DE602004007190T2

DE602004007190T2 - Modulierbarer Dämpfer mit pyrotechnischen Gasen

Info

Publication number: DE602004007190T2
Application number: DE602004007190T
Authority: DE
Inventors: Evrard Borg; Laurent D'emmanuelle; Eric Laspesa; Jean-Paul Nadeau
Original assignee: SNPE Materiaux Energetiques SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: FR2856125B1; JP3923960B2; EP1486697A1; US20050000766A1; DE602004007190D1; JP2005001657A; US6959548B2; ES2288668T3; EP1486697B1; FR2856125A1

Description

Das technische Gebiet der Erfindung ist das der Fahrzeugsicherheit, das Energieabsorptionssysteme einschließt, um beispielsweise die Bewegung gewisser Teile zu dämpfen, die bei einem mechanischen Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs mit einem äußeren Element in Bewegung versetzt worden sind und die, wenn sie nicht gedämpft werden, in der Lage sind, während des Aufpralls schwere Verletzungen hervorzurufen.
Die erfindungsgemäßen Absorptionssysteme können insbesondere angepaßt werden, um beispielsweise einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit zu dämpfen, um die unteren Gliedmaßen eines Insassen eines Kraftfahrzeugs zu schützen, um den Aufprall eines Fußgängers auf die Motorhaube des Fahrzeugs zu dämpfen, um bei einem Aufprall die durch einen Insassen eines Kraftfahrzeugs auf seinen Sicherheitsgurt ausgeübte Kraft variabel zu begrenzen oder um den Aufprall des Fahrers auf eine Lenksäule zu dämpfen. Diese unterschiedlichen Teile, insbesondere die Motorhaube oder die Lenksäule können, wenn sie nicht gedämpft werden, für den Fußgänger oder den Fahrer einen festen Anschlag darstellen, der in der Lage ist, während des Aufpralls zu einer Quelle für schwere Verletzungen zu werden.
Energieabsorptionsvorrichtungen waren bereits Gegenstand mehrerer Patentanmeldungen.
Die Patentanmeldung EP 0 550 321 betrifft einen pyrotechnischen Zylinder mit gedämpftem Hub, der in jeder Art Energieabsorptionssystem verwendet werden kann. Dieser Zylinder umfaßt einen pyrotechnischen Gasgenerator, einen Kolben, eine Kammer zum Verbrennen pyrotechnischer Materialien und eine Gegendruckkammer sowie eine zwischen der Brennkammer und einem Ende des Kolbens gelegene Zwischenkammer. Ein Kanal verbindet die Zwischenkammer mit der Gegendruckkammer. Die durch den Generator ausgestoßenen Gase setzen die Zwischenkammer unter Druck, um sich der Bewegung des Kolbens entgegenzusetzen und somit dessen Hub zu dämpfen, wobei ein Teil der Gase über den Kanal zur Gegendruckkammer geleitet wird.
Die erfindungsgemäßen Energieabsorptionssysteme besitzen einen pyrotechnischen Gasgenerator, der in der Lage ist, eine variable Gasmenge zu liefern, wodurch den genannten Systemen ermöglicht wird, einigen Parametern, wie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes sowie der Morphologie des Fahrers Rechnung zu tragen. Sie passen sich folglich leicht an eine große Anzahl von Konfigurationen oder Ausführungen an. Darüber hinaus sind sie mit einer Vorrichtung ausgestattet, die ermöglicht, den Druck in der Dämpfungskammer zu regulieren, was sie besonders leistungsfähig und zuverlässig macht.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Energieabsorptionssystem für eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen pyrotechnischen Gasgenerator und einen Schiebekolben, der in der Lage ist, sich in einer Dämpfungskammer zu bewegen, wobei der Generator geeignet ist, Gase in die Kammer freizusetzen, um den Kolben zu dämpfen, wobei dieses System dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gasgenerator eine variable Gasmenge liefert und daß die Dämpfungskammer eine Druckregelungsvorrichtung umfaßt, die jenseits eines in der Kammer erreichten Schwellendruckes auslöst.
Das erfindungsgemäße System kann beispielsweise zwischen dem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs und der Tragstruktur des Stoßfängers angeordnet werden, um bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs die Bewegung des Stoßfängers zu dämpfen. Bei dem Unfall bewegt sich der Stoßfänger dank einer speziellen Vorrichtung, die beispielsweise mit pyrotechnischen Betätigungsvorrichtungen ausgestattet ist, nach vorne und wird anschließend durch das erfindungsgemäße Absorptionssystem gedämpft. Dies wird vor allem ermöglichen, wenn der Aufprall bei niedriger Geschwindigkeit geschieht, die Verformung des Chassis zu vermeiden und somit die Kosten für die Wiederinstandsetzung des Fahrzeugs nach dem Unfall zu reduzieren.
Das erfindungsgemäße System kann auch verwendet werden, um die Bewegung einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs infolge des Aufpralls eines Fußgängers auf die Motorhaube zu dämpfen. In letzterem Fall, wenn das Kraftfahrzeug frontal auf einen Fußgänger auffährt, hebt sich die Motorhaube des Fahrzeugs dadurch, daß sie um eine zum Vorderteil des Fahrzeugs angeordnete Drehachse verschwenkt, um eine gewisse Höhe an. Im allgemeinen kippt der Fußgänger und schlägt auf die Motorhaube des Fahrzeugs auf. Das unter der Motorhaube plazierte erfindungsgemäße Absorptionssystem ermöglicht, die durch den Aufprall des Fußgängers auf die Motorhaube hervorgerufene Bewegung der Motorhaube zu dämpfen. Das erfindungsgemäße System kann auch eingesetzt werden, um die unteren Gliedmaßen eines Insassen eines Kraftfahrzeugs dadurch zu schützen, daß das genannte System hinter der Armaturentafel des Fahrzeugs angeordnet wird, oder um die durch einen Insassen eines Kraftfahrzeugs bei einem Aufprall auf seinen Sicherheitsgurt ausgeübte Kraft variabel zu begrenzen oder um den Aufprall des Fahrers auf die Lenksäule bei einem Zusammenstoß zu dämpfen.
Die erfindungsgemäßen Absorptionssysteme funktionieren infolge eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs auf ein äußeres Element. Die genannten Systeme erfahren eine erste Ladungsphase, die darin besteht, die Dämpfungskammer mit Gas zu füllen, bevor der Kolben die geringste Bewegung andeutet. Wenn beispielsweise das erfindungsgemäße System verwendet wird, um – wie oben genauer erläutert – die Bewegung des Stoßfängers bei einem Frontalaufprall zu dämpfen, bewirkt die Bewegung des mit dem Kolben der Vorrichtung fest verbundenen Stoßfängers eine Bewegung des Kolbens, und die gasgefüllte Dämpfungskammer dämpft dann den Hub des Kolbens.
Zum genauen Verständnis des Textes sind zwei Kategorien von erfindungsgemäßen Absorptionssystemen zu unterscheiden:

– diejenigen mit einer einzigen Betriebsphase
– diejenigen mit zwei Betriebsstufen. Diese unterscheiden sich von denjenigen der ersten Kategorie dadurch, daß in der Mitte des Hubes des Kolbens eine neue Serie von pyrotechnischen Ladungen gezündet wird, um den Druck in der Dämpfungskammer zu erhöhen und die Dämpfung des Kolbens zu verstärken. Die Merkmale der ersten Betriebsstufe sind in allen Punkten mit denjenigen der Betriebsphase der ersten Absorptionssystem-Kategorie identisch. Die zweite Stufe beginnt ab der Zündung der neuen Serie pyrotechnischer Ladungen.

Die Begriffe „Dämpfungs-" und „Absorptions-" sind identisch.
Vorteilhafterweise trennt eine sekundäre Kammer die Dämpfungskammer und den pyrotechnischen Gasgenerator und trennt ein Rückschlagventil die beiden Kammern.
In bevorzugter Weise ermöglicht das Rückschlagventil den Durchgang der Gase nur in der Richtung von der sekundären Kammer zur Dämpfungskammer. Auf diese Weise können die Gase im Falle eines Überdrucks in der Dämpfungskammer nicht wieder in die sekundäre Kammer aufsteigen.
Vorteilhafterweise verändern die in die sekundäre Kammer ausgestoßenen Gase die Betriebsparameter der Druckregelungsvorrichtung.
Vorzugsweise ist die Druckregelungsvorrichtung mit der sekundären Kammer in Verbindung und üben die in die sekundäre Kammer ausgestoßenen Gase einen Druck auf die Vorrichtung aus. So verbindet die Druckregelungsvorrichtung sowohl die Dämpfungskammer als auch die stromaufwärts dieser gelegene sekundäre Kammer. Die genannte Vorrichtung wird durch den in der sekundären Kammer herrschenden Druck bedingt, bevor sie im Bereich der Dämpfungskammer wirkt.
Vorteilhafterweise üben die Dämpfungskammer und die sekundäre Kammer jeweils auf die Druckregelungsvorrichtung einen Druck entlang einer gleichen Richtung aber in entgegengesetzter Richtung aus.
Bevorzugterweise ist die Druckregelungsvorrichtung in einem Kanal angeordnet, der die Dämpfungskammer mit der sekundären Kammer verbindet, wobei der Kanal eine Öffnung zur Außenseite aufweist.
Vorteilhafterweise ist die Druckregelungsvorrichtung ein Ventil, das aus einer zentralen Feder besteht, die an jedem ihrer Enden ein Verschlußteil aufweist.
Vorzugsweise besteht das Verschlußteil der Dämpfungskammer aus einer Kugel und besteht das Verschlußteil der sekundären Kammer aus einem sekundären Kolben.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Gasgenerator eine Vielzahl pyrotechnischer Ladungen.
Vorteilhafterweise ermöglicht es eine Zündvorrichtung, die pyrotechnischen Ladungen unabhängig voneinander zu zünden.
Vorzugsweise ist die Zündvorrichtung in der Lage, mehrere pyrotechnische Ladungen gleichzeitig zu zünden.
Vorteilhafterweise ist die Zündvorrichtung in der Lage, die pyrotechnischen Ladungen mit einer zeitlichen Verschiebung zu zünden. Auf diese Weise ermöglicht das Vorliegen mehrerer pyrotechnischer Ladungen innerhalb eines gleichen Absorptionssystems eine hohe Einsatzflexibilität dessen, da die ihm zugeordnete Zündvorrichtung einerseits ermöglicht, die abzubrennenden pyrotechnischen Ladungen auszuwählen und andererseits ermöglicht, deren Zündungschronologie zu definieren. So können die Ladungen gleichzeitig oder mit parametrierbaren zeitlichen Verschiebungen gezündet werden, um die Betriebsbedingungen der Absorptionsvorrichtung zu verbessern.
Vorteilhafterweise haben die in dem erfindungsgemäßen Absorptionssystem enthaltenen pyrotechnischen Ladungen alle unterschiedliche Merkmale, sei dies hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer Geometrie, ihrer Abmessung oder ihrer Masse. Die den Merkmalen der pyrotechnischen Ladungen zugeordneten Merkmale der Zündvorrichtung bieten somit eine Vielfalt von Kombinationen, die ermöglichen, eine sehr große Anzahl von Konfigurationen oder Ausführungen zu behandeln.
In bevorzugter Weise sind die Ladungen jeweils in einer mit einer durchschlagbaren Kappe versehenen Aufnahme angeordnet.
In vorteilhafter Weise sind die Kappen bemessen, um dem Druck der sekundären Kammer standzuhalten und um nur unter dem Zünddruck der entsprechenden Ladungen durchzubrechen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Gasgenerator eine pyrotechnische Ladung, die in einer mit einer Kappe versehenen Brennkammer angeordnet ist, sowie eine Vorrichtung zum Verschließen der Kammer.
Auf diese Weise wird die Verschlußvorrichtung nach dem Zünden der pyrotechnischen Ladung ausgelöst, um die Brennkammer zu verschließen und um die Gaserzeugung in der sekundären Kammer zu stoppen. Die Gase sammeln sich in der Brennkammer an und bewirken schließlich das Zubruchgehen der Kappe, wodurch ihnen nun ermöglicht wird, nach außen zu entweichen.
Vorteilhafterweise umfaßt die Verschlußvorrichtung einen pyrotechnischen Gasgenerator und ein bewegliches Teil, das in der Lage ist, sich unter der Wirkung der Gase zu bewegen, um die Brennkammer zu verschließen. Es handelt sich dabei um ein Schieber-Teil, das sich unter der Wirkung der durch einen Gasgenerator ausgestoßenen Gase in einem Raum verschiebt, um die Brennkammer zu verschließen.
Die Erfindung betrifft auch ein zweistufiges Dämpfungsverfahren mit einem erfindungsgemäßen Absorptionssystem, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

i) in einer ersten Phase ein Teil der pyrotechnischen Ladungen gezündet wird, wodurch einerseits das Unterspannungsetzen der Druckregelungsvorrichtung und andererseits das Unterdrucksetzen der Dämpfungskammer bewirkt wird,
ii) in einer zweiten Phase, wenn der Druck in der Dämpfungskammer, deren Volumen sich unter der Wirkung der Bewegung des einer äußeren Belastung unterworfenen Kolbens verringert, einen Schwellenwert erreicht, die Druckregelungsvorrichtung, deren Merkmale von dem Druck in der sekundären Kammer abhängen, auslöst, um Gase auszustoßen und um in der Dämpfungskammer einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten, wobei das Rückschlagventil jedes erneute Aufsteigen der Gase in die sekundäre Kammer verhindert,
iii) in einer dritten Phase weitere pyrotechnische Ladungen des Generators gezündet werden, um den Druck in der Dämpfungskammer zu erhöhen und folglich die Dämpfung des Kolbens zu verstärken, wobei sich die Ereignisse der zweiten Phase des Verfahrens während dieser dritten Phase wiederholen.

Die erfindungsgemäßen Energieabsorptionssysteme weisen den zweifachen Vorteil auf, daß sie platzsparend und sehr wirkungsvoll sind. Platzsparend sind sie in dem Maße wie das Dämpfungssystem nicht vorhanden ist, solange der Gasgenerator nicht ausgelöst ist, und es in Form eines Gaszustroms geschaffen wird, der nicht das Einwirken von zusätzlichen, speziell für diese Dämpfungsfunktion ausgelegten soliden Teilen benötigt. Sie sind von großer Modularität, da die Vielfalt der verwendeten pyrotechnischen Ladungen eine gute Beherrschung des Anfangsdämpfungsdruckes ermöglicht, wobei dieser unter anderem an die Morphologie des Fahrers und an die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes angepaßt werden kann. Schließlich sind die erfindungsgemäßen Absorptionsvorrichtungen einfach aufgebaut, da die Druckregelungsvorrichtung der Dämpfungskammer durch eine bereits vorhandene Gasquelle bedingt wird.
In Anschluß werden drei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 detailliert beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht im Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Absorptionssystems, das mit einem Gasgenerator mit vier pyrotechnischen Ladungen ausgestattet ist.
Die 2, 3 und 4 zeigen das Absorptionssystem der 1 in unterschiedlichen Stadien seines Betriebs.
Die 5, 6 zeigen das Absorptionssystem der 1 in zwei unterschiedlichen Stadien einer zweiten Betriebsstufe.
7 ist eine Ansicht eines pyrotechnischen Gasgenerators mit einer Ladung eines erfindungsgemäßen Absorptionssystems.
8 ist eine Ansicht eines pyrotechnischen Gasgenerators mit zwei Ladungen eines erfindungsgemäßen Absorptionssystems, das einen zweistufigen Betrieb aufweist.
Unter Bezugnahme auf 1 umfaßt ein erfindungsgemäßes Absorptionssystem 1 eine Dämpfungskammer 2, eine sekundäre Kammer 3, eine Druckregelungsvorrichtung 4 und einen Gasgenerator 5. Die Dämpfungskammer 2 ist durch einen Hohlzylinder 6 begrenzt, in dem ein Kolben 7 gelagert ist, der einen durch eine zylindrische Stange 9 mit geringerem Durchmesser verlängerten zylinderförmigen Körper 8 aufweist, wobei der Durchmesser des Körpers 8 deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Dämpfungskammer 2. Der Kolben 7 umfaßt eine Rücklaufsperre in Form von Kugeln 10, die in einen zwischen dem Körper 8 des Kolbens 7 und der Innenwand der Dämpfungskammer 2 befindlichen Zwischenraum 16 eingefügt sind. Es handelt sich dabei um einen ringförmigen Zwischenraum 16 mit variablem Querschnitt, wovon ein Teil eine Kugel 10 aufnehmen kann.
Die sekundäre Kammer ist zylindrisch und hat eine L-Form, die zwei senkrecht zueinander stehende zylindrische Teile mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Die genannte sekundäre Kammer 3 ist mit der Dämpfungskammer 2 verbunden, so daß die zwei Kammern 2, 3 insgesamt eine ⌊⌋-Form haben. An ihrem Ende, das mit der Dämpfungskammer 2 in Verbindung tritt, weist die sekundäre Kammer 3 ein durch eine Feder gebildetes Rückschlagventil 11 und eine Kugel 12 auf, die in einen Hohlzylinder eingeschlossen ist, der an jedem seiner zwei Enden mit einer Öffnung versehen ist, so daß die Kugel 12 unter der Wirkung der Feder, welche leicht vorgespannt ist, die eine der zwei Öffnungen verschließt, wobei der Durchmesser der genannten Kugel 12 größer ist als der Durchmesser der Öffnung, an der sie zur Anlage kommt. In bezug auf die sekundäre Kammer 3 ist die Kugel 12 stromaufwärts der Feder angeordnet. Mit anderen Worten gesagt sind die zwei Kammern 2, 3 durch das Ventil 11 voneinander getrennt. Die Druckregelungsvorrichtung 4 ist in einem Kanal angeordnet, der die Dämpfungskammer 2 und den Teil der sekundären Kammer 3, welcher parallel zur Dämpfungskammer 2 verläuft, verbindet. Der Kanal, in dem die Druckregelungsvorrichtung 4 untergebracht ist und der das Ventil 11 umfassende Teil der sekundären Kammer 3 sind parallel zueinander und verlaufen senkrecht zur Dämpfungskammer 2 sowie zum anderen Teil der sekundären Kammer 3. Die Druckregelungsvorrichtung 4 ist von einem Auslaßventil gebildet, das eine zentrale Feder umfaßt, die an jedem ihrer Enden ein Verschlußteil aufweist, das für dasjenige, welches die Dämpfungskammer 2 verschließt, von einer Kugel 13 gebildet ist, und das für dasjenige, welches die sekundäre Kammer 3 verschließt, von einem sekundären Kolben 14 gebildet ist. Die zentrale Feder ist leicht vorgespannt und drückt sowohl die Kugel 13 als auch den sekundären Kolben 14 zurück. Der Kanal, in dem die Druckregelungsvorrichtung 4 untergebracht ist, weist in seinem mittleren Teil, welcher der die Feder aufnehmende Teil ist, eine Öffnung 15 zur Außenseite des Absorptionssystems 1 auf. Der pyrotechnische Gasgenerator 5 ist mit dem freien Ende der sekundären Kammer 3 verbunden.
Bezugnehmend auf 7 weist der Generator 50 nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vier pyrotechnische Ladungen 51 auf, die jeweils in einer zylindrischen Aufnahme 52 untergebracht sind, die an einem ihrer Enden eine Zündvorrichtung 53 und an dem anderen Ende eine Durchschlagkappe 54 aufweist, die kalibriert ist, um unter der Wirkung des Zünddruckes zu Bruch zu gehen, jedoch dem Druck der sekundären Kammer 3 standzuhalten.
Unter Bezugnahme auf 8 umfaßt der Generator 60 nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine pyrotechnische Ladung 61, die in einer Brennkammer 62 untergebracht ist, die mit einer durchschlagbaren Kappe 63 und einem Zündsystem 66 ausgestattet ist, sowie eine Vorrichtung 64 zum Verschließen der Kammer 62. Die Verschlußvorrichtung 64 besitzt einen Gasgenerator 65 und ein Schieber-Teil 67, welches geeignet ist, sich unter der Wirkung der durch den Generator 65 ausgestoßenen Gase zu verschieben, um die Brennkammer 62 zu verschließen. Der Generator 60 mündet in die sekundäre Kammer 3.
Bezugnehmend auf 9 umfaßt der Generator 70 nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei Generatoren 60 der Art dessen, welcher in 8 dargestellt ist, die nebeneinander angeordnet sind und beide in die sekundäre Kammer 3 münden. Ein jeder der beiden Generatoren 60 besitzt stromaufwärts der sekundären Kammer 3 eine durchschlagbare Kappe 71, die ermöglicht, das Zünden von einem der zwei Generatoren 60 durch den anderen Generator 60 zu vermeiden.
Die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Absorptionssystems, das die drei zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfaßt, ist folgende.
Nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind – bezugnehmend auf 2 – zwei der vier pyrotechnischen Ladungen 51 des Generators 50 gezündet, wodurch das Öffnen der Kappen 54 ihrer jeweiligen Aufnahme 52 bewirkt wird. Die Gase gelangen entlang der Pfeile der Figur in die sekundäre Kammer 3, strömen dann entlang dem Pfeil durch das Ventil 11, bevor sie in die Dämpfungskammer 2 gelangen. Der Druck der sekundären Kammer 3 wirkt auf den sekundären Zylinder 14 der Druckregelungsvorrichtung 4, wodurch das Einfedern der zentralen Feder der Vorrichtung 4 verstärkt und die Auflagekraft der Kugel 13, welche die Dämpfungskammer 2 verschließt, erhöht wird.
Es handelt sich um die Ladephase des Absorptionssystems 1. Das erfindungsgemäße System wird beispielsweise als Absorber der Bewegung des Stoßfängers eines einen Frontalaufprall erfahrenden Kraftfahrzeugs eingesetzt. Während des Unfalls bewegt sich zunächst der Stoßfänger in Richtung des äußeren Elements, an dem der Aufprall erfolgt, nach vorne. Unter der Wirkung des Aufpralls des Fahrzeugs wird der Stoßfänger anschließend dank des erfindungsgemäßen Absorptionssystems gedämpft. Bezugnehmend auf 3 erfährt der Stoßfänger beim Aufprall folglich eine schlagartige Bewegung, die den mit ihm fest verbundenen Kolben 7 entlang einer Richtung mitnimmt, die das Ausfahren seiner Stange 9 zur Außenseite der Dämpfungskammer 2 verstärkt. Bezugnehmend auf 4 wird die Dämpfungskammer 2 nun unter der Wirkung der Bewegung des Kolbens 7 zusammengedrückt, und jenseits eines Schwellendruckes innerhalb der Kammer 2 wird die Kugel 13 zurückgedrückt, wodurch eine Öffnung für die Gase geschaffen wird, die nun über die Öffnung 15 des die Druckregelungsvorrichtung 4 aufnehmenden Kanals entweichen. Die Dämpfung des Kolbens 7 erfolgt bei konstantem Druck.
Die Absorptionssysteme mit zwei Betriebsstufen weisen eine zusätzliche Phase auf, die auf die zuvor beschriebene Phase folgt. Bezugnehmend auf 5 beginnt diese zweite Phase beim Zünden einer dritten pyrotechnischen Ladung 51, während der Kolben 7 seinen Hub in der Kammer 2, die durch die aus der Verbrennung der ersten pyrotechnischen Ladungen 51 stammenden Gase unter Druck gesetzt wird, fortsetzt. Die durch die Verbrennung dieser zusätzlichen Ladung 51 gelieferten Gase gelangen in die Dämpfungskammer 2, nachdem die Druckregelungsvorrichtung 4 durch den Druck, welcher durch die in der sekundären Kammer 3 neu erzeugten Gase auf die Vorrichtung 4 ausgeübt wird, wieder verschlossen worden ist. Bezugnehmend auf 6 erhöht dieser zusätzliche Gaszustrom in die Dämpfungskammer 2 die Dämpfung des Kolbens 7 und bewirkt erneut die Auslösung der Druckregelungsvorrichtung 4, um einen Teil der Gase aus der Kammer 2 abzuführen. Während dieser zweiten Phase wird die Dämpfung des Kolbens 7 verstärkt und erfolgt diese bei konstantem Druck.
Die Funktionsweise der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform hinsichtlich der Lieferung der Gase durch den pyrotechnischen Generator, wobei alle anderen Phasen identisch sind. Bezugnehmend auf 8 wird die in der Brennkammer 62 befindliche pyrotechnische Ladung 61 durch das Zündsystem 66 gezündet, und die gelieferten Gase gelangen nun in die sekundäre Kammer 3. Nach einer vorbestimmten Zeit löst die Verschlußvorrichtung 64 unter der Wirkung der Zündung ihres Gasgenerators 65 aus, wodurch die Bewegung des Schieber-Teils 67 in einem Schieberaum bewirkt wird, um die Brennkammer 62 zu verschließen. Die Gase sammeln sich nun in der Kammer 62 an und durchbrechen schließlich die Kappe 63, um nach außen zu entweichen. Bei einem solchen Gasgenerator 60, der ermöglicht, eine variable Gasmenge in Abhängigkeit des Auslösezeitpunkts der Verschlußvorrichtung 64 auszustoßen, kann das erfindungsgemäße Absorptionssystem nur eine einzige Betriebsphase haben.
Die Funktionsweise der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, die ein Absorptionssystem mit zwei Betriebsstufen betrifft, hinsichtlich der Lieferung der Gase durch den pyrotechnischen Generator 70, wobei alle andern Phasen identisch sind. Bezugnehmend auf 9 wird die erste Phase durch die Verbrennung des ersten Gasgenerators 60 entsprechend der für die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemachten Beschreibung gesteuert. Die zweite Phase wird durch die Verbrennung des zweiten Gasgenerators 60 gesteuert, der mit dem ersten Generator vergleichbar ist.
Wie zuvor beschrieben, kann das erfindungsgemäße Absorptionssystem für unterschiedliche Anwendungen angepaßt werden, so zum Beispiel um die Bewegung einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs zu dämpfen, wenn ein Fußgänger gegen die Motorhaube schlägt, um die Bewegung einer Lenksäule zu dämpfen, die durch den Aufprall des Fahrers auf die Lenksäule erzeugt wird, oder um während eines Aufpralls die durch einen Insassen eines Fahrzeugs auf seinen Sicherheitsgurt ausgeübte Kraft zu variieren.

Claims

Energieabsorptionssystem (1) für Sicherheitsvorrichtungen in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen pyrotechnischen Gasgenerator (5, 50, 60, 70) und einen Schiebekolben (7), der in der Lage ist, sich in einer Dämpfungskammer (2) zu bewegen, wobei der Generator (5, 50, 60, 70) geeignet ist, Gase in die Kammer (2) freizusetzen, um den Kolben (7) zu dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (5, 50, 60, 70) eine variable Gasmenge liefert und daß die Dämpfungskammer (2) eine Druckregelungsvorrichtung (4) umfaßt, die jenseits eines Schwellendruckes auslöst.
Absorptionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sekundäre Kammer (3) die Dämpfungskammer (2) und den pyrotechnischen Gasgenerator (5, 50, 60, 70) trennt und daß ein Rückschlagventil (11) die zwei Kammern (2, 3) trennt.
Absorptionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelungsvorrichtung (4) mit der sekundären Kammer (3) in Verbindung ist und daß die in die sekundäre Kammer (3) ausgestoßenen Gase einen Druck auf die Vorrichtung (4) ausüben.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die sekundäre Kammer (3) ausgestoßenen Gase die Betriebsparameter der Druckregelungsvorrichtung (4) verändern.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskammer (2) und die sekundäre Kammer (3) jeweils auf die Druckregelungsvorrichtung (4) einen Druck entlang einer gleichen Richtung aber in entgegengesetzter Richtung ausüben.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelungsvorrichtung (4) in einem Kanal angeordnet ist, der die Dämpfungskammer (2) mit der sekundären Kammer (3) verbindet, wobei der Kanal eine Öffnung (15) zur Außenseite aufweist.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (11) den Durchgang der Gase nur in der Richtung von der sekundären Kammer (3) zur Dämpfungskammer (2) erlaubt.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelungsvorrichtung (4) ein Ventil ist, das aus einer zentralen Feder besteht, die an jedem ihrer Enden ein Verschlußteil (13, 14) umfaßt.
Absorptionssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil der Dämpfungskammer (2) aus einer Kugel (13) besteht und daß das Verschlußteil der sekundären Kammer (3) aus einem sekundären Kolben (14) besteht.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator eine Vielzahl (50) pyrotechnischer Ladungen (51) umfaßt.
Absorptionssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündvorrichtung ermöglicht, die pyrotechnischen Ladungen (51) unabhängig voneinander zu zünden.
Absorptionssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung in der Lage ist, mehrere pyrotechnische Ladungen (51) gleichzeitig zu zünden.
Absorptionssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung in der Lage ist, die pyrotechnischen Ladungen (51) mit einer zeitlichen Verschiebung zu zünden.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen Ladungen (51) unterschiedliche Merkmale aufweisen.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungen (51) jeweils in einer Aufnahme angeordnet sind, die mit einer durchschlagbaren Kappe (54) versehen ist.
Absorptionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (60) eine pyrotechnische Ladung (61), die in einer mit einer Kappe (63) versehenen Brennkammer (62) angeordnet ist, sowie eine Vorrichtung (64) zum Verschließen der Kammer (62) umfaßt.
Absorptionssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung (64) einen pyrotechnischen Gasgenerator (65) und ein Schieber-Teil (67) umfaßt, das in der Lage ist, sich unter der Wirkung der Gase zu bewegen, um die Brennkammer (62) zu verschließen.
Zweistufiges Dämpfungsverfahren mit einem Absorptionssystem (1) nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß i) in einer ersten Phase wenigstens eine pyrotechnische Ladung (51, 61) gezündet wird, wodurch einerseits das Unterspannungsetzen der Druckregelungsvorrichtung (4) und andererseits das Unterdrucksetzen der Dämpfungskammer (2) bewirkt wird, ii) in einer zweiten Phase, wenn der Druck in der Dämpfungskammer (2), deren Volumen sich unter der Wirkung der Bewegung des einer äußeren Belastung unterworfenen Kolbens (7) verringert, einen Schwellenwert erreicht, die Druckregelungsvorrichtung, deren Merkmale von dem Druck in der sekundären Kammer (3) abhängen, auslöst, um Gase auszustoßen und um in der Dämpfungskammer (2) einen konstanten Druck aufrechtzuerhalten, wobei das Rückschlagventil (11) jedes erneute Aufsteigen der Gase in die sekundäre Kammer (3) verhindert, iii) in einer dritten Phase weitere pyrotechnische Ladungen (51, 61) der Generatoren (50, 70) gezündet werden, um den Druck in der Dämpfungskammer (2) zu erhöhen und folglich die Dämpfung des Kolbens (7) zu verstärken, wobei sich die Ereignisse der zweiten Phase des Verfahrens während dieser dritten Phase wiederholen.
Verwendung des Absorptionssystems nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, um einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeuges zu dämpfen.
Verwendung des Absorptionssystems nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, um die unteren Gliedmaßen eines Insassen eines Kraftfahrzeugs zu schützen.
Verwendung des Absorptionssystems nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, um den Aufprall eines Fußgängers auf die Motorhaube eines Kraftfahrzeuges zu dämpfen.
Verwendung des Absorptionssystems nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, um eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges zu dämpfen.