Titel

Kaltgasgenerator für ein Fahrzeugrückhaltsystem und korrespondierendes Rück- haltesystem für ein Fahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kaltgasgenerator für ein Fahrzeugrückhaltsystem nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie von Rückhaltesystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 7.

Typische pyrotechnische Rückhaltesystem mit mindestens einem Luftsack bzw. Airbag sind in fast allen modernen Fahrzeugen vertreten. Der eigentliche Luftsack, welcher den Insassen während eines Unfalls auffängt, wird mit heißem Gas gefüllt. Dieses Gas entsteht in einem so genannten Gasgenerator während einer Verbrennungsreaktion, welche Material in Tablettenform verbrennt. Der

Aufblasvorgang hängt von den chemischen Eigenschaften und der Geometrie, d.h. im Wesentlichen von der Oberfläche des Materials ab. Die Füllungen dieser Luftsäcke können adaptiv angepasst werden, indem eine zweite Ladung gezündet wird und/oder ein Ventil am bzw. im Luftsack oder auch im bzw. am Generator geöffnet wird, so dass Gas entweicht oder erst gar nicht in den Luftsack geleitet wird.

Zudem sind aus dem Stand der Technik Kaltgasgeneratoren bekannt, welche den Luftsack mit einem Fluid aus einem unter Druck stehenden Volumen füllen. Zudem sind Hybrid-Systeme mit einem Kaltgasgenerator und pyrotechnischen Komponenten aus dem Stand der Technik bekannt. Moderne Luftsäcke bzw. Airbags werden über Zündzeiten, Ventile im Luftsack bzw. Airbag und

Generatorstufen an den Unfall bzw. an den Insassen angepasst. Das bedeutet, dass die zur Verfügung stehende Vorverlagerungsmöglichkeit des Insassen voll genutzt wird und ein Kraft- oder Beschleunigungslimit für den Insassen nicht überschritten wird. Das optimale Ankoppeln des Insassen während des Unfalls erfolgt früh und stellt die Verzögerung so niedrig wie möglich ein. Besonders wichtig ist, dass die biomechanische Belastungsgrenze nicht überschritten wird. Verschenkt man am Anfang Raum ohne zu Verzögern, so trifft man auf die Begrenzungen (Geometrische Grenze) des Fahrgastraumes und es ergeben sich sehr hohe Beschleunigungen. In der Offenlegungsschrift DE 10 2007 003 320 A1 wird eine Verschlussvorrichtung für einen mit Druckgas befüllbaren Druckbehälter eines Kaltgasgenerators beschrieben. Der Druckbehälter umfasst an einem Ende einen geschlossenen Boden und am anderen Ende eine Behälteröffnung, an welcher die Verschlussvorrichtung zur Bildung eines Kaltgasgenerators angeordnet ist. Die Verschluss- Vorrichtung umfasst einen Ventilkörper, welcher eine mit der Umgebung kommunizierende Ausblasöffnung in einer Ruheposition schließt und mit einer Antriebsvorrichtung zum Öffnen der Ausblasöffnung in eine Arbeitsposition überführbar ist. Zwischen zumindest einem Ventilsitz der Ausblasöffnung und der Antriebsvorrichtung ist eine die aufzubringende Schließkraft reduzierende Einrichtung vorgesehen, welche den zumindest einen Ventilkörper zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition ansteuert. Die Schließkraft reduzierende Einrichtung ermöglicht sowohl ein schlagartiges Öffnen der Verschlussvorrichtung als auch eine schnelle Abriegelung der Behälteröffnung. Durch die elektrische An- steuerung der Verschlussvorrichtung kann in Abhängigkeit von der Unfallschwe- re, wie beispielsweise der Aufprallgeschwindigkeit, die benötigte Druckgasmenge für einen Airbag angepasst werden. Des Weiteren kann die Füllgeschwindigkeit sowie auch ein nochmaliges Füllen des Airbags bei einem Sekundäraufpralls ermöglicht werden. Die Ansteuerung der Antriebsvorrichtung und/oder der Druckbehälter werden von einem Drucksensor überwacht. Dadurch kann ein ein- oder mehrfaches kurzzeitiges Öffnen und Schließen des Ventils realisiert werden.

Durch die ansteuerbaren Ventilhübe kann auch das ausströmende Volumen bestimmt werden. Der Drucksensor ermöglicht einen geschlossenen Regelkreis, so dass eine Information über die ausgeströmte Gasmenge zur Verfügung steht. Zudem ermöglicht der Drucksensor die Erfassung der Füllmenge des Druckga- ses im Druckbehälter. Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Kaltgasgenerator für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass bei einer unaufwändigen Kommunikation und mit vergleichsweise einfachen

Komponenten eine Füllung des Luftsacks bzw. Airbags während des Unfallverlaufs einfach und schnell an sich ändernde Umstände angepasst werden kann. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten in vorteilhafter Weise eine gute Anpassung und eine hohe Flexibilität bei der Füllung des Luftsacks bzw. Airbags, insbesondere für die Fälle, in welchen sich der Unfall schwerer als anfänglich erwartet entwickelt.

Die Verwendung eines Kaltgasgenerators weist generell den Vorteil auf, dass der Luftsack bzw. Airbag nicht mit heißen Gasen gefüllt wird. Das kalte Gas gefährdet weder den Insassen noch greift es die Innenseiten des Luftsacks bzw. Airbags an. Eine genaue Kontrolle des Gasflusses erlaubt primär eine genaue Anpassung eines Innendrucks des Luftsacks bzw. Airbags an die Situation und eine Kontrolle der Aggressivität des Luftsacks bzw. Airbags. Ferner kann der Knall des Luftsacks bzw. Airbags reduziert werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Kaltgasgenerator für ein Fahrzeugrückhaltsystem zur Verfügung, welcher einen mit Fluid auffüllbaren Druckbehälter umfasst. Der Druckbehälter weist an einem Ende einen mit einem Luftsack koppelbaren Fluidanschluss und ein Auslassventil auf, welches einen Fluidstrom vom Druckbehälter in den Luftsack in Abhängigkeit von Unfallinformationen einstellt. Erfindungsgemäß ist das Auslassventil als Schaltventil ausgeführt, wobei eine Auswerte- und Steuereinheit nach einem erkannten Unfallbeginn Informationen von mindestens einer Sensoreinheit zu einer ersten Unfallklassifizierung auswertet und in Abhängigkeit der ersten Unfallklassifizierung zumindest einen ersten Einschaltzeitpunkt und eine erste Einschaltzeitdauer des Auslassventils ermittelt und das Auslassventil zur Füllung des Luftsacks entsprechend ansteuert.

Zudem wird ein Rückhaltesystem für ein Fahrzeug mit mindestens einem solchen Kaltgasgenerator und mindestens einem Luftsack vorgeschlagen, welcher mit dem mindestens einen Kaltgasgenerator verbindbar und in Abhängigkeit von Unfallinformationen vom Kaltgasgenerator mit Fluid auffüllbar ist.

Bei einem im Schaltventil wird der vorhandene Öffnungsquerschnitt entweder vollständig freigegeben, d.h. das Ventil ist geöffnet, oder blockiert, d.h. das Ventil ist geschlossen. Zwischenzustände sind lediglich im kurzen Übergang möglich. Der Durchfluss kann durch eine Fluidfluss-Pulsfolge sehr fein modelliert werden. Dies ermöglicht auch die Ausführung eines vorgegebenen Schaltmusters mit einem mehrmaligen Öffnen und Schließen des als Schaltventil ausgeführten Aus- lassventils. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen einfacheren mechanischen Aufbau als bei einem kontinuierlichen Ventil, bei welchem verschiedene Öffnungsquerschnitte eingestellt werden können und somit der Fluidfluss modelliert werden kann. Diese Ventile sind jedoch mechanisch sehr aufwendig und aufgrund der Druckverhältnisse im Rückhaltesystem schwer einzustellen.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Kaltgasgenerators für ein Fahrzeug möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit das Auslassventil am ersten Einschaltzeitpunkt öffnet und nach Ablauf der ersten Einschaltzeitdauer an einem ersten Ausschaltzeitpunkt schließt. Dadurch wird das als Schaltventil ausgeführte Auslassventil in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von der Unfallklassifikation für eine gewisse Zeitspanne geöffnet, um durch die Füllung des Luftsacks eine gewünschte Rückhaltewirkung auf den Insassen zu erzeugen.

Dieser Vorgang kann zur Umsetzung eines vorgegebenen Schaltmusters wiederholt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kaltgasgenerators emp- fängt die Auswerte- und Steuereinheit fortlaufend Informationen von der mindestens einen Sensoreinheit und wertet diese zur weiteren Unfallklassifizierung aus. In Abhängigkeit der weiteren Unfallklassifizierung ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit bei Bedarf zumindest einen weiteren Einschaltzeitpunkt und eine weitere Einschaltzeitdauer des Auslassventils und steuert das Auslassventil zur Korrektur der Füllung des Luftsacks entsprechend an. Durch diese weitere

Überwachung des Unfallverlaufs und die gegebenenfalls erneute Ansteuerung des als Schaltventil ausgeführten Auslassventils ist in vorteilhafter Weise eine Korrektur der auf den Insassen wirkenden Rückhaltekraft insbesondere dann möglich, wenn sich der Unfall schwerer als erwartet entwickelt. Die erneute Ansteuerung des als Schaltventil ausgeführten Auslassventils kann in vorteilhaf- ter Weise mehrfach durchgeführt werden. Dies ermöglicht auch die Ausführung eines vorgegebenen Schaltmusters für das als Schaltventil ausgeführte Auslassventil.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kaltgasgenerators kann die Auswerte- und Steuereinheit den erkannt Unfall in Abhängigkeit von Unfallart, wie beispielsweise Frontaufprall, Heckaufprall, Seitenaufprall usw., und/oder Unfalltyp, wie beispielsweise volle Überdeckung, Offset bzw. Teilüberdeckung, Aufprallwinkel usw., und/oder Unfallschwere, welche beispielsweise aus basierend auf Relativgeschwindigkeit, Massenverhältnisse usw. bestimmt wird, und/oder zu erwartende Verletzungsschwere klassifizieren. So kann die Füllung des Luftsacks bzw. Airbags optimal an den klassifizierten Unfall und den Insassen angepasst werden. So können zusätzlich auch Informationen über den Insassen, wie beispielsweise Größe, Gewicht, Alter usw., bei der Ansteuerung des Auslassventils berücksichtigt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kaltgasgenerators kann ein wirksamer Ventilquerschnitt des Auslassventils über mindestens eine Durchlassbohrung vorgegeben werden. Der wirksame Ventilquerschnitt des Auslassventils kann beispielsweise über Anzahl und/oder Abmessungen der Durchlassbohrungen vorgegeben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Rückhaltesystems für ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kaltgasgenerator. Fig. 2 zeigt ein schematisches Kennliniendiagramm des Schaltzustands eines Auslassventils des erfindungsgemäßen Kaltgasgenerators aus Fig. 1 . Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Rückhaltesystems 1 für ein Fahrzeug mindestens einen Kaltgasgenerator 10 und mindestens einen Luftsack 7, welcher mit dem mindestens einen Kaltgasgenera- tor 10 verbunden ist und in Abhängigkeit von Unfallinformationen vom Kaltgasgenerator 10 mit Fluid gefüllt wird.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst der Kaltgasgenerator 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen mit Fluid auffüllbaren Druckbehälter 14, welcher an einem Ende einen mit einem Luftsack 7 gekoppelten Fluidanschluss

16 und ein Auslassventil 12 aufweist. Das Auslassventil 12 stellt einen Fluidstrom vom Druckbehälter 14 in den Luftsack 7 in Abhängigkeit von Unfallinformationen ein. Erfindungsgemäß ist das Auslassventil 12 als Schaltventil ausgeführt. Eine Auswerte- und Steuereinheit 5 wertet nach einem erkannten Unfallbeginn TO In- formationen von mindestens einer Sensoreinheit 3 zu einer ersten Unfallklassifizierung aus und ermittelt in Abhängigkeit der ersten Unfallklassifizierung zumindest einen ersten Einschaltzeitpunkt T1 und eine erste Einschaltzeitdauer (T2- T1) des Auslassventils 12 und steuert das Auslassventil 12 zur Füllung des Luftsacks 7 entsprechend an. Zur Klassifizierung des erkannten Unfalls ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit 5 durch Auswertung der Informationen der mindestens einen Sensoreinheit 3 beispielsweise die Unfallart und/oder den Unfalltyp und/oder die Unfallschwere und/oder die zu erwartende Verletzungsschwere der Insassen. Die mindestens eine Sensoreinheit 3 kann beispielsweise als vorausschauende

Sensoreinheit ausgeführt werden, welche Radarsensoren, Lidar-Sensoren, Videosensoren, Ultraschallsensoren, Laser-Scanner usw. umfasst. Des Weiteren kann die mindestens eine Sensoreinheit 3 als Sensoreinheit zur Erkennung und Auswertung eines Aufpralls ausgeführt werden, welche Sensoren zur Messung von Beschleunigungen (längs, quer, hoch), von Geschwindigkeiten, von einem

Überschlags, von Druck- und Stoßkräften usw. umfasst. Aus den Sensorinforma- tionen können Informationen über eine aktuelle Fahrsituation, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. vor und während eines Unfalls abgeleitet werden.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, öffnet die Auswerte- und Steuereinheit 5 das 5 Auslassventil 12 zur Füllung des Luftsacks 7 am ersten Einschaltzeitpunkt T1 und schließt das Auslassventil 12 nach Ablauf der ersten Einschaltzeitdauer (T2- T1) an einem ersten Ausschaltzeitpunkt T2. Somit ist das als Schaltventil ausgeführte Auslassventil 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel für die erste Einschaltzeitdauer (T2-T1) geöffnet. Alternativ kann zur Füllung des Luftsacks 7 ein o bestimmtes Schaltmuster für eine bestimmte erste Zeitdauer vorgegeben werden, das von der Auswerte- und Steuereinheit 5 durch Öffnen und Schließen des Auslassventils 12 abgefahren wird. Die Auswerte- und Steuereinheit 5 empfängt fortlaufend Informationen von der mindestens einen Sensoreinheit 3 und wertet diese zur weiteren Unfallklassifizierung aus. In Abhängigkeit der weiteren Unfall-5 klassifizierung ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit 5 zumindest einen weiteren Einschaltzeitpunkt T3 und eine weitere Einschaltzeitdauer des Auslassventils 12 und steuert das Auslassventil 12 zur Korrektur der Füllung des Luftsacks 7 entsprechend an. Alternativ kann zur Korrektur der Füllung des Luftsacks 7 ein weiteres Schaltmuster für eine bestimmte zweite Zeitdauer vorgegeben werden, o das von der Auswerte- und Steuereinheit 5 durch Öffnen und Schließen des Auslassventils 12 abgefahren wird.

Ein wirksamer Ventilquerschnitt des Auslassventils 12 ist über mindestens eine Durchlassbohrung vorgegeben, wobei der wirksame Ventilquerschnitt des Aus- 5 lassventils 12 über Anzahl und/oder Abmessungen der Durchlassbohrungen vorgegeben ist.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Kaltgasgenerator für ein Fahrzeug zur Verfügung, der in vorteilhafter Weise eine weitere Kontrolle 0 des Unfallverlaufs und gegebenenfalls eine erneute Ansteuerung des

Schaltventils zur Korrektur der wirksamen Rückhaltekraft bzw. der Füllung des Luftsacks bzw. Airbags ermöglicht. Dadurch kann bei einer unaufwändigen Kommunikation und mit vergleichsweise einfachen Komponenten in Form eines Schaltventils eine gute Anpassung und Flexibilität der Luftsackfüllung an den Un-5 fallablauf umgesetzt werden.