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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Airbag für ein Kraftfahrzeug, um den Insassenschutz im Falle eines Frontalaufprallereignisses zu optimieren, und insbesondere einen im Armaturenbrett eingebauten integrierten Airbag, der im Falle eines Frontalaufpralls ausgelöst wird, um sich aufzublasen, um Frontalaufprälle zu mindern und die Brust, den Kopf und die unteren Gliedmaßen eines Kraftfahrzeuginsassen zurückzuhalten.
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Die Verbesserung der Crashtauglichkeit von Kraftfahrzeugen ist seit langem das Ziel von Autoherstellern und Politikern. In den Vereinigten Staaten wurde der Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) No. 208 eingeführt, um bessere Insassenreaktionen auf Frontalaufprallereignisse zu fördern. Zusammengefasst fordert die Norm FMVSS 208 gegenwärtig, dass ein simulierter Fahrzeuginsasse nach einem Kraftfahrzeugaufprall gegen ein starres Hindernis mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 35 Meilen pro Stunde Kopf- und Brustabbremsungen sowie rechte und linke Oberschenkelbelastungen ausgesetzt ist, die innerhalb spezifizierter Grenzen liegen. Zusätzlich führt die US-Verkehrssicherheitsbehörde ihr Programm zur Bewertung von Neufahrzeugen (NCAP) durch, das der Öffentlichkeit die Ergebnisse ihrer Tests berichtet, die den Prozeduren der Norm FMVSS 208 entsprechend durchgeführt wurden.
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Angesichts dieser Testprotokolle wurden Vorderwagenstrukturen optimiert, um bei derartigen Frontalaufprallereignissen die frontalen Sicherheitsanforderungen einzuhalten. Das heißt, es wurden Techniken angewandt, um die kinetische Energie solcher Frontalaufprälle zu absorbieren und den Schweregrad des Sekundäraufpralls, der zwischen dem Insassen und den Innenraumteilen der Fahrgastzelle auftreten kann, zu reduzieren. Zusätzlich zu den technisch vorgesehenen Strukturen für Vorderwagenteile wie z.B. Motorraum, Motorhaube, Kotflügel, Vorderradaufhängung und Unterbodenteile wurden Insassen-Rückhaltesysteme eingesetzt. Solche Insassen-Rückhaltesysteme, insbesondere für Beifahrer, schließen anpassungsfähige Sitzgurte, energieabsorbierende Handschuhkästen und Airbag-Systeme ein.
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Airbag-Systeme zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind dem Fachmann allgemein wohlbekannt. Traditionell wurden derartige Airbag-Systeme in Kraftfahrzeug-Innenräumen verwendet, um Aufprälle der Insassen gegen Kraftfahrzeug-Innenraumteile und -strukturen wie Lenkräder, Armaturenbretter, Kniepolster, Handschuhkästen, Seitentüren und Säulen zu mindern und zu reduzieren. Solche Airbag-Systeme sind ausgelegt, um sich bei Erkennung des Aufprallereignisses abhängig von seinem Schweregrad sehr schnell zu entfalten.
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Bei der Anwendung von Frontalaufprall-Airbags ist es jedoch manchmal erforderlich, zum Zurückhalten des Insassen zwei separate Airbags einzusetzen, um optimale Testergebnisse innerhalb der spezifizierten Kriterien zu erhalten. Insbesondere im Fall der Beifahrer-Position ist ein erster Beifahrer-Airbag oft in einem oberen Teil des Armaturenbretts montiert und kommt, wenn er aufgeblasen wird, mit der Brust und dem Kopf des Insassen in Kontakt. Ein separater zweiter Knie-Airbag kann in einem unteren Teil des Armaturenbretts montiert sein und kommt, wenn er aufgeblasen wird, mit den unteren Gliedmaßen, insbesondere mit den Knien des Insassen in Kontakt, um die Belastung an den Oberschenkeln des Insassen zu verringern. Die Verwendung eines separaten Knie-Airbags trägt jedoch zur Erhöhung der Kosten, der Komplexität und des Gewichts bei. Zum Beispiel ist zusätzlicher Konstruktionsstahl erforderlich, um den Knie-Airbag an das Armaturenbrett zu befestigen und eine geeignete Verstärkung bereitzustellen. Deshalb wären Lösungen vorteilhaft, um ohne Verwendung eines separaten Knie-Airbags akzeptable simulierte Insassenreaktionen, insbesondere Oberschenkelbelastungen, zu erhalten.
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Die Airbag-Einheit, die hierin offenbart wird, erreicht die obige Optimierung der simulierten Insassenreaktion auf Frontalaufprallereignisse insbesondere durch Bereitstellen eines integrierten Airbags, der im oberen Teil des Armaturenbretts montiert ist. Der integrierte Airbag weist im aufgeblasenen Zustand einen Airbag-Hauptabschnitt auf, der eine obere Kammer definiert, und einen unteren Verlängerungsabschnitt, der eine vom Airbag-Hauptabschnitt abhängige Kammer definiert. Der Airbag-Hauptabschnitt im aufgeblasenen Zustand wirkt so gegen den Kopf und die Brust des Insassen, dass eine Rückhaltekraft gegen den Kopf und die Brust des Insassen erzeugt wird, und der untere Verlängerungsabschnitt im aufgeblasenen Zustand wirkt so gegen das Paar Knie des Insassen, dass die Oberschenkelkräfte an den Knien des Insassen gemindert werden.
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Einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung gemäß wird ein integriertes Airbag-System offenbart, um Verletzungen von Insassen im Falle eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls eines Kraftfahrzeugs gegen ein frontales starres Hindernis oder eine andere Struktur, die vor dem Kraftfahrzeug angeordnet ist zu mindern. Das Kraftfahrzeug weist eine Fahrgastzelle mit einem vorwärtsgerichteten Sitz auf, auf welchem ein Insasse getragen wird, und eine Platte, die vor dem vorwärtsgerichteten Sitz und diesem gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Platte einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweist. Das Airbag-System schließt einen integrierten Airbag ein, der auf das Armaturenbrett montiert ist, wobei der integrierte Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand aufweist. Der integrierte Airbag im aufgeblasenen Zustand weist einen Airbag-Hauptabschnitt auf, der eine obere Kammer definiert, und einen unteren Verlängerungsabschnitt, der eine Kammer definiert, die vom Airbag-Hauptabschnitt abhängig ist und mit dem Airbag-Hauptabschnitt in Fluidverbindung steht. Ein Gasgenerator ist in Wirkbeziehung mit dem integrierten Airbag gekoppelt und bläst den integrierten Airbag in Reaktion auf eine elektrische Betätigung mit einem Gas auf. Ein Aufprallsensor erzeugt im Falle eines Aufpralls ein Signal, und ein Controller verarbeitet das vom Aufprallsensor erzeugte Signal und betätigt bei Berechnung einer vorbestimmten Aufprallstärke am Fahrzeug den Gasgenerator elektrisch, wobei der Airbag-Hauptabschnitt im aufgeblasenen Zustand so gegen den Kopf und Brust des Insassen wirkt, dass eine Rückhaltekraft gegen den Insassen erzeugt wird, und der untere Verlängerungsabschnitt im aufgeblasenen Zustand so gegen das Paar Knie des Insassen wirkt, dass die Oberschenkelkräfte an den Knien des Insassen, die während des Aufpralls durch den Kontakt mit dem unteren Teil der Platte erzeugt werden, gemindert werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der vorwärtsgerichtete Sitz ein Vordersitz des Kraftfahrzeugs ist, der Insasse der Beifahrer ist, und die Platte das Armaturenbrett ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei die Fahrgastzelle eine benachbart zu und über dem Armaturenbrett angeordnete Windschutzscheibe aufweist, die teilweise einen oberen Raum zwischen dem Kopf und der Brust des Insassen, der Windschutzscheibe und dem Armaturenbrett definiert, wobei der Airbag-Hauptabschnitt im aufgeblasenen Zustand den oberen Raum zwischen dem Kopf und der Brust des Insassen, der Windschutzscheibe und dem Armaturenbrett im Wesentlichen ausfüllt.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der untere Teil des Armaturenbretts teilweise einen unteren Zwischenraum zwischen den Knien des Insassen und dem Armaturenbrett definiert, wobei der untere Verlängerungsabschnitt im aufgeblasenen Zustand den unteren Zwischenraum zwischen den Knien des Insassen und dem Armaturenbrett im Wesentlichen ausfüllt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, das einen integrierten Airbag verwendet, der in eine im Armaturenbrett vorgesehene Aussparung montiert ist.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der integrierte Airbag im oberen Teil des Armaturenbretts eingebaut ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei die Oberschenkelbelastung des Insassen während des Aufprallereignisses anfänglich eine Zugbelastung ist, während nachfolgende Oberschenkelbelastungen Druckbelastungen sind.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der untere Verlängerungsabschnitt nach dem Aufblasen des Airbag-Hauptabschnitts aufgeblasen wird.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der Airbag-Hauptabschnitt eine im Wesentlichen kugelförmige Kammer definiert und der untere Verlängerungsabschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kammer definiert.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein integrierter Airbag zum Mindern der Verletzungen von Insassen während eines Frontalaufpralls, umfassend einen Hauptabschnitt, einen unteren Verlängerungsabschnitt, der vom Hauptabschnitt abhängig ist, und einen Gasgenerator, der in eine Platte montiert ist, wobei der Hauptabschnitt beim Aufblasen gegen den Kopf und Brust des Insassen wirkt und der untere Verlängerungsabschnitt beim Aufblasen gegen die Knie des Insassen wirkt, um die Oberschenkelkräfte an den Knien, die während des Aufpralls durch den Kontakt mit der Platte entstehen, zu mindern.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbag-System, wobei der Airbag-Hauptabschnitt eine im Wesentlichen kugelförmige Kammer definiert und der untere Verlängerungsabschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kammer definiert, die vom Airbag-Hauptabschnitt abhängig ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Anwendung eines Airbag-Systems, um im Falle eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls eines Kraftfahrzeugs gegen ein frontales starres Hindernis oder eine andere Struktur, die vor dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, eine Widerstandskraft gegen einen Insassen zu erzeugen, um den Insassen vor einem Aufprall gegen Innenraumteile des Kraftfahrzeugs zurückzuhalten, wie oben dargelegt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens einer Fahrgastzelle mit einem vorwärtsgerichteten Sitz, auf welchem ein Insasse getragen wird, und einem Armaturenbrett, das vor dem vorwärtsgerichteten Sitz und diesem gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Armaturenbrett einen oberen Teil und einen unteren Teil aufweist. Im aufgeblasenen Zustand weist der integrierte Airbag einen Airbag-Hauptabschnitt auf, der eine obere Kammer definiert, und einen unteren Verlängerungsabschnitt, der eine vom Airbag-Hauptabschnitt abhängige Kammer definiert. Der Aufprallsensor wird in das Kraftfahrzeug montiert, um bei einem Frontalaufprallereignis in unmittelbarer Nähe der Fahrzeugfront ein Signal zu erzeugen und das Signal einem Controller zuzuführen. Ein Gasgenerator ist in Wirkbeziehung mit dem integrierten Airbag gekoppelt, um den integrierten Airbag in Reaktion auf eine elektrische Betätigung mit einem Gas aufzublasen, wenn der Controller eine vorbestimmte Aufprallstärke am Kraftfahrzeug berechnet. Der Airbag-Hauptabschnitt wird aufgeblasen, um so gegen den Kopf und die Brust des Insassen zu wirken, dass eine Rückhaltekraft gegen den Insassen erzeugt wird, und der untere Verlängerungsabschnitt wird aufgeblasen, um so gegen das Paar Knie des Insassen zu wirken, dass die Oberschenkelkräfte an den Knien des Insassen, die während des Aufprallereignisses durch den Kontakt mit dem unteren Teil des Armaturenbretts erzeugt werden, gemindert werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Anwendung eines Airbag-Systems, wobei der untere Verlängerungsabschnitt nach dem Aufblasen des Airbag-Hauptabschnitts aufgeblasen wird.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Anwendung eines Airbag-Systems, wobei der Airbag-Hauptabschnitt eine im Wesentlichen kugelförmige Kammer definiert und der untere Verlängerungsabschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Kammer definiert.
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Diese und weitere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung gehen für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und beigefügten Zeichnungen hervor.
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1 ist eine Seitenansicht des Beifahrer-Airbags des Stands der Technik im aufgeblasenen Zustand;
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2 ist eine Seitenansicht des Beifahrer-Airbags und des separaten Knie-Airbags des Stands der Technik im aufgeblasenen Zustand;
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3 ist eine Seitenansicht des integrierten Beifahrer-Airbags gemäß der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenem Zustand;
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4 ist eine perspektivische Vorderansicht des integrierten Beifahrer-Airbags gemäß der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenem Zustand;
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5 ist eine grafische Darstellung, die die voraussichtlichen rechten Oberschenkelbelastungen ohne Knie-Airbag, mit separatem Knie-Airbag und mit einem integrierten Airbag gemäß der vorliegenden Offenbarung vergleicht; und
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6 ist eine grafische Darstellung, die die voraussichtlichen linken Oberschenkelbelastungen ohne Knie-Airbag, mit separatem Knie-Airbag und mit einem integrierten Airbag gemäß der vorliegenden Offenbarung vergleicht.
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Zu Beschreibungszwecken beziehen sich hierin die Begriffe "oben", "unten", "rechts", "links", "hinten", "vorne", "vertikal", "horizontal" und Ableitungen davon auf die Erfindung, wie sie in 1 orientiert ist. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene andere Orientierungen und Schrittfolgen aufweisen kann, außer bei ausdrücklicher gegenteiliger Angabe. Es versteht sich auch, dass die spezifischen Vorrichtungen und Prozesse, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, lediglich beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte sind, die in den beigefügten Ansprüchen definiert werden. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend zu verstehen, außer bei anderslautender Angabe in den Ansprüchen.
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Bezug nehmend auf 1 bis 4, umfasst ein Kraftfahrzeug 10 eine Fahrgastzelle 12 mit einer Vordersitzbaugruppe 14 und einem Armaturenbrett 16, wobei die Fahrgastzelle 12 teilweise durch eine Windschutzscheibe 18 und einen Dachabschnitt 20 definiert wird. Der Insasse 22, insbesondere ein Beifahrer, wird von der Vordersitzbaugruppe 14 getragen. Die Vordersitzbaugruppe 14 ist typischerweise konfiguriert, um nach vorne und hinten verschiebbar zu sein. Der Insasse 22 auf dem Vordersitz wird hauptsächlich von einer Beifahrersitz-Sicherheitsgurteinheit 24 zurückgehalten, umfassend ein Gurtband 26, eine untere lösbare Halterung 28, die an der innenliegenden Seite der Vordersitzbaugruppe 14 befestigt werden kann, einen oberen Sicherheitsgurt-Ring 30 auf der sogenannten B-Säule 32, welchen das Gurtband 26 durchläuft, und ein unteres Gehäuse 34, in welches eine Bandrolle und eine Trägheitskupplung 36 eingebaut sind, die im Falle eines Frontalaufpralls ein weiteres Abrollen des Gurtbands 26 verhindert. Es ist jedoch anzumerken, dass der Insasse 22 unabhängig davon, ob er angegurtet ist oder nicht, von der Verbesserung der vorliegenden Offenbarung profitiert.
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Ein zusätzlicher Insassenschutz kann durch einen Beifahrer-Standardairbag 38 ohne die hierin offenbarte Verbesserung gewährleistet werden, wie in 1 gezeigt. Der Beifahrer-Airbag 38 ist auf der Oberseite 40 des Armaturenbretts 16 montiert, in unmittelbarer Nähe der Windschutzscheibe 18 und nach oben und zum Vordersitz-Insassen 22 hin gerichtet, und ist angeordnet, um bei einem Frontalaufprall eines vorbestimmten Schweregrads betätigt zu werden. Das heißt, bei einem Fahrzeugaufprall gegen ein starres Hindernis (nicht gezeigt) sendet ein Sensor 42 ein Signal an die elektronische Steuereinheit 44 oder ECU. Sobald das Signal verarbeitet ist, betätigt die ECU 44 einen Gasgenerator 46, der in Wirkbeziehung mit dem Beifahrer-Airbag 38 gekoppelt ist, um den Beifahrer-Airbag 38 zu entfalten. Der Beifahrer-Airbag 38, der typischerweise aus Nylon oder Polyester besteht, ist derart konfiguriert, dass der Beifahrer-Airbag 38 sich im aufgeblasenen Zustand zu einer im Wesentlichen kugelförmigen Konfiguration entfaltet, um in der Fahrgastzelle 12 den Raum unterhalb der Windschutzscheibe 18 in unmittelbarer Nähe des Armaturenbretts 16 und vor dem Insassen 22 im Wesentlichen auszufüllen, wodurch eine relativ konforme Fläche 48 hergestellt wird, gegen welche die Brust 50 und der Kopf 52 des Insassen 22 während eines Aufprallereignisses zurückgehalten werden.
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Obwohl sich der in 1 gezeigte Beifahrer-Airbag 38 in simulierten Insassenreaktionen als äußerst wirksam erwiesen hat, um die Konformität mit den Kopf- und Brust-Abbremsungskriterien zu erreichen, ist solch ein Beifahrer-Airbag 38 an sich jedoch nicht wirksam, um die rechten und den Oberschenkelbelastungen nach einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 35 Meilen pro Stunde gegen eine starre Barriere innerhalb der spezifizierten Grenzen zu mindern. Zu diesem Zweck wurden energieabsorbierende Kniepolster 56 eingesetzt, wie in 1 gezeigt.
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Eine andere Lösung, um die rechten und linken Oberschenkelbelastungen innerhalb der spezifizierten Grenzen zu mindern, war die Anwendung eines separaten zweiten Knie-Airbags 58, der in einen unteren Teil 60 des Armaturenbretts 16 eingebaut ist und der, wenn er aufgeblasen wird, mit den unteren Gliedmaßen, insbesondere mit den Knien 62 des Insassen 22 in Kontakt kommt, um die Belastung an den Oberschenkeln 64 des Insassen zu reduzieren, wie in 2 gezeigt. Die Verwendung eines separaten Knie-Airbags 58 trägt jedoch zur Erhöhung der Kosten, der Komplexität und des Gewichts bei. Zum Beispiel ist zusätzlicher Konstruktionsstahl erforderlich, um den separaten Knie-Airbag 58 an das Armaturenbrett 16 zu befestigen und eine geeignete Verstärkung bereitzustellen. Ein separater Knie-Airbag 58 verbraucht auch wertvollen Raum im Armaturenbrett und erfordert separate Sensorschleifen für die Airbag-Elektronik. Das heißt, die Verwendung eines separaten Knie-Airbags 58 erfordert zwei Gasgeneratoren 46 und 66, einen für den Beifahrer-Airbag 38 und einen für den Knie-Airbag 58, um einen optimalen Schutz für die Brust 50, den Kopf 52 und die unteren Gliedmaßen wie z.B. die Knie 62 und Oberschenkel 64 eines Insassen zu gewährleisten. Zwei Airbags, zwei Zündvorrichtungen und zweifache zugehörige Schaltungen werden benötigt.
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Der integrierte Airbag 68 der vorliegenden Offenbarung stellt für die Airbag-Systeme des Stands der Technik eine wirksame In-Position-Airbag-Entfaltungslösung bereit. Der offenbarte integrierte Airbag 68, der auch aus Nylon oder Polyester besteht, ist im verstauten Zustand in eine Aussparung 70 montiert, die auf dem oberen Teil 40 des Armaturenbretts 16 liegt. Der integrierte Airbag 68 weist im aufgeblasenen Zustand einen Airbag-Hauptabschnitt 72 auf. Der Airbag-Hauptabschnitt 72 definiert eine obere Kammer, die im Wesentlichen einen oberen Raum ausfüllt, der durch die Windschutzscheibe 18 definiert wird, die benachbart zu und über dem Armaturenbrett 16 angeordnet ist. Bevorzugt ist der Airbag-Hauptabschnitt im Wesentlichen kugelförmig, wie gezeigt, um den oberen Raum wirksam auszufüllen. Doch auch andere Formen können verwendet werden, wie z.B. dreieckig, rechteckig, elliptisch oder trapezförmig. Der Airbag-Hauptabschnitt 72 wirkt im aufgeblasenen Zustand gegen die Brust 50 und den Kopf 52 des Insassen 22, um eine Rückhaltekraft gegen den Insassen 22 zu erzeugen.
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Der integrierte Airbag 68 der vorliegenden Offenbarung weist auch einen unteren Verlängerungsabschnitt 74 auf, der eine vom Airbag-Hauptabschnitt 72 abhängige Kammer definiert und mit dem Airbag-Hauptabschnitt 72 in Fluidverbindung steht, wie in 3 und 4 gezeigt. Der untere Teil 60 des Armaturenbretts 16 definiert teilweise einen unteren Zwischenraum G zwischen den Knien 62 des Insassen 22 und dem unteren Teil 60 des Armaturenbretts 16, wobei der untere Verlängerungsabschnitt 74 im aufgeblasenen Zustand den unteren Zwischenraum G zwischen den Knien 62 des Insassen 22 und dem Armaturenbrett 16 im Wesentlichen ausfüllt. Bevorzugt ist der untere Verlängerungsabschnitt 74 im Wesentlichen rechteckig, wie gezeigt. Doch auch andere Formen können verwendet werden, wie z.B. dreieckig, elliptisch oder trapezförmig, solange der Zwischenraum G ausgefüllt wird.
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Der untere Verlängerungsabschnitt 74 wirkt im aufgeblasenen Zustand so gegen das Paar Knie 62 des Insassen 22, dass die Oberschenkelkräfte an den Knien 62 des Insassen 22, die während eines Aufprallereignisses durch den Kontakt mit dem oberen Teil 60 des Armaturenbretts 16 erzeugt werden, verringert werden. Bevorzugt ist die Breite des unteren Verlängerungsabschnitts 74 ausreichend, um den Kontakt beider Knie 62 des Insassen 22 mit dem unteren Verlängerungsabschnitt 74 zu gewährleisten. Dementsprechend ist die Tiefe des unteren Verlängerungsabschnitts 74 bevorzugt ausreichend, um den vertikalen Kontakt der Knie 62 der prototypischen 5.-Perzentil-Insassin, des prototypischen 50.-Perzentil-Insassen und des prototypischen großen 95.-Perzentil-Insassen mit dem unteren Verlängerungsabschnitt 74 zu gewährleisten.
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Wie oben ist ein Gasgenerator 46 in Wirkbeziehung mit dem integrierten Airbag 68 gekoppelt und bläst bei Berechnung einer vorbestimmten Aufprallstärke am Kraftfahrzeug 10 den integrierten Airbag 68 in Reaktion auf eine elektrische Betätigung mit einem Gas wie z.B. Natriumazid auf, wenn ein Aufprallsensor 42 bei einem Aufprallereignis ein Signal erzeugt und das Signal an einen Controller 44 zur Verarbeitung des vom Aufprallsensor 42 erzeugten Signals leitet.
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Es wird davon ausgegangen, dass der offenbarte integrierte Airbag 68 einen einzigartigen Insassenschutz für die unteren Gliedmaßen des Insassen 22 gewährleistet. Wie in den in 5 bis 6 dargestellten Simulationen gezeigt, sind die voraussichtlichen Oberschenkel 64-Spitzenbelastungen bei dem nur gegen die Brust 50 und den Kopf 52 des Insassen wirkenden Beifahrer-Airbag 38 in Kombination mit einem Kniepolster 56 nahezu dreimal höher als die des gegen die Brust 50 und den Kopf 52 des Insassen wirkenden Beifahrer-Airbags 38 in Kombination mit einem separaten Knie-Airbag 58. Zum weiteren Vergleich wird aufgrund der Konfiguration des Airbags 68 der vorliegenden Offenbarung der untere Verlängerungsabschnitt 74 der vorliegenden Offenbarung nach dem Aufblasen des Airbag-Hauptabschnitts 72 aufgeblasen. Dadurch werden die Brust 50 und der Kopf 52 des Insassen 22 anfänglich zurückgehalten, während die unteren Gliedmaßen des Insassen 22 trägheitsbedingt dazu neigen, sich nach vorne zu bewegen. Danach entfaltet sich der untere Verlängerungsabschnitt 74 und beginnt, gegen die Knie 62 des Insassen 22 zu wirken. Demnach ist die anfängliche Belastung, welcher die Oberschenkel 64 des Insassen während eines Aufprallereignisses ausgesetzt sind, derart, dass die anfängliche Oberschenkel 64-Belastung eine Zugbelastung ist, und nachfolgende Oberschenkel 64-Belastungen Druckbelastungen sind, wie in 5 bis 6 gezeigt, wobei die Oberschenkel 64-Spitzenbelastungen im Vergleich zum gegen die Brust 50 und den Kopf 52 des Insassen wirkenden Beifahrer-Airbag 38 mit einem separaten Knie-Airbag 58 gut ausfallen, jedoch ohne die Kosten und die Komplexität, die mit einem separaten Knie-Airbag 58 einhergehen.
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Demnach wird ein kostenwirksames Verfahren zur Anwendung eines Airbag-Systems offenbart, um im Falle eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls eines Kraftfahrzeugs 10 gegen ein frontales starres Hindernis oder eine andere vor dem Kraftfahrzeug 10 angeordnete Struktur eine Widerstandskraft gegen einen Insassen 22 zu erzeugen, um den Insassen 22 vor dem Aufprall gegen Innenraumteile des Kraftfahrzeugs 10 zurückzuhalten, wie oben dargelegt. Ein integrierter Airbag 68 wird in einer Fahrgastzelle 12 bereitgestellt, die einen vorwärtsgerichteten Sitz 14, auf welchem ein Insasse 22 getragen wird, und ein Armaturenbrett 16 aufweist, das vor dem vorwärtsgerichteten Sitz 14 und diesem gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Armaturenbrett 16 einen oberen Teil 40 und einen unteren Teil 60 umfasst. Der integrierte Airbag 68 weist einen Hauptabschnitt 72 auf, der bevorzugt eine im Wesentlichen kugelförmige Kammer definiert, und einen unteren Verlängerungsabschnitt 74, der bevorzugt eine im Wesentlichen rechteckige Kammer definiert, die vom Airbag-Hauptabschnitt 72 abhängig ist. Der im Kraftfahrzeug 10 montierte Aufprallsensor 42 erzeugt bei einem Frontalaufprallereignis in unmittelbarer Nähe der Front des Fahrzeugs 10 ein Signal und führt das Signal einem Controller 44 zu. Ein Gasgenerator 46 ist in Wirkbeziehung mit dem integrierten Airbag 68 gekoppelt, um den integrierten Airbag 68 in Reaktion auf eine elektrische Betätigung mit einem Gas aufzublasen, wenn der Controller 44 eine vorbestimmte Aufprallstärke am Kraftfahrzeug 10 berechnet. Der Airbag-Hauptabschnitt 72 wird aufgeblasen, um so gegen die Brust 50 und den Kopf 52 des Insassen 22 zu wirken, dass eine Rückhaltekraft gegen den Insassen 22 erzeugt wird, während der untere Verlängerungsabschnitt 74 aufgeblasen wird, um so gegen das Paar Knie 62 des Insassen 22 zu wirken, dass die Oberschenkelkräfte an den Knien 62 des Insassen 22, die während eines Aufprallereignisses durch den Kontakt mit dem unteren Teil 60 des Armaturenbretts 16 erzeugt werden, reduziert werden.
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Der integrierte Airbag 68 der vorliegenden Offenbarung gewährleistet eine einheitliche Zurückhaltung der Brust 50, des Kopfs 52 und der Knie 62 des Insassen. Zudem weist der integrierte Airbag 68 den Vorteil auf, dass er ein Einzelmodul verwendet, um die Brust 50, den Kopf 52 und die unteren Gliedmaßen des Insassen zu schützen. Das integrierte Frontalaufprall-Airbag-System, das hierin offenbart wird, ist leicht, erfordert eine minimale Verpackung und setzt eine bewährte Gasgeneratortechnologie ein. Zudem vermeidet das offenbarte integrierte Frontalaufprall-Airbag-System die Zusatzkosten, die zusätzliche Komplexität und das Zusatzgewicht eines separaten Knie-Airbags. Zum Beispiel werden der zusätzliche Konstruktionsstahl, der erforderlich ist, um den separaten Knie-Airbag 58 am Armaturenbrett 16 zu befestigen und eine geeignete Verstärkung bereitzustellen, sowie die zweifachen Sensorschleifen für den Knie-Airbag 58 gänzlich vermieden.
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Es versteht sich, dass Änderungen und Modifikationen an der obigen Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ferner versteht es sich, dass diese Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt werden, außer, wenn diese Ansprüche durch ihren Wortlaut ausdrücklich anderes besagen.
