eines fertig entwickelten pyrotechnischen Aktuators wird das Entwicklungsrisiko für diese Gasquelle stark reduziert. Die schwierig zu handhabenden Vorgänge (hohe Drücke und Kräfte) finden innerhalb des pyrotechnischen Schubkolbens 4' statt (vgl. Fig 1 , Fig. 2 und Fig. 7).
Weiterhin ist es möglich, eine Integration von Gehäusebauteilen als Funktionselemente des pyrotechnischen Schubkolbens 4' zu erzielen. Einzelne pyrotechnische Schubkolben 4' sind teuer. Durch die Integration einzelner Bauteilfunktionen der pyrotechnischen Schubkolben 4' in das Gehäuse 3 können Einsparungen erzielt werden. Beispielsweise kann eine Bauteilintegration durch ein Wegfallen eines gesonderten Zylinders des Schubkolbens 4' erreicht werden. Der Schubkolben 4' ist dabei direkt innerhalb des Gehäuses 3 ausgebildet, in beispielsweise passenden Bohrungen, Hohlräumen oder ähnlichem.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Auslösung der Öffnung des Gasdruckbehälters 1 über einen in das Gehäuse 3 eingelegten Anzünder 22 (Figur 3, 4, 6a und 6b). Die Umsetzung eines von der Sensorik bereitgestellten analogen oder digitalen Auslösesignals zur Auslösung einer oder mehrerer Gasdruckbehälter 1 könnte in einem Ausführungsbeispiel über eine direkt auf das Gehäuse 3 und die Anzünder 22 aufgesetzte Platine 61 erfolgen. Das Aufsetzen der Platine spart die Zuführung einzelner Zündkabel 27, die sehr teuer sind. Es ist auch anzunehmen, dass von der Sensorik ein „dummes" Signal bereitgestellt wird, welches nur den „Auslösen"-Befehl enthält, ohne Anweisung, welcher Pyrokolben ausgelöst werden soll. Eine derartige Auswahl könnte über die aufgesetzte Platine erfolgen.
In einer alternativen Ausführungsform (Figur 3) erfolgt, wie oben beschrieben, die Auslösung über den Anzünder 22, der ein Signal zur Auslösung durch die aufgesetzte Platine 61 erhält. Nach der Auslösung wird ein Anzündergasdruck durch Zündung des Zündkäppchens 220 bereitgestellt, der auf die gesamte Fläche des Prallplättchens 71 wirkt. Durch diese auf das Prallplättchen 71 den entstehenden Gasdruck übertragene Kraft wird der Pin 7 weitestgehend senkrecht zur Achse des Leitkanals 2 bewegt und durchstößt dabei die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 . Im Auslösefall bewirkt der Anzündergasdruck ein Durchbrechen einer, den Leitkanal 2 von dem Anzünder 22 trennende, Wand 28. Dies Wand 28 kann beispielsweise aus einer Berstscheibe bestehen. Nach dem Durchbrechen der Wand 28 wirkt der Gasdruck auf die Prallfläche 71 und somit auf den Pin 7. Folglich wird der Pin 7 in Richtung der Membran bewegt und durchstößt dabei die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 . Alternativ kann zwischen dem Anzünder 22 und dem Leitkanal 2 auch keine Wand 28 liegen.
Wie in Figur 3 und Figur 5M dargestellt, weist der Pin 7 eine dem Anzünder 22 gegenüberliegende wirksame Gasangriffsfläche (Prallfläche) auf, die größer ist als der Durchmesser der Öffnung des Flaschenhalses 1 1 des Gasdruckbehälters 1 . Dadurch wird gewährleistet, dass der Pin 7 die Versiegelung des Gasdruckbehälters 1 zwar durchstößt, aber nicht in den Innenraum des Gasdruckbehälters 1 eindringt. Folglich werden Klappergeräusche beim Betrieb des Fahrzeugs verhindert. Wie in der Figur 5M ersichtlich, weist der Pin 7 dabei einen durchgehenden Hohlraum aus, der ein Abströmen des Gases aus dem Gasdruckbehälter 1 in den Leitkanal 2 ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Pin 7 eine dem Anzünder 22 gegenüberliegende wirksame Gasangriffsfläche(Prallfläche) aufweisen, die kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung des Flaschenhalses 1 1 des Gasdruckbehälters 1 . An seinem anderen Ende weist der Pin 7 eine Spitze oder Vergleichbares auf. Dadurch wird gewährleistet, dass der Pin 7 im Auslösefall zuerst mit seiner Spitze die Versiegelung durchstößt und somit schwächt. Diese Schwächung ermöglicht, dass der Pin 7 mit seiner breiten Fläche die Versiegelung komplett durchstoßen kann und in den Gasdruckbehälter eingeschossen werden kann. Somit wird eine Öffnung in dem Gasdruckbehälter 1 erzeugt, die einen Durchmesser aufweist, der mindestens dem Durchmesser der breiten Fläche des Pins 7 entspricht. Dies ermöglicht, bedingt durch einen großen Durchmesser, ein schnelles Abströmen des Gases der Gasdruckflasche 1 in den Leitkanal 2.
Alternativ kann der Pin 7 auch eine Verjüngung, vergleichbar der Figur 5K aufweisen, sodass ein Vorbeiströmen des Gases gewährleistet wird, ohne dass der Pin 7 die Membran komplett durchstößt und in den Gasdruckbehälter eingeschossen wird. Weiterhin ist ebenfalls eine Verjüngung des Pins 7 entlang der Abströmrichtung des Gases denkbar, um ebenfalls ein Vorbeiströmen des Gases zu gewährleisten.
Alternativ ist es denkbar, dass die Membran derart gestaltet ist, dass die durch das „einschießen" eines geeigneten Pins 7 vollständig berstet und somit nahezu der gesamte Durchmesser des Flaschenhalses 1 1 des Gasdruckbehälters 1 zur Abströmung des Gases in den Leitkanal 2 zur Verfügung steht.
Alternativ können die Anzünder mit einer sog. Frühzündladung ausgestattet werden. Die Frühzündladung löst im Brandfall die Pyrotechnik bereits bei niederen Temperaturen aus. So kommt es zu einer Entlüftung des Systems, bevor hohe Brandtemperaturen das Gefüge der Druckgasflaschen schwächen.
In einer Ausführungsform ist als Befüllgas ist Stickstoff, Argon, Neon, Helium, Kohlenstoffdioxid oder eine Mischung der genannten Gase vorgesehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Figur 7 können die Gasdruckbehälter 1 über ein temperaturstabiles, bandförmiges Verbindungselement 8 verbunden sein. Im Brandfall bersten die Gasdruckbehälter 1 . Jedoch bleiben sie einstückig. Der Riss der Flasche erfolgt längs an der Gehäusewandung. Der Explosionsimpuls kann das Flaschengewinde aus dem evtl. durch Temperatur erweichten Gehäuse 3 reißen. Die Flasche kann zu einem gefährlichen „Geschoss" werden. Sind die Gasdruckbehälter 1 untereinander mechanisch verbunden, so wird durch die höhere Masse die „Flugweite" reduziert. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass durch das so erhöhte Gesamtvolumen der Flaschen, die Gasdruckbehälter 1 nicht aus einem eventuell erweichten Gehäuse 3 entweichen können, da einzelne Bereiche der so verbundenen Gasdruckbehälter 1 sich verkannten können oder einzelne Flaschengewinde noch halten. In einer weiteren Ausführungsform der Figur 7A kann auf der Membran (nicht gesondert dargestellt), die den Flaschenhals 1 1 der Gasdruckflasche 1 abdichtet, eine Schutzschicht 30 angebracht sein, welche ein frühzeitiges Öffnen oder beschädigen der Membran durch eine unplanmäßige Bewegung des Pins 7 verhindert. Beim Betrieb eines Fahrzeugs kann es vorkommen, dass der Pin 7 unbeabsichtigt bewegt wird, der Pin 7 könnten beispielsweise durch Fahren auf einer rauen Oberfläche oder über Bordsteinkanten in Bewegung gesetzt werden. Dies könnte zur Folge haben, dass der Pin 7 auf die Membran zubewegt wird und die Membran beschädigt, was einen Austritt des Gases aus der Gasdruckflasche 1 zur Folge hätte. Die Schutzschicht ist dabei derart gestaltet, dass Sie zwar im Auslösefall durch den Pin 7 durchstoßen werden kann, jedoch nicht durch ein derartiges unplanmäßiges Bewegen des Pins 7. Folglich wird durch die Schutzschicht 30 sichergestellt, dass die Membran nur im Auslösefall von dem Pin 7 durchstoßen wird.
Die Auslösung beziehungsweise Öffnung der Gasdruckbehälter 1 in den oben genannten Ausführungsbeispielen kann durch eine Pre-Crash Sensorik erfolgen.
Fig 8 und 9 zeigen ein auf der insassenzugewandten Seite einer Lehnenwange 18 angeordnetes und dem Insassen zugewandtes aufblasbares Element 12. Dieses aufblasbare Element 12 dient als Insassenschutzsystem, welches als Pre-Crash Schutzsystem und als In-Crash Schutzsystem betrieben werden kann und über eine „mehrfache Auslösbarkeit" verfügt, wozu bevorzugt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren Gasdruckbehältern eingesetzt wird.
Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 dargestellt, steht das aufblasbare Element 12 über eine Zündleitung 14 in Verbindung mit einem Gasgenerator 9, wobei das Gas im Auslösefall durch Auslösen des Öffnungsmechanismus und Öffnung der Gasdruckbehälter 1 über den Leitkanal 2 durch den Gasauslass 21 (in dieser Figur nicht dargestellt) in das aufblasbare Element 12 gelangt. Das aufblasbare Element 12 kann in einem ersten Fall als Reaktion auf ein Auslösesignal eines Pre-Crash Sensors vor einer bevorstehenden Seitenkollision aufgeblasen werden. In einem zweiten Fall wird das Aufblaselement 12 als Reaktion auf ein Auslösesignal eines kontaktbasierten Crashsensors ausgelöst, der eine bereits begonnene Seitenkollision auf die Seitenwand 15 des Fahrzeugs detektiert hat. Das aufblasbare Element 12 besitzt zusätzlich eine ansteuerbare Abströmöffnung 13 zum Ablassen des Befüllgases im Crashfall, welche auf ein Auslösesignal eines kontaktbasierten Seitencrashsensors hin über eine Zündleitung 14 geöffnet wird. Eine kontrollierte Öffnung im Crashfall ermöglicht eine Abströmung des Befüllgases und bewirkt so die gezielte Absorption des seitlich auf den Oberkörper des Insassen wirkenden Impulses, und verhindert ein Ansteigen des Drucks im Aufblaselement 12 auf insassenschädliche Werte. Die Abströmöffnung 13 könnte z. B. in Form eines über Nähte verschlossenen Vent-holes ausgeführt sein, dessen Verschlussnähte über die Auslösung eines pyrotechnischen Elements geöffnet werden. Die Zündleitung 14 ist in einer Ausführungsform sowohl an einen Gasgenerator 9 als auch an die ansteuerbare Abströmöffnung gekoppelt. Alternativ können auch getrennte Zündleitungen 14 vorgesehen sein.
In einem ersten Auslösefall wird das aufblasbare Element 12 als Reaktion auf das Signal eines Pre-Crash Sensors durch Auslösung des Gasgenerators 9 bereits in der Pre-Crash Phase aufgeblasen, und die Abströmöffnung 13 wird in der Crash-Phase durch das Signal des kontaktbasierten Sensors ausgelöst. Durch das Geschlossenhalten der Abströmöffnung 13 wird einem übermäßigen Gasverlust des Aufblaselements 12 bereits in der Pre-Crash Phase entgegengewirkt, die geforderte Energieabsorption in der Crashphase durch die gesteuerte Öffnung der Abströmöffnung 13 jedoch ermöglicht.
Dabei kann die Auslösung des Gasgenerators 9 in der Pre-Crash-Phase einer optimalen Positionierung des Sitzes und somit des Fahrzeuginsassen, für den eventuell folgenden Fall einer In-Crash-Phase, dienen. Der Fahrzeuginsasse wird somit in der Pre-Crash- Phase vorbereitend in eine optimale Position gebracht, sodass er für den Fall einer InCrash-Phase auch einen optimalen Schutz erfahren kann. Im Falle eines auf die Pre- Crash-Phase folgenden In-Crash Auslösefalls kann für das aufblasbare Element 12 durch die Auslösung einer weiteren oder mehrerer weiterer Gasdruckflaschen zusätzliches Befüllgas zum Schutz des Fahrzeuginsassen bereitgestellt werden. Der Gasdruck innerhalb des aufblasbaren Elements 12 kann beispielsweise bis zu 5 bar betragen, wobei das aufblasbare Element 12 im In-Crash-Auslösefall nicht aus dem Fahrzeugsitz austritt. Dabei wird die Abströmöffnung 13 in der Crash-Phase durch das Signal des kontaktbasierten Sensors ebenfalls ausgelöst. Für den Fall, dass der Pre-Crash-Phase kein Crash folgt, kann die Anordnung aufgrund des Vorhandenseins weiterer Gasdruckflaschen erneut für eine Gasbereitstellung in einer Pre-Crash-Phase verwendet werden, ohne dass es hierzu baulicher Maßnahmen bedarf. Im In-Crash Auslösefall (der Pre-Crash Sensor hat die bevorstehende Seitenkollision nicht zweifelsfrei erkannt und deshalb nicht ausgelöst) erfolgt die Aktivierung des Aufblaselements 12 und die Auslösung des Abströmelements 13 durch Signale eines kontaktbasierten Crashsensors ca. zeitgleich, also bereits nach Beginn des Kollisionsereignisses.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Öffnungsmechanismus durch die Öffnung der Gasdruckbehälter 1 (in Figur 8 nicht dargestellt) sowohl das aufblasbare Element 12 aufblasen als auch das Abströmelement 13 öffnen. Ein derartiges Aufblasen des aufblasbaren Elements 12 als auch ein Öffnen des Abströmelements 13 mittels einer Öffnung der Gasdruckbehälter 1 können sowohl zeitlich versetzt als auch zeitgleich erfolgen. Die Figur 9 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Fahrzeugsitzanordnung in Höhe einer Rückenlehne des Fahrzeugsitzes der Fahrzeugsitzanordnung. Die Rückenlehne weist eine Seitenwange 18 auf, die ein Mittelteil 19 der Rückenlehne begrenzt. In der Seitenwange 18 ist ein Rahmen 16 angeordnet, der die Rückenlehne stabilisiert. Der Rahmen 16 ist zumindest abschnittsweise von einer Polsterung 17 umgeben, die darüber hinaus einen Abschnitt des Fahrzeugsitzes bildet, der einem auf dem Sitz befindlichen Fahrzeuginsassen (nicht dargestellt) zugewandt sein soll. Die Polsterung 17 ist von einem Bezug umgeben, der eine Außenseite des Fahrzeugsitzes bildet. Die Polsterung 17 ist z. B. durch ein schaumartiges Material gebildet.
In der Polsterung 17 ist das aufblasbare Element 12 angeordnet. Das aufblasbare Element 12 weist in einer Variante ein vom Material der Polsterung 17 verschiedenes Hüllmaterial auf, das eine aufblasbare Kammer begrenzt, z. B. besteht das Hüllmaterial aus einem textilen Gewebe, etwa einem konventionellen Gassackmaterial.
In einer anderen Variante weist das aufblasbare Element 12 kein gesondertes Hüllmaterial auf, sondern das Material der Polsterung 17 begrenzt unmittelbar die aufblasbare Kammer. In dieser Variante ist das aufblasbare Element 12 somit als dehnbarer Hohlraum in der Polsterung 17 ausgebildet.
Das in die Polsterung 17 integrierte aufblasbare Element 12 wird über Mittel zum Aufblasen in Form eines Gasgenerators 9 (z. B. eines Mikro-Gasgenerators) aufgeblasen. Der Gasgenerator 9 ist in die Rückenlehne des Fahrzeugsitzes integriert und über einen Halter 91 , der insbesondere an dem Rahmen 16 festgelegt sein kann, befestigt. Für weitergehende Erläuterungen wird auf die Beschreibung der Figur 9 verwiesen.
Die Fig. 10 zeigt einen Auslösecontroller, der eine Steuerlogik enthält, die die Signale des Pre-Crash Sensors (A: Pre-Crash Auslösesignal) und die des kollisionsbasierten Seitencrash-Sensors (B: Auslösesignal Kontaktsensor) verarbeitet und die Auslösung des oben beschriebenen Schutzsystems gemäß der beiden oben beschriebenen Szenarien veranlasst (C: Auslösesignal Gasgenerator und D: Auslösesignal Abströmöffnung).
Das Schutzsystem kann einen konventionellen Seitenairbag ersetzen oder zusätzlich zu einem konventionellen Seitenairbagsystem zum Einsatz kommen.
Es wird darauf hingewiesen, dass Elemente der anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele natürlich auch in Kombination miteinander verwendet werden können.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Bereitstellung von Gas in einem Personen-Schutzsystem eines Fahrzeugs, die aufweist:
- mindestens zwei Gasdruckbehälter (1 ), die mit Gas gefüllt sind, und
- einen kommunizierenden Leitkanal (2), über den die Gasdruckbehälter (1 ) in Verbindung stehen, wobei
- der Leitkanal (2) einen Gasauslass (21 ) zur Ableitung des bei Öffnen mindestens eines der Gasdruckbehälter (1 ) entstehenden oder freigesetzten Gases aufweist,
- jedem der Gasdruckbehälter (1 ) jeweils ein Öffnungsmechanismus zugeordnet ist, und
- die Öffnungsmechanismen voneinander unabhängig betätigbar und dementsprechend die einzelnen Gasdruckbehälter (1 ) in Verbindung mit zeitlich getrennten Ereignissen offenbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsmechanismus eine Öffnung des Gasdruckbehälters (1 ) über einen pyrotechnischen Antrieb, über einen elektromechanischen Antrieb oder über die Auslösung einer vorgespannten Feder bewirkt, und der Öffnungsmechanismus jeweils derart ausgebildet ist, dass er mindestens ein bewegbares Element (7) zum Öffnen des Gasdruckbehälters (1 ) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsmechanismus als bewegbares Element (7) einen Pin aufweist, wobei bei
Auslösen des Öffnungsmechanismus der Pin den Gasdruckbehälter (1 ) öffnet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Teil des jeweiligen Öffnungsmechanismus mehrere Schubkolben (4') aufweist, die jeweils mit einem Pin (7) gekoppelt sind oder in Wirkverbindung treten können, wobei bei Auslösen einer pyrotechnischen Einheit der Schubkolben (4') verfahren wird und dabei bewirkt, dass der zugehörige Pin (7) einen zugehörigen Gasdruckbehälter (1 ) öffnet, beispielsweise eine Membran des Gasdruckbehälters (1 ) durchstößt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckbehälter (1 ) mit einem Gehäuse (3) der Vorrichtung gasdicht verbunden sind, z. B. über ein Gewinde, Kleben, eine Einpressung, eine kraftschlüssige Verbindung oder einen Bajonettverschluss.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Element
a. ein hohler Pin (7);
b. ein hohler Pin (7) mit Querbohrung;
c. ein Pin (7) mit Längsnut;
d. ein Pin (7) mit Längsnut, durchgehend nach unten;
e. ein Pin (7) mit Längsnut, mondförmig eingeprägt;
f. ein Pin (7) mit Quernut;
g. ein schirmförmiger Pin (7);
h. ein Pin (7) mit schrägem Anschliff;
i. ein Pin (7) mit ebenem Anschliff (ohne Spitze);
j. ein Pin (7) mit einer Spitze; oder
k. ein Pin (7) mit einer sich verjüngenden zylindrischen Form und schrägem Anschliff
ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eines Gasdruckbehälters (1 ) über das Eindrücken eines Pins (7), beispielsweise in eine Membran des Gasdruckbehälters (1 ), und darauffolgendes Zurückziehen des Pins (7) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eines Gasdruckbehälter (1 ) über das Einschießen eines Projektils oder Pins (7) erfolgt, beispielsweise durch eine Membran hindurch in den Innenraum des Gasdruckbehälters (1 ).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb oder Energiequelle für den Öffnungsmechanismus ein Anzünder (22), insbesondere ein pyrotechnischer Anzünder (22) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzünder (22) mit einer Frühzündladung ausgestattet sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Befüllgas der Gasdruckbehälter (1 ) Stickstoff, Argon, Neon, Helium, Kohlenstoffdioxid oder eine Mischung der genannten Gase vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdruckbehälter (1 ) über ein temperaturstabiles, bandförmiges Verbindungselement (8) verbunden sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abströmquerschnitte, die durch die Fläche definiert sind, die dem Gas zum Abströmen aus dem Gasdruckbehälter (1 ) im Auslösefall in den Leitkanal (2) zur Verfügung stehen, über die Variation der Pins (7) und der Membrandurchmesser zwischen einzelnen Gasdruckbehältern (1 ) variiert sind, so dass für einzelne Gasdruckbehälter (1 ) geänderte Abströmgeschwindigkeiten für den Abstrom des Gases aus dem Gasdruckbehälter (1 ) in den Leitkanal (2) einstellbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Gasdruckbehälter (1 ) weitgehend parallel angeordnet sind und die jeweils durch eine Versiegelung verschlossenen Seiten der Gasdruckbehälter (1 ) in die gleiche Richtung weisen.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile eines Schubkolbens (4'), wie Zylinderwandungen oder Anzünderklemmungen, formschlüssig vom Gehäuse (3) der Vorrichtung realisiert sind.
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