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Die Erfindung betrifft einen Airbag, insbesondere für einen Kraftwagen.
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Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen sind eine Vielzahl von derartigen Airbags als bekannt zu entnehmen. Beispielsweise ist ein solcher Airbag in der
DE 32 17 464 A1 beschrieben.
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Die
DE 21 58 341 A offenbart ein aufblasbares Schutzkissen zum Abfangen von Stößen bei Auffahrunfällen von Fahrzeugen, mit einem fahrzeugfesten Halterungsteil, das im Auftreffbereich des Insassen auf das Fahrzeug angeordnet ist, mit wenigstens einem am Halterungsteil sitzenden Aufblasfaltsack, der mit einer durch Stoß aktivierbaren Gasquelle für das Aufblasen verbunden ist und mit einem Kissenteil mit einem mit der Luft im Fahrzeuginnenraum eine Verbindung herstellenden Luftkanal. Das Kissenteil ist mit dem Aufblasfaltsack so verbunden, dass es bei dessen Aufblähen mit entfaltet wird und infolge des beim Entfalten entstehenden Unterdrucks durch den Luftkanal Luft aus dem Fahrzeuginnenraum ansaugt und sich dadurch aufbläht.
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Der
DE 23 02 737 A ist eine Sicherheitsvorrichtung mit einem aufblasbaren Kissen als bekannt zu entnehmen. Es ist eine Entfaltungs- und Wiederentfaltungsvorrichtung für das Kissen und vorgesehen. Ferner umfasst die Vorrichtung einen die Inbetriebnahme der Entfaltungs- und Wiederentfaltungsvorrichtung steuernden Kollisionsdetektor. Dabei kann die Entfaltung und Wiederentfaltung des Kissens durch Schrauben- oder Spiralfedern durchgeführt werden, die innerhalb des Kissens längs von Kanten des Kissens angeordnet sind und die Wand des Kissens spannen.
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In der
DE 694 07 069 T2 ist ein Insassenrückhalteluftsack beschrieben, mit einer Aufblaseinrichtung zum Erzeugen von Aufblasgas. Es ist ein Luftsack vorgesehen, der eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist. Die Kammern sind durch eine Trennwand voneinander getrennt.
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Die
DE 10 2004 011 369 A1 offenbart eine Gassack-Einheit zum Schutz eines Kraftfahrzeug-Insassen mit einem eine erste und eine zweite Kammer aufweisenden Gassack, wobei ein erster Bereich einer Prallfläche des Gassacks der ersten Kammer und ein zweiter Bereich der Prallfläche der zweiten Kammer zugeordnet ist. Die Gassack-Einheit umfasst eine Gasgeneratoreinheit zum Befüllen des Gassacks, wobei beim Betätigen der Gasgeneratoreinheit die erste Kammer mit einem geringeren Druck beaufschlagt wird als die zweite Kammer.
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Der
WO 2007/045952 A1 ist ein Airbagsystem als bekannt zu entnehmen, welcher eine Röhrenstruktur umfasst, die mittels eines Gasgenerators aufblasbar ist.
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In der
DE 10 2006 038 125 A1 ist ein Rückhaltesystem beschrieben, mit einer Stützstruktur, die mittels einer Gasdruckquelle in eine Rückhalteposition aufblasbar ist.
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Die
DE 24 06 501 A offenbart einen expandierbaren Hohlkörper, welcher als stoßabsorbierende Schutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen ausgebildet sein kann. Der expandierbare Hohlkörper besteht aus einem aus zusammengefaltetem Zustand in aufgeweiteten Zustand überführbaren Sack mit einem weitgehend an seinen Wänden befestigten in gleicher Weise aus zusammengefaltetem in den aufgeweiteten Zustand überführbaren Hohlrippensystem, wobei der Sack durch Zufuhr von Druckgas zum Hohlrippensystem aufweitbar und die ihn umgebende Luft in ihn einsaugbar ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Hohlrippen aus einem aufblasbaren Innenschlauch mit dünner, biegsamer, elastischer und praktisch gasdichter Wandung sowie einer denselben völlig umschließenden und seine Aufweitung begrenzenden äußeren Umhüllung mit flexibler, dem beim Aufblasen des Innenschlauchs entstehenden plötzlichen Druckanstieg gegenüber widerstandsfähiger Wandung bestehen und in aufgeblasenem Zustande relativ steife langstreckte Hohlkörper mit im Wesentlichen kreisrundem Querschnitt bilden.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 198 22 227 A1 eine als Schutzwand vor einer Vertikalsäulen aufweisenden Fahrzeugseitenwand aufblasbare Airbageinrichtung, mit mehreren durch wenigstens einen Gasgenerator befüllbaren, als Rückhaltekissen wirksamen Airbagkammern, die in zusammengelegtem Ruhezustand unter wenigstens einem Verkleidungsteil verborgen oder als integraler Bestandteil ausgebildet sind und durch Aktivieren des Gasgenerators und/oder einer Entfaltungshilfe aus dem Ruhezustand heraus in eine Rückhaltestellung bewegbar sind, in der zumindest Teile der Fahrzeugseitenwand abgedeckt. Dabei ist vorgesehen, dass von den Rückhaltekissen wenigstens eines als Gasverteilerkissen ausgebildet ist, das von den mehreren Rückhaltekissen als erstes mit einem Gasmassenstrom aus dem Gasgenerator beaufschlagbar ist. Ferner ist es vorgesehen, dass das Gasverteilerkissen in der Rückhaltestellung eine der Vertikalsäulen zumindest teilweise bedeckt und dass das Gasverteilerkissen Abströmöffnungen aufweist, durch die den weiteren Rückhaltekissen gegebenenfalls über Füllkanäle Teile des Gasmassenstroms aus dem Gasgenerator zuführbar sind.
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Ein Hauptproblem bei der Entwicklung solcher Airbags besteht darin, den Fahrzeuginsassen im Falle einer Kollision des Kraftwagens einen möglichst großen Schutz gewährleisten zu können, auch wenn sich der Passagier beispielsweise in einer schlechten Sitzposition befindet. Gerade in einer derartigen schlechten Sitzposition ist daher das so genannte OoP-Verhalten (Out of Position) des Airbags in seiner Rückhalteposition von großer Bedeutung.
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Ein weiterer Punkt, der bei der Entwicklung eines derartigen Airbags zu berücksichtigen ist, ist die Vermeidung einer Verletzung des Passagiers des Kraftwagens durch die Entfaltung bzw. Vergrößerung des Airbags selbst. Hierzu ist es wichtig, dass der Airbag ein günstiges, so genanntes LRD-Verhalten (Low Risk Deployment) aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Airbag der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem dem Sitzinsassen eine noch bessere Schutzfunktion bereitgestellt werden kann, bzw. welcher ein verbessertes OoP-Verhalten bzw. LRd-Verhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Airbag mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um einen Airbag zu schaffen, mittels welchem eine noch bessere Schutzfunktion bereitgestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieser eine Stützstruktur umfasst, welche mechanisch oder mittels eines Gasstroms aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar ist. Ein durch die Stützstruktur in ihrer Rückhalteposition gebildetes Rückhaltevolumen des Airbags wird dabei erfindungsgemäß von einer Umhüllung umgeben. Eine Besonderheit des vorliegenden Airbags ist es dabei, dass wenigstens ein sich innerhalb des Rückhaltevolumens erstreckendes Verbindungselement vorgesehen ist, mittels welchem jeweilige Bauteile der Stützstruktur und/oder Flächenbereiche der Umhüllung miteinander verbunden sind.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich das wenigstens eine Verbindungselement quer zu einer Hauptentfaltungsrichtung des Airbags zwischen Seitenbereichen des Airbags. Hierdurch ist es insbesondere möglicht, eine Aufwölbung des Airbags bei der Beaufschlagung zu verringern und ein seitliches Ausweichen zu verhindern. Dieses seitliche Ausweichen trägt nämlich im Wesentlichen nicht zur Rückhaltung bei, sondern vermindert den für die Rückhaltung wirksamen Druckaufbau innerhalb der Umhüllung. Es ist klar, dass sich die beschriebenen Vorteile nicht nur bei einer mit Gas entfaltbaren Stützstruktur ergeben, sondern auch bei einer mechanischen Lösung.
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Das Verbindungselement selbst ist erfindungsgemäß als Strang, Seil, Band oder Flächenelement, vorzugsweise als ebenes Flächenelement, gestaltet. Es ist klar, dass durch die gezielte Ausgestaltung des Verbindungselements die Eigenschaften des Airbags optimiert werden können.
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Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, einen Airbag einzusetzen, welcher eine sich entfaltende Stützstruktur bestehend aus einer Mehrzahl von Hohlkörpern, welche mittels eines Gasstroms entfaltet werden, oder bestehend aus einer Mehrzahl von mechanischen Bauteilen, umfasst.
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Der durch die Stützstruktur in der Rückhalteposition dann gebildete Raum - das Rückhaltevolumen - ist von einer Umhüllung umgeben, welche entweder mit Umgebungsluft oder aber mit einem druckbeaufschlagten Gas gefüllt sein kann.
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Mit anderen Worten wird vorliegend die Entfaltung des Airbags durch die Stützstruktur erreicht, welche mittels eines entsprechenden Gases oder mechanisch vergrößert wird. Die Hohlkörper bzw. die mechanischen Bauteile sind dabei zu einem Gerüst bzw. einem Fachwerk oder dergleichen miteinander verbunden.
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Trifft nun beispielsweise ein Sitzinsasse eines Personenkraftwagens im Verlauf eines Unfallszenarios auf den Airbag auf, so soll eine möglichst gute Rückhaltewirkung erzielt werden. Insbesondere wenn durch die Stützstruktur bzw. die zugehörige Umhüllung Umgebungsluft eingeschlossen ist, wird die Rückhaltewirkung erfindungsgemäß dadurch optimiert, dass das wenigstens eine sich innerhalb des Rückhaltevolumens erstreckende Verbindungselement vorgesehen ist, welches mit der Stützstruktur und/oder der Umhüllung verbunden ist. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, da zum Zeitpunkt des Auftreffens des Insassen auf das Rückhaltevolumen dessen Innendruck prinzipiell eher geringer ist als bei konventionellen Airbags. Der Innendruck zur Rückhaltung wird vor allem durch den auftreffenden Passagier selbst bei der Vorverlagerung erzeugt. Daher ist es besonders wichtig, dass dieser Druckaufbau zur Rückhaltung möglichst effizient erfolgt. Dies geschieht erfindungsgemäß durch das Verbindungselement, durch welches beispielsweise ein unkontrolliertes Wegbewegen der Stützstruktur bzw. des Rückhaltevolumens zuverlässig verhindert wird, so dass die vollständige Rückhaltefunktion gewährleistet werden kann.
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Eine besonders gute Rückhaltung lässt sich dabei realisieren, wenn das wenigstens eine Verbindungselement bei der Bewegung des Sitzinsassen in den Airbag derart kraftbeaufschlagt wird, dass durch das Verbindungselement eine Bewegung der Seitenbereiche des Airbags nach innen erreicht wird. Mit anderen Worten zieht das Verbindungselement dadurch die Seitenbereiche des Airbags bzw. der Stützstruktur zusammen, was den Druckaufbau innerhalb des Rückhaltevolumens verstärkt. Es ist klar, dass sich die beschriebenen Vorteile wiederum sowohl bei einer mit Gas entfaltbaren Stützstruktur wie auch bei einer mechanischen Lösung ergeben.
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Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sich das wenigstens eine Verbindungselement in einem mittleren Höhenbereich des Airbags erstreckt. Hierdurch kann nämlich die Auswölbung beispielsweise der Seitenbereiche des Airbags besonders wirkungsvoll verhindert werden, um insgesamt in den Bereichen des Airbags von außen gesehen eher eine konkave Luftsackform zu erreichen. Auch dies gilt sowohl bei einer mit Gas entfaltbaren Stützstruktur wie auch bei einer mechanischen Lösung.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Verbindungselement kürzer ausgebildet als eine Breite des Airbags. Hierdurch wird wiederum die erwünschte konkave Luftsackform erreicht und insbesondere eine Auswölbung beispielsweise der Seitenbereiche des Airbags verhindert werden. Dies gilt sowohl bei einer mit Gas entfaltbaren Stützstruktur wie auch bei einer mechanischen Lösung.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit dem Airbag gemäß Patentanspruch 1 beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für den Airbag gemäß Patentanspruch 8. Dieser zeichnet sich insbesondere durch ein Verbindungselement aus, welches sich innerhalb des Rückhaltevolumens des Airbags erstreckt und mittels welchem das Rückhaltevolumen in wenigstens zwei Segmente unterteilt ist. Somit ist es auf einfache Weise möglich, verschiedenen Kammern bzw. Segmenten des Airbags eine unterschiedliche Entfaltungs- und Rückhaltecharakteristik zu verleihen. Die Rückhaltecharakteristik betrifft dabei vor allem eine jeweils pro Segment unterschiedliche Dämpfung, welche entsprechend eingestellt werden kann. Hierdurch ist es nämlich beispielsweise möglich, die einzelnen Segmente so auszubilden, dass der darin vorherrschende Druck beispielsweise auf die Körpergröße und/oder auf Körperregionen des rückzuhaltenden Sitzinsassen oder auf die Funktion des jeweiligen Segments abzustimmen. Dies gilt sowohl bei einer mit Gas entfaltbaren Stutzstruktur wie auch bei einer mechanischen Lösung.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Segmente des Rückhaltevolumens des Airbags über jeweilige Verbindungen miteinander kommunizieren. Hierdurch ist gegebenenfalls ein Luft- bzw. Gasaustausch möglich, um gewünschte Eigenschaften des Airbags einzustellen. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass die Segmente bzw. Kammern auch vollständig voneinander getrennt sein können. Als jeweilige Verbindungen zwischen den einzelnen Segmenten eignen sich dabei beispielsweise Löcher oder Leckagen oder aber Ventile, insbesondere Rückschlagventile. Entsprechende Klappen oder andere, dem Fachmann bekannte Verbindungen sind ebenfalls denkbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Rückhaltevolumen mittels des Verbindungselements in Hochrichtung (z-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens in wenigstens zwei Segmente unterteilt ist. Durch diese Segmentierung kann zum Beispiel die Rückhaltung an unterschiedliche Körperregionen wie beispielsweise den Kopf, die Brust oder dergleichen und/oder unterschiedliche Insassengrößen abgestimmt werden. So ist nämlich zu berücksichtigen, dass der Kopf bei unterschiedlichen Insassengrößen auf unterschiedliche Luftsackbereiche trifft. Durch die entsprechende Segmentierung in Hochrichtung kann diesem Umstand Rechnung getragen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Rückhaltevolumen mittels des Verbindungselements in Längsrichtung (x-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens in wenigstens zwei Segmente unterteilt ist. Durch eine solche Segmentierung kann beispielsweise die Rückhaltung für unterschiedliche Insassenabstände zum Airbag bzw. zur Abstützfläche des Airbags abgestimmt werden. Außerdem kann die Segmentierung genutzt werden, um die Entfaltung des Airbags an unterschiedliche Insassenabstande anzupassen. Durch die Unterteilung in mehrere Segmente bzw. Kammern können die vollständig entfalteten Segmente bzw. Kammern bei der Rückhaltewirkung einen entsprechenden Druck aufbauen, ohne dass sich deren Gas in noch nicht entfaltete Segmente verteilt und dadurch die entsprechende Rückhaltewirkung verloren geht. Ein solches Leervolumen bzw. ein solcher Leerweg, welcher durch ein nicht entfaltetes Segment bedingt wäre, würde sich nämlich äußerst negativ auf die Rückhaltewirkung niederschlagen. Ein weiterer Vorteil der Segmentierung des Rückhaltevolumens in Längsrichtung (x-Richtung) ist es, dass hierdurch der Airbag auf besonders vorteilhafte Weise an unterschiedliche Unfallschweren bzw. Insassenvorverlagerungen abgestimmt werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, bei einem Fahrer- oder Beifahrerairbag die in Fahrzeuglangsrichtung vorderste, letzte Kammer als Notbremse einzusetzen, um den Sitzinsassen in jedem Fall vor einem Auftreffen auf der Instrumententafel bzw. dem Lenkrad zu schützen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es zudem möglich, das Rückhaltevolumen mittels des Verbindungselements in Querrichtung (y-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens in wenigstens zwei Segmente zu unterteilen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Rückhaltung für unterschiedliche Körperregionen wie beispielsweise den Kopf, die Brust, die Arme oder dergleichen abzustimmen. Die Segmentierung kann vorteilhaft für einen Schrägaufprall sein, an dem beispielsweise die äußeren Segmente stärker dämpfen als innere Segmente. Nicht zuletzt kann hierdurch die Insassenkinematik bei einer Kollision des Personenkraftwagens beeinflusst werden. Die verschiedenen Segmentierungen in Hochrichtung, Längsrichtung und Querrichtung des Airbags können natürlich in beliebiger Weise kombiniert werden, um die Insassenkinematik, die Kraftverteilung und die Rückhaltewirkung in Bezug auf den Insassen zu optimieren.
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In Weiterbildung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens ein zusätzliches Rückhaltevolumen vorgesehen ist, welches außerhalb des eigentlichen bzw. hauptsächlichen Rückhaltevolumens angeordnet ist. Während sich nämlich das hauptsächliche Rückhaltevolumen im Wesentlichen hinter der Abstützflache für den Insassen erstreckt, soll das zusatzliche Rückhaltevolumen insbesondere seitlich davon angeordnet sein. Somit ist das zusätzliche Rückhaltevolumen beispielsweise für die Rückhaltung des Insassen anfänglich nicht direkt nutzbar, wobei dieses im weiteren Verlauf des Unfallsszenarios nutzbar wird, wenn sich nämlich durch seitliche Beaufschlagung zum Beispiel der Arme, der Knie oder der Beine des Insassen im Verlauf der Vorverlagerung eine entsprechende Bewegung des Airbags bzw. des Sitzinsassen relativ zu dem Airbag ergibt. Das Ruckhaltevolumen kann dabei eine zugehörige Umhüllung aufweisen. Zudem ist es denkbar, die Umhüllung des Airbags bzw. der Stützstruktur entsprechend um das Rückhaltevolumen zu erweitern bzw. vergrößern.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Airbag im Wesentlichen kubusförmig gestaltet ist. Wahrend nämlich ein konventioneller Airbag prinzipsbedingt eher kugelförmig ausgestaltet ist, ist es insbesondere durch die erfindungsgemäße Stützstruktur möglich, eine Kubusform zu erhalten. Somit ist es beispielsweise möglich, die wirksame Fläche beim Eindringen des Sitzinsassen gleich von Anfang an zu maximieren. Dieser Effekt kann auch durch eine Form des Airbags erreicht werden, die den abstützenden Flachen angepasst ist. So ist es beispielsweise möglich, die Form des Luftsacks der Oberfläche der Instrumententafel oder der Beifahrerseite folgen zu lassen.
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Gleiches gilt auch für eine idealisierte, angenommene und durchschnittliche Insassenkontur.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine ausschnittsweise und schematische Seitenansicht auf eine Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens mit einem Airbag mit einer Stützstruktur, welche mittels eines Gasstroms aus einer Aufbewahrungsposition in einem Airbagmodul innerhalb einer Instrumententafel in eine in 1 erkennbar Rückhalteposition bewegbar ist und eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, einen Kanalsystem bildende Hohlkörper umfasst, wobei durch die Stützstruktur in ihrer Rückhalteposition ein Rückhaltevolumen abgebildet ist, welches mit einer aus mehreren Flächenelementen bestehenden Umhüllung umgeben ist, und wobei in 1 ein auf einem Beifahrersitz positionierter Sitzinsasse infolge einer entsprechenden Kollision nach vorne verlagert dargestellt ist, in welcher dieser bereits in den Airbag eintaucht;
- 2 eine Perspektivansicht auf den Airbag gemäß 1, mit der sich in der Rückhalteposition befindenden Stützstruktur, welche eine Mehrzahl von untereinander verbundenen, das Kanalsystem bildenden Hohlkörpern umfasst, und mit der Umhüllung mittels welcher das durch die Stützstruktur gebildete Rückhaltevolumen umgeben ist, wobei die Umhüllung einer Mehrzahl von Fächer der fachwerkartigen bzw. gerüstartigen Stützstruktur ausfüllenden Flachenelemente gebildet ist;
- 3 eine Schnittansicht durch den Airbag gemäß 2 entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufenden Schnittebene;
- 4 eine weitere Perspektivansicht auf den Airbag gemäß den 2 und 3, wobei vorliegend die die Fächer der Stützstruktur ausfüllenden Flächenelemente in der Umhüllung des Rückhaltevolumens weggelassen sind, wodurch Verbindungselemente erkennbar werden, welche sich innerhalb des Rückhaltevolumens erstrecken und mittels welchen Hohlkörper der Stützstruktur und/oder Flächenbereiche der Umhüllung miteinander verbunden sind;
- 5 eine äußerst schematische Perspektivansicht auf den sich in der Rückhalteposition befindenden Airbag, wobei innerhalb des Rückhaltevolumens des Airbags zwei Verbindungselemente in Form von Bandern erkennbar sind;
- 6 jeweils eine schematische Seitenansicht auf einen Airbag, wobei im oberen Fall kein Verbindungselement vorgesehen ist und im unteren Fall zwei sich in Fahrzeugslangsrichtung (x-Richtung) erstreckende Verbindungselement vorgesehen sind, mittels welcher die Entfaltung des Airbags beeinflusst ist;
- 7 eine lediglich schematische Prinzipdarstellung eines im Wesentlichen kubusförmigen Airbags mit zugehörigem Rückhaltevolumen, wobei innerhalb des Rückhaltevolumens ein als Flächenelement gestaltetes Verbindungselement vorgesehen ist, mittel welchem das Ruckhaltevolumen in Hochrichtung (z-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens in zwei Segmente unterteilt ist;
- 8 eine weitere schematische Prinzipdarstellung auf den im Wesentlichen kubusförmigen Airbag in seiner Rückhalteposition, wobei wiederum innerhalb des Rückhaltevolumens des Airbags zwei Verbindungselemente vorgesehen sind, welche das Rückhaltevolumen in Längsrichtung (x-Richtung) und in Hochrichtung (z-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens in insgesamt vier Segmente unterteilen; und in
- 9 eine schematischen Seitenansicht auf einen zwischen zwei hintereinander angeordneten Fahrzeugsitzen positionierten Airbag nach einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung, welcher insbesondere eine mechanische Stützstruktur mit einer Mehrzahl von Stabelementen, Rohren, Leisten oder dgl. umfasst, welche über jeweils eine Mehrzahl von Federelementen miteinander verbunden sind.
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In 1 ist in einer schematischen Seitenansicht von einem Personenkraftwagen ausschnittsweise die Fahrgastzelle dargestellt. Dabei ist insbesondere eine A-Säule 10 erkennbar, welche in einen Dachrahmen 12 übergeht. Des Weiteren sind eine B-Saule 16 sowie zwei Sitzquerträger 18 erkennbar, welche sich zwischen einem nicht erkennbaren Mitteltunnel und einem ebenfalls nicht erkennbaren Seitenschweller bzw. unterhalb eines Fahrzeugssitzes 20 erstrecken. Rohbauseitig ist zudem eine Stirnwand 22 erkennbar, welche die Fahrgastzelle des Kraftwagens nach vorne hin begrenzt.
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Auf dem Fahrgastsitz 20 sitzt ein Sitzinsasse 24, welcher mittels eines Sicherheitsgurts 26 angeschnallt ist.
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Des Weiteren ist ein Beifahrer-Airbag 28 erkennbar, welcher infolge einer Kollision des Personenkraftwagens aus einer Aufbewahrungsposition, in welcher dieser in einem Airbagmodul 30 innerhalb einer Instrumententafel 32 aufgenommen ist, in eine in 1 erkennbare Rückhalteposition bewegt worden ist. Der Sitzinsasse 24 taucht dabei bereits in eine ihm zugewandte Abstützflache 34 des Airbags 28 ein. Mit anderen Worten ist bereits ein fortgeschrittenes Stadium der Kollision darstellt, in welchem der Airbag 28 in seine vollständig entfaltete bzw. vergrößerte Rückhalteposition bewegt worden ist.
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2 zeigt den Airbag 28 in einer Perspektivansicht in dieser Rückhalteposition. Dabei wird insbesondere eine Stützstruktur 36 erkennbar, welche mittels eines Gasstroms aus der gefalteten Aufbewahrungsposition in die Ruckhalteposition bewegt worden ist. Hierzu umfasst die Stützstruktur 36 eine Mehrzahl von Hohlkörpern 38 in Form von Röhren bzw. Schläuchen, welche miteinander zu einem Kanalsystem 40 verbunden sind. Die einzelnen Hohlkörper 38 stehen demzufolge miteinander derart in Kontakt, dass diese gemeinsam durch einen entsprechenden Gasstrom zu einem Tragwerk bzw. Gerüst aufgeblasen sein können. Die Hohlkörper 38 bestehen aus einem flexiblen Material.
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Die Stutzstruktur 36 ist in 4 in einer Perspektivansicht - analog zu derjenigen gemäß 2 - nochmals separat dargestellt.
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In Zusammenschau mit 3, welche eine geschnittene Perspektivansicht des Airbags 28 entlang einer in Hochrichtung (z-Richtung) bzw. in Längsrichtung (x-Richtung) des Airbags bzw. des Kraftwagens verlaufenden Schnittebene zeigt, wird erkennbar, dass jeweilige Fächer 42 zwischen den Hohlkörpern 38 durch jeweilige Flachenelemente 44 einer Umhüllung 46 ausgefüllt sind. Mit anderen Worten wird vorliegend die Umhüllung 46 durch die Vielzahl von Flächenelementen 44 gebildet, welche aus einem flexiblen Material bestehen. Gleichfalls wäre natürlich auch eine zusammenhängende, außen- oder innenseitig der Stützstruktur 36 umlaufende Umhüllung 46 denkbar. Mittels dieser Umhüllung wird ein Rückhaltevolumen 48, welches durch die Stützstruktur 36 aufgespannt ist, entsprechend umgeben bzw. begrenzt.
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Innerhalb der Umhüllung 46 des Rückhaltevolumens 48 kann dabei Umgebungsluft über geeignete Öffnungen 50 einströmen. Ebenfalls wäre es denkbar, dass beim Entfalten des Airbags 28 einen Gasstrom in das Rückhaltevolumen 48 bzw. die Umhüllung 46 einströmen zu lassen.
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Insgesamt ist somit aus den 1 bis 4 erkennbar, dass vorliegend insbesondere durch die Stützstruktur 36 ein Rückhaltevolumen 48 aufgespannt ist, welches entsprechend durch die Umhüllung 46 begrenzt ist. Zum Zeitpunkt des Auftreffens des Insassen ist der Innendruck innerhalb des Rückhaltevolumens 48 vorliegend prinzipiell eher geringer als dies bei einem konventionellen Airbag der Fall ist. Dies gilt insbesondere, wenn Umgebungsluft innerhalb des Rückhaltevolumens 48 angeordnet ist. Der Innendruck zur Rückhaltung wird im Verlauf des Unfallsszenarios vor allem durch den Insassen selbst bei dessen Vorverlagerung erzeugt, nämlich im Wesentlichen durch die damit einhergehende Volumenverkleinerung des Rückhaltevolumens 48. Dabei ist es besonders wichtig, dass dieser durch den Sitzinsassen erzeugte Druckaufbau zur Rückhaltung möglichst effizient erfolgt.
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Aus diesem Grund wird in Zusammenschau mit den 3 bis 6 jeweilige Verbindungselemente 52, 54, 56, 58 erkennbar, welche sich innerhalb des jeweiligen Rückhaltevolumens 48 des Airbags erstrecken und mittels welchen entsprechende Hohlkörper 38 und/oder Flächenbereiche bzw. Flächenelemente 44 der Umhüllung 46 miteinander verbunden sind.
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Um zunächst auf die 3 und 4 zurückzukommen, ist das dortige Verbindungselement 52 als ebenes Flächenelement gestaltet, welches das Rückhaltevolumen 48 in zwei Segmente 60, 62 unterteilt. Das Verbindungselement 54 ist im Wesentlichen als Band ausgebildet, welches jeweilige Seitenbereiche 64 des Airbags 28 bzw. die in diesem Bereich angeordneten Hohlkörper 38 miteinander verbindet. Demzufolge verläuft das Verbindungselement 54 vorliegend etwa quer zu einer Entfaltungsrichtung des Airbags 28, welches im vorliegenden Fall die Längsrichtung (x-Richtung) des Airbags 28 bzw. des Kraftwagens ist.
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Durch die beiden Verbindungselemente 52, 54 wird somit ein Aufwölben des Airbags 28 in seinen Seitenbereichen 64 bei einer entsprechenden Beaufschlagung - bedingt durch eine Vorverlagerung - des Sitzinsassen verringert. Somit kann vor allem an den Seitenbereichen 64 ein seitliches Ausweichen verringert werden, so dass sich durch das Eindringen des Sitzinsassen ein entsprechender Druck innerhalb der Umhüllung 26 des Rückhaltevolumens 48 aufbauen kann. Da die Verbindungselemente 52, 54 im mittleren Höhenbereich des Airbags 28 angeordnet sind, kann die Aufwölbung besonders wirkungsvoll vermieden werden. Zudem sind die Verbindungselemente 52, 54 bevorzugter Weise etwas kürzer ausgebildet als die Breite des Airbags 28 zwischen den beiden Seitenbereichen 64, so dass sich von außen gesehen eine konkave Luftsackform ergibt. Hierdurch kann die Aufwölbung in den Seitenbereichen 64 beim Eintauchen des Sitzinsassen 24 in den Airbag besonders wirkungsvoll verhindert werden.
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Als spezielle Ausgestaltung kann die Vorverlagerung des Insassen im Rückhaltevolumen 48 dazu genutzt werden, dass er das jeweilige Verbindungselement 52, 54 beaufschlagt. Das Verbindungselement 52, 54 zieht dadurch verstärkt die angebundenen Seitenbereiche 64 zusammen, was den Druckaufbau des Rückhaltevolumens verstärkt.
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5 zeigt dabei in einer äußerst schematischen Perspektivansicht den Airbag 28, bei welchem sich innerhalb von dessen Rückhaltevolumen 48 zwei Verbindungselemente 56 erstrecken, und zwar wiederum zwischen den jeweiligen Seitenbereichen 64. Die Verbindungselemente 56 sind dabei als Bänder gestaltet, welche sich im Wesentlichen in Hochrichtung (z-Richtung) des Airbags 28 bzw. des Kraftwagens erstrecken.
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6 zeigt schließlich jeweils in einer schematischen Seitenansicht einen Airbag 28 mit entsprechenden Verbindungselementen 58 und einen ohne entsprechende Verbindungselemente. Aus der unteren Darstellung in 6 ist dabei erkennbar, dass die beiden Verbindungselemente 58 in Hochrichtung (z-Richtung) des Airbags 28 übereinander angeordnet sind. Während die dem Sitzinsassen 22 zugewandte Abstützfläche 34 desjenigen Airbags 28, welcher keine Verbindungselemente aufweist, entsprechend tonnenformig ausgewölbt ist, kann beim Airbag 28 mit den Verbindungselementen 58 eine entsprechende Kontur der Abstützfläche 34 bereitgestellt werden, welche den Sitzinsassen bogenförmig umgibt. Hierdurch ergibt sich beispielsweise eine besonders vorteilhafte Ruckhaltefunktion. Zwischen den Verbindungselementen 58 kann hingegen eine geringfügige Aufwölbung 66 erreicht werden, beispielsweise um den Sitzinsassen 24 entsprechend aufzunehmen.
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Aus den 3 und 4 ist schließlich ein Gasgenerator 68 erkennbar, mittels welchem insbesondere die Hohlkörper 38 der Stützstruktur 36 zu befüllen bzw. zu entfalten sind.
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Die 7 und 8 zeigen schließlich äußerst schematisch zwei im Wesentlichen kubusförmige Airbags 28, welche wiederum einen analogen Aufbau zu denjenigen gemäß den 1 bis 4 aufweisen.
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Aus 7 wird dabei insbesondere ein als Flächenelement gestaltetes Verbindungselement 70 erkennbar, mittels welchem das Rückhaltevolumen 48 des Airbags in Hochrichtung (z-Richtung) in zwei Segmente 71, 72 unterteilt ist. Insoweit entspricht diese Unterteilung derjenigen des Verbindungselements 52 in den 3 und 4. Durch eine derartige Segmentierung in Hochrichtung (z-Richtung) kann zum Beispiel die Rückhaltung für unterschiedliche Körperregionen wie beispielsweise den Kopf, die Brust oder dergleichen und/oder unterschiedliche Insassengrößen abgestimmt werden.
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8 zeigt hingegen einen Airbag 28, dessen Rückhaltevolumen 48 mittels jeweiliger Verbindungselemente 74, 76 in Hochrichtung (z-Richtung) und in Längsrichtung (x-Richtung) des Airbags 28 bzw. des Kraftwagens in jeweils zwei Segmente unterteilt ist. Insoweit ergeben sich vorliegend die vier Segmente 78, 79, 80, 81. Durch die bei der Ausführungsform gemäß 8 zusätzlich vorgenommene Segmentierung in Längsrichtung (x-Richtung) kann zum Beispiel die Rückhaltung für unterschiedliche Insassenabstände zum Airbag 28 bzw. zur Abstützfläche 34 hin abgestimmt werden. Außerdem kann die Segmentierung dazu genutzt werden, dass sich der Airbag 28 in seiner Entfaltung an unterschiedliche Insassenabstände anpasst.
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Es ist klar, dass die hier vorliegenden Segmentierungen entsprechend miteinander kombiniert werden können. Weiterhin ist klar, dass auch die Verbindungselemente 70, 72 gemäß den 7 und 8 entsprechend an der Stützstruktur 36 und/oder der Umhüllung 48 angeordnet sind. Durch die Segmentierung ist es somit insbesondere möglich, unterschiedliche Kammern mit unterschiedlichen Drücken zu schaffen, um entsprechende Eigenschaften des Airbags 28 zu erreichen.
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In 9 sind in einer schematischen Seitenansicht zwei hintereinander angeordnete Fahrzeugsitze 110, 112 in einer schematischen Seitenansicht erkennbar. Die beiden Fahrzeugsitze 110, 112 können einer jeweiligen vorderen und hinteren Sitzreihe eines Personenkraftwagens zugeordnet sein. Die beiden Fahrzeugsitze 110, 112 können alternativ auch bei einem anderen Kraftwagen oder Omnibus, sowie innerhalb eines Zugabteils angeordnet sein. Gleichfalls können die beiden Sitze 110, 112 auch innerhalb einer Kabine eines Flugzeugs positioniert sein.
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Es ist erkennbar, dass sich auf dem hinteren Fahrzeugsitz 112 ein Sitzinsasse 114 befindet. Diesem Sitzinsassen 114 ist ein Airbag 116 zugeordnet, welcher vorliegend an der Ruckseite einer Rückenlehne 118 beispielsweise mittels einer losbaren Halteeinrichtung 120 positioniert ist. Insbesondere ist es natürlich aus denkbar, einen derartigen Airbag 116 als Fahrer- oder Beifahrerairbag einzusetzen.
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Der Airbag 116 umfasst ein durch eine Umhüllung 140 begrenztes Rückhaltevolumen 124, welches vorliegend in einer vergrößerten bzw. entfalteten Rückhalteposition R dargestellt ist.
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Um diese Rückhalteposition R zu erreichen, umfasst der Airbag 116 eine mechanische Stützstruktur 126, welche vorliegend eine Mehrzahl von Bauteilen - hier kreisringförmige Stabelemente 128, 130, 132, Rohre, Leisten oder dgl. - umfasst. Die Stabelemente 128, 130, 132 sind vorliegend über jeweils eine Mehrzahl von Federelementen 134, 136 jeweils miteinander verbunden. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, beispielsweise eine große Spiralfeder oder dgl. als mechanische Stützstruktur einzusetzen. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es dabei zu betrachten, dass auch andere Kombinationen von Feder- und/oder Stabelementen denkbar sind.
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Durch diese Federelemente 134, 136 ist die Stützstruktur 126 aus einer mit gestrichelten Linien 138 dargestellten Aufbewahrungsposition A in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Rückhalteposition R vergrößerbar bzw. ausfahrbar. Mit anderen Worten ist vorliegend eine mechanische Einrichtung in Form der Stützstruktur 126 geschaffen, mittels welcher das Rückhaltevolumen 124 aus der Aufbewahrungsposition A in die Rückhalteposition R vergrößert bzw. verstellt werden kann. Dies erfolgt durch die geeignete Kombination von Stabelementen 128, 130, 132 oder dgl. und Federelementen 134, 136 oder dgl. Alternativ kann in einer Ausführung mindestens eine Spiralfeder, die die Funktion der Stab - und Federelemente in sich vereint, vorgesehen sein.
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Eine solche Funktion ist beispielsweise bei einer umlaufenden Spiral- bzw. Schraubfeder gegeben.
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Die Stützstruktur 126 ist von der Umhüllung 140 bespannt bzw. überdeckt, welche ihrerseits im Wesentlichen so ausgebildet ist, dass ein Einströmen eines Gases, insbesondere von Luft, ermöglicht, ein Ausströmen des eingeschlossenen Gases, insbesondere der eingeschlossenen Luft, beispielsweise nur verlangsamt möglich ist. Mit anderen Worten ist die Umhüllung 140 so ausgebildet, dass innerhalb dieser das vergrößerte Rückhaltevolumen 124 aufgenommen werden kann.
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Dieses Rückhaltevolumen 124 ist im vorliegenden Fall durch umhullte Umgebungsluft gebildet, welche beim Entfalten bzw. Vergrößern mittels der Stützstruktur 126 in den durch die Umhüllung 140 begrenzten Raum aufgenommen wird. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass beim Entfalten bzw. Vergrößern der Stützstruktur 126 die Umgebungsluft entsprechend angesaugt, eingeschlossen oder umhüllt werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hierzu beispielsweise eine Einlassöffnung 142 vorgesehen, über welche Umgebungsluft in das Innere der Umhüllung 140 gelangen kann. Dies erfolgt dadurch, dass beim Ausfahren der Stützstruktur 126 innerhalb der Umhüllung 140 ein Unterdruck entsteht, über welchen Umgebungsluft entsprechend eingesaugt wird. Natürlich wäre hier auch ein Einschließen oder andersartiges Umhüllen von Umgebungsluft denkbar. Die Einlassoffnung 142 kann auch zum Beispiel ein Rückschlagventil beinhalten und/oder als Ausströmöffnung dienen.
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Der Airbag 116 dient vorliegend unmittelbar zur Ruckhaltung der Person 114 beispielsweise bei einem Unfall oder Aufprall. In diesem Fall wird durch die Vergrößerung des Rückhaltevolumens 124 in die Rückhalteposition R erreicht, dass der Sitzinsasse 114 entsprechend in den Airbag 116 eintauchen kann. Das Rückhaltesystem 16 ist somit als Airbag ausgebildet bzw. wirkt als solcher. Durch den Innendruck des Rückhaltevolumens 124 bzw. der Umgebungsluft innerhalb der Umhüllung 140 wird dabei eine Energieabsorption bzw. Dämpfung der Bewegung des Sitzinsassen 114 in Richtung nach vorne erreicht, welche dieser bei einer entsprechenden Kollision bzw. einem entsprechenden Aufprall durchläuft. Die Stützstruktur 126 ist insbesondere durch die Federelemente 134, 136 dabei derart nachgiebig ausgebildet, dass das Rückhaltesystem 116 seine Rückhaltewirkung entfalten kann. Gegebenenfalls kann die Stützstruktur 126 in einem gewissen Rahmen zur Rückhaltung der Person 114 beitragen.
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Insgesamt ist aus 1 somit erkennbar, dass vorliegend eine Trennung zwischen der Entfaltungs- bzw. Vergrößerungsfunktion einerseits und der Ruckhaltefunktion andererseits geschaffen ist. Die Entfaltungs- bzw. Vergrößerungsfunktion wird im Wesentlichen durch die Stützstruktur 126 erreicht, wobei durch die Federelemente 134, 36 ein entsprechendes Ausfahren der Stützstruktur 126 in Richtung nach hinten und auf den Sitzinsassen 114 zu erreicht wird. Die Ruckhaltefunktion des Airbags 116 wird hingegen - zumindest im Wesentlichen - durch das durch die Umhüllung 140 begrenzte Rückhaltevolumen 124 erreicht, welches mittels der Stützstruktur 126 zuvor entsprechend vergrößert worden ist. Dabei macht man sich die Trägheit des Rückhaltevolumens bzw. vorliegend der Umgebungsluft innerhalb der Umhüllung 140 zu Nutze.
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Innerhalb der Umhüllung 140 kann dabei wenigstens eine Auslassoffnung 144 vorgesehen sein, über welche Umgebungsluft aus der Umhüllung 140 ausströmen bzw. ausgelassen werden kann, wenn der Sitzinsasse 114 auf das Rückhaltesystem auftrifft. Somit kann auf einfache Weise die Dämpfung bzw. Energieabsorption des Airbags 116 eingestellt werden. Die wenigstens eine Auslassöffnung 144 kann dabei mit einem Verschluss versehen sein, welcher sich bei Überschreiten einer bestimmten Belastung, beispielsweise einem bestimmten Innendruck, öffnet. Die Öffnung kann dabei reversibel sein, beispielsweise durch eine federbeaufschlagte oder federnde Klappe. Auch eine irreversible Ausbildung, beispielsweise in Form einer Berstmembran oder dgl., des Verschlusses ist denkbar. Durch den Verschluss erreicht man dabei eine praktisch unbegrenzte Standzeit des Rückhaltevolumens 124 ohne auf die wichtige Dämpfung durch die Abströmöffnung 144 verzichten zu müssen. Diese Abströmung wird z.B. durch eine Beaufschlagung bzw. ein Auftreffen des Sitzinsassen/Benutzers auf den Airbag 116 geöffnet.
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Insbesondere in Verbindung mit einem Airbag 116, welcher durch den Benutzer aus der Aufbewahrungsposition bzw. Aufbewahrungsausdehnung in die Rückhalteposition bzw. Rückhalteausdehnung manuell aufgezogen werden kann, ergibt sich hierdurch beispielsweise im Flugzeug der Vorteil, dass bei einer Evakuierung, Rettung oder dgl. ein gegebenenfalls verbleibendes Rückhaltevolumen 124 leicht zusammengedrückt werden kann, um hierdurch eine Behinderung zu vermeiden. Ein leichtes Verstauen ist somit ebenfalls gewährleistet. Hierdurch kann beispielsweise auf Federelemente oder Stabelemente verzichtet werden. Zum leichten Aufziehen können eine oder mehrere aufgespannte Flächen vorteilhaft sein. Diese sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Zum Aufspannen können Schlaufen oder ahnliches dienen, die gegebenenfalls auch zur Befestigung am Sicherheitsgurt oder ahnlichem dienen können.
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Der vorliegende Airbag 116 kann beispielsweise eine lediglich schematisch angedeutete Einheit 146 zur Kommunikation mit einem beispielsweise kraftwagenseitigen Vorhersagesystem umfassen, wobei mittels des Vorhersagesystems ein drohender Aufprall bzw. eine Kollision des Kraftwagens oder dgl. zu detektieren ist. Somit kann das Rückhaltesystem 116 frühzeitig in die Rückhalteposition R vergrößert bzw. entfaltet werden, damit dieses frühzeitig vor dem Aufprall an Ort und Stelle ist. Durch die Stützstruktur 126 ist dabei eine beliebig lange Standzeit möglich, ohne dass sich das Rückhaltevolumen 124 im Wesentlichen verringert. Durch die Stützstruktur 126 ist dabei eine langsame und ungefährliche Entfaltung des Rückhaltesystems 116 möglich. Somit kann mittels des Airbags 116 eine vorausschauende Sensierung von bevorstehenden Unfällen entsprechend umgesetzt werden, um der zu schutzenden Person eine entsprechende Rückhaltung zu bieten.
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Eine derartige vorausschauende Sensierung des Airbags kann nicht nur bei Kraftwagen, Omnibussen oder Zügen eingesetzt werden, sondern vielmehr auch in der Schiff-, Luft- und Raumfahrt, erfolgen.
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Aus 9 ist wiederum schematisch ein Verbindungselement 154 erkennbar, welche sich innerhalb des Rückhaltevolumens 124 des Airbags 116 erstrecken und mittels welchen entsprechende mechanische Bauteile (Stabelemente 128, 130, 132 bzw. Federelemente 134, 136) und/oder Flächenbereiche bzw. Flächenelemente der Umhüllung 140 miteinander verbunden sind.
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Bezüglich der konkreten Ausgestaltung des bzw. der Verbindungselemente 154 wird dabei auf die Ausführungsformen gemäß den 1 bis 8 verwiesen. Das Verbindungselement 154 kann wiederum als ebenes Flächenelement gestaltet sein, welches das Rückhaltevolumen 124 in mehrere Segmente 150, 152 unterteilt. Das Verbindungselement 154 kann zudem im Wesentlichen als Band ausgebildet sein, welches jeweilige Seitenbereiche des Airbags 116 bzw. die in diesem Bereich angeordneten mechanischen Bauteile (Stabelemente 128, 130, 132 bzw. Federelemente 134, 136) miteinander verbindet. Demzufolge verlauft das Verbindungselement 154 vorliegend etwa quer zu einer Entfaltungsrichtung des Airbags 116, welches im vorliegenden Fall die Längsrichtung (x-Richtung) des Airbags 116 bzw. des Kraftwagens ist.
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Durch das jeweilige Verbindungselement 154 wird somit ein Aufwölben des Airbags 116 in seinen Seitenbereichen bei einer entsprechenden Beaufschlagung - bedingt durch eine Vorverlagerung - des Sitzinsassen verringert, so dass sich durch das Eindringen des Sitzinsassen ein entsprechender Druck innerhalb der Umhüllung 140 des Rückhaltevolumens 124 aufbauen kann. Zudem kann das Verbindungselement 154 bevorzugter Weise etwas kürzer ausgebildet sein als die Breite des Airbags 116, so dass sich von außen gesehen eine konkave Luftsackform ergibt. Hierdurch kann die Aufwölbung in den Seitenbereichen beim Eintauchen des Sitzinsassen 114 in den Airbag 116 besonders wirkungsvoll verhindert werden.
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Wiederum kann in einer speziellen Ausgestaltung die Vorverlagerung des Insassen 114 im Rückhaltevolumen 124 dazu genutzt werden, dass er das jeweilige Verbindungselement 154 beaufschlagt. Das Verbindungselement 154 zieht dadurch verstärkt die angebundenen Seitenbereiche zusammen, was den Druckaufbau des Rückhaltevolumens verstärkt.
