DE102008037810A1 - Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit energieabsorbierenden Elementen und Verfahren zum Abstützen eines Insassen - Google Patents

Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit energieabsorbierenden Elementen und Verfahren zum Abstützen eines Insassen Download PDF

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Abstract

Die Schutzwirkung von Airbags insbesondere bei Schrägaufprall oder bei nicht mittiger Beaufschlagung soll verbessert werden. Hierzu wird ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem bzw. Rückhaltesystem mit einem Gassack (2), der im gefüllten oder entfalteten Zustand eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und mindestens einem energieabsorbierenden Element (1) vorgeschlagen, das an dem Gassack (2) angebracht ist, um den Gassack (2) zu entfalten oder um dessen Stützkraft lokal zu erhöhen. Das oder die energieabsorbierenden Elemente (1) sind derart angeordnet, dass mindestens ein energieabsorbierendes Element sich an einen Insassen anlegen und zumindest in Grenzen dessen Bewegungen zumindest teilweise folgen kann und eine insassenschützende Funktion aufweist und/oder dass der Gassack (2) gegenüber einem abzustützenden Insassen eine Trichterfunktion aufweist. Durch diese Trichterfunktion wird der Insasse beim Aufprall zum Zentrum (5) des Airbags geleitet und gegebenenfalls durch die Seitenwände auch seitlich geschützt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit einem Gassack, der im gefüllten oder entfalteten Zustand eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und mit einem oder mehreren energieabsorbierenden Elementen, die an dem Gassack angebracht sind, um den Gassack zu entfalten und/oder um dessen Stützkraft lokal zu erhöhen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abstützen eines Insassen bei einem Aufprall eines Fahrzeugs durch Füllen oder Entfalten eines Gassacks, so dass er eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt.
  • Die Schutzwirkung von Airbags kann reduziert sein, wenn ein zu schützender Insasse ihn nicht möglichst mittig trifft. Außerdem kann ein Airbag bei besonders hoher Unfallschwere oder bei einem Schrägaufprall vom Insassen durchgedrückt werden, so dass kein dämpfendes Gas zwischen Insassen und harten Aufprallteilen mehr zur Verfügung steht. Derartige Probleme treten bei sämtlichen bekannten Typen von Airbags auf.
  • Konventionelle Airbags besitzen einen Gassack, der bei einem Aufprall des Fahrzeugs mit einem Gasgenerator gefüllt wird. Außerdem sind so genannte „Windowbags" bekannt, die fest an den Fenstern eines Fahrzeugs befestigt sind und gasgefüllte Röhren besitzen. Darüber hinaus sind mechanische Airbags bekannt, die sich rein mechanisch mit Hilfe von Federkraft entfalten. Weiterhin wurden so genannte „Stützstruktur-Airbags" entwickelt, deren Stützstruktur mittels eines Gasstroms aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar ist. Eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, ein Kanalsystem bildenden Hohlkörpern werden durch gezielte Beeinflussung des Gasstroms gefüllt. Einhergehend mit der Entfaltung wird das durch die Stützstruktur bzw. die dazwischen aufgespannte Umhüllung begrenzte Rückhaltevolumen aufgespannt, welches in der Regel mit der Umgebungsluft bei Umgebungsdruck gefüllt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Insassensicherheitssystem vorzuschlagen, bei dem die Schutzwirkung bei Schrägaufprall bzw. bei nicht mittig vor einem Gassack sitzenden Personen verbessert ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit einem Gassack, der im gefüllten oder entfalteten Zustand eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und mindestens einem energieabsorbierenden Element, das an dem Gassack angebracht ist, um den Gassack zu entfalten und/oder um dessen Stützkraft lokal zu erhöhen, wobei das mindestens eine energieabsorbierende Element derart angeordnet ist, dass der Gassack gegenüber einem abzustützenden Insassen eine Trichterfunktion aufweist und/oder das mindestens eine energieabsorbierende Element zum Anlegen an einen Insassen und zum zumindest teilweise Folgen von dessen Bewegungen ausgelegt ist, um eine zusätzliche insassenschützende Funktion auszuüben.
  • Darüber hinaus wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Verfahren zum Abstützen eines Insassen bei einem Aufprall eines Fahrzeugs durch Füllen und/oder Entfalten eines Gassacks, so dass er eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und
    • – Leiten des Insassen bei dem Aufprall zu einem vorgegebenen Zielpunkt, indem in einem vorgegebenen Bereich des Gassacks die ortsabhängige Stützkraft durch ein oder mehrere energieabsorbierende Elemente eine Komponente in Richtung auf den vorgegebenen Zielpunkt erhält und/oder
    • – Anlegen mindestens eines energieabsorbiernden Elements des Gassacks an einen Insassen, das zum zumindest teilweise Folgen von dessen Bewegungen ausgelegt ist, um eine zusätzliche insassenschützende Funktion auszuüben.
  • In vorteilhafter Weise wird der Insasse durch die Trichterfunktion bzw. die spezifische Stützkraftverteilung beim Auftreffen auf den Gassack zu einem vorgegebenen Zielpunkt geleitet. Dadurch erhöht sich die Sicherheit des Rückhaltesystems, da ein Durchdrücken des Gassacks in den meisten Fällen so gezielt verhindert werden kann.
  • Das mindestens eine energieabsorbierende Element kann einen Schaumstoffstab oder eine Schaumstoffwulst aufweisen. Damit kann an kritischen Stellen die Gefahr des Durchdrückens vermindert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das energieabsorbierende Element eine oder mehrere gasgefüllte Röhren auf. Auch sie eignen sich dazu, dem Gassack bzw. dem Airbag eine funktionsgerechte Form zu verleihen.
  • Speziell kann das mindestens eine energieabsorbierende Element eine an einem menschlichen Körper angepasste Struktur bilden. Dadurch lässt sich vermeiden, dass einzelne Stellen des menschlichen Körpers beim Aufprall übermäßig belastet werden. Vorzugsweise bilden die energieabsorbierenden Elemente im Hauptaufprallbereich eine schlüssellochrandähnliche Form. Dadurch trifft der Körper eines Insassen beim Aufprall auf eine gleichmäßig gespannte Fläche, was die Insassenkinematik bei der Rückhaltung verbessern kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element von dem Gassack zu dessen Abstützung an einer Fahrzeuginnenfläche absteht. Selbstverständlich können auch mehrere der energieabsorbierenden Elemente von dem Gassack zur Abstützung abstehen. Durch diese zusätzliche Abstützung lässt sich z. B. verhindern, dass das Rückhaltesystem beispielsweise bei einem Schrägaufprall nicht mehr seine Trichterfunktion erfüllen kann.
  • Ferner können das/die energieabsorbierenden Elemente in Hauptaufprallrichtung eine sich verjüngende Struktur bilden. Beispielsweise können zylindrische Elemente V-förmig angeordnet sein. Eine derartige Struktur sorgt dann dafür, dass der Insassen während seiner Vorverlagerung im Luftsack verstärkt Richtung Mitte der V-Form gelenkt wird. Dies hat auch zur Folge, dass der Airbag den Insassen auch zu einem wesentlichen Teil seitlich umschließt und damit eine Helm- bzw. Schutzanzugfunktion übernimmt, besonders wenn sich mindestens ein energieabsorbierendes Element an den Insassen anlegt und dessen Bewegungen zumindest teilweise folgen kann.
  • Insbesondere kann der Gassack Teil eines Stützstruktur-Airbags oder eines mechanischen Airbags sein. Die gasgefüllten Röhren bzw. die mechanischen Stützelemente und/oder mindestens ein zusätzlich aufgebrachtes energieabsorbierendes bzw. stützendes Element sind dabei so angeordnet, dass sie die Trichterfunktion und/oder auch die Helm- und Schutzanzugfunktion ermöglichen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • 1 eine Schrägansicht eines Stützstruktur-Airbags mit Trichter- und/oder Schutzanzugfunktion und
  • 2 den Aufprall eines Dummy auf den Airbag von 1.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Fahrzeuginsassensicherheitssystem anhand eines Stützstruktur-Airbags näher erläutert. Die Erfindung ist aber auch auf mechanische Airbags mit Stäben und Federn sowie auf konventionelle Airbags gegebenenfalls mit segmentierten Bereichen anwendbar.
  • Generell basiert die vorliegende Erfindung auf dem Gedanken, energieabsorbierende Elemente an einer Airbagumhüllung bzw. einem Gassack vorzusehen. Diese energieabsorbierenden Elemente werden so angeordnet, dass sie ein „Einfangen" bzw. günstiges Positionieren eines zurückzuhaltenden Körpers (z. B. Insasse) bewirken und damit eine Art Trichterfunktion erfüllen. Seitliche Abschnitte des Rückhaltesystems einschließlich des Gassacks und der energieabsorbierenden Elemente (nachfolgend Airbag genannt) können sich außerdem gezielt an den zu schützenden Körper anlegen und somit eine Helmfunktion oder Schutzanzugfunktion erfüllen.
  • 1 zeigt einen entfalteten Stützstruktur-Airbag. Er befindet sich in einer vollständig entfalteten Rückhalteposition. Die Stützstruktur ist durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen ein Kanalsystem bildenden Hohlkörpern 1 geschaffen. Die Hohlkörper 1 sind hier als schlauchartige Röhrkörper gestaltet, welche miteinander zu einem fachwerkartigen bzw. gerüstartigen Kanalsystem verbunden sind. Dabei bestehen die Hohlkörper 1 vorliegend aus einem flexiblen, mit Gas zu befüllenden Schlauchmaterial.
  • Durch die fachwerkartigen miteinander verbundenen Hohlkörper 1 sind somit einzelne Fächer der Stützstruktur geschaffen, welche durch Flächenelemente 2 ausgefüllt sind. Diese Flächenelemente 2 bestehen aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem Stoff- oder Gummimaterial Insgesamt bilden die Flächenelemente 2 eine Umhüllung, durch welche ein durch die Stützstruktur umschlossenes Rückhaltevolumen umschlossen ist. Die Flächenelemente 2 besitzen Ein- und Ausströmöffnungen 3, durch die Umgebungsluft beim Entfalten in den Airbag einströmt und bei Belastung gezielt ausströmt.
  • Die einzelnen Hohlkörper 1 sind mit einem Gasgenerator verbunden, mittels welchem im Falle einer Kollision des Kraftwagens ein Gasstrom erzeugt werden kann, der in das Kanalsystem der Stützstruktur einströmt. Einhergehend damit wird das durch die Stützstruktur bzw. die Umhüllung begrenzte Rückhaltevolumen aufgespannt, welches hier mit Umgebungsluft, welche bei Umgebungsdruck vorliegt, gefüllt wird. Die Flächenelemente 2 bilden somit einen Gassack, der durch die Stützstruktur aufgespannt wird.
  • In dem vorliegenden Beispiel sind die als energieabsorbierende Elemente dienenden Hohlkörper 1 im mittleren Bereich des Airbags bzw. Luftsacks in Form eines Schlüssellochrands 4 angeordnet. Diese Form ist in 1 durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht. Die einzelnen mit Gas gefüllten Hohlkörper 1 besitzen im Verhältnis zu ihrer unmittelbaren Umgebung eine erhöhte Steifigkeit. Der Airbag ist daher im Bereich der Flächenelemente 2 etwas nachgiebiger als unmittelbar an den Hohlkörpern 1. Aufgrund der Schlüssellochrandform 4 ergibt sich im mittleren Bereich des Airbags somit eine Trichterfunktion. Trifft der Insasse mit seinem Kopf beispielsweise im Bereich der Hohlkörper 1 am Schlüssellochrand 4 auf, so wird er in das nachgiebigere Zentrum 5 in der Mitte der Schlüssellochrandform 4 geleitet. Dies lässt sich dadurch erklären, dass die Stützkraft in der Nähe oder unmittelbar auf den Hohlkörpern 1 höher ist als die Stützkraft der Flächenelemente 2 und somit ein zum Zentrum 5 gerichteter Gradient entsteht. Am geringsten ist die Stützkraft im Zentrum 5, so dass der auftreffende Körper gemäß der Funktion eines Trichters dorthin gelenkt bzw. verschoben wird.
  • Die Trichterfunktion kann durch geeignete Anordnung der Hohlkörper 1 weiter verstärkt werden. In dem Beispiel von 1 sind daher an der Oberseite des Airbags zwei röhrenförmige Hohlkörper 1 V-förmig angeordnet. Die V-Form dieser beiden Hohlkörper 1 ist in 1 mit gepunkteter Linie 6 verdeutlicht. Speziell werden hierdurch die oberen Ecken 7 und 8 des Airbags in Fahrt- bzw. Aufprallrichtung besser gestützt, so dass sie beim Aufprall ihre Position eher beibehalten. Der mittlere Bereich des röhrenförmigen Hohlkörpers 1, der die beiden Eckpunkte 7 und 8 verbindet, wird leichter einknicken, wodurch die Trichterfunktion der Schlüssellochrandform 4 weiterverstärkt wird.
  • 2 zeigt den Fall, dass ein Dummy auf den voll entfalteten Stützstruktur-Airbag aufprallt. Zum Zeitpunkt der maximalen Beschleunigung ist der Dummy am tiefsten in den Airbag eingetaucht. Es ist zu erkennen, dass die Seitenwände des Airbags an der linken und rechten Seite des Dummy 9 ihre Form verhältnismäßig gut beibehalten. Sie schützen den Dummy 9 bzw. den Insassen somit beim Aufprall auch von der Seite. Damit ergibt sich im Bereich des Kopfes eine Helmfunktion und im Bereich des Oberkörpers eine Schutzanzuganzugfunktion.
  • Die Trichter- und die Schutzanzugfunktion können beide für sich (auch ohne die andere) umgesetzt werden. Der Einsatz beider (z. B. Trichterfunktion zum gezielten Anlegen der Schutzelemente) kann vorteilhaft sein, ist aber nicht notwendig.
  • Insbesondere ist in 2 zu erkennen, dass die Ecken 7 und 8 in Fahrtrichtung nahezu ihre Position behalten, der dazwischen befindliche Hohlkörper 1 jedoch eingeknickt wird. Damit ist die Trichterfunktion offenkundig.
  • Selbst wenn der Insasse nicht mittig vor dem Airbag sitzt, wird er durch die Trichterfunktion in die Mitte 5 des Airbags geleitet. Dies setzt jedoch voraus, dass der Airbag bzw. die Stützstruktur des Airbags an geeigneten Flächen des Fahrzeuginnenraums abgestützt ist.
  • Im vorliegenden Fall bilden beispielsweise die Seitenwände links und rechts am Airbag verhältnismäßig stabile Strukturen, so dass der Insasse von dort aus eine erhöhte Stützkraft erfährt und entsprechend zum Zentrum des Airbags geleitet wird. Der Airbag kann so dimensioniert sein oder weitere energieabsorbierende Elemente aufweisen, mit denen er beispielsweise an Fensterscheiben, Säulen, der Instrumententafel des Fahrzeugs oder Ähnlichem gestützt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Airbag auf den aufprallenden Insassen lenkende Kräfte ausüben kann und sich die energieabsorbierenden Elemente gezielt beispielsweise an den zu schützenden Kopf anlegen können.
  • Die Trichterfunktion kann beispielsweise auch durch segmentierte Bereiche des Gassacks erzielt werden. Die segmentierten Bereiche bringen je nach Bauweise unterschiedliche Stützkräfte auf, um den Insassen entsprechend zu leiten und als energieabsorbierende Elemente Energie in vorbestimmter Weise aufzunehmen.
  • Weiterhin kann die Trichterfunktion auch beispielsweise durch eines oder mehrere Fangbänder erzielt werden, die den Airbag bzw. Gassack an spezifischen Stellen einschnüren. Durch situationsgerechtes Lösen der Fangbänder oder des Fangbands kann die Trichterfunktion adaptiv verändert werden. Dies bedeutet, dass die Stützkräfte situationsabhängig verändert und damit die Richtung, in die der Insasse geleitet werden soll, in gewissem Maß aufprallspezifisch verändert werden kann.

Claims (10)

  1. Fahrzeuginsassensicherheitssystem mit – einem Gassack, der im gefüllten oder entfalteten Zustand eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und – mindestens einem energieabsorbierenden Element (1), das an dem Gassack angebracht ist, um den Gassack zu entfalten und/oder um dessen Stützkraft lokal zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass – das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) derart angeordnet ist, dass der Gassack gegenüber einem abzustützenden Insassen (9) eine Trichterfunktion aufweist und/oder das mindestens eine energieabsorbierende Element zum Anlegen an einen Insassen und zum zumindest teilweise Folgen von dessen Bewegungen ausgelegt ist, um eine zusätzliche insassenschützende Funktion auszuüben.
  2. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) Schaumstoffstäbe und/oder Schaumstoffwülste aufweist.
  3. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) eine oder mehrere gasgefüllte Röhren aufweist.
  4. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) eine an einem menschlichen Körper angepasste Struktur (4) bildet.
  5. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element im Hauptaufprallbereich des Gassacks eine schlüssellochrandähnliche Form (4) bildet.
  6. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) von dem Gassack zu dessen Abstützung an einer Fahrzeuginnenfläche absteht.
  7. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine absorbierende Element (1) in Hauptaufprallrichtung des Gassacks eine sich verjüngende Struktur (6) bildet.
  8. Fahrzeuginsassensicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassack Teil eines Stützstrukturairbags oder eines mechanischen Airbags ist.
  9. Verfahren zum Abstützen eines Insassen (9) bei einem Aufprall eines Fahrzeugs durch – Füllen und/oder Entfalten eines Gassacks, so dass er eine vorgegebene Stützkraftverteilung besitzt, und – Leiten des Insassen (9) bei dem Aufprall zu einem vorgegebenen Zielpunkt (5), indem in einem vorgegebenen Bereich des Gassacks die ortsabhängige Stützkraft durch ein oder mehrere energieabsorbierende Elemente (1) eine Komponente in Richtung auf den vorgegebenen Zielpunkt (5) erhält und/oder – Anlegen mindestens eines energieabsorbiernden Elements des Gassacks an einen Insassen, das zum zumindest teilweise Folgen von dessen Bewegungen ausgelegt ist, um eine zusätzliche insassenschützende Funktion auszuüben.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energieabsorbierende Element (1) den Insassen (9) beim Aufprall zu einem wesentlichen Teil auch seitlich umschließen.
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