WO2019134914A1 - Airbagmodul und airbagsystem - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an airbag module and an airbag system, which usually form part of an occupant restraint system in motor vehicles.
- Airbag systems usually have a plurality of airbag modules, each comprising at least one airbag bag, which, when it comes to an impact, is filled with an airbag gas.
- the airbag bag unfolds within a short Zeitbe range between 10 ms and 50 ms between an occupant of the motor vehicle and parts of an interior of the vehicle and forms a cushion. This prevents the occupant bouncing against hard parts of the interior such as a steering wheel or dashboard.
- Airbag systems also have at least one sensor, which detects an impact time to in the event of an impact. After a certain time (ms range) after this impact time to the airbag deployment is started.
- the airbag modules have a gas generator which provides the airbag gas with which the airbag bag is to be filled.
- the airbag gas may be provided by igniting a solid fuel that releases the airbag gas upon combustion or by high pressure stored gas. The airbag gas from the inflator flows into the bag, fills it and ensures its deployment.
- the airbag system triggers shortly after the impact time to, ie only when the impact has already occurred.
- it is planned to detect by appropriate sensors and evaluation of their signals a time t n , in which an impact is unavoidable.
- This time t n is in the so-called pre-crash phase before the ei tual moment to the impact. It is planned to use this information to activate the airbag system before the impact, in order to better protect the occupants of a vehicle from injury.
- the object of the invention is to propose a further improved airbag module for an airbag system.
- An airbag system having such an airbag module is the subject of the independent claim.
- Pressure accumulator arranged to the airbag bag supplied gas volume of the airbag gas. Characterized in that in the gas supply between the pressure accumulator and the airbag bag a selectively controllable solenoid valve is seen before, it is possible to customize the filling of the airbag bag with the airbag gas targeted at a crash course. In order to perform an optimal filling of the airbag bag, z. B. by the airbag bag is pre-filled before the expected impact and later refilled, a control of the gas flow from the gas generator is required. With the previously known airbag systems in which two gas generators are triggered with a time delay, it is only possible to produce a constant gas flow in the airbag bag, a targeted control of the gas flow is not possible.
- the gas flow can be selectively controlled at any time before, during and after the impact via the solenoid valve and thus the filling of the airbag bag are controlled at any time.
- the gas flow can be selectively controlled at any time before, during and after the impact via the solenoid valve and thus the filling of the airbag bag are controlled at any time.
- the airbag gas is stored in the pressure accumulator at a pressure in a range between 50 bar and 1000 bar retained by the solenoid valve of the airbag bag. Therefore, the airbag gas is found to be released by the solenoid valve in the gas generator itself, particularly in the pressure accumulator that provides space for the airbag gas.
- the gas generator may be a hot gas generator (pyro technical gas generator), a cold gas generator or a hybrid gas generator.
- the solenoid valve is designed as a normally closed solenoid valve and has a valve region with a valve seat, a valve element and a compression spring which biases the valve element in the closing direction on the valve seat.
- the solenoid valve has an actuator portion which exerts a loading movement force on the valve element in an electrically driven state, which acts counter to the closing direction in the opening direction of the valve element.
- the solenoid valve is accordingly designed so that it only opens in the activated state, ie upon application of voltage, and otherwise closes the connection between the pressure accumulator and the airbag bag. Due to the targeted control when exposed to voltage, the solenoid valve can be opened with certain parameters and thus specifically control the gas flow in the airbag bag.
- the solenoid valve is designed as a switching valve. This means it has a solenoid that can open the solenoid valve in a very targeted manner. In contrast to known proportional solenoids, therefore, no volume flow of the airbag gas is required in order to be able to control the solenoid valve in its open position.
- An airbag system has an airbag module described above and a control device for driving the solenoid valve.
- the control device is designed to detect a crash course and to define a gas volume of the airbag gas to be supplied to the airbag based on the detected crash course. Accordingly, the airbag module and thus the supply of the airbag gas to the airbag bag can be adapted to the detected impact course via the control device.
- the control device is designed to control the solenoid valve in such a way that the actuator region opens the valve element in a clocked manner. In this case, the valve element is moved away from the valve seat in a rapid sequence by the actuator region and closed again. Due to the clocked operation, the gas flow of the airbag gas can be adjusted specifically.
- the actuator region opens the valve element for a period of time in which the valve element reaches a stop point. This means that the valve element is opened up to its maximum opening position, so that a maximum volume flow is made possible from the pressure accumulator out into the airbag bag.
- the actuator region opens the valve element for a period in which the valve element does not reach the stop point.
- the valve element is operated ballistically and brought back into its closed position, before it has reached its maximum open position.
- control device is designed to define from the detected parameters the expected impact curve and, based thereon, the gas volume of the airbag gas required in the airbag bag at each point in time of the impact.
- the detected parameters of the sensor it is therefore possible to detect when an impact is unavoidable, when, for example, the impact time to is present, which forces are likely to act on impact, and to conclude to what extent the airbag bag must be inflated to avoid injury to avoid the occupant.
- a sensor which detects a speed of the vehicle and a distance to an obstacle, but also a sensor that can detect the characteristics of occupants such as size and weight, so that the activation of the Airbag bag can also be performed depending on occupant parameters.
- the motor vehicle 10 has a sensor 14 which detects a Ge speed of the motor vehicle 10 and a distance to the obstacle 12.
- the speed and the distance are parameters that are recorded in time before the expected impact and from which it is possible to calculate an anticipated impact curve.
- FIG. 2 shows an inside (top) and an outside (bottom) view of the motor vehicle 10 of FIG. 1 at the moment to of impact.
- the interior view is a snapshot of activation of an airbag module 16 of an airbag system 18 in the motor vehicle 10 to see if, as in the external view of
- Motor vehicle 10 is shown, the motor vehicle 10 is impacted on the obstacle 12.
- an airbag bag 22 of the airbag module 16 is filled with an airbag gas 24, thereby unfolding and separating the occupant 20 from hard parts of the motor vehicle 10. This can prevent injury to the occupant 20.
- a special airbag module 16 shown in a schematic longitudinal section in FIG. 3, is provided.
- a gas supply 32 is arranged, via which the airbag gas 24 can be conducted from the pressure accumulator 30 to the airbag 22.
- a solenoid valve 34 is arranged, which is selectively controlled electrically and thus the gas supply 32 can selectively open and close, so that the gas from the inflator 28 to the airbag 22 supplied gas volume of the airbag gas 24 can be controlled specifically and predefined.
- the control of the solenoid valve 34 takes place via a correspondingly designed control device 36, the signals predefined for the voltage application of the solenoid valve 34 and sends targeted to the solenoid valve 34.
- the solenoid valve 34 has a valve portion 38 in which a valve member 40 cooperates with a valve seat 42 to close the solenoid valve 34. Further, the valve portion 38 has a compression spring 44, which exerts a spring force F on the valve element 40 in the closing direction 46 on the valve seat 42 to keep the solenoid valve 34 closed.
- a spring constant k of the compression spring 44 is designed so that an opening pressure P öff the solenoid valve 34 is so high that it is 16 larger in each operating state of the airbag module as an expected maximum pressure P H in the pressure accumulator 30 of the gas generator 28th
- a highest expected high pressure is in a range of about 1000 bar.
- the solenoid valve 34 further includes an actuator portion 48 which exerts a motive force B on the valve element 40 in an electrically driven state, so that the valve element 40 lifts away from the valve seat 42 opposite to the closing direction 48 in the opening direction 50.
- the BEWE force B exceeds the spring force F of the compression spring 44th
- the actuator portion 48 in the present embodiment has corresponding magnetic elements such as a fixed pole piece 52 and a movable armature 54 which is connected to the valve element 40 and thus transmits its movement to the valve element 40. Furthermore, the actuator region 48 comprises a coil 56, which induces the movement of the armature 54 when energized.
- the operation of the solenoid valve 34 will be described below.
- the valve element 40 closes an opening in the valve seat 42, wherein the valve element 40 is held down by the compression spring 44 so that the valve element 40 at a high pressure in the gas generator 28, the opening in the valve seat 42 securely closes.
- the adjusted by the compression spring 44 opening pressure P öff the solenoid valve 34 is accordingly higher than the pressure P H in the gas generator 28.
- the magnetic force is equal to the spring force F, whereby the movement phase of the valve element 40 begins in the following course.
- a gap between the Ven tilelement 40 and the bore of the valve seat 42 is formed, thereby the airbag gas 24 can pass from the region of the gas generator 28 in the gas supply 32 to the airbag 22. If the armature 54 continues to move, it finally arrives at a point of impact 57 which defines an end position of the opening process.
- the solenoid valve 34 is fully opened and airbag gas 24 can pass unhindered in the gas supply 32 to the airbag 22. Subsequently, the solenoid valve 34 can be closed again by lowering or switching off the electrical control GE.
- the solenoid valve 34 can thus be clocked, electrically controlled with opening and subsequent closing.
- the ballistic operation case or the opening to the stop point 57 and beyond are possible.
- the digital control with the juxtaposition of the timing of the on control the filling of the airbag 22 can be carried out targeted.
- the targeted control of the solenoid valve 34 via the control device 36 which is shown schematically in greater detail in Fig. 4.
- the control device 36 is designed to calculate an expected impact curve on the basis of the parameters determined by the sensors 14, 26, and to use this to define the gas volume of the airbag gas 24 in the airbag bag 22 required at each point in time t n .
- the control device 36 has a detection unit 58, with which the control device 36 can detect the parameters determined by the sensors 14, 26, such as the speed of the motor vehicle 10, distance to the obstacle 12, weight and size of the occupant 20 and possibly further parameters.
- the control device 36 comprises a first calculation unit 60, with which the control device 36 calculates an expected impact pattern of the impact of the motor vehicle 10 on the obstacle 12 based on the detected parameters.
- a second calculation unit 62 is provided which, based on the calculated impact curve, calculates the gas volume of the airbag gas 24 in the airbag bag 22 that is required at each point in time t n of the crash course.
- the control device 36 controls the solenoid valve 34 accordingly, so that the calculated required gas volume of the airbag gas 24 is released at any time t n from the pressure accumulator 30 in the direction of the airbag 22.
- the control device 36 can also control the solenoid valve 34 in such a way that a plurality of predefined partial volumes are released at different times t n during the impact process from the pressure accumulator 30.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Airbagmodul (16) und ein Airbagsystem (18), das ein solches Airbagmodul (16) aufweist, wobei das Airbagmodul (16) ein elektrisch ansteuerbares Solenoidventil (34) aufweist, mit dem ein von einem Druckspeicher (30) zu einem Airbagsack (22) zugeführtes Gasvolumen eines Airbaggases (24) vordefiniert angesteuert werden kann.
Description
Beschreibung
Airbagmodul und Airbagsystem
Die Erfindung betrifft ein Airbagmodul sowie ein Airbagsystem, die für gewöhnlich in Kraftfahrzeugen Teil eines Insassen rückhaltesystems bilden.
Airbagsysteme bilden heutzutage gemeinsam mit Sicherheitsgurten die wichtigsten passiven Sicherheitselemente eines Insassen rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, das schwerwiegenden Verletzungen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis entgegenwirken soll.
Airbagsysteme weisen zumeist mehrere Airbagmodule auf, die jeweils wenigstens einen Airbagsack umfassen, der, wenn es zu einem Aufprall kommt, mit einem Airbaggas befüllt wird. Dabei entfaltet sich der Airbagsack innerhalb eines kurzen Zeitbe reichs zwischen 10 ms und 50 ms zwischen einem Insassen des Kraftfahrzeuges und Teilen eines Innenraumes des Kraftfahrzeuges und bildet ein Kissen. Dadurch wird verhindert, dass der Insasse gegen harte Teile des Innenraumes wie beispielsweise ein Lenkrad oder ein Armaturenbrett prallt.
Airbagsysteme weisen weiter wenigstens einen Sensor auf, der im Falle eines Aufpralls einen Aufprallzeitpunkt to detektiert. Nach einer gewissen Zeit (ms-Bereich) nach diesem Aufprall zeitpunkt to wird die Airbagauslösung gestartet. Dazu weisen die Airbagmodule einen Gasgenerator auf, der das Airbaggas, mit dem der Airbagsack befüllt werden soll, bereitstellt . Das Airbaggas kann beispielsweise durch Zündung eines Festtreibstoffes, der bei Verbrennung das Airbaggas freisetzt, oder durch unter Hochdruck gespeichertes Gas bereitgestellt werden. Das Airbaggas aus dem Gasgenerator strömt in den Airbagsack, füllt diesen und sorgt für seine Entfaltung.
Derzeit löst das Airbagsystem kurz nach dem Aufprallzeitpunkt to aus, d. h. erst wenn der Aufprall bereits erfolgt ist.
Bei zukünftigen Airbagsystemen ist es jedoch geplant, durch geeignete Sensoren und Auswertung deren Signale einen Zeitpunkt tn zu erkennen, bei dem ein Aufprall unvermeidbar ist. Dieser Zeitpunkt tn liegt in der sog. Pre-Crash-Phase vor dem ei gentlichen Zeitpunkt to des Aufpralls. Es ist geplant, mit dieser Information das Airbagsystem bereits vor dem Aufprall zu ak tivieren, um so die Insassen eines Fahrzeuges noch besser vor Verletzungen schützen zu können.
Bislang ist geplant, hierfür zweistufige Airbagmodule zu verwenden, bei denen zwei Gasgeneratoren vorgesehen sind, die zeitversetzt ausgelöst werden. Hier wird in zwei aufeinan derfolgenden Phasen je ein konstanter Massenstrom an Airbaggas in den Airbagsack eingeleitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiter verbessertes Airbagmodul für ein Airbagsystem vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mit einem Airbagmodul mit der Merkmals kombination des Anspruches 1 gelöst.
Ein Airbagsystem, das ein solches Airbagmodul aufweist, ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Airbagmodul weist einen Airbagsack, der im Betrieb mit einem Airbaggas befüllt wird, und einen Gasgenerator zum Bereitstellen des Airbaggases für den Airbagsack auf, wobei der Gasgenerator einen Druckspeicher zum Speichern des Airbaggases unter
Hochdruck aufweist. Weiter weist das Airbagmodul eine Gaszu führung zwischen Druckspeicher und Airbagsack zum Zuführen des gespeicherten Airbaggases von dem Druckspeicher in den Air bagsack auf. In der Gaszuführung ist ein elektrisch ansteuerbares Solenoidventil zum vordefinierten Steuern eines von dem
Druckspeicher zu dem Airbagsack zugeführten Gasvolumens des Airbaggases angeordnet.
Dadurch, dass in der Gaszuführung zwischen dem Druckspeicher und dem Airbagsack ein gezielt ansteuerbares Solenoidventil vor gesehen ist, ist es möglich, die Füllung des Airbagsackes mit dem Airbaggas gezielt an einen Aufprallverlauf anpassen zu können. Um einen optimalen Füllverlauf des Airbagsackes durchführen zu können, z. B. indem der Airbagsack bereits vor dem erwarteten Aufprall vorgefüllt und später noch nachgefüllt wird, ist eine Steuerung des Gasstromes aus dem Gasgenerator erforderlich. Mit den bisher bekannten Airbagsystemen, bei denen zwei Gasgene ratoren zeitversetzt ausgelöst werden, ist es nur möglich, einen konstanten Gasstrom in den Airbagsack zu erzeugen, eine gezielte Steuerung des Gasstromes ist jedoch nicht möglich. Dadurch, dass nun das gezielt ansteuerbare Solenoidventil vorgesehen ist, kann zu jedem Zeitpunkt vor, während und nach dem Aufprall der Gasstrom über das Solenoidventil gezielt gesteuert und somit die Befüllung des Airbagsackes zu jedem Zeitpunkt geregelt werden. So ist es möglich, die Füllung des Airbagsackes gezielt an den Auf prallverlauf anpassen zu können.
Das Airbaggas wird in dem Druckspeicher mit einem Druck in einem Bereich zwischen 50 bar und 1000 bar durch das Solenoidventil von dem Airbagsack zurückgehalten gespeichert. Das Airbaggas be findet sich daher bis zur Freisetzung durch das Solenoidventil in dem Gasgenerator selbst, insbesondere in dem Druckspeicher, der Raum für das Airbaggas zur Verfügung stellt. Bei dem Gasgenerator kann es sich um einen Heißgasgenerator (pyro technischer Gasgenerator) , einen Kaltgasgenerator oder auch um einen Hybridgasgenerator handeln.
Vorzugsweise ist das Solenoidventil als stromlos geschlossenes Solenoidventil ausgebildet und weist einen Ventilbereich mit einem Ventilsitz, einem Ventilelement und einer Druckfeder auf, die das Ventilelement in Schließrichtung auf den Ventilsitz vorspannt. Weiter weist das Solenoidventil einen Aktorbereich auf, der in einem elektrisch angesteuerten Zustand eine Be wegungskraft auf das Ventilelement ausübt, die entgegengesetzt zu der Schließrichtung in Öffnungsrichtung des Ventilelementes wirkt .
Das Solenoidventil ist demgemäß so ausgebildet, dass es sich erst im angesteuerten Zustand, d. h. bei Beaufschlagung mit Spannung, öffnet und ansonsten die Verbindung zwischen Druckspeicher und Airbagsack verschließt. Durch die gezielte Ansteuerung bei Beaufschlagung mit Spannung kann das Solenoidventil mit vor bestimmten Parametern geöffnet werden und so gezielt den Gasstrom in den Airbagsack regeln.
Vorteilhaft weist die Druckfeder eine Federkonstante auf, die einen Öffnungsdruck des Solenoidventils festlegt, wobei der Öffnungsdruck so festgelegt ist, dass er in j edem Betriebszustand des Airbagmoduls größer ist als ein zu erwartender maximaler Hochdruck des Airbaggases in dem Druckspeicher. Die Druckfeder hält demgemäß das Ventilelement mit einer Federkraft auf dem Ventilsitz, dass das Solenoidventil zu jedem Zeitpunkt sicher verschlossen ist. Der Öffnungsdruck des Solenoidventils ist immer höher als der Gasdruck im Gasgenerator. Dadurch kann das Airbaggas nicht unkontrolliert aus dem Gasgenerator in den Airbagsack entweichen, und der Airbagsack gezielt gefüllt werden .
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Solenoidventil als Schaltventil ausgebildet. Das bedeutet, es weist einen Schaltmagneten auf, der das Solenoidventil ganz gezielt öffnen kann. Im Gegensatz zu bekannten Proportionalmagneten wird daher kein Volumenstrom des Airbaggases benötigt, um das Solenoid ventil in seiner Öffnungsposition regeln zu können.
Ein Airbagsystem weist ein oben beschriebenes Airbagmodul und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Solenoidventils auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Aufprallverlauf zu erkennen und basierend auf dem erkannten Aufprallverlauf ein dem Airbagsack zuzuführendes Gasvolumen des Airbaggases zu definieren. Über die Steuereinrichtung kann demgemäß das Airbagmodul und damit die Zuführung des Airbaggases zu dem Airbagsack gezielt an den erkannten Aufprallverlauf angepasst werden .
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Solenoidventil derart anzusteuern, dass der Aktorbereich das Ventilelement getaktet öffnet. Dabei wird das Ventilelement in schneller Abfolge durch den Aktorbereich von dem Ventilsitz weg bewegt und wieder geschlossen. Durch die getaktete Betriebsweise kann der Gasstrom des Airbaggases gezielt eingestellt werden.
In einer möglichen Ausführungsform öffnet der Aktorbereich das Ventilelement für einen Zeitraum, in dem das Ventilelement einen Anschlagspunkt erreicht. Das bedeutet, das Ventilelement wird bis zu seiner maximalen Öffnungsposition geöffnet, so dass ein maximaler Volumenstrom aus dem Druckspeicher hinaus in den Airbagsack ermöglicht wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist es jedoch auch möglich, dass der Aktorbereich das Ventilelement für einen Zeitraum öffnet, in dem das Ventilelement den Anschlagspunkt nicht erreicht. In diesem Fall wird das Ventilelement ballistisch betrieben und wieder in seine Schließposition gebracht, bevor es seine maximale Öffnungsposition erreicht hat.
Durch die getaktete Betriebsweise und die Möglichkeit, das Ventilelement ballistisch zu betreiben oder bis zu einem An schlagspunkt zu öffnen, d. h. durch die digitale Ansteuerung, kann die Füllung des Airbagsackes gezielt durchgeführt werden.
Vorteilhaft weist das Airbagsystem weiter wenigstens einen Sensor auf, der zeitlich vor einem Aufprall Parameter zum Berechnen eines voraussichtlichen Aufprallverlaufes erfasst und an die Steuereinrichtung überträgt.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, aus den erfassten Parametern den voraussichtlichen Aufprallverlauf und darauf basierend das zu jedem Zeitpunkt des Aufprallverlaufs benötigte Gasvolumen des Airbaggases in dem Airbagsack zu definieren .
Über die erfassten Parameter des Sensors ist es daher möglich zu erkennen, wann ein Aufprall unvermeidbar ist, wann bei spielsweise der Aufprallzeitpunkt to vorliegt, welche Kräfte beim Aufprall voraussichtlich wirken, und daraus zu schließen, in welchem Maße der Airbagsack aufgeblasen sein muss, um Verletzungen des Insassen zu vermeiden.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn nicht nur beispielsweise ein Sensor vorhanden ist, der eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges und einen Abstand zu einem Hindernis erfasst, sondern auch ein Sensor, der die Eigenschaften von Insassen wie beispielsweise Größe und Gewicht erkennen kann, so dass die Aktivierung des Airbagsackes auch abhängig von Insassenparametern durchgeführt werden kann.
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Solenoidventil derart anzusteuern, dass das Solenoidventil das abhängig von den voraussichtlichen Aufprallverlauf benötigte Gasvolumen aus dem Druckspeicher freigibt.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Solenoidventil derart anzusteuern, dass das Solenoidventil mehrere definierte Teilvolumina des benötigten Gasvolumens zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Aufprallverlaufs aus dem Druckspeicher freigibt.
Beispielsweise kann das Solenoidventil ein Teilvolumen bereits vor dem erwarteten Aufprall in den Airbagsack freigeben, so dass dieser bereits vorgefüllt ist. Weiter ist es auch möglich, während des Aufpralles den Airbagsack mit einem weiteren Teilvolumen zu füllen und auch nach dem eigentlichen Aufprall, wenn der Insasse aufgrund der Masseträgheit verzögert auf die negative Beschleunigung reagiert, den Airbagsack mit einem weiteren Teilvolumen nachzufüllen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahr zeug, das sich entlang einer Zeitachse t einem Hindernis nähert;
Fig . 2 eine Momentaufnahme zu einem Aufprallzeitpunkt des
Fahrzeuges aus Fig. 1 auf das Hindernis, wenn ein Airbagmodul in einem Innenraum des Fahrzeuges aktiviert wird;
Fig . 3 eine schematische Längsschnittdarstellung durch das Airbagmodul aus Fig. 2 mit einem Solenoid ventil, das von einer Steuereinrichtung ange steuert wird; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Steuerein
richtung aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 10, das sich einem Hindernis 12 nähert, auf das es mit hoher Wahrscheinlichkeit aufprallen wird. Der Näherungsvorgang ist zeitlich anhand einer Zeitachse mit dem Zeitverlauf t darge stellt, wobei to einen Aufprallzeitpunkt definiert, d. h. den Zeitpunkt, zu dem sich das Kraftfahrzeug 10 und das Hindernis 12 berühren .
Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Sensor 14 auf, der eine Ge schwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10 und eine Entfernung zu dem Hindernis 12 erfasst. Die Geschwindigkeit und die Entfernung sind Parameter, die zeitlich vor dem voraussichtlichen Aufprall erfasst werden und aus denen es möglich ist, einen voraus sichtlichen Aufprallverlauf zu berechnen.
Fig. 2 zeigt eine Innen- (oben) und eine Außenansicht (unten) des Kraftfahrzeuges 10 aus Fig. 1 zum Zeitpunkt to des Aufpralles. In der Innenansicht ist eine Momentaufnahme einer Aktivierung eines Airbagmodules 16 eines Airbagsystems 18 in dem Kraft fahrzeug 10 zu sehen, wenn, wie in der Außenansicht des
Kraftfahrzeuges 10 dargestellt ist, das Kraftfahrzeug 10 auf das Hindernis 12 aufgeprallt ist.
Um einen Insassen 20 in dem Kraftfahrzeug 10 vor Verletzungen zu schützen, wird ein Airbagsack 22 des Airbagmoduls 16 mit einem Airbaggas 24 gefüllt, entfaltet sich dadurch und trennt den Insassen 20 von harten Teilen des Kraftfahrzeuges 10. Dadurch können Verletzungen des Insassen 20 vermieden werden.
In dem Kraftfahrzeug 10 ist ein weiterer Sensor 26 angeordnet, der Eigenschaften des Insassen 20 erfasst, wie beispielsweise seine Größe und sein Gewicht.
Auf Basis der Parameter, die die Sensoren 14, 26 erfassen, ist es möglich, einen Aufprallverlauf des unvermeidbaren Aufpralles vorauszuberechnen und zu ermitteln, zu welchem vorbestimmten Zeitpunkt tn der Airbagsack 22 wie stark aufgeblasen sein muss, um den Insassen 20 maximal schützen zu können.
Damit der Airbagsack 22 gezielt entsprechend des vorhergesagten Aufprallverlaufes gefüllt werden kann, ist ein spezielles, in Fig. 3 in schematischer Längsschnittdarstellung gezeigtes Airbagmodul 16 vorgesehen.
Das Airbagmodul 16 weist neben dem Airbagsack 22 einen Gas generator 28 auf, der das Airbaggas 24 für den Airbagsack 22 bereitstellt . Der Gasgenerator 28 umfasst einen Druckspeicher 30, in dem das Airbaggas 24 unter Hochdruck gespeichert ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass das Airbaggas 24 über einen Kaltgasgenerator zur Verfügung gestellt wird und somit in dem Druckspeicher 30 von Anfang an in gasförmiger Form vorliegt, es ist jedoch auch möglich, dass ein pyrotechnischer Gasgenerator verwendet wird, wobei sich in dem Gasgenerator 28 ein Fest treibstoff befindet, der zunächst entzündet wird, um das Airbaggas 24 im benötigten Falle freizusetzen. Auch dieses freigesetzte Airbaggas 24 wird jedoch zunächst in dem Druck speicher 30 unter Hochdruck gespeichert.
Zwischen dem Airbagsack 22 und dem Gasgenerator 28 ist eine Gaszuführung 32 angeordnet, über die das Airbaggas 24 von dem Druckspeicher 30 zu dem Airbagsack 22 geleitet werden kann.
In der Gaszuführung 32 ist ein Solenoidventil 34 angeordnet, das elektrisch gezielt ansteuerbar ist und somit die Gaszuführung 32 gezielt öffnen und verschließen kann, so dass das von dem Gasgenerator 28 zu dem Airbagsack 22 zugeführte Gasvolumen des Airbaggases 24 gezielt und vordefiniert gesteuert werden kann. Die Ansteuerung des Solenoidventiles 34 erfolgt dabei über eine entsprechend ausgebildete Steuereinrichtung 36, die Signale zur Spannungsbeaufschlagung des Solenoidventiles 34 vordefiniert und gezielt an das Solenoidventil 34 sendet.
Das Solenoidventil 34 weist einen Ventilbereich 38 auf, in dem ein Ventilelement 40 mit einem Ventilsitz 42 zusammenwirkt, um das Solenoidventil 34 zu schließen. Weiter weist der Ventil bereich 38 eine Druckfeder 44 auf, die eine Federkraft F auf das Ventilelement 40 in Schließrichtung 46 auf den Ventilsitz 42 ausübt, um das Solenoidventil 34 geschlossen zu halten.
Eine Federkonstante k der Druckfeder 44 ist dabei so ausgelegt, dass ein Öffnungsdruck Pöff des Solenoidventils 34 so hoch ist, dass er in jedem Betriebszustand des Airbagmoduls 16 größer ist als ein zu erwartender maximaler Hochdruck PH in dem Druck speicher 30 des Gasgenerators 28. Ein höchster zu erwartender Hochdruck liegt dabei in einem Bereich von etwa 1000 bar.
Das Solenoidventil 34 weist weiter einen Aktorbereich 48 auf, der in einem elektrisch angesteuerten Zustand eine Bewegungskraft B auf das Ventilelement 40 ausübt, so dass sich das Ventilelement 40 entgegengesetzt zu der Schließrichtung 48 in Öffnungsrichtung 50 von dem Ventilsitz 42 abhebt. Dabei übersteigt die Bewe gungskraft B die Federkraft F der Druckfeder 44.
Der Aktorbereich 48 weist in der vorliegenden Ausführungsform entsprechende magnetische Elemente wie ein feststehendes Polstück 52 und einen beweglichen Anker 54 auf, der mit dem Ventilelement 40 verbunden ist und somit seine Bewegung auf das Ventilelement 40 überträgt. Weiter umfasst der Aktorbereich 48 eine Spule 56, die die Bewegung des Ankers 54 bei Bestromung induziert .
Die Wirkungsweise des Solenoidventils 34 wird im Folgenden beschrieben. Das Ventilelement 40 verschließt eine Öffnung in dem Ventilsitz 42, wobei das Ventilelement 40 durch die Druckfeder 44 so niedergehalten wird, dass das Ventilelement 40 bei einem Hochdruck in dem Gasgenerator 28 die Öffnung im Ventilsitz 42 sicher verschließt. Der durch die Druckfeder 44 eingestellte Öffnungsdruck Pöff des Solenoidventils 34 liegt demgemäß höher als der Hochdruck PH in dem Gasgenerator 28. Wird das Solenoidventil 34 elektrisch über die Spule 56 angesteuert, erhöht sich der Strom in der Spule 56 und ein Magnetfeld in einem Magnetkreis der magnetischen Bauteile des Solenoidventils 34 wird aufgebaut. Über die Spule 56 ist eine Spannung angelegt, der Strom baut sich in der Spule 56 auf, ebenso erhöht sich die Kraft des Magneten in einem Bereich zwischen Anker 54 und Polstück 52. Zu Beginn ist die Federkraft F der Druckfeder 44 noch größer als die sich aufbauende Magnetkraft, so dass das Solenoidventil 34 zunächst geschlossen in der Schließposition verbleibt.
An einem bestimmten Punkt ist die Magnetkraft genauso groß wie die Federkraft F, wodurch im folgenden Verlauf die Bewegungsphase des Ventilelementes 40 beginnt. Ein Spalt zwischen dem Ven tilelement 40 und der Bohrung des Ventilsitzes 42 entsteht, dadurch kann das Airbaggas 24 vom Bereich des Gasgenerators 28 in die Gaszuführung 32 zu dem Airbagsack 22 gelangen. Bewegt sich der Anker 54 weiter, gelangt er schließlich an einen An schlagspunkt 57, der eine Endlage des Öffnungsvorganges de finiert .
Wird die elektrische Ansteuerkraft verringert oder abgeschaltet, baut sich die Magnetkraft wieder ab und die Druckfeder 44 schließt das Solenoidventil 34. Es ist möglich, dass der Anker 54 den Anschlagspunkt 57 nicht erreicht. Bei einem solchen Betriebsfall können auch geringe Mengen an Airbaggas 24 in die Gaszuführung 32 zu dem Airbagsack 22 bereitgestellt werden, wobei hier von einem ballistischen Betriebsfall gesprochen werden kann.
Gelangt der Anker 54 jedoch an den Anschlagspunkt 57, ist das Solenoidventil 34 vollständig geöffnet und Airbaggas 24 kann
ungehindert in die Gaszuführung 32 zu dem Airbagsack 22 gelangen. Anschließend kann das Solenoidventil 34 wieder durch die Ab senkung oder Abschaltung der elektrischen Ansteuerung ge schlossen werden.
Das Solenoidventil 34 kann demgemäß getaktet, mit Öffnen und anschließendem Schließen, elektrisch angesteuert werden. Hier sind der ballistische Betriebsfall oder die Öffnung bis zum Anschlagspunkt 57 und darüber hinaus möglich. Durch die digitale Ansteuerung mit der Aneinanderreihung der Taktung der An steuerung kann die Füllung des Airbagsackes 22 gezielt durchgeführt werden.
Die gezielte Ansteuerung des Solenoidventiles 34 erfolgt über die Steuereinrichtung 36, die schematisch in größerem Detail in Fig. 4 dargestellt ist. Die Steuereinrichtung 36 ist dazu ausgelegt, auf Basis der von den Sensoren 14, 26 ermittelten Parameter einen voraussichtlichen Aufprallverlauf zu berechnen und daraus das zu jedem Zeitpunkt tn benötigte Gasvolumen des Airbaggases 24 in dem Airbagsack 22 zu definieren. Dazu weist die Steuereinrichtung 36 eine Erfassungseinheit 58 auf, mit der die Steuereinrichtung 36 die von den Sensoren 14, 26 ermittelten Parameter wie Ge schwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10, Abstand zu dem Hindernis 12, Gewicht und Größe des Insassen 20 und eventuell weitere Parameter erfassen kann. Weiter umfasst die Steuereinrichtung 36 eine erste Berechnungseinheit 60, mit der die Steuereinrichtung 36 basierend auf den erfassten Parametern einen voraussicht lichen Aufprallverlauf des Aufpralles des Kraftfahrzeuges 10 auf das Hindernis 12 berechnet. Es ist eine zweite Berechnungseinheit 62 vorgesehen, die basierend auf dem berechneten Aufprallverlauf das zu jedem Zeitpunkt tn des Aufprallverlaufs benötigte Gasvolumen des Airbaggases 24 in dem Airbagsack 22 berechnet.
Auf Basis dieses benötigten Gasvolumens steuert die Steuer einrichtung 36 das Solenoidventil 34 entsprechend an, so dass das berechnete benötigte Gasvolumen des Airbaggases 24 zu jedem Zeitpunkt tn aus dem Druckspeicher 30 in Richtung zu dem Airbagsack 22 freigegeben wird.
Die Steuereinrichtung 36 kann dabei das Solenoidventil 34 auch so ansteuern, dass mehrere vordefinierte Teilvolumina zu un terschiedlichen Zeitpunkten tn während des Aufprallverlaufes aus dem Druckspeicher 30 freigegeben werden.
So ist eine gezielte Ansteuerung des Airbagsackes 22 mit beispielsweise einer Vorfüllung vor dem Aufprallzeitpunkt tO, und einer oder mehrerer Nachfüllungen während oder nach dem Aufprallzeitpunkt tO möglich.
Claims
1. Airbagmodul (16), aufweisend:
einen Airbagsack (22), der im Betrieb mit einem Airbaggas (24) befüllt wird;
einen Gasgenerator (28) zum Bereitstellen des Airbaggases (24) für den Airbagsack (22), wobei der Gasgenerator (28) einen Druckspeicher (30) zum Speichern des Airbaggases (24) unter Hochdruck aufweist; und
eine Gaszuführung (32) zwischen Druckspeicher (30) und Airbagsack (22) zum Zuführen des gespeicherten Airbaggases (24) von dem Druckspeicher (30) in den Airbagsack (24);
wobei in der Gaszuführung (32) ein elektrisch ansteuerbares Solenoidventil (34) zum vordefinierten Steuern eines von dem Druckspeicher (30) zu dem Airbagsack (24) zugeführten Gasvo lumens des Airbaggases (24) angeordnet ist.
2. Airbagmodul (16) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Solenoidventil (34) als stromlos geschlossenes Solenoidventil (34) ausgebildet ist und einen Ventilbereich (38) mit einem Ventilsitz (42), einem Ventilelement (40) und einer Druckfeder (44) aufweist, die das Ventilelement (40) in Schließrichtung (46) auf den Ventilsitz (42) vorspannt, wobei das Solenoidventil (34) weiter einen Aktorbereich (48) aufweist, der in einem elektrisch ange steuerten Zustand eine Bewegungskraft (B) auf das Ventilelement (40) ausübt, die entgegengesetzt zu der Schließrichtung (46) in Öffnungsrichtung (50) des Ventilelementes (40) wirkt.
3. Airbagmodul (16) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (44) eine Feder konstante (k) aufweist, die einen Öffnungsdruck (Pöff) des Solenoidventils (34) festlegt, wobei der Öffnungsdruck (Pöff) so festgelegt ist, dass er in jedem Betriebszustand des Airbagmoduls
(16) größer ist als ein zu erwartender maximaler Hochdruck (PH) des Airbaggases (24) in dem Druckspeicher (30) .
4. Airbagsystem (18), aufweisend:
ein Airbagmodul (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; und eine Steuereinrichtung (36) zum Ansteuern des Solenoid ventils (34), wobei die Steuereinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, einen Aufprallverlauf zu erkennen und basierend auf dem erkannten Aufprallverlauf ein dem Airbagsack (22) zuzuführendes Gasvolumen des Airbaggases (24) zu definieren.
5. Airbagsystem (18) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, das Solenoidventil (34) derart anzusteuern, dass der Aktorbereich (48) das Ventilelement (40) getaktet öffnet, wobei der Aktorbereich (48) das Ventilelement (40) für einen Zeitraum öffnet, in dem das Ventilelement (40) einen An schlagspunkt (57) erreicht, oder wobei der Aktorbereich (48) das Ventilelement (40) für einen Zeitraum öffnet, in dem das Ventilelement (40) den Anschlagspunkt (57) nicht erreicht.
6. Airbagsystem (18) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, weiter aufweisend wenigstens einen Sensor (14) , der zeitlich vor einem Aufprall Parameter zum Berechnen eines voraussichtlichen Aufprallverlaufes erfasst und an die Steuereinrichtung (36) überträgt .
7. Airbagsystem (18) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, aus den erfassten Parametern den voraussicht lichen Aufprallverlauf und darauf basierend das zu jedem Zeitpunkt (tn) des Aufprallverlaufs benötigte Gasvolumen des Airbaggases (24) in dem Airbagsack (22) zu definieren.
8. Airbagsystem (18) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, das Solenoidventil (34) derart anzusteuern, dass das Solenoidventil (34) das abhängig von dem voraussichtlichen Aufprallverlauf benötigte Gasvolumen aus dem Druckspeicher (30) freigibt .
9. Airbagsystem (18) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, das Solenoidventil (34) derart anzusteuern, dass das Solenoidventil (34) mehrere definierte Teilvolumina des benötigten Gasvolumens zu unterschiedlichen Zeitpunkten (tn) des Aufprallverlaufs aus dem Druckspeicher (30) freigibt.
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