WO2013124028A1

WO2013124028A1 - Gassackeinheit mit einer gassackhülle und einem lösbaren zugelement

Info

Publication number: WO2013124028A1
Application number: PCT/EP2013/000220
Authority: WO
Inventors: Armin KRÄNZLE; Nebel RAIMUND
Original assignee: Autoliv Development Ab
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-08-29
Also published as: DE102012003344B4; DE102012003344A1

Abstract

Es wird eine Gassackeinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Gassackhülle (20), einem Inflator zur Befüllung der Gassackhülle (20) und einem Zugelement (22) beschrieben. Das Zugelement (22) hat ein mit der Gassackhülle (20) verbundenes erstes Ende (24a) und ein zweites Ende. Dieses zweite Ende ist in einem Ausgangszustand mit einem mit elektrischer Spannung beaufschlagbaren, fahrzeugfesten Haltelement (40) verbunden. Durch Änderung der elektrischen Spannung geht das Halteelement (40) in einen freigebenden Zustand, in welchem das zweite Ende des Zugelements (22) freigegeben oder vom ersten Ende (24a) getrennt ist, über. Um das Halteelement mit sehr kompakten Abmessungen und einer sehr kurzen Reaktionszeit ausbilden zu können, weist es ein blockförmiges Element auf, das bei Anlegen einer ersten elektrischen Spannung eine erste Länge und bei Anlegen einer zweiten elektrischen Spannung eine zweite Länge hat, wobei der Übergang vom Ausgangszustand in den freigebenden Zustand durch die Längenänderung des blockförmigen Elements (40) verursacht wird.

Description

Gassackeinheit mit einer Gassackhüile und einem lösbaren

Zugelement

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Gassackeinheit mit einer Gassackhülle und einem lösbaren Zugelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Technik sind vielfach Gassackeinheiten für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, bei denen die maximale Ausdehnung der Gassackhülle durch ein Zugelement gesteuert werden kann. Hierbei ist ein Ende des Zugelementes mit der Gassackhülle verbunden und das andere Ende des Zugelementes ist in einem Ausgangszustand an einem fahrzeugfesten Halteelement gehalten. Wird das Halteelement nicht betätigt, so kommt das Zugelement bei sich entfaltender Gassackhülle unter Zugspannung und verkürzt hierbei beispielsweise die maximale Ausdehnung der Gassackhülle. Auf ein äußeres Signal hin gibt das Halteelement das zweite Ende frei oder trennt dieses vom ersten Ende (beispielsweise indem das Zugelement durchschnitten wird), wodurch die Gassackhülle ihren vollen Entfaltungszustand erreichen kann.

Bei den meisten bisherigen Halteelementen weist dieses einen pyrotechnischen Zünder auf, welcher auf ein äußeres elektrisches Signal hin gezündet wird. Dieses Zünden kann beispielsweise das Absprengen eines Bolzens bewirken, in welchen das zweite Ende des Zugelementes im Ausgangszustand eingehängt ist, oder durch die Zündung des pyrotechnischen Zünders kann ein Schneidwerkzeug betätigt werden, welches das Zugelement durchtrennt.

Aus der gattungsbildenden US 2009/0302588 A1 ist ein Halteelement bekannt, welches ausschließlich elektrisch arbeitet. Hierzu weist dieses ein Memory- Element auf, welches seine äußere Form durch eine Änderung der an ihm anlie- genden Spannung verändert. Konkret heißt dies zumeist, dass im Ausgangszustand keine Spannung (das heißt eine Spannung von 0 Volt) anliegt und im freigebenden Zustand eine von null verschiedene Spannung angelegt wird. Durch die Formänderung dieses Memonry-Elementes kann beispielsweise ein Bolzen oder ein Messer bewegt werden.

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein gattungsgemäßes Halteelement zur Verfügung zu stellen, welches sehr kompakte Maße aufweisen kann und welches eine sehr kurze Reaktionszeit zeigt.

Diese Aufgabe wird durch eine Gassackeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das Halteelement der erfindungsgemäßen Gassackeinheit weist ebenfalls ein Element auf, welches seine Form in Abhängigkeit der an ihm anliegenden elektrischen Spannungen ändert. Dieses Element ist jedoch kein sogenanntes Memory- Element, sondern ein blockförmiges Element, welches seine Länge abhängig von einer angelegten äußeren Spannung ändert. Ein solches Element ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Anlegen einer äußeren Spannung nicht verbiegt oder dergleichen, sondern lediglich seine„innere" Länge ändert, das heißt kontrahiert oder expandiert. Bei einem federförmigen Memory-Element, wie dies in der US 2009/0302588 A1 gezeigt ist, ist dies gewissermaßen genau umgekehrt: Bei Anlegen der äußeren Spannung ändert sich die„äußere" Länge der Feder, jedoch nicht die„innere" Länge des Drahtabschnitts, aus dem die Feder gewickelt ist. Ein blockförmiges Element im Sinne dieser Anmeldung weist in der Regel zwei sich gegenüberliegende - und zumeist antiparallel zueinander orientierte - Stirnseiten auf, deren Abstand voneinander sich in Abhängigkeit der angelegten äußeren Spannung ändert. Als blockförmige Elemente kommen insbesondere Piezo-Elemente in Frage. Solche Piezo-Elemente sind in der Technik wohlbekannt und haben insbesondere den Vorteil, dass sie ihre Form, das heißt konkret ihre Länge, bei Anlegen einer äußeren elektrischen Spannung sehr schnell ändern, weswegen sie beispielswei- se beim Bau von Lautsprecher-Hochtönern weit verbreitet sind. Weiterhin können sehr große Haltekräfte erzeugt werden, wodurch sehr kompakte Bauformen des Halteelementes erreicht werden können. Es gibt jedoch auch andere blockförmige Elemente, die ein solches Verhalten zeigen, insbesondere solche, die ein dielektrisches Elastomer aufweisen. Im Gegensatz zu Piezo- Elementen erfolgt hier die Längenänderung in der Regel senkrecht zum angelegten elektrischen Feld, nicht in Richtung des elektrischen Feldes.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 ist das zweite Ende des Zugelementes im Ausgangszustand klemmend im Halteelement gehalten. Hierdurch ist nur eine sehr geringe Längenänderung des blockförmigen Elementes beim Ändern der angelegten Spannung notwendig. Aufgrund der hohen erzeug- baren Haltekräfte ist eine solche klemmende Halterung häufig ausreichend. Weiter vorzugsweise ist das zweite Ende des Zugelementes hier als steifes platten- förmiges Element ausgebildet; hierdurch wird die Funktionssicherheit auch bei sehr geringen Längenänderungen des blockförmigen Elementes sichergestellt. Um das blockförmige Element nicht permanent unter elektrischer Spannung halten zu müssen, liegt im Ausgangszustand vorzugsweise eine Spannung von 0 Volt am blockförmigen Element an.

Um größere Schalterwege realisieren zu können, kann das blockförmige Element aus einer Mehrzahl von in Reihe angeordneten blockförmigen Einzelelementen bestehen. In dem Fall, dass das blockförmige Element ein Piezo-Element ist, sind diese Einzelelemente Piezo-Kristalle.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Fi- guren näher erläutert, hierbei zeigen:

Figur 1 eine Frontgassackeinheit in einem schematisierten Querschnitt in ihrem Ausgangszustand, das zweite Ende des Zugelementes der Gassackeinheit aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht,

das Halteelement und das zweite Ende des Zugelementes der Gassackeinheit aus Figur 1 in einer vergrößerten Darstellung,

das in Figur 1 Gezeigte bei teilweise expandiertem Gassack, wobei sich das Zugelement in einem gespannten Zustand befindet, das in Figur 3 Gezeigte in einem der Figur 4 entsprechenden Zustand,

das in Figur 4 Gezeigte bei vollständig expandierter Gassackhülle, das in Figur 5 Gezeigte kurz nach Öffnen des Halteelementes, ein Piezo-Element, welches aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Piezo-Kristallen besteht in einer schematisierten Darstellung,

ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Zustand mit geschlossener beziehungsweise gedrosselter Ventilationseinrichtung und

das in Figur 9 gezeigte in einem Zustand mit geöffneter Ventilationseinrichtung.

Die Erfindung wird nun anhand einer Frontgassackeinheit, nämlich einer Fahrergassackeinheit, erläutert. Es ist jedoch zu betonen, dass die Erfindung auch bei anderen Gassackeinheiten, insbesondere bei anderen Frontgassackeinheiten wie Beifahrergassackeinheiten und Kniegassackeinheiten, angewendet werden kann.

Die Frontgassackeinheit weist ein aus einem Container 12 und einer Abdeckung 14 bestehendes Gehäuse 10, eine in das Gehäuse 10 eingefaltete Gassackhülle 20, einen von einem Diffuser 32 überspannten, den Inflator bildenden Gasgenerator 30 und ein Zugelement 22, dessen erstes Ende 24a mit der Gassackhülle 20 und dessen zweites Ende mit einem Halteelement 40 verbunden ist, auf.

Das Zugelement 22 besteht aus einem Band 24, dessen erstes Ende 24a mit dem ersten Ende des Zugelementes zusammenfällt und einem plattenförmigen Element 26, welches das zweite Ende des Zugelementes 22 bildet. Das plattenförmi- ge Element 26 weist, wie dies in Figur 2 gezeigt ist, eine Durchbrechung 26a auf, durch welche sich das als Schlaufe ausgebildete zweite Ende 24b des Bandes 24 erstreckt. Es ist zu betonen, dass gemäß der hier getroffenen Definitionen das plattenförmige Element 26 das zweite Ende des Zugelementes 22 bildet. Im Aus- gangszustand, wie er in Figur 1 gezeigt ist, ist das plattenförmige Element 26 klemmend im Halteelement 40 gehalten. Hierauf wird später im Detail eingegangen.

Wie man der Figur 4 entnimmt, ist die Länge des Zugelementes 22 so bemessen, dass es ab einem gewissen Expansionszustand unter Zugspannung gerät, wenn das zweite Ende des Zugelementes 22 im Halteelement 40 gehalten ist. Das heißt, dass das Zugelement 22 die maximale Ausdehnungslänge der Gassackhülle 20 in diesem Zustand begrenzt. Wird das zweite Ende des Zugelementes 22 - das ist in diesem Ausführungsbeispiel das plattenförmige Element 26 - vom Halteelement 40 freigegeben, so kann die Gassackhülle 20 in ihren vollständig entfalteten Zustand expandieren, wie dies in Figur 6 gezeigt ist.

Mit Bezug auf die Figur 3 wird nun näher auf den Aufbau des Halteelementes 40 eingegangen. Dieses besteht aus einer starren Einheit mit einer Grundplatte 42, einem an dieser Grundplatte gehaltenen ersten Klemmbacken 44 und einer mit der Grundplatte verbundenen Abstützung 45. Somit gibt sich ein in sich starres Element mit einem U-förmigen Profil. Mit der Abstützung starr verbunden ist das Piezo-Element 46, dessen von der Abstützung 45 weg weisende Stirnfläche den zweiten Klemmbacken bildet. Der Abstand zwischen den beiden Klemmbacken ist so bemessen, dass, wenn über die Zuleitung 50 keine Spannung am Piezo- Element 46 anliegt und sich das plattenförmige Element 26 nicht zwischen den Klemmbacken befindet, der Abstand zwischen den Klemmbacken etwas geringer ist als die Dicke des plattenförmigen Elementes 26. Die Zuleitung 50 weist einen Schalter 52 auf, welcher in den Figuren 3, 5 und 7 nur symbolisch dargestellt ist. Der Schalter kann insbesondere auch ein Relais, ein Transistor, und so weiter sein. Wird dieser Schalter 52 geschlossen, so wird das Piezo-Element 46 unter Spannung gesetzt wodurch es etwas kontrahiert, so dass sich der Abstand zwischen den beiden Klemmbacken vergrößert. Dieser vergrößerte Abstand ist etwas größer als die Dicke des plattenförmigen Elementes 26, so dass dieses bei Anlegen der Spannung an das Piezo-Element 46 freigegeben wird (siehe Figur 5,6 und 7).

Zur Montage wird der Schalter 52 ebenfalls geschlossen und in diesem Zustand wird das plattenförmige Element 26 zwischen die Klemmbacken eingebracht.

Um die„Schaltlänge" des Piezo-Elementes 46 zu vergrößern, kann dieses, wie es in Figur 8 schematisch dargestellt ist, aus einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander mechanisch verbundenen Piezo- Kristallen 46a bestehen, wobei auf jeder Stirnseite eines Piezo-Kristalles 46a eine leitende Schicht angeordnet ist und wobei die leitenden Schichten 48 jeweils mittels einer Isolierung 47 voneinander getrennt sind. Ein solcher„Sandwich-Aufbau" ist in der Technik grundsätzlich bekannt.

Wie dies bereits erläutert wurde, kann anstatt eines Piezo-Elements 46 auch ein anderes blockförmiges Element, welches seine Länge bei Anlegen einer äußeren Spannung ändert, verwendet werden. Hierzu kommen insbesondere Elemente mit einem dielektrischen Elastomer in Frage.

Die Figuren 9 und 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier wird durch das Zugelement nicht die Geometrie der Gassackhülle (das heißt, Ihre Ausdehnungslänge), sondern eine Ventilationseinrichtung gesteuert. Auch hier besteht das Zugelement aus einem Band 24 und einem plattenförmigen Element 26. Die Ventilationseinrichtung 60 besteht aus einer Ventilationsöffnung 62 und einer sich um diese Ventilationsöffnung 62 herum erstreckende Tülle 64. Diese Tülle 64 ist gemäß der hier getroffenen Definitionen ein Teil der Gassackhülle 20. Um den freien Rand der Tülle 64 erstreckt sich das erste Ende 24a des Bandes 24 derart, dass die Tülle 64 zusammengezogen wird, wenn das Band 24 unter Zugspannung steht, so dass die Ventilationseinrichtung 60 in diesem Zustand geschlossen oder zumindest gedrosselt ist (Fig. 9). Eine solche Ventilationseinrichtungen ist im Detail beispielsweise in der US 2006/0071461 A1 beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen wird, sodass der genaue Aufbau dieser Ventilationseinrichtung nicht näher beschrieben werden muss. Das zweite Ende des Zugelements - das plattenförmige Element 26 - ist im Ausgangszustand zwischen den beiden Klemmbacken gehalten und die Länge des Zugelements 22 ist so gewählt, dass das Band 24 in diesem Zustand und wenn die Gassackhülle 20 vollständig expandiert ist, unter Zugspannung steht und die Ventilationsöffnung 62 geschlossen beziehungsweise gedrosselt ist.

Wird das zweite Ende des Zugelements, das heißt, das plattenförmige Element 26, aufgrund des Anlegens einer elektrischen Spannung an das Halteelement 40 freigegeben (wie im ersten Ausführungsbeispiel auch), so verliert das Band 24 seine Zugspannung, die Tülle 64 wird aufgrund des Drucks innerhalb der Gassackhülle nach außen gestülpt und die Ventilationsöffnung 62 hierdurch freigegeben (Fig. 10).

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse

12 Container

14 Abdeckung

16 Tür

20 Gassackhülle

22 Zugelement

24 Band

24a erstes Ende

24b zweites Ende (Schlaufe)

26 plattenförmiges Element

26a Durchbrechung

30 Gasgenerator

32 Diffuser

40 Halteelement

42 Grundplatte

44 erster Klemmbacken

45 Abstützung

46 Piezo-Element

46a Piezo-Kristall

47 Isolierung

48 leitende Schicht

50 Zuleitung

52 Schalter

60 Ventilationseinrichtung

62 Ventilationsöffnung

64 Tülle

Claims

Patentansprüche

1. Gassackeinheit für ein Kraftfahrzeug mit

einer Gassackhülle (20),

einem Inflator zur Befüllung der Gassackhülle (20),

einem Zugelement (22) mit einem mit der Gassackhülle (20) verbundenen ersten Ende (24a) und einem zweiten Ende,

einem mit einer ersten und einer zweiten elektrischen Spannung beaufschlagbaren, fahrzeugfesten Haltelement (40), an welchem das zweite En- de des Zugelements (22) in einem Ausgangszustand gehalten ist, wobei in diesem Ausgangszustand die erste elektrische Spannung anliegt, und wobei das Halteelement (40) bei Anlegen der zweiten elektrischen Spannung in einen freigebenden Zustand übergeht, in dem das zweite Ende des Zugelements (22) freigegeben oder vom ersten Ende (24a) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (40) ein blockförmiges

Element aufweist, das bei Anlegen der ersten elektrischen Spannung eine erste Länge und bei Anlegen der zweiten elektrischen Spannung eine zweite Länge hat, wobei der Übergang vom Ausgangszustand in den freigebenden Zustand durch die Längenänderung des blockförmigen Elements verursacht wird.

2. Gassackeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das blockförmige Element ein Piezo-Element (46) ist.

3. Gassackeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezo-Element (46) eine Mehrzahl von Piezo-Kristallen (46a) aufweist.

4. Gassackeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das blockförmige Element ein dielektrisches Elastomer aufweist.

5. Gassackeinheit nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (40) zwei Klemmbacken aufweist, zwischen denen das erste Ende des Zugelements im Ausgangszustand gehalten ist, wobei wenigstens einer der beiden Klemmbacken durch das blockförmige Element gebildet oder starr mit diesem verbunden ist.

Gassackeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Zugelements als steifes, plattenförmiges Element (26) ausgebildet ist.

Gassackeinheit nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das blockförmige Element (46) im freigebenden Zustand gegenüber dem Ausgangszustand verkürzt ist.

Gassackeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgangszustand eine Spannung von null Volt am plattenförmigen Element (46) anliegt.

Gassackeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (22) zur Beeinflussung der geometrischen Gestalt der Gassackhülle dient.

Gassackeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (22) zur Steuerung einer Ventilationseinrichtung (60) der Gassackhülle dient.