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Die Erfindung betrifft ein Rückhaltesystem für einen Insassen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der gattungsbildenden
EP 0 945 314 A2 ist bereits ein Rückhaltesystem für Fahrzeuginsassen bekannt, das aus einem Gassack mit Gasgenerator und Zündeinrichtung besteht, und bei dem wenigstens eine Gasauslassöffnung vorgesehen ist, bei welcher der Strömungsquerschnitt und damit die maximal mögliche Gasauslassrate auf einen vorgebbaren Wert mittels eines Anschlags bereits vor Aktivierung des Gassacks begrenzt werden kann. Zur Bestimmung der Position dieses Anschlags und damit des maximalen Gasauslassquerschnitts werden die Körpermasse des Fahrzeugbenutzers, Fahrzeuggeschwindigkeit und Umgebungstemperatur berücksichtigt.
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Die
DE 197 29 226 A1 zeigt ein Rückhaltesystem mit einem Gehäuse, in dem ein gefalteter Gassack und ein Gasgenerator unterbracht sind. Das Gehäuse ist mit einer Druckablass- oder Druckminderungsöffnung versehen, durch welche das vom Gasgenerator erzeugtes Gas aus dem Gehäuse abgelassen werden kann. Das Öffnungsmaß der Druckablassöffnung wird durch ein Ventil eingestellt, welches über ein Stellglied durch eine Steuerung in Abhängigkeit von Insassenraumtemperatur und Position des Oberkörpers des Insassen gesteuert wird.
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Die
DE 20 2005 005 466 U1 beschreibt ein Rückhaltesystem mit einem Gassack und einem Gasgenerator in einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Abströmöffnung ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Verschlusseinrichtung für die Abströmöffnung, die eine Stelleinrichtung und mehrere unterschiedlich druckempfindliche Abdeckungen aufweist. Eine bestimmte Abdeckung wird bereits vor dem Eintreten eines Unfalls und der Auslösung des Gassackmoduls mittels der Stelleinrichtung in Abhängigkeit von insassenspezifischen Parametern wie Gewicht, Sitzposition, oder ob der Fahrzeuginsasse angeschnallt ist, und von der Fahrgeschwindigkeit, vor die Abströmöffnung gebracht, um den maximal möglichen Innendruck und damit die Härte des Gassacks an den vorliegenden Lastfall anzupassen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 24 273 A1 ist ein weiteres Rückhaltesystem für einen Insassen eines Fahrzeugs, mit einem Innenraum bekannt, der durch ein Gehäuse und wenigstens einen Gassack begrenzt ist, und mit wenigstens einem Gasgenerator zur Versorgung des Innenraums mit Gas zum Aufblasen des Gassacks. Zur Verbesserung der Sicherheit der Insassen ist Gas aus dem Innenraum über wenigstens eine ansteuerbare Abströmöffnung derart abführbar, dass während eines Unfallvorgangs ein Innendruck in dem Innenraum in Abhängigkeit insassenbelastungsrelevanter Parameter eingestellt wird. Zum Ansteuern der Abströmöffnung ist wenigstens eine Steuereinrichtung mit einem an der Abströmöffnung angeordneten Verschlussorgan vorgesehen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 027 703 A1 ist ein Airbagmodulablass mit einem Belüftungsglied bekannt, das zwischen einem offenen Zustand, der Fluss von Aufblasströmungsmittel durch eine Belüftungsöffnung ermöglicht, und einem geschlossenen Zustand, der zumindest teilweise Fluss von Aufblasströmungsmittel durch die Belüftungsöffnung blockiert, bewegbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 103 40 910 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Airbagmoduls bekannt, bei dem eine definierte Freigabe unter Beschränkung des Strömungsquerschnitts einer Luftansaugöffnung aktiv eingestellt wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 41 33 506 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung mit einer Gehäusewandung bekannt, in der eine Abströmöffnung mit veränderbarer wirksamer Querschnittsfläche vorgesehen ist. Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 299 07 607 U1 ist eine Schutzeinrichtung mit einem geschlossenen Durchlass für ein Abströmen von Kühlgasen aus einem Gassack bekannt, dessen Querschnitt nach der Aktivierung der Vorrichtung ganz oder teilweise freigegeben werden kann. Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 0 745 517 A1 und dem US-Patent
US 5,366,242 sind Gasgeneratoren mit regulierbarem Gasstrom bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 20 795 A1 und der deutschen Patentschrift
DE 197 49 780 C2 sind weitere Rückhaltesysteme bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 44 21 814 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückhaltesystem für einen Insassen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Es ist ein Rückhaltesystem für einen Insassen eines Fahrzeugs gebildet, der auf einem in verschiedenen Positionen positionierbaren Fahrzeugsitz sitzt, mit einem Innenraum, der durch ein Gehäuse und mindestens einen Gassack begrenzt ist, und mit mindestens einem Gasgenerator zur Versorgung des Innenraums mit Gas zum Aufblasen des Gassacks, wobei über mindestens eine an dem Gehäuse am Gasgenerator oder dem Gassack selbst vorgesehene, ansteuerbare Abströmöffnung, die durch ein aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegbares Verschließelement verschließbar ist, Gas aus dem Innenraum derart abführbar ist, dass während eines Unfalls ein Innendruck in dem Innenraum in Abhängigkeit von insassenbelastungsrelevanten Parametern einstellbar ist. Es ist auch ein verstellbares, die Öffnungsbewegung des Verschließelements begrenzendes Anschlagelement vorgesehen, das in Abhängigkeit von insassenbelastungsrelevanten Parametern verstellt wird, um den Abströmöffnungsquerschnitt einzustellen, der durch das in seiner Schließstellung befindliche Verschließelement begrenzt wird. Dadurch kann der während eines Unfalls aus dem Innenraum entweichende Gasmengenstrom beispielsweise auf einfache Art und Weise an die Fahrzeugsitzposition in Fahrzeuglängsrichtung angepasst werden. Dadurch wird der Querschnitt der Abströmöffnung durch das verstellbare Anschlagelement automatisch in Abhängigkeit insassenbelastungsrelevanten Parametern festgelegt. Als solche insassenbelastungsrelevanten Parameter werden im Sinne der Erfindung all jene Parameter verstanden, die einen Einfluss auf die Belastungen eines Insassen im Falle eines Unfalls haben. Beispielhaft seien hier das Gewicht oder die Größe des Insassen, die Position des Fahrzeugsitzes oder die Position des Insassen auf dem Fahrzeugsitz genannt.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Anschlagelement unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes mit dem Fahrzeugsitz gekoppelt ist. Durch das Getriebe wird zum Beispiel ein Fahrzeugsitzverstellungsweg von 30 cm in einen Anschlagelementverstellungsweg von 2 cm umgewandelt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließelement von einem Schieber gebildet wird. Der Schieber ist vorzugsweise so gestaltet, dass er in seiner Schließstellung gleichzeitig mehrere Abströmöffnungen verschließt, die er in seiner Öffnungsstellung freigibt. Anstelle des Schiebers kann auch eine Klappe verwendet werden.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des Rückhaltesystems sind dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement so mit dem Fahrzeugsitz gekoppelt ist, dass der Abströmöffnungsquerschnitt linear, nicht linear oder begrenzt linear mit der Fahrzeugsitzposition zusammenhängt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmöffnungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Fahrzeugsitzposition und von insassenbelastungsrelevanten Parametern in Stufen freigegeben wird.
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Denkbar ist auch, dass die Abströmfläche, also das Abströmvolumen, mit einem Stellglied, beispielsweise einem Elektromotor, in Abhängigkeit der detektierten Sitzposition, Insassenposition, Insassengewicht, Gurtanlegestatus oder Unfallschwere eingestellt wird. Damit würde eine mechanische Kopplung zwischen Fahrzeugsitz und Anschlagelement nicht notwendig sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites, die Öffnungsbewegung des Verschließelements begrenzendes Anschlagelement mit einem Gurtschlossschalter zusammenwirkt, um den Abströmöffnungsquerschnitt einzustellen, der durch das in seiner Schließstellung befindliche Verschließelement begrenzt wird. Vorzugsweise ist das zweite Anschlagelement unabhängig von dem ersten Anschlagelement beziehungsweise diesem übergeordnet. Über den Gurtschlossschalter kann berücksichtigt werden, ob der Insasse angegurtet ist. Falls der Insasse nicht angegurtet ist, muss der Gassack härter sein, da er dann das einzige Rückhaltemittel darstellt. Dann kann zum Beispiel mit Hilfe eines Magneten ein zweiter Anschlag für das Verschließelement definiert werden, der sicherstellt, dass sich das Verschließelement gar nicht oder nur wenig öffnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlagelement einen Magneten umfasst. Durch den Magneten kann das Verschließelement im Bereich des Anschlags verlängert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließelement mit Hilfe einer pyrotechnischen Einrichtung aus seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegt wird, wenn das Ruckhaltesystem aktiviert wird. Das Ansteuern der pyrotechnischen Einrichtung erfolgt unter anderem in Abhängigkeit von der Unfallschwere, dem Gewicht und/oder der Haltung des Insassen und dem Gurtstatus. Aus diesen Größen wird eine definierte Schaltzeit berechnet, das heißt, eine Zeit, während der die pyrotechnische Einrichtung aktiviert und das Verschließelement bewegt oder freigegeben wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Rückhaltesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließelement durch den Gasdruck des Gasgenerators oder der zweiten Gasgeneratorstufe geöffnet werden kann. Diese Ausführung beschreibt eine so genannte selbst öffnende Variante, das heißt bei einem hohen Gasinnendruck im Innenraum des Rückhaltesystems wird das Verschließelement durch den Gasdruck von seiner Schließstellung in seine Öffnungsstellung bewegt. So kann beispielsweise bei kleinen leichten Personen, bei denen der Sitz, also der Insasse, relativ nah an der Austrittsöffnung des Airbags vorverlagert ist, der hohe Innendruck schnell abgebaut werden, so dass ein weicherer Airbag zur Verfügung steht.
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Da die Airbagabdeckung an der Instrumententafel oder im Lenkrad zum Öffnen einen relativ hohen Druck benötigen, sollte das Verschließelement erst dann bewegt werden, wenn die Airbagabdeckung vollständig geöffnet ist. Um einen vorzeitigen Druckverlust durch die vom Verschließelement freigegebenen Abströmöffnungen am Gehäuse zu verhindern, werden die Abströmöffnungen erst nach dem Öffnen der Airbagabdeckung freigegeben. Dies kann beispielsweise durch einen Mechanismus zwischen der Airbagabdeckung und dem Verschließelement erfolgen. So könnte über Zugelemente, wie Bänder oder Seile, die an der Airbagabdeckung angebracht sind, das Verschließelement verriegelt sein. Das Aufschwenken der Airbagabdeckung verkürzt das Zugelement, so dass die Verriegelung gelöst wird und die Abströmöffnung freigegeben wird.
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Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen schaltbaren Abströmöffnung kann vorgesehen sein, dass auch der Gassack eine konstante Abströmöffnung aufweist. Dadurch kann aus dem Gassack ein konstanter Anteil Gas entweichen, während ein variabler Anteil über die schaltbare Abströmöffnung am Gehäuse entweichen kann. Dies kann auch durch eine entsprechende Gasdurchlässigkeit (Permeabilität) des Gassacks erreicht werden.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind im Weiteren verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems mit geschlossenen Abströmöffnungen;
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2 das Rückhaltesystem aus 1 mit geöffneten Abströmöffnungen,
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3 ein kartesisches Koordinatensystem, in dem die Größe der Abströmöffnung über der Längsposition eines Fahrzeugsitzes aufgetragen ist,
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4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems mit einer weiteren Abströmöffnung im Gassack,
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5a ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Sitzposition/Insassenposition und Airbaggasvolumen dargestellt ist,
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5b ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Sitzposition/Insassenposition und dem Airbagvolumen/Airbagausbreitung dargestellt ist,
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6 ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Sitzposition/Insassenposition und Abströmöffnung dargestellt ist,
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7 ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Gurtstatus und Abströmöffnung dargestellt ist,
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8 ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Insassengewicht und Abströmöffnung dargestellt ist,
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9 ein Koordinatensystem, in dem der Zusammenhang zwischen Sitzposition und Airbaginnendruck in Abhängigkeit von Insassengewicht und Crashschwere dargestellt ist,
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10 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems in einer weiteren Ausführungsform,
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11a eine Seitenansicht der Ausführungsform nach 10 sowie
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11b eine Draufsicht der Ausführungsform nach 10.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems perspektivisch dargestellt, das ein Gehäuse 1 mit einem Schieber 3 umfasst. An dem Gehäuse 1 ist ein U-förmiger Rahmen 5 befestigt, der zwei Führungsschienen 6, 7 aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind und in denen der Schieber 3 in Längsrichtung der Führungsschienen 6, 7 verschiebbar geführt ist.
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Der Schieber 3 hat die Gestalt einer rechteckigen Platte 10, die zwei rechteckige Aussparungen 11, 12 aufweist. Im Bereich eines Endes des Schiebers 3 geht von der rechteckigen Platte 10 ein gebogener Betätigungsfinger 14 aus, der deformierbar ausgestaltet sein kann. Das freie Ende des Betätigungsfingers 14 ist zu einem Kolbengehäuse 15 hin gerichtet. In dem Kolbengehäuse 15 ist eine pyrotechnische Einrichtung aufgenommen, durch welche der Schieber 3 über den Betätigungsfinger 14 aus seiner in 1 dargestellten Schließstellung in seine in 2 dargestellte Öffnungsstellung bewegt wird. Die pyrotechnische Einrichtung ist gegen Überdruck gesichert, da sichergestellt sein muss, dass die Anschlagschiene 24 nicht durch die pyrotechnische Einrichtung verschoben wird.
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Des Weiteren ist an dem Kolbengehäuse 15 zugewandten Ende der rechteckigen Platte 10 des Schiebers 3 eine Anschlagfahne 20 befestigt, die im rechten Winkel von der rechteckigen Platte 10 absteht und die deformierbar sein kann. Die Anschlagfahne 20 ist in der Schließstellung des Schiebers 3 in einem Abstand zu einer Anschlagfläche 22 angeordnet, die an einem Ende einer Anschlagschiene 24 vorgesehen ist. Die Anschlagschiene 24 ist mit Hilfe eines Untersetzungsgetriebes 28 relativ zu dem Gehäuse und dem U-förmigen Rahmen 5 bewegbar. Das Untersetzungsgetriebe 28 weist eine Aufnahme 30 für ein Ende eines (nicht dargestellten) Bowdenzugs auf, dessen anderes Ende an einem Fahrzeugsitz befestigt ist. Bei einem Elektroantrieb ist die Aufnahme 30 für einen entsprechenden Antrieb ausgebildet.
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In 2 befindet sich der Schieber 3 in seiner geöffneten Stellung. In der geöffneten Stellung gibt der Schieber 3 drei Abströmöffnungen 36 bis 38 frei, die in dem Gehäuse 1 vorgesehen sind. Die Anzahl der Abströmöffnungen ist frei wählbar, wobei mindestens eine jedoch notwendig ist. In der Öffnungsstellung des Schiebers 3 liegt die Anschlagfahne 20 an der Anschlagfläche (22 in 1) der Anschlagschiene 24 an. Somit wird die Größe des von dem Schieber 3 freigegebenen Öffnungsquerschnitts der Abströmöffnungen 36 bis 38 durch die Anschlagschiene 24 festgelegt. Die Anschlagschiene 24 wiederum wird mit Hilfe des Untersetzungsgetriebes 28 über den mit dem Fahrzeugsitz gekoppelten Bowdenzug in Längsrichtung der Führungsschiene 6 bewegt, wenn der Fahrzeugsitz verstellt wird. Somit wird die Größe der Abströmöffnungen durch die Sitzlängsposition eingestellt. Der Bowdenzug ist vorzugsweise an einer Sitzschiene angebracht und bildet eine direkte Verbindung zur Steuerung des Abströmquerschnitts.
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Über einen Gurtschlossschalter 34 kann zudem berücksichtigt werden, ob der Insasse angegurtet ist. Falls der Insasse nicht angegurtet ist, muss der Gassack härter sein, da er als einziges Rückhaltemittel dient. Dazu kann beispielsweise mit Hilfe eines Magneten ein zweiter Anschlag für den Schieber definiert werden, der sicherstellt, dass sich der Schieber gar nicht oder nur wenig öffnet. Darüber wird ein neuer Querschnitt definiert, der immer dann aktiv sein sollte, wenn der Insasse nicht angegurtet ist. Dazu kann ein Magnet verwendet werden, der den Schieber im Bereich des Anschlags verlängert. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt die Sitzlängsposition die Größe des Abströmöffnungsquerschnitts im geöffneten Zustand des Schiebers. Wenn der Insasse, zum Beispiel eine kleine Person, eine vordere Sitzposition einnimmt, dann wird das Anschlagelement so verschoben, dass der Schieber möglichst viel Fläche des Öffnungsquerschnitts freigibt. Wenn der Insasse, zum Beispiel eine große Person, eine hintere Sitzposition einnimmt, dann wird das Anschlagelement, insbesondere die Anschlagschiene, so verschoben, dass der Schieber viel Fläche des Öffnungsquerschnitts verdeckt. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer kleinen Person der Airbag weich und bei einer großen Person der Airbag möglichst hart ist. Je nach Fahrzeuggegebenheiten ist eine lineare oder nicht lineare Steuerung des Abströmöffnungsquerschnitts in Abhängigkeit der Sitzlängsposition möglich.
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In 3 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm dargestellt, in dem der steuerbare Abströmöffnungsquerschnitt A in Prozent über der Sitzlängsposition beziehungsweise Insassenposition S aufgetragen ist. Bei Null befindet sich der Fahrzeugsitz in seiner vorderen und bei Acht in seiner hinteren Endstellung. Mit 41 ist ein linearer Zusammenhang und mit 42 ein begrenzt linearer Zusammenhang zwischen dem Abströmöffnungsquerschnitt und der Sitzlängsposition bezeichnet. Mit 43 und 44 sind zwei nicht lineare Zusammenhänge zwischen dem Abströmöffnungsquerschnitt A und der Sitzlängsposition S bezeichnet.
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In 4 ist das erfindungsgemäße Rückhaltesystem mit einer weiteren Abströmöffnung 50 in einem Gassack 51 dargestellt. Das Gehäuse 1 mit dem verschiebbaren Schieber 3 ist lediglich schematisch dargestellt. Bei dieser Kombination von einer schaltbaren und einer konstanten Abströmöffnung können noch mehr Belastungsfälle abgebildet werden.
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Die 5 bis 9 zeigen allesamt Zusammenhänge zwischen ausgewählten insassenbelastungsrelevanten Parametern und der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung.
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So geht aus der Darstellung in 5 hervor, dass mit zunehmenden Abstand zwischen dem Sitz und der Austrittsöffnung des Airbags in der Instrumententafel oder im Lenkrad das Airbagvolumen zunimmt. Dies wird über die Abströmöffnung am Gehäuse oder am Gasgenerator geregelt, die in Abhängigkeit der Position des Sitzes mehr oder weniger großflächig eingestellt ist. Wie 6 zeigt muss dazu bei einer Sitzposition weit vorn die Ausströmöffnung groß gehalten sein, während bei einer hinteren Sitzposition die Abströmöffnung sehr klein bzw. ganz geschlossen ist.
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Ein ähnlicher Zusammenhang kann zwischen dem Gurtanlegestatus und der Abströmöffnung hergestellt werden, wie 7 zeigt. Ist der Gurt nicht angelegt, sollte eine kleine Abströmöffnung gegeben sein, da dann der Gassack das einzige Rückhaltemittel ist.
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Gemäß 8 nimmt die Abströmöffnung mit zunehmendem Insassengewicht ab.
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Der Airbaginnendruck nimmt mit zunehmendem Abstand zwischen Austrittsöffnung des Gassacks und der Sitzposition ab, da der sich entfaltende Gassack eine größere Strecke zurücklegt bis der Insasse abgefangen wird (9).
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Rückhaltesystem der Gassackinnendruck, also die Dämpfung, sowie das Gassackvolumen beeinflusst werden kann und zwar entweder mit einer mechanischen Kopplung zwischen der Abströmöffnung und der Position des Fahrzeugsitzes oder mit einer Kopplung zwischen der Abströmöffnung und einem Stellglied, das entsprechend der sensorierter insassenbelastungsrelevante Daten eingestellt wird.
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In 10 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rückhaltesystems in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Bauteile zu dem vorangegangenen ersten Ausführungsbeispiel. Anstelle des Schiebers weist das Rückhaltesystem eine Klappe 60 auf, die Aussparungen 61 und 62 aufweist. Am freien Ende 63 der Klappe 60 ist ein Betätigungsfinger 64 befestigt. Das dem gegenüberliegende Ende 65 ist mit dem Abtrieb einer Antriebseinrichtung 66 gekoppelt, durch welche die Klappe 60 über dem Betätigungsfinger 64 aus seiner in 10 dargestellten Stellung in seine in 11b beziehungsweise 11a dargestellte Stellung bewegt wird.
