DE2443267A1

DE2443267A1 - Sicherheitseinrichtung fuer kraftfahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE2443267A1
Application number: DE19742443267
Authority: DE
Inventors: Robert Henry Broucksou
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1975-03-20
Also published as: JPS5076735A; FR2243843A1; IT1021364B

Description

Patentanwalts Dipl.- Ing. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348

10. September 1974 _Τβ|._θ{οη

τλ* io^- ι. u Stuttgart (0711)356539

PA 126 bescho 359619

Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Eaton Corporation, IQO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114

USA

Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuginsassen

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuginsassen, mit einem bei einem Zusammenstoß aufblasbaren und in aufgeblasenem Zustand den Aufprall der Kraftfahrzeuginsassen dämpfenden hohlen Gebilde/ sowie mit einem ein unter Druck stehendes Gas enthaltenden, ringförmigen Speicherbehälter, der bei einem Aufprall mit dem aufblasbaren, hohlen Gebilde verbindbar'ist,und einem pyrotechnischen Gaserzeuger, der bei einem Aufprall elektrisch auslösbar ist. Solche Sicherheitseinrichtungen werden, wenn sie zum Schütze des Kraftfahrzeugfahrers bestimmt sind, aus konstruktiven Gründen zweckmäßigerweise an dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs angebracht. Das aufblasbare hohle Gebilde kann dabei im zusammengelegten Zustand bequem um eine mittig an dem Lenkrad angeordnete Druckgasquelle herum untergebracht werden. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die an dem Lenkrad angebrachte Druckgasquelle so auszubilden, daß sie sich mit dem Lenkrad mitdreht, da auf diese Art bewegliche Druckdichtungen zwischen der Druckgasquelle und dem ausblasbaren Gebilde entfallen.

Voraussetzungen für eine an dem Lenkrad unterzubringende 509812/0341

Sicherheitseinrichtung sind ein kleines Trägheitsmoment und ein geringer Platzbedarf der Druckgasquelle in Bezug auf die von dem Lenkrad umfaßte Flächenausdehnung. Um eine ausreichende Menge Druckgas aus einer Druckgas- , quelle mit den erforderlichen geringen Abmessungen liefern zu können, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, einen Speicherbehälter, der ein unter Druck stehendes Gas aufnimmt, mit einem pyrotechnischen Gaserzeuger oder -generator zu kombinieren, der nach Auslösung heiße Gase erzeugt. Eine solche kombinierte Druckgasquelle ist üblicherweise unter dem Namen "verstärktes"oder "hybrides" System bekannt. Ein hybrides System ist zweckmäßig, da es bei einer relativ kleinen Druckgasquelle eine große Menge Füllgas liefert. Außerdem hat das hybride System den Vorteil, daß das auf pyrotechnischem Wege erzeugte Gas durch Mischen mit dem unter Druck gespeicherten Gas gekühlt wird und die in ihm möglicherweise enthaltenen giftigen Reaktionsbestandteile verdünnt werden.

Es hat sich aber als schwierig herausgestellt, den pyrotechnischen Gaserzeuger innerhalb des für den Druckgaserzeuger zur Verfügung stehenden kleinen Raumes unterzubringen. Die Größe eines Speicherbehälters, der in der Lage ist, genügend Druckgas zu speichern, um das pyrotechnisch erzeugte Gas abzukühlen und um das aufblasbare Gebilde der Sicherheitseinrichtung genügend aufzuweiten, läßt innerhalb d.er erlaubten Grenzen sehr wenig Platz für einen pyrotechnischen Gaserzeuger übrig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung der genannten Art mit einer Druckgasquelle zu schaffen, die bei ausreichendem Gasliefervermögen bequem innerhalb des Lenkrades unterzubringen ist.

509812/0341

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Mitte des Speicherbehälters ein mit dem Innern des Speicherbehälters über Öffnungen verbundener und durch eine Berstscheibe verschlossener axialer Strömungsauslaß sowie eine durch einen lösbaren Verschluß von dem Strömungsausiaß und den öffnungen druckdicht abgetrennte Kammer angeordnet sind, in welcher der Gaserzeuger sowie eine Zündeinrichtung enthalten sind, durch die der Gaserzeuger im Falle eines Zusammenstosses erregbar und der Verschluß lösbar sowie durch Verschieben des Verschlusses der Weg für das erzeugte Gas in das Innere des Speicherbehälters freigebbar und die Berstscheibe zerstörbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug, in einer Seitenansicht im Ausschnitt, in der die an dem Lenkrad befestigte Druckgasquelle zu erkennen ist,

Fig. 2 die Sicherheitseinrichtung nach Fig. 1, in einer Ansicht von dem Fahrersitz aus,

Fig. 3 die Sicherheitseinrichtung nach Fig. 1, in einer Schnittansicht gemäß der Linie III-III von Fig. und

509812/0341 -4-

Fig. 4 die Sicherheitseinrichtung nach Fig. 1 nach der Auslösung, in einer gleichen Schnittansicht wie Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung schließt eine Druckgasquelle 10 (Fig. 1 und 2) ein, deren äußerer Umfang im wesentlichen kreisförmig ist und die an einem Lenkrad SW eines Kraftfahrzeugs so befestigt ist, daß sie sich zusammen mit ihm mitdreht. Die Druckgasquelle 10 ist dazu in der Mitte des Lenkrads SW angeordnet und an dessen Nabe oder dessen Speichen befestigt. Ein aufblasbares Gebilde 12 umschließt die Druckgasquelle 10 und ist mit dieser druckdicht verbunden, so daß es bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs durch die der Druckgasquelle entströmenden Gase aufgeweitet werden kann, um den Aufprall der Kraftfahrzeuginsassen aufzufangen und abzubremsen.

In Fig. 3 ist die Druckgasquelle 10 in ihrem Ausgangszustand, d.h. bevor sie im Falle eines Aufpralls ausgelöst wird, dargestellt. Die Druckgasquelle 10 schließt einen Kreisring- oder torusförmigen Speicherbehälter 14 ein, der vorzugsweise aus einer die radial außen liegende Wandung bildenden äußeren Schale 16 und einem rohrförmigen Einsatz 18 besteht, der in die Mitte des Speicherbehälters 14 eingefügt und somit von der äußeren Schale 16 umschlossen ist. Der Einsatz 18 ist mit der äußeren Schale 16 druckdicht, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Der Speicherbehälter 14 weist somit eine kreisringförmige Kammer auf, die durch die innere Oberfläche der Schale und die äußere Oberfläche des Einsatzes 18 begrenzt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die äußere Schale 16 durch zwei an ihrem äußeren Umfang mit einer Schweißnaht verbundene topfförmige Teile 15 und 16 ge-

5098 12/034 1

bildet. Das topfförmige Teil 17 weist in seiner Mitte eine konzentrische öffnung 17a auf.

Der rohrförmige Einsatz ¹^ ist in die öffnung 17a eingeführt und mit deren Umrandung druckdicht verschweißt. Das gegenüberliegende Ende des rohrförmigen Einsatzes 18 ist mit der inneren Oberfläche des topfförmigen Teils 15 ebenfalls druckdicht verschweißt. Das topfförmige Teil 15 weist in seiner Mitte eine Berstscheibe 20 auf, die das Ende des rohrförmigen Einsatzes 18 abdeckt und verschließt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet die Berstscheibe einen Bestandteil des topfförmigen Teils 15 und ist in diesem durch eine Sollbruchstelle in Form einer an dessen innerer Oberfläche vorgesehenen Ringnut 21 abgegrenzt.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das zu der äußeren Schale 16 gehörende topfförmige Teil 15 aus einem Blechabschnitt gezogen und die Ringnut 21 in seine innere Oberfläche eingeprägt.

Der der Berstscheibe 20 benachbarte Bereich des rohrförmigen Einsatzes 18 bildet einen Strömungsauslaß 22, der über mindestens zwei axial gegeneinander versetzte Bohrungen 24 und 26 in der Wand des Einsatzes 18 mit dem Inneren des Speicherbehälters 14 verbunden ist.

Der von der Berstscheibe 20 abgewandte Bereich des rohrförmigen Einsatzes 18 ist durch einen lös- oder zerstörbaren Verschluß 28 verschlossen, der im axialen Abstand von der Berstscheibe 20 quer in der Innenbohrung des Einsatzes 18 angeordnet ist und somit, ähnlich wie die Berstscheibe 20, ein Ausströmen des in dem Speicher-

509812/0341

behälter 14 enthaltenen Druckgases über die Bohrungen 24, 26 und den Strömungsauslaß 22 verhindert. Der lösbare Verschluß 28 ist mit einem länglichen Vorsprung oder Stift 29 versehen, der sich axial in Richtung auf die Berstscheibe 20 und ganz bis in deren Nähe erstreckt. Die axiale Anordnung der öffnungen 24 und 26 ist so gewählt, daß bei in seiner Ausgangsstellung befindlichem Verschluß 28 (vgl. Fig. 3) das in dem Speicherbehälter enthaltene Druckgas in den Strömungsauslaß 22 gelangen kann, an einem weiteren Ausströmen aber durch die Berstscheibe 20 und den Verschluß 28 gehindert ist. Das bedeutet, daß die öffnungen 24,26 zwischen der Berstscheibe 20 und der Ausgangsstellung des Verschlusses 28 angeordnet sein müssen. Außerdem muß der axiale Abstand zwischen den Bohrungen oder Gruppen von Bohrungen 24 und 26 notwendigerweise größer als die axiale Stärke des Verschlusses 28 sein, wie weiter unten noch zu erläutern sein wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen dem Ende des Stiftes 29 und der Berstscheibe 20 bei in seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 3 befindlichem Verschluß 28 etwa 0,8 mm (1/32 Zoll).

Außen an dem Speicherbehälter 14 ist ein Strömungsverteiler 30 befestigt, der so gestaltet ist, daß er die beim Zerstören der Berstscheibe 20 herausfliegenden Teile auffangen kann. Der Strömungsverteiler 30 weist mehrere radial angeordnete Austrittskanäle 32 auf, die in gleichen Abständen über seinen äußeren Kreisumfang verteilt angeordnet sind und ein rückstoßfreies Ausströmen der Druckgase ergeben. Innerhalb des Strömungsverteilers 30 kann ein Sieb 34 vorgesehen sein, um von den strömenden Druckgasen möglicherweise mitgerissene Teilchen vor dem Durchtritt durch die Strömungskanäle zurückzuhalten.

509812/0341 ~ ^? "

24 A 3267

In dem Innern des rohrförmigen Einsatzes 18 ist in dem von der Berstscheibe 20 entfernten Bereich ein Gaserzeuger 40 enthalten, der in der Ausgangsstellung durch den lösbaren Verschluß 2 8 druckdicht gegenüber dem Innern des Speicherbehälters 14 verschlossen ist. Der Gasgenerator 40 schließt pyrotechnische Stoffe 42, vorzugsweise in Form von festen Treibstoffen, und einen Zünder 44 ein, der vorzugsweise als elektrisch auslösbarer Sprengsatz ausgebildet ist. Ein an dem von der Berstscheibe 20 entfernten Ende des rohrförmigen Einsatzes 18 mit diesem lösbar verbundener Stopfen 46 hält den Gasgenerator fest. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stopfen 46 als Gewindestopfen ausgebildet und in ein entsprechendes Gewinde des Einsatzes 18 eingeschraubt. Außerdem weist er zwei öffnungen auf, durch die zwei elektrische Zuleitungen zum Zünden des Sprengsatzes 44 hindurchgeführt sind.

Wenn bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs von einem geeigneten Geber ein elektrisches Zündsignal auf den Zünder 44 übertragen wird, explodiert dieser und zündet dabei den festen Treibstoff 42 an, der beim Verbrennen einen ausreichenden Gasdruck erzeugt, um den Verschluß

28 zu zerstören oder lösen. Nach dem Lösen wird der Verschluß 28 einschließlich des Stiftes 29 in dem rohrförmigen Einsatz 18 axial verschoben. Bei dieser axialen Bewegung des Verschlusses 28 trifft das Ende des Stiftes

29 auf die Berstscheibe 20 auf und reißt diese längs der Ringnut 21 heraus, wonach Druckgas aus dem Speicherbehälter 14 durch die öffnungen 24,26 und den Strömungsauslaß 22 hindurch in den Strömungsverteiler 30 auszuströmen beginnt. Der Verschluß 28 erfährt nach dem Lösen eine bestimmte axiale Verschiebung und gelangt dabei in

50981 2/0341 -.8 -

den Bereich zwischen den axial gegeneinander versetzten öffnungen 24 und 26 (vgl. Fig. 4}. Nachdem der Verschluß 28 den Bereich zwischen den öffnungen 24 und 26 erreicht hat, wird er durch geeignete Anschläge, beispielsweise in Form eines Absatzes 48 im Innern des Einsatzes 18, an einer Weiterbewegung gehindert. Sowie sich der Verschluß 28 in der Stellung gemäß Fig. 4 befindet, gelangen die von den Treibstoffen 42 erzeugten Gase durch die dem Stopfen 46 näher liegenden öffnungen 24 hindurch in die ringförmige Kammer des Speicherbehälters 14. Die heißen Gase werden dabei mit dem in dem Behälter 14 gespeicherten Druckgas vermischt. Die gemischten Gase strömen dann durch die axial gegenüber den öffnungen 24 versetzten öffnungen hindurch in den Strömungsauslaß 22.

Anschließend strömen die miteinander vermischten Gase von dem Strömungsauslaß 22 durch eine sich bei der Zerstörung der Berstscheibe 20 ergebende öffnung 48 in den mittleren Bereich des Strömungsverteilers 30. Die Gase werden hier verteilt und gefiltert und treten dann durch die öffnungen 32 radial nach außen aus, wobei sie schließlich das aufblasbare Gebilde 12 der Sicherheitseinrichtung aufweiten.

Durch die Erfindung ist somit eine Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuginsassen geschaffen worden, deren Druckgasquelle in einfacher und raumsparender Weise an dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann und noch genügend Raum übrig läßt, um um sie herum in sehr zweckmäßiger Anordnung das zusammengefaltete aufblasbare Gebilde unterzubringen.

- Patentansprüche -

509812/0341 - 9 -

Claims

24A 3267 Patentansprüche

1.) Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuginsassen, . aat einem bei einem Zusammenstoß aufblasbaren und in aufgeblasenem Zustand den Aufprall der Kraftfahrzeuginsassen dämpfenden hohlen Gebilde, sowie mit einem ein unter Druck stehendes Gas enthaltenden, ringförmigen Speicherbehälter, der bei einem Aufprall mit dem aufblasbaren hohlen Gebilde verbindbar ist, und einem pyrotechnischen Gaserzeuger, der bei einem Aufprall elektrisch auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Speicherbehälters (16) ein mit dem Innern (14) des Speicherbehälters (16) über Öffnungen (24,26) verbundener und durch eine Berstscheibe (20) verschlossener axialer Strömungsauslaß (22) sowie eine durch einen lösbaren Verschluß (28) von dem Strömungsauslaß (22) und den öffnungen (24, 26) druckdicht abgetrennte Kammer angeordnet sind, in welcher der Gaserzeuger (40) sowie eine Zündeinrichtung (44) enthalten sind, durch die der Gaserzeuger (40) im Falle eines Zusammenstosses erregbar und der Verschluß (28) lösbar sowie durch Verschieben des Verschlusses (28) der Weg für das erzeugte Gas in das Innere des Speicherbehälters (16) freigebbar und die Berstscheibe (20) zerstörbar ist.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strömungsauslaß (22) ein Strömungsverteiler (30) axial zugeordnet ist, durch den die bei Zerstörung sich lösenden Teile der Berstscheibe (20) auffangbar und die austretenden Gase zu einem rückstoßfreien Ausströmen in radialer Richtung umlenkbar sind.

5 0 9 8 Ί 2 / 0 3 4 1 - io -

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverteiler (30) radial auswärts gerichtete öffnungen (32) aufweist und daß in seinem Innern ein die durch die öffnungen (32) ausströmenden Gase filterndes Sieb (34) angeordnet ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Speicherbehälter (14) durch einen rohrförmigen Einsatz (18) von dem Strömungsauslaß (22) und von der den Gaserzeuger (40) enthaltenden Kammer getrennt ist,

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Einsatz (18) einen die Verschiebung des Verschlusses (28) begrenzenden Anschlag (48) aufweist,

6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gaserzeuger (40) enthaltende Kammer an ihrem dem Verschluß (28) gegenüberliegenden Ende durch einen mit dem Einsatz (18) lösbar verbundenen Stopfen (46) begrenzt ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das Innere des Speicherbehälters (14) mit dem Strömungsauslaß (22) verbindenden Öffnungen (24,26) jeweils mehrere die Wand des Einsatzes (18) durchstossende Bohrungen sind.

8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (24,26) an zwei axial gegeneinander versetzten Stellen angeordnet sind und daß durch den Anschlag (48) die Verschiebung des Verschlusses (28) so begrenzbar ist, daß er zwischen

509812/0341

den axial gegeneinander versetzten Bohrungen (24,26) festgehalten bleibt,

9. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lösbare Verschluß (28) einen Vorsprung (29) aufweist, durch den beim Erregen des Gaserzeugers (40) die Berstscheibe (20) zerstörbar ist.

10. Sicherheitseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaserzeuger

(40) einen festen Treibstoff und die Zündeinrichtung (44) einen Sprengsatz enthält,

11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengsatz elektrisch zündbar ist.

5098 1 2/0341

Leerseite