DE3505328A1 - Luftsack-rueckhaltesystem - Google Patents

Description

Luftsack-Rückhaltesystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftsack-Rückhaltesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Anfangs und während der 7Der Jahre bestand die Hauptanstrengung bei der Luftsack-Forschung darin, Systeme zu entwickeln, welche die gesetzlichen Sicherheitsvorschriften (MUSS 208) erfüllen. Dementsprechend konzentrierten die Kraftfahrzeughersteller ihre Anstrengungen auf Frcmtalaufprallversuche bei kB km/h souiie auf den Aufprall auf eine schräge Barriere. Nur ein kleiner Prozentsatz der von den Fahrzeugherstellern durchgeführten Crash-Tests bezog sich auf andere als die Frontal-Crashs bei kB km/h und nur ganz wenige Versuche wurden mit anderen Hindernissen als den üblichen Barrieren durchgeführt. Tatsächlich ist jedoch in Wirklichkeit das Verhältnis von tödlichen Unfällen durch Aufprall auf Pfähle, Bäume und dgl. im Vergleich zu tödlichen Unfällen durch einen Aufprall auf eine Barriere ader ähnliche Gegenstände etwa 7 : 1. Die Dominanz des Frontal-Crtishs bei kB km/h hatte die Entwicklung vereinfachter Sensor-Kriterien zur Folge. Insbesondere wurde allgemein akznptiert, daß ein Luftsack erforderlich ist, wenn ein Insasse, : der mathematisch als unbehinderte freie Müsse angesehen ujuiide, mit einer Geschwindigkeit von 19 km/h oder darüber auf <

I ein Teil des Fahrzeuginnenraumes auft.reffen würde. Da der größte Abstand zwischen einem Insassen und einer Wand ader einem Teil des Fahrzeuginnenraumes etwa 60 cm beträgt, wurde errechnet, daß ein Luftsack dann erforderlich ist, wenn die Geschwindigkeitsänderung 19 km/h überstieg, bevor die Verlagerung des Insassen 60 cm überschritten hatte. Nachdem einmal festgelegt würde, daß für einen gegebenen Aufprall ein Luftsack erforderlich ist, mußte der Sensor aktiviert

werden, um das Aufblasen des Luftsackes so rechtzeitig einzuleiten, daß eine Zeitspanne von 3G ms zum Aufblasen zur Verfugung stand, bevor der Insasse 13 cm verl&gert wurde. Dieses Erfordernis wurde für alle Arten von Unfällen und insbesondere für die Auffahrunfälle bei 48 km/h übernommen.

Anfangs und während der 70er Jahre mußten Sensoren in der Knautschzone des Fahrzeuges angeordnet werden,um die Sensor-Auslösungskriteria für einen weichen Aufprall, beispielsweise einen Aufprall auf eine Uinkelbarriere oder manche Fahr-

1G zeug-Zu -Fahrzeug-Unfälle, zu befriedigen. Die Knautschzone ist der Abschnitt des Fahrzeuges, der bei einem Aufprall früher eine Geschwindigkeitsänderung erfährt als das gesamte Fahrzeug. Durch die erhebliche räumliche Trennung des Sensors von dem im Fahrzeuginnenraum angeordneten Luftsack waren diese Systeme jedoch kostspielig und auch störanfällig. Durch intensive Forschung, Entwicklung und Berechnung wurde von der Anmelderin mit Hilfe eines Computer-Rechenmodells unter Verwendung von Daten von Hunderten von Unfällen, die von den sieben weltgrciPten Kraftfahrzeugherstellern zur Verfügung gestellt wurden, festgestellt, daß ein Sensor, der außerhalb der Knautschzone im Fahrzeug angeordnet ist, das Aufblasen des Luftsackes rechtzeitig einleiten kann, um Verletzungen des Fohrers unter akzeptablen Grenzen zu halten. Die Bedeutun£ dieser Feststellung läßt sich daran ermessen, daß damit die Kosten eines Rückhaltesystems für den Fahrer allein um etwa den Faktor fünf verringert und zusätzlich eine erhebliche Steigerung der Zuverlässigkeit des Systems erreicht werden kann.

Ein Luftsack-System für den Fahrer ist in der US-PS U 116 132 beschrieben. Hierbei ist der Sensor seitlich des Gehäuses des Gasgenerators angebracht. Diese Anordnung hat viele Nachteile. Durch das Vorsehen eines Loches im Gehäuse zur Aufnahme des Sensors muß die Wandstärke des Gehäuses beträchtlich erhöht werden, um den auftretenden

BAD QRiGlNAL

Drücken standzuhalten, da die Uand durch das Loch geschwächt ist, denn unabhängig von der Anordnung des Sensors muß das Gehäuse des Gasgenerators so ausgelegt werden, daß es Drücken von weit über 1DD bar standhalten kann, die beim Abbrennen des Gaserzeugungsmediums auftreten. Außerdem muß bei diesem bekannten System der Sensor selbst ein Gehäuse haben, der beträchtlichen Drükken widerstehen kann, da sonst der Sensor mit dem Gasgenerator entweder elektrisch oder über eine pyrotechnische Übertragungsleitung verbunden werden muß.

Da nicht auszuschließen ist, daß diese Übertragung brechen könnte, ist es zur Erzielung der notwendigen Zuverlässigkeit erforderlich, ein System vorzusehen, das die Unversehrtheit dieser Verbindung überwacht. Dieses Überwachungsaystem müßte zweifellos elektrisch sein und 3omit eine Verbindung mit der Fahrzeugbatterie erfordern. Bei am Lenkrad angeordneten Luftsack-Systemen würde dies Schleifringe, einen Kabelbaum, eine Anzeigelampe und eine elektronische Schaltung erfordern. Dies hat eine außerordentliche Kostensteigerung zur Folge und erhöht die Möglichkeit von Fehlfunktionen. Zusätzlich zu den vielen vorstehend beschriebenen Nachteilen waren die hohen KoE;ten der bisherigen Luftsack-Systeme das Haupthindernis für die Einführung solcher Systeme im großen Stil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftsack-Rückhaltesystem zu schaffen, das billiger, einfacher und zuverlässiger iBt als die bisherigen Systeme.

Diese Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst, daß der Sensor innerhalb des Gehäuses des Gasgenerators angeordnet ist. Dadurch wird die Gefahr einer zufälligen oder absichtlichen Beschädigung des Sensors erheblich verringert, da er dur-ch das sehr feste Stahlgehäuse des Gasgenerators geschützt ist. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Systems erheblich verbessert. Damit ein

Gasgenerator richtig brennt, ist es wichtig, daß er gleichmäßig und symmetrisch gezündet uiird. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag durch die Anordnung des Sensors innerhalb des Gasgenerators, vorzugsweise in der Mitte desselben, in vollendeter Weise erreicht, da an dieser Stelle das Zündmaterial leicht und zuverlässig gezündet werden kann.

Durch die Anordnung des Sensors innerhalb des Gasgenerators kann der Sensor ein sehr einfaches, kleines und symmetrisches Modul sein, welches sehr einfach eingebaut werden kann. Bei diesen Verhältnissen ist eine bestimmte winkelmäßige Anordnung des Gasgenerators unwichtig. Die nachträgliche Ausrüstung eines Fahrzeuges mit einem Luftsack-System für den Fahrer wird dadurch verhältnismäßig einfach und es besteht kaum die Gefahr eines falschen Einbaues.

Vorzugsweise ist der Sensor auf der Achse des Lenkrades angeordnet, um die Auswirkung von Vibrationen zu verringern, für die Sensoren sonst empfindlich sind.

Ein innerhalb des Gasgenerators in der Nabe des Lenkrades angeordneter Sensor ist demzufolge wesentlich einfacher, zuverlässiger und außerordentlich weniger kostspielig als die bisherigen Luftsack-Systeme für den Fahrer. Bei der bevorzugten Verwendung eines mechanischen Crash-Sensorauslösers werden alle Nachteile der entfernt angeordneten Crash-Sensoren mit ihren Verkabelungen, elektrischen Anschlüssen, Kondensatoren, Schleifringen, elektrischen Zündkapseln und elektronischen Diagnostiksystemen sowie die erforderlichen Einbaukosten vermieden. Dadurch wird eine beträchtliche Kostenverringerung erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf di'e Zeichnungen beschrieben.

SAD ORIGiNAL

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit eingebautem Luftsack-System für den Fahrer .

Fig. 2 ist eine auseinandergezagene, perspektivische Darstellung des Luftsack-Systems, wobei einige Teile geschnitten oder weggebrachen sind.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Sensors mit dem Gasgenerator, wobei einige Teile weggebrochen sind, und mit einem sich von der Lenkradmutter erstreckenden Stift zur Anbringung des Sensors, wenn dieser auf

dem Lenkrad angeordnet werden soll. Fig. U ist eine Teilansicht des Sensors. Fig. 5 ist eine Draufsicht des Sensors, wobei der Deckel entfernt und andere Teile weggebrochen sind.

Fig. 6 ist eine Teilansicht des Sensors in größerem Maßstab, wobei die Lage verschiedener Teile des Sensors vor einem Aufprall dargestellt ist. Fig. 7 ist eine Teilansicht ähnlich Fig. S, wobei verschiedene Teile des Sensors in ihrer Lage bei oder nach einem Aufprall dargestellt ist.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teildarstellung des Auslösers, der durch die Welle im zurückgezogenen Zustand gehalten wird.

Fig. 9 ist eine Ansicht ähnlich Fig. B, wobei der Auslöser in der Stellung nach einem Aufprall dargestellt ist.

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Ein l.uftsack-Rückhaltesyatem 8 weist einen Sensor-Auslöser 10 auf, der innerhalb des Gasgenerators 12 angeordnet ist. Der Gasgenerator 12 ist symmetrisch an einem Rahmen 14 befestigt, an welchem auch das Gehäuse 16 für den zusammengefalteten Luftsack 18 angebracht ist. Das Luftsackgehäuse 16 ist aus zerbrechlichem Material und umschließt und schützt den zusammengefalteten Luftsack 18, um eine Beschädigung desselben bei der Lagerung und in seinem nicht aufgeblasenen Zustand zu verhindern.

1G Das Luftsack-Rückhaltesystem 8 ist an dem Lenkrad 22 eines Fahrzeuges mittels des Rahmens 14 angebracht. Das Lenkrad 22 weist einen Lenkkranz 24 und Speichen 28 auf.

Der Gasgenerator 12 ist mit einem Gehäuse 32 versehen, welches ein Gas erzeugendes Material 3k, beispielsweise Natriumazid oder eine andere geeignete Substanz enthält. IMatriumazid ist über einen weiten Temperaturbereich stabil, zersetzt sich bei Entzündung jedoch rapid, wobei ein großes Volumen an Stickstoff frei wird. Ein Zündgemisch 35 ist ebenfalls sytr-metrisch im Gasgenerator 12 um den Sensor-

2G Auslöser 1D herum a'ngeordnet. Es kann durch Zündung der Zündkapseln 36 des Sensor-Auslösers 10 entzündet werden. Das Zündgemisch ist ein leicht entzündbares, schnell brennendes pyrotechnisches Material, welches den Raum zwischen dem Sensor-Auslöser 10 und dem Gas erzeugenden Material 3k aunfiillt·

Der Sensor-Auslöser 10 weist ein Gehäuse 4D auf, das zwei Sensoren 38 enthält, die jeweils eine Zündkapsel 36 auslösen könnten. Jeder Sensor 38 enthält eine Sensor-Masse 41, die begrenzt beweglich in einem Zylinder 39 in einem Block kk im Gehäuse 40 ist. Bevor das Luftsack-Rückhaltesystem 8 am Lenkrad 22 angebracht wird, ist eine Bewegung der Sensormasse 41 in seinem Zylinder 39 verhindert. lüenn das System am Lenkrad 22 angebracht wird, tritt ein Fortsatz 48,

BAD ORiGlNAL

der ein Teil der Mutter 50 ist, welche das Lenkrad auf der Lenksäule hält, in eine Öffnung 51 im Sensor-Auslöser 10 ein. Dieser Fortsatz ^8 verschiebt einen konischen Sperrstift 5*4, wodurch Sperrarme 52 aus dem Weg der Sensor-Massen U1 geschwenkt werden und das System "scharf" ist. Din Sperrarme 52 sind miteinander schwenkbar verbunden und stehen unter der Wirkung von Federn 55, welche bestrebt sind, die Arme aufeinanderzu zu bewegen. Im Sperrzuritand sind die Arme durch den Sperrstift 5^ ausninandergeschwnnkt und dΒΙΟ durch in Kontakt mit den Massen '41 , um eine Bewegung derselben zu verhindern. Dabei wirkt der Abschnitt des konischen Sperrstiftes 5^ mit dem größeren Durchmesser mit den Armen 52 zusammen, um diese auseinander zu halten. Wenn der Sperrstift 5k durch den Fortsatz UB nach innen verschoben wird, kommt der Abschnitt des Sperrstiftes 5'* mit kleinerem Durchmesser in den Bereich der Arme 52, die unter der Wirkung der Federn 5^ aufeinanderzu bewegt werden und somit die Massen U1 freigeben. Jede Masse '♦ 1 wirkt auf einnn Stift 56, der sich diametral durch eine Welle 58 erntreckt. Das andere Ende jedes Stiftes 56 weist eine Kugel GD auf, auf die sich eine Feder 62 abstützt, die für ei nc Anlage des Stiftes 56 an der zugehörigen Masse '41 sorgt. ,Jede Welle 58 ist mit einer Abflachung Gh in ihrer zylindrischnn Oberfläche versehen. Ein f ednrhnlnritnter Sch Inghn l/v.n GG fluchtet mit der Zündkapsel 36 und wird durch die zylindrische Außenfläche der Welle 58 in einer zurückgezogenen Stellung gehalten (Fig.8). Er wird jedoch freigegeben, wenn die Welle 58 durch die Masse ^ 1 so gedreht ist, daß die Abflachung 6'* parallel zum Schlagbolzen 66 liegt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist.

Bei einem Aufprall dns Fahrzeugen bewegt nich jnde Πεπβογ-masse U1 nach rechtα, wie in Fig. 7 gezeigt int. Dinner Bewegung wirkt jedoch die Vorspannung der Feder 62 Gowie die auf der rechten ίjc?i tr der Masse U1 eingeschlossene

BAD ORIGINAL

Luft entgegen. Dieser Luftdruck baut sich allmählich ab aufgrund einer Luftströmung durch den Spalt zwischen der Masse 41 und dem Zylinder 39 nach links. Wenn der Aufprall ausreichend heftig ist, bewegt sich die Masse W] so weit nach rechts, daß sie die UJelie 58 in eine Stellung dreht, in der der Schlagbolzen 66 durch die Abflachung Gk .freigegeben uiird und auf die Zündkapsel 36 aufschlägt, die nun zündet und das Zündgemisch 35 entzündet. Das Zündgemisch leitet seinerseits das Abbrennen des Gas erzeugenden Materials 3k ein, welches nun den Luftsack auf· hläst.

Obgleich vorstehend nur ein Luftsack-Rückhaltesystem für (Jen fahrer beschrieben ist, ist es selbstverständlich, daß viele der Vorteile der Erfindung auch bei einem Luftsack-Rückhaltesystem für Beifahrer gegeben sind.

Das erfindungsgemäße Luftsack-Rückhaltesystem ist nicht auf die Verwendung in Kraftfahrzeugen beschränkt, sondern kann auch für den Schutz von Fahrern und Passagieren von anderen Fahrzeugen, wie Lastwagen, Booten, Flugzeugen und Zügen, verwendet werden.

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Claims (10)

Breed Corporation, Lincoln Park, M.J., U.S.A. Patentansprüche

1. Luftsack-Rückhaltesystem mit einem aufblasbaren Luftsack, einem Gasgenerator mit einem entzündbaren, gaserzeugenden Material, der mit dem Inneren des Luftsackes in Verbindung steht, und Zündmitteln zum Entzünden des gaserzeugenden Materials, dad-urch gekennzeichnet, daß ein Sensor (10) zum Feststellen eines Aufpralles und zum Auslösen der Zündmittel (36) innerhalb des Gehäuses (32) des Gasgenerators (12) angeordnet ist.

2. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Anbringung am Lenkrad (22) des Fahrzeuges bestimmt ist und Mittel (52) zum Sperren des Sensors vor dem Einbau in das Fahrzeug aufweist, die beim Einbau ausgeschaltet werden.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mehrfache Einrichtungen zur Feststellung eines Aufpralles und zum Auslösen cer Zündmittel (36) aufweist.

4. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine bewegliche Masse (41), eine drehbare Helle (58), Mittel (5S) zur Umwandlung der Bewegung der Masse (41) in eine Drehbewegung der üJelle (58), einen federbelasteten Schlagbolzen (66), der durch die üJelle (58) in einer zurückgezogenen Stellung haltbar ist, und Mittel (64) zum Auslösen des Schlagbolzens (£36) nach einer vorbestimmten Drehung der üJelle (58) zwecks Aufschlag auf eine Zündkapsel (36) aufweist.

5. Rückhaltesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (41) eine Kugel ist, die begrenzt beweglich in einem Zylinder (39) im Sensor angeordnet ist.

6. Rückhaltesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Umwandlung der Bewegung der Masse (41) in eine Drehbewegung der ülelle (58) einen sich radial von der Welle (58) erstreckenden Stift (56) aufweisen, der mit der Masse (41) zusammenwirkt.

7. Rückhaltesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (.56) sich in diametral entgegengesetzter Richtung über die üJelle (f:8) hinaus fortsetzt und daß sich an diesem Fortsatz (60) ein Federelement (62) abstützt, das bestrebt ist, den Stift (56) gegen die Masse (41) zu drücken.

8. Rückhaltesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die üJelle (58) eine Abflachung (64) aufweist, die den Schlagbolzen (66) freigibt, wenn die üJelle (58) um einen vorbestimmten Betrag gedreht ist.

3. Rückhaltesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) koaxial zum Lenkrad (22) angeordnet lot.

10. Rückhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftsack (18) in einem zerbrechlichen Gehäuse (16) angeordnet ist.

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