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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen.
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Gassäcke haben
sich als sehr wirksam erwiesen, um Fahrzeuginsassen vor Verletzungen
zu bewahren. Je besser Form und Position des Gassacks auf Position
und Größe des Fahrzeuginsassen abgestimmt
sind, desto besser ist verständlicherweise
auch die Rückhaltewirkung.
Um auf unterschiedliche Größen und
Sitzpositionen des Insassen eingehen zu können, ist es bekannt, großflächige aufblasbare
Kammern vorzusehen, um so die Variation im Auftreffpunkt z.B. des
Kopfes des Fahrzeuginsassen auszugleichen. Dies erfordert aber viel
Bauraum sowie eine hohe Leistung des Gasgenerators, was beides unvorteilhaft
ist.
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Die
Erfindung stellt eine Möglichkeit
vor, auf einfache Weise ein Rückhaltesystem
auf unterschiedliche Fahrzeuginsassen auszurichten, damit der Fahrzeuginsasse
stets optimal zurückgehalten werden
kann.
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Hierzu
wird ein Verfahren zum Zurückhalten eines
Fahrzeuginsassen vorgeschlagen, bei dem ein aufgeblasen den Kopf
des Fahrzeuginsassen schützender
Gassack, insbesondere ein Seitengassack, bei seinem Aufblasen eine
Bewegungskomponente entlang einer Fahrzeughochachse aufweist und
der Gassack sich im Abschluß der
Bewegung auf eine Schulter des Fahrzeuginsassen legt, wobei das
Ausmaß der
Bewegung und die Endposition des Gassacks abhängig von der Position der Schulter
des Fahrzeuginsassen ist. Die zur Rückhaltung eingesetzte Fläche des
Gassacks kann hierbei relativ gering gewählt werden, da über die
Endposition des Gassacks auf der Schulter des Fahrzeuginsassen stets eine
klare Ortsbeziehung zwischen Kopf und Gassack geschaffen ist. Die
Endposition des Gassacks in vertikaler Richtung, also der Richtung
entlang der Fahrzeughochachse, ist dabei abhängig von der Größe des Fahrzeuginsassen.
Bei einem kleinen Fahrzeuginsassen mit tiefer liegender Schulter
wird der Gassack eine tiefer gelegene Endposition einnehmen als
bei einem großen
Fahrzeuginsassen.
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Vorzugsweise
hat der Gassack während
seiner Entfaltung anfänglich
eine Bewegungskomponente bezüglich
der Fahrzeughochachse nach oben. Auf diese Weise positioniert sich
der Gassack auch bei besonders großen Menschen richtig.
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Die
Bewegung des Gassacks läuft
bevorzugt so ab, daß der
Gassack in einer Schlußphase
seiner Entfaltung eine Bewegungskomponente nach unten hat, sich
somit von oben auf die Schulter des Fahrzeuginsassen absenkt.
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Die
Entfaltungsrichtung des Gassacks beschreibt also vorteilhaft einen
Bogen.
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Zusätzlich zu
der bogenförmigen
Bewegung in einer durch die Fahrzeughochachse und die Fahrzeuglängsrichtung
aufgespannten Ebene kann der Gassack bei seiner Entfaltung zunächst eine
Bewegungskomponente zu einer Fahrzeugaußenseite haben und in einer
anschließenden
Entfaltungsphase eine Bewegungskomponente zum Fahrzeuginsassen hin.
Auch diese zweite Bewegungskomponente in einer zur Fahrzeughochachse
senkrechten Ebene sorgt für
eine gezielte Plazierung des Gassacks, unter einer eventuellen Umgehung
von vorhandenen störenden
Konturen wie etwa einem Sicherheitsgurt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Gassack einen Körper
auf, der sich an einen dünnen,
schlauchförmigen
Hals anschließt,
und die Ausrichtung des Körpers ändert sich
während
der Entfaltung des Gassacks. Der schmale, in einer Anfangsphase
der Entfaltung noch flexible Hals erlaubt es dem Gassack, während seiner
Entfaltungsbewegung in alle Raumrichtungen zu schwenken und so eine komplexe
Bewegung im dreidimensionalen Raum durchzuführen, sowie die Höhenunterschiede
bei unterschiedlich großen
Insassen auszugleichen.
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Bei
der Beschreibung der Bewegung des Gassacks betrachtet man vorzugsweise
den Weg, den ein vorderes Ende des (während der Entfaltung erst teilweise
entfalteten Gassacks) nimmt.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem
mit einem in der Rückenlehne
eines Fahrzeugsitzes angeordneten Gassackmodul, das einen Gassack,
insbesondere einen Seitengassack, enthält, der aufgeblasen den Kopf
eines Fahrzeuginsassen schützt,
wobei der Gassack so angeordnet und so ausgebildet ist, daß seine
entfaltete Endposition in Richtung einer Fahrzeughochachse abhängig von
der Position einer Schulter des Fahrzeuginsassen ist und der Gassack
in der entfalteten Endposition auf der Schulter des Fahrzeuginsassen
aufliegt. Mit der entfalteten Endposition ist hier der vollständig aufgeblasene
Endzustand des Gassacks gemeint.
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Der
Gassack kann dabei so bemessen sein, daß er im wesentlichen nur den
Kopf des Fahrzeuginsassen schützt.
Dies erlaubt, auf großflächige, viel Füllgas erfordernde,
aufblasbare Kammern zu verzichten und einen kleinen Gassack zu verwenden, der
schneller in die korrekte Position zu bringen ist.
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Wie
oben bereits erwähnt,
weist der Gassack vorzugsweise einen schlauchförmigen Hals auf. Dieser Hals
ist im entfalteten Zustand des Gassacks außerhalb der Rückenlehne,
vorzugsweise aber noch hinter der Rückenlehnenvorderseite, angeordnet. Zwischen
dem Einbauort des Gassacks und dem zu schützenden Kopf des Fahrzeuginsassen
besteht in der Regel ein gewisser Abstand, der durch den Hals überbrückt werden
kann. Auf diese Weise läßt sich das
Volumen des Gassacks weiter verringern.
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Wenn
das Gassackmodul an einem oberen Ende der Rückenlehne angeordnet ist, ist
es vorteilhaft an einem oberen Ende eines Rahmens der Rückenlehne
befestigt.
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Bevorzugt
kann sich der Gassack so ausrichten, daß sein unterer Rand bis ca.
25 cm unterhalb des oberen Endes der Rückenlehne zu liegen kommen
kann, wenn der Gassack vollständig
entfaltet ist und kein Insasse die Lage des Gassacks beeinflußt. Gerade
bei einer Anordnung des Gassackmoduls am oberen Ende der Rückenlehne
ergibt sich so ein ausreichender Wirkungsbereich für unterschiedlich
große
Fahrzeuginsassen.
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Der
Gassack kann sowohl während
seiner Entfaltung als auch im voll aufgeblasenen Zustand eine gekrümmte dreidimensionale
Form annehmen. Bevorzugt weist der Gassack hierzu wenigstens ein innerhalb
oder außerhalb
des Gassacks angeordnetes Formelement auf, das seine dreidimensionale Gestalt
während
des Entfaltens und/oder im aufgeblasenen Zustand mit steuert. Das
Formelement ist z.B. ein Band, das Abschnitte der Gassackwand miteinander
verbindet. Über
das Formelement läßt sich auch
die Bewegung des Gassacks während
der Entfaltung beeinflussen.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das Entfaltungsverhalten und die Bewegungsrichtung des Gassacks zu
beeinflussen, ist, am Modulgehäuse
wenigstens eine Leitfläche
auszubilden, die die Entfaltungsrichtung des Gassacks beeinflußt.
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Hierzu
kann am Modulgehäuse
z.B. eine U-förmige
Aufnahme für
den Gassack ausgebildet sein, und wenigstens eines der Seitenteile
der Aufnahme kann als Leitfläche
wirken.
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Zum
Beispiel fördert
es die Rückstellung
des Gassacks in Richtung des Fahrzeuginsassen, wenn das zum Fahrzeuginsassen
weisende, innere Seitenteil (in Fahrzeuglängsrichtung) kürzer ausgebildet
ist als das vom Fahrzeuginsassen weg weisende, äußere Seitenteil. Auch ein Boden
des Modulgehäuses kann
als Leitfläche
ausgebildet sein.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems
mit einem aufgeblasenen Seitengassack in verschieden möglichen
Positionen;
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2a und 2b die
Anordnung eines Gassackmoduls eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems;
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3 eine
schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem
mit einem Gassackmodul in Schnittansicht;
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4 das
Gassackmodul in 8a in detaillierterer Darstellung;
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5 das
Modulgehäuse
des Gassackmoduls in 4;
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6a und 6b den
Gassack eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems
mit einer ersten bzw. einer zweiten Art von Formelement;
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7 Mechanismen
zur Steuerung des Gassacks während
dessen Entfaltung;
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8 bis 10b schematisch
Schritte der Entfaltung eines Gassacks eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems
von der Seite bzw. von oben gesehen;
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11a und 11b das
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem
in 1 in einer ersten möglichen Stellung des Gassacks;
und
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12a und 12b das
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem
in 1 in einer zweiten möglichen Stellung des Gassacks.
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1 zeigt
ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem 10 mit
einem Fahrzeugsitz, von dem im wesentlichen nur die Rückenlehne 14 dargestellt
ist. Am oberen Ende der Rückenlehne 14 ist
ein Gassackmodul 16 angebracht (dies ist am besten in den 2a und 2b zu
erkennen). Im Gassackmodul 16 ist vor Aktivierung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 10 ein
Gassack 18, hier ein Seitengassack, gefaltet in einem Modulgehäuse 20 aufgenommen (siehe 3).
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Bei
der Aktivierung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 10 entfaltet
sich der Gassack 18 aus dem Modulgehäuse 20 heraus (4 und 5)
in die z.B. in 1 dargestellte Position. Der Gassack 18 soll
voll aufgeblasen hauptsächlich
den Kopf 22 eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen 24 schützen.
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Die
Aufprallfläche
für den
Kopf 22 des Fahrzeuginsassen 24 wird an einem
Körper 26 des
Gassacks 18 bereitgestellt. Der Körper 26 hat im voll
aufgeblasenen Zustand eine gekrümmte,
dreidimensionale Form (siehe z.B. die 6a und 6b).
An den Körper 26 schließt sich
ein kurzer, schlauchförmiger,
dünner
Hals 28 an, der in einem Einblasmund endet und mit dem
der Gassack 18 am Modulgehäuse 20 bzw. einem
Gasgenerator 29 (3) befestigt ist.
Im voll aufgeblasenen Zustand erstreckt sich der Hals 28 außerhalb
des Modulgehäuses 20 und
außerhalb
der Rückenlehne 14.
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Der
Hals 28 ist deutlich kürzer
als der Körper 26 des
Gassacks 18.
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Die 8a bis 10b zeigen das Verfahren zum Zurückhalten
des Fahrzeuginsassen 24 durch eine fahrzeuginsassenangepaßte Positionierung
des Gassacks 18 mittels des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 10.
Hierbei zeigen die 8a und 8b eine
Anfangsphase, die 9a und 9b eine
mittlere Phase und die 10a und 10b eine Schlußphase der Entfaltung des Gassacks 18 bzw.
die Endposition des voll aufgeblasenen Gassacks 18.
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Die
momentane Entfaltungsrichtung ist jeweils durch Pfeile in den 8a bis 10b dargestellt. Da sich der Gassack 18 während der
Bewegung in seine Endposition noch mit Gas füllt und gleichzeitig noch teilweise
zusammengelegt ist, wird hier vor allem eine Position seines vorderen
Rands 36, der natürlich
immer aus einer Momentaufnahme bestimmt wird, verfolgt.
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Bei
Aktivierung des Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems 10 wird
der Gasgenerator 29 gezündet
und produziert Gas, das über
den Einblasmund durch den Hals 28 in den Körper 26 des
Gassacks 18 einströmt.
Der Gassack 18 verläßt das Modulgehäuse 20 in
einer ersten Richtung bezogen auf eine Fahrzeughochachse H schräg nach oben
sowie bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung
x schräg nach
außen
(siehe 8a und 8b). In
der Ebene senkrecht zur Hochachse H bewegt sich der Gassack 18 in
der ersten Entfaltungsphase also vom Fahrzeuginsassen 24 weg
in Richtung zu einer Fahrzeugaußenseite 37 (schematisch
in 9b).
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Während der
ersten Entfaltungsphase, in der Gassack 18 zum Teil noch
gefaltet aus dem Modulgehäuse 20 austritt,
ist der Hals 28 noch flexibel und erlaubt dem Körper 26 des
Gassacks 18 eine Bewegung in allen Raumrichtungen.
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Die
nach außen
gerichtete Bewegungskomponente bei der Entfaltung des Gassacks 18 gewährleistet
auch einen ausreichend großen
Abstand zum Kopf 22 des Fahrzeuginsassen 24 in
einer frühen Entfaltungsphase.
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In
der in den 9a und 9b dargestellten
zweiten Entfaltungsphase ändert
der Gassack in beiden axialen Komponenten seine Bewegungsrichtung.
Er bewegt sich nun nach unten und bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung
x nach innen auf den Fahrzeuginsassen 24 zu. Dabei senkt
sich der Gassack 18 von oben auf eine Schulter 30 des
Fahrzeuginsassen 24, bis er auf dieser aufliegt.
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Die
Vertikalposition des komplett entfalteten Gassacks 18 (10a und 10b)
ist abhängig von
der Position der Schulter 30 des Fahrzeuginsassen 24.
Dies ist auch in den 1 und 11a bis 12b zu erkennen. Bei einem großen Fahrzeuginsassen (11a und 11b)
legt der Gassack nur eine relativ geringe Strecke entgegen der Fahrzeughochachse
H zurück
und nimmt eine erste Endposition I ein. Ein Abstand d zwischen
einem oberen Ende 34 der Rückenlehne 14 und einem
unteren Rand 32 des Gassacks 18 ist hierbei relativ
gering.
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Bei
einem kleinen Fahrzeuginsassen hingegen (12a und 12b) bewegt sich der Gassack 18 ein gutes
Stück weiter
nach unten in eine zweite Endposition II, in der der Abstand
d deutlich größer ist.
Der Abstand d kann bis zu ca. 25 cm betragen.
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Zur
Veranschaulichung sind in 1 beide Endpositionen I, II übereinander
gelagert dargestellt. Die in 1 außerdem dargestellte
dritte Position III des Gassacks 18 stellt eine
konstruktiv vorgegebene Endlage (ohne Fahrzeuginsassen) dar.
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Mit
zunehmender Befüllung
des Gassacks 18 wird der Hals 28 steifer. Die
Bewegung des Gassacks 18 wird daher im Verlauf der Entfaltung
zunehmend durch die konstruktiv vorgegebenen Endlage des Gassacks 18 bestimmt.
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Der
Bewegungsspielraum des Gassacks 18 entlang der Fahrzeughochachse
H beträgt
ungefähr 25
cm in beide Richtungen, so daß der
untere Rand 32 des Gassacks 18 (siehe z.B. 10a) in voll aufgeblasenem Zustand im Bereich
der Schulter 30 bis ca. 25 cm unterhalb des oberen Endes 34 der
Rückenlehne
zu liegen kommen kann. Analog kann sich bei besonders großen Fahrzeuginsassen 24 der
untere Rand 32 in der Endposition auch bis zu ca. 25 cm oberhalb
des oberen Endes 34 der Rückenlehne 14 befinden.
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Durch
die Flexibilität,
die der Gassack 18 durch den dünnen Hals 28 gewinnt,
zusammen mit der bogenförmigen
Entfaltung in zwei Ebenen ist es möglich, mit demselben Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem 10 und
der gleichen Konfiguration von Gassack 18 und Gasgenerator 29 eine
optimale Rückhaltung
für Personen
verschiedenster Körpergröße zu schaffen.
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Die 4 und 5 zeigen
den Aufbau des Gassackmoduls 16 näher. Das Gassackmodul 16 ist über ein
unteres Ende des Modulgehäuses 20 an
einem oberen Ende eines Rahmen 38 der Rückenlehne 14 mittels
einer Halteklammer 40 befestigt, z.B. verschraubt oder
vernietet.
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Das
Modulgehäuse
besitzt eine U-förmige Aufnahme 42,
die von zwei Seitenteilen 44, 46 begrenzt wird,
die sich jeweils etwa in Fahrzeuglängsrichtung x erstrecken. Das
zum Fahrzeuginsassen 24 weisende, innere Seitenteil 44 ist
dabei in Fahrzeuglängsrichtung
x kürzer
gestaltet als das äußere, vom
Fahrzeuginsassen 24 weg weisende Seitenteil 46.
Die beiden Seitenteile 44, 46 wirken als Leitflächen bei
der Entfaltung des Gassacks 18 und beeinflussen vor allem
die Bewegung des Gassacks 18 in einer Ebene senkrecht zur
Hochachse H. Über
die Form und Gestaltung der beiden Seitenteile 44, 46 des
Modulgehäuses 20 läßt sich
z.B. die Rückstellung
des Gassacks 18 in Richtung des Fahrzeuginsassen 24 unterstützen.
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Der
Gassack 18 ist im Modulgehäuse 20 abschnittsweise
gerollt aufgenommen (siehe 3). Über eine
solche Rollfaltung oder über
eine Kombination aus einer Ziehharmonikafaltung und einer Rollfaltung
läßt sich
die Bewegung des Gassacks 18 im Raum während seines Entfaltens und
seiner Befüllung
beeinflussen, um einen bogenförmigen
Verlauf der Entfaltung einzustellen. Der nach außen gerichtete Pfeil in 3 verdeutlicht
eine anfängliche horizontale
Entfaltungskomponente des Gassacks 18.
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Sowohl
die Form des Gassacks 18 als auch dessen Bewegung bei seiner
Entfaltung werden außerdem
durch Formelemente 48, 50 am Gassack 18 mitbestimmt
(siehe 6a und 6b). Diese
Formelemente 48, 50 werden verwendet, um dem Gassack 18 im
voll aufgeblasenen Zustand eine gekrümmte, dreidimensionale Form
zu verleihen und um seine Bewegungsrichtung während der Entfaltung zu beeinflussen.
Das Formelement 48 ist im gezeigten Beispiel ein außen am Gassack 18 verlaufendes
Band, das an bestimmten Abschnitten mit der Wandung des Gassacks 18 verbunden
ist. Das Formelement 48 erstreckt sich im gezeigten Beispiel
annähernd
in Fahrzeuglängsrichtung
x. Seine Rolle bei der Entfaltung des Gassacks 18 ist z.B.
in 9b zu sehen, hier sorgt das Formelement 48 mit
dafür,
daß der
Gassack 18 aus seiner anfänglich nach außen gerichteten
Entfaltungsrichtung in der Schlußphase in eine nach innen gerichtete
Entfaltungsrichtung umschwenkt.
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Das
Formelement 48 ist kürzer
als der Körper 26 des
Gassacks 18, so daß es
eine zum Kopf 22 des Fahrzeuginsassen 24 hin gekrümmte Form
des Gassacks 18 im aufgeblasenen Zustand erzwingt.
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Zusätzlich kann
ein solches Formelement 48 Schwingungen während des
Entfaltungsvorgangs dämpfen.
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Die
Formelemente 50 sind hier als kurze, im Inneren des Gassacks 18 verlaufende
Bänder
realisiert, die ebenfalls Abschnitte der Gassackwandung miteinander
verbinden. Hierdurch wird die Tiefe des Gassacks 18 voreingestellt,
und dem Gassack 18 wird eine räumliche Krümmung, hier in der Ebene senkrecht
zur Fahrzeughochachse H, verliehen. Außerdem wirken die Formelemente 50 zumindest
teilweise als Gasleitflächen
für das
in den Gassack 18 einströmende Füllgas. Der hierbei übertragenen
Impuls läßt sich
zur Steuerung der Bewegung des Gassacks 18 z.B. in vertikaler
oder horizontaler Richtung ausnutzen.
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7 verdeutlicht
einige Möglichkeiten,
um die Bewegung des Gassack 18 in der Vertikalrichtung (entsprechend
der Fahrzeughochachse H) zu beeinflussen. Zunächst ist der Gasgenerator 29 bzw.
dessen Ausströmbereich
so angeordnet, daß eine
Gasausströmung
schräg
nach oben erfolgt. Am Boden des Modulgehäuses 20 ist zusätzlich eine
schräg nach
oben gerichtete Rampe 52 angeordnet, die den Gassack 18 beim
Austritt aus dem Modulgehäuse 20 nach
oben lenkt. Außerdem
ist im Gassack 18 in unmittelbarer Nähe zum Hals 18 ein
Formelement 50 vorgesehen, das schräg zum Fluß des einströmenden Gases
so ausgerichtet ist, daß der
Gassack 18 einen weiteren Impuls nach oben erfährt. Die
konstruktiv vorgegebene Endlage bedingt dann mit zunehmender Befüllung und
Versteifung des Gassacks 18 in der Endphase der Befüllung eine
Abwärtsbewegung
des Gassacks 18.
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Auch
die Anordnung der Ausströmöffnungen des
Gasgenerators 29 bezüglich
des gefalteten Gassackpakets und die Faltung im Bereich des Gasgenerators 29 kann
also ausgenutzt werden, um einen bogenförmigen Verlauf der Bewegung
des Gassacks 18 während
der Entfaltung in jeder gewünschten
Raumrichtung zu erzielen.
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Das
gesamte Gassackmodul 16 kann unterhalb eines Bezugs des
Fahrzeugsitzes angeordnet sein (nicht gezeigt).
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Der
Gassack 18 ist verglichen mit konventionellen Seitengassäcken klein
ausgeführt,
der Körper 26 erstreckt
sich im wesentlichen nur im Bereich des Kopfes 22 des Fahrzeuginsassen 24.
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Die
Bewegung des Gassacks 18 nach unten zur Schulter 30 des
Fahrzeuginsassen 24 kann von einer Drehung des Gassacks 18 in
Richtung zum Kopf 22 des Fahrzeuginsassen 24 überlagert
sein, die ebenfalls durch die Form des Modulgehäuses 20, die Art der
Faltung des Gassacks 18, die Richtung der Gasausströmung aus
dem Gasgenerator 29 sowie Formelemente 48, 50 beeinflußt wird.
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Ebenso
wie an die Größe des Fahrzeuginsassen 24 paßt sich
der Gassack 18 natürlich
in gewissem Maß an
die Sitzposition des Fahrzeuginsassen 24 an.
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Durch
die Möglichkeit,
den Gassack 18 stets optimal zum Kopf 22 des Fahrzeuginsassen 24 zu positionieren,
unabhängig
von der Größe und größtenteils
auch von der Sitzposition des Fahrzeuginsassen 24, ist
es möglich,
den Gassack 18 insgesamt zu verkleinern.
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Zusätzlich zum
hier gezeigten Kopfschutzgassack können natürlich weitere Gassäcke für den Schutz
von anderen Körperteilen
wie Thorax und Becken vorgesehen sein. Durch eine Trennung bzw. Aufteilung
der Schutzwirkung auf mehrere Gassäcke verbessert sich die Positioniergenauigkeit
des Rückhaltesystems,
was die Rückhaltewirkung
insgesamt verbessert.