DE2253764B2 - Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Aufprallschutzkissen, das durch eine von einer Aufprallsensoreinrichtung an- 5<> steuerbaren Druckgasquelle in zwei Stufen aufblasbar ist.

Eine derartige Schutzeinrichtung ist aus der US-PS 32 358 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung mit nur einem Sensor ist so ausgelegt, daß das Aufprallkissen zwar in zwei Stufen aufgeblasen wird, um ein Zerreißen des Kissens zu vermeiden, aber dennoch in kürzest möglicher Zeit, und zwar auch bei Kollision des Fahrzeuges mit geringen Geschwindigkeiten, wobei der Nachteil auftritt, daß ein nicht an der Sitzlehne anliegender Insasse auf Grun'i der in diesem Fall geringen an dem Körper des Insassen angreifenden Verzögerungskräfte durch das sich aufblasende Aufprallkissen nach hinten geschleudert wird und dadurch verletzt werden kann. ⁶S

Auch alle anderen bekannten Insassen-Aufprallschutzeinrichtungen sind so ausgelegt, daß sie bei schweren Unfällen ein so schnelles Entfalten des Aufprallkissens gewährleisten, daß das Kissen sich bereite in seiner Insassen-Auffangposition befindet, bevor der Insasse das Armaturenbrett oder die Windschutzscheibe berührt Dieses schnelle Aufblasen des Aufprallschutzkissens hat jedoch außer dem weiter oben bereits genannten Nachteil der Verletzungsmöglichkeit von nicht an der Sitzlehne anliegenden Insassen auf Grund der bei schwächeren Kollisionen herabgesetzten Verzögerungskräfte noch den weiteren Nachteil, daß das in kürzest möglicher Zeit erfolgende Aufblasen eines Aufprallschutzkissens mit einem knallartigen Geräusch verbunden ist das zu Gehörschäden führen kann und in jedem Fall ais unangenehm empfunden wird. Dieser Nachteil kann zwar bei schweren Unfällen, bei denen der Insasse ohne Aufprallschutzkissen beispielsweise getötet würde, noch hingenommen werden, jedoch ist es wünschenswert, die Geräusche bei weniger schweren Kollisionen auf einem erträglichen Niveau zu halten.

Die weniger schweren Kollisionen sind jedoch gegenüber den schweren Unfällen weitaus in der Überzahl, wobei allerdings eine weder durch Sicherheitsgi.rte noch durch Aufprallschutzkissen geschützte Person gleichwohl erheblich verletzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Aufprallschutzkissen zu schaffen, das bei schweren Unfällen, d. h. bei Kollisionen mit hoher Geschwindigkeit so schnell aufgeblasen wird, daß sich das Aufprallschutzkissen in seiner Auffangposition befindet, bevor der Insasse mit dem Armaturenbrett oder der Windschutzscheibe in Berührung kommt das jedoch bei weniger schweren Kollisionen, d. h. bei Kollisionen mit geringeren Geschwindigkeiten, so langsam aufgeblasen wird, daß sowohl das zu Gehörschäden führende knallartige Geräusch, als auch der Rückpralleffekt der Insassen, bei gleichzeitigem, weichem und sicherem Auffangen der Insassen vermieden wird.

Ausgehend von einer Insassen-Aufprallschutze nrichtung der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Aufprallschulzeinrichtung einen ersten, bei einer geringeren Aufpriillintensität ansprechenden, die Freigabe einer ersten Druckgasmenge und gleichzeitig die Auslösung eines eine zweite Druckgasmenge verzögert freigebenden Zeitgliedes bewirkenden Aufprallsensor, sowie einen zweiten, bei einer höheren Aufprallintensität ansprechenden, die zweite Druckgasmenge zusätzlich und etwa gleichzeitig freigebenden Aufprallsensor aufweist.

Die Druckgasquelle ist vorzugsweise eine Einrichtung, die das ah erste Druckgasmenge bezeichnete Gasvolumen unter Druck speichert, wobei sie einen Gasgenerator umfaßt durch den die zweite Druckgasmenge erzeugt werden kann.

Die Zeitverzögerungseinrichtung ist vorteilhafterweise eine bekannte, elektrisch zündbare pyrotechni sehe Zeitverzögerungssprengkapsel.

Der erste Aufprallsensor kann zweckmäßigerweise auf einen Beschleunigungsimpuls ansprechen, wie er bei einem Aufprall auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 30 km/h auftritt, w;ihrend der zweite Aufprallsensor auf einen Beschleunigungsimpuls ansprechen kann, wie er bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 bis 50 km/h auftritt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzeinrichtung und

F ι g. 2 eine grafische Darstellung des Druckverlaufs über der Zeit in dem Druckgefäß.

Nach F i g. 1 umfaßt die Insassen-Aufprallschutzeinrichtung 1 ein Druckgefäß 10, an dessen einem Ende ein bekannter Gasgenerator 12 vorgesehen ist. Der Gasgenerator umfaßt ein Paar elektrisch zündbarer, bekannter, pyrotechnischer Sprengkapseln, von denen eine, 14. mit einem Zeitverzögerungsglied versehen ist. Beide Sprengkapseln sind im wesentlichen gleich und enthalten einen Brückenschleifdraht zum Zünden von Zündmaterial, das über ein dazwischenliegendes Ladungsmaterial den Sprengstoff zündet. Die Materialien sind inne'halb eines zylindrischen Gehäuses gelagert, das durch das Zünden des Sprengstoffs zerrissen wird, wodurch ein umgebendes chemisches Material verbrennt und ein Gas unter hohem Druck erzeugt. Das Zeitverzögerungsglied ist als Verzögerungsschicht vor dem Sprengstoff ausgebildet, d«e mit einer steuerbaren Geschwindigkeit brennt, und so eine Zeitverzögerung zwischen dem Zünden des Zündmaterials und dem des Sprengstoffes ermöglicht.

Das andere offene Ende des Gasgenerators ist durch eine bekannte Membran 18 abgedichtet, welche durch Zünden einer oder beider der Sprengsätze 20 zerreißbar ist. Das Druckgefäß 10 enthält ein vorbestimmtes Volumen an Gas, wie Luft oder Stickstoff, unter einem Druck von etwa 150 kg/cm². Der Auslaß des Druckgefäßes steht, wenn er durch Zerreißen der Membran !8 geöffnet wird, mit einem bekannten aufblasbaren Insas sen-Aufprallschutzkissen mittels einer bekannten Ver teilerrohr- oder Diffusor-Konstruktion in Verbindung.

Beschleunigungsempfindliche Aufprallsensoren 22 sind miteinander in Reihe geschaltet und über bzw. par- alle! zur Fahrzeugbatterie 24 mit der Zeitverzögerungs-Sprengkapsei 14 des Gasgenerators 12 und den Sprengsätzen 20 zum Zerreißen der Membran 18 verbunden. Ein Kondensator 26 liefert Spannung im Fall eines Batterieausfalls. Die Aufprallsensoren sind so eingestellt, daß sie betätigt werden, wenn durch einen Zusammenstoß des Fahrzeuges mit einem Hindernis ein Beschleunigungsinipuls mit vorbestimmter minimaler Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, wie er beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 30 km/h auftritt. Bei der Betätigung der Aufprallsensoren 22 werden die Sprengsätze 20 elektrisch gezündet, um die Membran 18 zu zerreißen, so daß das Aufprallschutzkissen teilweise aufgeblasen wi 1 Nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung, die du; cn die Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied bestimmt ist (beispielsweise 40 Millisekunden) wird der Gasgenerator 12 gezündet und die entstehenden Verbrennungsgase strömen von diesem zu dem Aufprallschutzkissen.

Die Aufblasgeschwindigkeit ist also abgestuft. Das Gas bläst das Kissen teilweise auf und entfaltet es, wenn der Fahrzeuginsasse sich in der Bahn der Entfaltung des Kissens befindet. Wenn er sich außerhalb seiner normalen Sitzposition befindet, wickelt sich das Kissen im allgemeinen um den Insassen und bewegt ihn mit einer minimalen Kraft in seine normale Sitzstellung. Nach diesem teilweisen Aufblasen und Entfalten des Kissens und dem Ablauf des dazwischenliegenden Zeitintervalls das durch die Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied gegeben ist, strömen die Verbrennungsprodukle des Gasgenerators in das Kissen, um das Aufblasen zu vollenden.

Ein weiterer Aufprallsensor 28 liegt in Reihe mit einem der Aufprallsensoren 22, mit der pyrotechnischen Sprengkapsel 16 ohne Verzögerungsglied. Der Aufpralisensor 28 ist so eingestellt, daß er anspricht, wenn durch einen Zusammenstoß des Fahrzeuges mit einem Hindernis ein Boschleynigungsimpuls mit einer Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, die gleich einem vorbestimmten Maximum sind oder dieses übersteigen und z. B. einer Aufprallgeschwindigkeit vor· etw? 45 bis 48 km/h entsprechen. Wenn ein solcher Beschleunigungsimpuls mit vorbestimmter maximaler Amplitude und Zeitdauer erzeugt wird, werden die Aufprallsensoren 22 betätigt, um die Sprengsätze 20 zu zünden und das Gas im Druckgefäß 10 freizugeben und dadurch das Entfalten und Aufblasen des Aufprallschutzkissens zu beginnen. Die pyrotechnische Sprengkapsel 14 mit dem Verzögerungsglied wird ebenfalls gezündet. Bevor jedoch die Zeitverzögerungsschicht durchgebrannt ist. zündet der Aufprallsensor 28 die Sprengkapsel 16 ohne Zeitverzögerung, so daß der Gasgenerator im wesentlichen gleichzeitig, wie beispielsweise innerhalb von 10 Millisekunden nach dem Zünden der Sprengsätze 20, gezündet wird und dadurch die Verbrennungsprodukte des Gasgenerators mit dem Gas von dem Druckgefäß 10 zum Kissen strömen, um dieses schnell aufzublasen.

Mit der erfindungsgemäßen Insassen-Aufprallschutzeinrichtung wird also bei einer Kollision mit geringerer Geschwindigkeit, durch die ein Impuls erzeugt wird, der eine vorbestimmte minimale Amplitude und Zeitdauer überschreitet, jedoch ein vorbestimmtes Maximum unterschreitet, ein langsames Aufblasen des Kissens gewährleistet. Wenn der Impuls gleich dem vorbestimmten Maximum wird und dieses übersteigt, ist dagegen ein schnelles Aufblasen des Kissens gewährleistet.

Es können auch andere Füllcharakteristiken für das Aufblasen des Kissens, insbesondere bei Mehrfachzusammenstößen des Fahrzeuges mit Hindernissen, während des durch die Sprengkapsel 14 bewirkten Verzögerungsintervalls vorgesehen sein. Wenn der anfängliche Zusammenstoß einen Impuls erzeugt, der das vorbestimmte Minimum überschreitet, jedoch unterhalb des vorbestimmten Maximums bleibt, wird z. B. das langsame Aufblasen des Kissens begonnen. Wenn ein weiterer Zusammenstoß während des Zeitverzögerungsintervalls einen Impuls erzeugt, der gleich dem vorbestimmten Maximum ist oder dieses übersteigt, dann wird das schnelle Aufblasen unmittelbar und ohne Verzögerung begonnen. Das schnelle Aufblasen kann zu irgendeinem Zeitpunkt während des Verzögerungsintervalls, das durch die Verzögerungssprengkapsel 14 vorgegeben ist, bewirkt werden.

In F 1 g. 2 ist der Druck in dem Druckgefäß 10 über der Zeit aufgetragen. Mit der durchgezogenen Linie ist der Druck beim langsamen Aufblasen und mit der gestrichelten Linie der Druck beim schnellen Aufblasen dargestellt. Der Anfangsdruck zur Zeit 0 ist der gleiche und der Anfangsdruckabfall ist bis zu einem Zeitablauf von 10 Millisekunden gleich. Von diesem Zeitpunkt an bis zu einem Zeitablauf von 40 Millisekunden fällt der Druck beim langsamen Aufblasen weiter ab, wenn das Gas aus dem Druckgefäß 10 strömt, und beginnt dann anzusteigen, wenn der Gasgenerator gezündet wird und die Verbrennungsprodukte von dem Gasgenerator mit dem verbleibenden Gas zu dem Kissen strömen. Der Druck fällt nicht mehr auf 0, da der Gasgenerator gezündet wird, bevor das gesamte Gas vom Druckgefäß zum Kissen geströmt ist. Beim schnellen Aufblasen

beginnt der Druck nach 10 Millisekunden anzusteigen, da der Gasgenerator gezündet worden ist und die Verbrennungsproduktc zusammen mit dem Gas vom Druckgefäß zum Kissen zu strömen beginnen. Der Druckanstieg dauer 40 Millisekunden. Der Druckabfall beim schnellen Aufblasen erfolgt während der Zeit, in der der Druck beim langsamen Aufblasen ansteigt. Bei

Situationen mit Mehrfachzusammenstößen liegen die Drucklinien zwischen den zwei in f^: i g. 2 gezeigten Linien nach einem Zeitablauf von 10 Millisekunden.

An Stelle eines der Sensoren 22 und 28 kann auch ein Schalter vorgesehen sein, der auf ein energieabsorbierendes Stoßdämpfersystem anspricht, in Reihe mit einem beschleunigungsempfindlichen Sensor liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

22 764 J Patentansprüche:

1. Insassen-Aufprallschutzeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem S Aufprallschutzkissen, das durch eine von einer Aufprallsensoreinrichiung ansteuerbaren Druckgasqueüe in zwei Stufen aufblasbar ist, gekennzeichnet durch einen ersten, bei einer geringeren Aufprailintensität ansprechenden, die Freigabe einer ersten Druckgasmenge und gleichzeitig die Auslösung eines eine zweite Druckgasmenge verzögert freigebenden Zeitgliedes (14) bewirkenden Aufprallsensor (22). sowie durch einen zweiten, bei einer höheren Aufprallintensität ansprechenden, die zweite Druckgasmenge zusätzlich und otwa gleichzeitig freigebenden Aufprallsensor (28).

2. Insassen-Aufprallschutzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasquelle (10, 12) eine Einrichtung (10). die das als erste Druckgasmenge bezeichnete Gasvolum„'n unter Druck speichert, sowie einen Gasgenerator (12) umfaßt, durch den die zweite Druckgasmenge erzeugt werden kann.

3. Insassen-Aufprallschutzeinrichtung nach An- *5 spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung (14) eine bekannte, elektrisch gezündete, pyrotechnische Zeitverzögerungssprengkapsel ist.

4. Insassen-Aufprallschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufprallsensor (22) auf einen Beschleunigungsimpuls anspricht, wie er bei einem Aufprall auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 30 km/h auftritt.

5. Insassen-Aufprallschutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aufprallsensor (28) auf einen Beschleunigungsimpuls anspricht, wie er bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf eine starre Wand mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 bis 50 km/h auftritt.