Adaptiver Kniegassack
für eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Kniegassack für eine Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung mit einem solchen Kniegassack.
Das Aufblas- und Abströmverhalten von Gassäcken wird mit Crashtest- Dummys in Aufprallversuchen getestet. Crashtest-Dummys sind dem menschlichen Körper nachgebildete, lebensgroße Puppen. Um bei den Simulationen die unterschiedlichen anatomischen Gegebenheiten realer Personen gebührend zu berücksichtigen, werden die Versuche in der Regel mit drei verschiedenen Dummys durchgeführt: Der „50-Prozent-Mann" mit einer Körpergröße von 175 cm und einem Gewicht von 78 kg soll allgemein einem „normal" großen Fahrzeuginsassen entsprechen, der „95-Prozent-Mann" mit einer Körpergröße von 188 cm und einem Gewicht von 101 kg einem großen Fahrzeuginsassen und die„5-Prozent-Frau" mit einer Körpergröße von 152 cm und einem Gewicht von 54 kg einem kleinen Fahrzeuginsassen. Aufgrund der unterschiedlichen Physis variieren die normalen Sitzpositionen der verschiedenen Dummys bei den Crashtest-Versuchen entsprechend. Aus der DE 10 2004 009 013 A1 ist eine Seitenaufprall-Rückhaltevorrichtung zum Schutz eines auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen in einem Kraftfahrzeug mit einem Gassack bekannt, der sich an den Körperbau des Fahrzeuginsassen anpasst. Der Gassack entfaltet sich zwischen einer Seitenstruktur des Fahrzeugs und dem Fahrzeuginsassen und weist eine erste
BESTÄTIGUNGSKOPIE
Abströmöffnung auf, die in einem dem Fahrzeuginsassen zugewandten Bereich des Gassacks angeordnet ist. Die vertikale Position der Abströmöffnung ist so gewählt, dass sie vom Oberkörper eines kleinen Fahrzeuginsassen nicht, wohl aber von einem großen Fahrzeuginsassen abgedeckt wird. Somit ergibt sich für einen kleinen Fahrzeuginsassen ein geringerer Innendruck im Gassack als für einen großen Fahrzeuginsassen.
In der EP 1 279 565 A1 ist ein gattungsgemäßer Kniegassack für eine Insassenschutzeinrichtung gezeigt, bei dem ein Entlüftungsloch in einem oberen Endabschnitt vorgesehen ist. Das Entlüftungsloch interagiert mit einem über dem Kniegassack angeordneten Beifahrergassack. Wenn die Beine des Fahrzeuginsassen auf den entfalteten Kniegassack treffen und das Entlüftungsloch anfangs noch nicht durch den Beifahrergassack abgedeckt ist, kann Gas aus dem Entlüftungsloch abströmen. Dadurch wird der auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Aufprall gedämpft. Sobald jedoch der entfaltete Beifahrergassack das Entlüftungsloch bedeckt, wird die Gasabfuhr aus dem Entlüftungsloch begrenzt, so dass ein Mindestinnendruck des Kniegassacks für eine längere Zeitdauer erhalten bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anpassung der Schutzwirkung eines aufgeblasenen Kniegassacks an den Körperbau eines Fahrzeuginsassen zu ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kniegassack für eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kniegassacks sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben. Der erfindungsgemäße Kniegassack für eine Fahrzeuginsassen-
Rückhaltevorrichtung kann zwischen einem festen Fahrzeugbauteil und den Beinen eines Fahrzeuginsassen eine entfaltete Gebrauchsposition einnehmen. Der Kniegassack umfasst einen Gassackmantel, wenigstens eine darin gebildete Abströmöffnung und eine Steuereinrichtung zur selektiven Freigabe der Abströmöffnung. Die Steuereinrichtung ist im Inneren des Kniegassacks angeordnet und so eingerichtet, dass sie die Abströmöffnung in Abhängigkeit der Ausdehnung des Kniegassacks in einer bestimmten Ausdehnungsrichtung freigibt oder blockiert.
Die Erfindung basiert auf der Grundidee, dass durch eine Anpassung des Kniegassackinnendrucks an die physische Konstitution des jeweiligen Fahrzeuginsassen eine verbesserte Schutzwirkung erreicht werden kann. Im Vergleich zu aufwändigen „aktiven" Lösungen, die z. B. eine elektronische Insassenqualifizierung und einen mehrstufigen Gasgenerator benötigen, ist eine „passive" Lösung deutlich kostengünstiger realisierbar.
Ausgehend von dieser Grundidee beruht vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass der Abstand zwischen dem unteren Teil der Instrumententafel, aus dem sich ein Kniegassack üblicherweise entfaltet, und den Beinen des Fahrzeuginsassen bei normaler Sitzposition vom Körperbau des Fahrzeuginsassen abhängt. Dem wird auch bei Crashtest-Versuchen mit Dummys Rechnung getragen: Der besagte Abstand ist bei Versuchen mit 5- Prozent-Dummys (entsprechend einem kleinen Fahrzeuginsassen) geringer als bei Versuchen mit einem 50-Prozent-Dummy (entsprechend einem normal großen Fahrzeuginsassen).
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung des Kniegassacks zur selektiven Freigabe der Abströmöffnung sorgt dafür, dass die Abströmöffnung in Abhängigkeit der Ausdehnung des Kniegassacks (in Richtung des Fahrzeuginsassen) freigibt oder blockiert. So kann im Falle eines kleinen Fahrzeuginsassen, der aufgrund des geringen Abstands seiner Beine zur Instrumententafel nur eine begrenzte Ausdehnung des Kniegassacks zulässt, die Abströmöffnung freigegeben werden, um den Aufprall auf den Kniegassack zu dämpfen. Dagegen kann im Falle eines normal großen Fahrzeuginsassen aufgrund des größeren Beinabstands eine vollständige Entfaltung des Gassacks in Richtung des Fahrzeuginsassen erfolgen, was die Steuereinrichtung dazu veranlasst, die Abströmöffnung zu blockieren. Der Gassackinnendruck bleibt dann länger auf einem hohen Niveau. Somit kann unabhängig von der Konstitution des Fahrzeuginsassen immer die gleiche Menge Gas zum Aufblasen des in den Kniegassacks eingesetzt werden, da sich der Innendruck automatisch anpasst. Eine Insassenqualifizierung oder ein mehrstufiger Gasgenerator sind für die erfindungsgemäße Lösung nicht erforderlich. Zudem hat die Anordnung der Steuereinrichtung im Inneren des Kniegassacks den Vorteil, dass beim Einbau des Kniegassacks keine zusätzlichen Arbeitsschritte notwendig sind.
Dem passiven Grundkonzept der Erfindung folgend ist eine passive Erkennung des Ausmaßes der Ausdehnung des Kniegassacks in Richtung des Fahrzeuginsassen vorgesehen, die auf den Abstand der Beine des Fahrzeuginsassen zur Instrumententafel und damit auf dessen Körperbau schließen lässt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinrichtung hierfür ein Fangband auf, das die Entfaltung des Kniegassacks in der relevanten Ausdehnungsrichtung begrenzen kann. Vorteilhaft ist eine Auslegung des Fangbands, insbesondere dessen Länge, so, dass bei einer (von außen) ungehinderten Ausdehnung des Kniegassacks in Richtung des Fahrzeuginsassen alleine das innenliegende Fangband die Entfaltung begrenzt, was auf einen (normal) großen Fahrzeuginsassen schließen lässt. Bei einem kleinen Fahrzeuginsassen dagegen sollte die Entfaltung nicht durch das Fangband, sondern schon vorher durch die Beine des Fahrzeuginsassen begrenzt werden. Bei einer solchen Auslegung kann die Ausdehnung des Fangbands somit als Kriterium zur Unterscheidung zwischen einem kleinen und einem (normal) großen Fahrzeuginsassen dienen.
Um diese Funktionalität des Fangbands zu gewährleisten, bietet sich eine Gestaltung an, bei der das Fangband einerseits an einem dem Fahrzeugbauteil gegenüberliegenden Abschnitt des Gassackmantels und andererseits an einem dem Fahrzeuginsassen gegenüberliegenden Abschnitt des Gassackmantels befestigt ist, bezogen auf die Gebrauchsposition des Kniegassacks.
Zum selektiven Verschließen der Abströmöffnung weist die Steuereinrichtung vorzugsweise ein Schließelement, insbesondere in Form einer Klappe, und ein Zugmittel auf, das einerseits an das Fangband und andererseits an das Schließelement gekoppelt ist. Mit einer solchen Konstruktion kann das oben beschriebene unterschiedliche Verhalten des Fangbands bei kleinen und (normal) großen Fahrzeuginsassen effektiv zur automatischen "Bedienung" des Schließelements genutzt werden.
Im Rahmen dieses Steuerungskonzepts ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei der ein Ende des Zugmittels in oder an einer Falte des Fangbands lösbar befestigt ist, vorzugsweise durch eine Reißnaht. Bei einem kleinen Fahrzeuginsassen sind aufgrund der durch den Insassen selbst herbeigeführten Begrenzung der Gassackausdehnung die auf die Falte und die Reißnaht
wirkenden Kräfte so gering, dass das Zugmittel unter Spannung in einer Position gehalten wird, in der es das Schließelement von der Abströmöffnung fern hält. Bei einem großen Fahrzeuginsassen ist die Belastung des Fangbands dagegen so groß, dass die Reißnaht aufreißt und das Zugmittel freigibt. Wenn das Zugmittel nicht mehr unter Spannung steht, nimmt das Schließelement automatisch eine Blockierstellung ein, in der es die Abströmöffnung verschließt.
Um ein solches Verhalten des Schließelements herbeizuführen, kann das Schließelement als Klappe so gestaltet sein, dass ein Randabschnitt der Klappe mit dem Gassackmantel verbunden ist, während ein freier Abschnitt der Klappe an das Zugmittel gekoppelt ist. Wenn sich das Zugmittel vom Fangband löst, kann die zuvor festgehaltene Klappe dann selbsttätig umklappen.
Um sicherzustellen, dass die Klappe in die richtige Richtung, also auf die Abströmöffnung, klappt, ist gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der Randabschnitt mittels einer Naht am Gassackmantel befestigt ist, die einen gekrümmten Verlauf aufweist. Die Krümmung des Nahtverlaufs gibt im Zusammenspiel mit den bei der Ausdehnung bzw. im vollständig aufgeblasenen Gebrauchszustand des Kniegassacks im Gassackmantel wirkenden Kräften eine eindeutige Klapprichtung vor. Dadurch ist ein Schwenken der Klappe in einer zur gewünschten Richtung entgegengesetzten Richtung praktisch ausgeschlossen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Gestaltung und Anordnung der Klappe entspricht der Verlauf der Naht im Wesentlichen einem Kreisbogen eines die Abströmöffnung umgebenden Kreises oder einem entsprechenden Bogen einer Ellipse oder einem gleichartigen eckigen Verlauf. Mit einem solchen Nahtverlauf ist gewährleistet, dass der freie Abschnitt der Klappe genau auf die Abströmöffnung klappt und diese sicher verschließt.
Eine Anordnung der Abströmöffnung im oberen Bereich des Kniegassacks, vorzugsweise im oberen Drittel, bezogen auf die Gebrauchsposition des Kniegassacks, hat den Vorteil, dass ein mehr oder weniger senkrecht zur Ausdehnung des Fangbands.orientiertes Zugmittel eingesetzt werden kann. Dies ermöglicht bei einer Ausgestaltung, bei der das Zugmittel an das Fangband gekoppelt ist, eine optimale Krafteinleitung in das Zugmittel. Es ist grundsätzlich
aber auch eine Anordnung der Abströmöffnung im unteren oder in einem anderen Bereich des Kniegassacks möglich.
Es sind auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gassacks möglich, deren Steuereinrichtung zur selektiven Freigabe der Abströmöffnung nicht zwingend ein Fangband benötigen. Bei diesen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ein Schließelement zum selektiven Verschließen der Abströmöffnung aufweist, wobei am Schließelement ein Zugmittel angreift, dessen Spannung von der Ausdehnung des Kniegassacks in der bestimmten Ausdehnungsrichtung abhängt. Je nachdem, wie stark das Zugmittel während und nach der Entfaltung des Kniegassacks gespannt ist, wird das Schließelement von der Abströmöffnung weggezogen, sodass die Abströmöffnung freigegeben ist, oder nicht. Auch Zwischenstellungen sind grundsätzlich möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Gestaltung weist das Schließelement am Außenumfang eine oder mehrere nach innen ragende Ausnehmungen auf. In Umfangsrichtung ist nur der Bereich außerhalb der Ausnehmung bzw. sind nur die Bereiche zwischen den Ausnehmungen mit dem Rand der Abströmöffnung verbunden. Eine solche Gestaltung ermöglicht es, das Schließelement einerseits sicher am Rand der Abströmöffnung zu befestigen und andererseits sicherzustellen, dass bei einer Zugwirkung auf das Schließelement Gas am zurückgezogenen Schließelement vorbei durch die Ausnehmungen abströmen kann.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht einen in das Innere des Kniegassacks eingeschlagenen Abströmabschnitt als Schließelement vor, wobei die Abströmöffnung in diesem Abströmabschnitt vorgesehen ist. Solange der Abströmabschnitt mit der Abströmöffnung durch das Zugmittel im Inneren des Gassacks gehalten wird, kann kein Gas abströmen. Wenn aber das Zugmittel nicht unter Spannung steht, kann der Abströmabschnitt ausklappen und dadurch die Abströmöffnung freigeben. Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kniegassacks ist das Zugmittel zwischen zwei Anbindungspunkten so angeordnet, dass durch eine extern herbeigeführte Verformung des Kniegassacks der Weg des Zugmittels zwischen den beiden Anbindungspunkten
verkürzt wird. Das bedeutet, dass eine Interaktion des Kniegassacks mit den Beinen oder Knien des Fahrzeuginsassen während der Entfaltung des Gassacks eine Entspannung des Zugmittels bewirkt. Dadurch kann, wie oben beschrieben, die Abströmöffnung bewusst freigegeben werden, um eine Verringerung des Gassackihnendrucks zu ermöglichen.
Ein solches Verhalten kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Zugmittel durch Schlaufen geführt ist, die, bezogen auf die Gebrauchsstellung des Kniegassacks, in Querrichtung abwechselnd an einer dem festen Fahrzeugbauteil zugewandten Gassackwand und einer den Beinen des Fahrzeuginsassen zugewandten Gassackwand angeordnet sind. So ergibt sich ein Zick-Zack-Verlauf des Zugmittels, dessen„Amplitude" verringert wird, wenn die Beine oder Knie des Fahrzeuginsassen die Entfaltung des Gassacks behindern.
Der Innendruck des Kniegassacks kann noch besser an die tatsächlichen Umstände angepasst werden, indem die Steuereinrichtung so ausgelegt wird, dass der effektive Abströmquerschnitt der Abströmöffnung von der Ausdehnung des Kniegassacks in der bestimmten Ausdehnungsrichtung abhängt.
Das durch die Abströmöffnung entweichende Gas kann entweder direkt in die Umgebung abgegeben werden, oder zum Schutz des Fahrzeuginsassen in eine Überströmkammer. In letzterem Fall mündet die Abströmöffnung nicht ins Freie, sondern in die eigens vorgesehene Überströmkammer.
Die Erfindung schafft auch eine Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Kniegassack. Der Kniegassack ist bei der erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung so eingebaut, dass die Ausdehnungsrichtung, d. h. die Richtung der Gassackausdehnung, in deren Abhängigkeit die Abströmöffnung freigegeben oder blockiert wird, von dem festen Fahrzeugbauteil zu den Beinen des Fahrzeuginsassen weist.
Außerdem sollte im Hinblick auf die konkrete Einbausituation der erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung sichergestellt sein, dass bei einer Ausführungsform, bei der die Ausdehnung des Kniegassacks über ein Fangband „ermittelt" wird, die Länge des sich zwischen den gegenüberliegenden Wandungen des Kniegassacks erstreckenden Abschnitts
des Fangbands größer als der minimale Abstand des festen Fahrzeugbauteils von den Beinen eines kleinen Fahrzeuginsassen, aber kleiner als der entsprechende Abstand von den Beinen eines normal großen Fahrzeuginsassen ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen schematisch:
- Figur 1 eine Interaktion eines kleinen Fahrzeuginsassen mit einem aufgeblasenen erfindungsgemäßen Kniegassack in einem Fahrzeug nach einer ersten Ausführungsform.
- Figur 2 eine Interaktion eines normal großen Fahrzeuginsassen mit einem aufgeblasenen erfindungsgemäßen Kniegassack nach der ersten Ausführungsform;
- Figur 3 die Anbindung des Zugmittels an das Fangband des erfindungsge- mäßen Kniegassacks nach der ersten Ausführungsform im Detail;
- Figur 4 die Freigabe des Zugmittels bei Belastung des Fangbands;
- Figur 5 eine Draufsicht auf einen ausgebreiteten erfindungsgemäßen Kniegassack nach der ersten Ausführungsform mit freigegebenen Abströmöffnungen;
- Figur 6 eine Draufsicht auf einen ausgebreiteten erfindungsgemäßen Knie- gassack nach der ersten Ausführungsform mit blockierten Abströmöffnungen;
- Figur 7 eine Detailansicht der Klappe eines erfindungsgemäßen Kniegassacks nach der ersten Ausführungsform;
- Figur 8 eine Draufsicht auf ein Schließelement eines erfindungsgemäßen Kniegassacks nach einer zweiten Ausführungsform; - Figur 9 eine Detail-Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kniegassacks nach der zweiten Ausführungsform mit blockierter Abströmöffnung;
- Figur 10 eine Detail-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kniegassacks nach der zweiten Ausführungsform mit freigegebener Abströmöffnung;
- Figur 1 1 eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kniegassacks nach der zweiten Ausführungsform mit nicht-befüllter Überströmkammer;
- Figur 12 eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kniegassacks nach der zweiten Ausführungsform mit befüllter Überströmkammer; - Figuren 13a bis 13d Draufsichten auf einen Teil eines ausgebreiteten erfindungsgemäßen Kniegassacks nach einer dritten Ausführungsform mit unterschiedlich weit freigegebener Abströmöffnung;
- Figuren 14a bis 14d den Figuren 13a bis 13d entsprechende Schnittansichten; - Figur 15 eine Interaktion eines Fahrzeuginsassen mit einem aufgeblasenen erfindungsgemäßen Kniegassack nach einer vierten Ausführungsform;
- Figur 16 eine Interaktion eines weiter vorne sitzenden Fahrzeuginsassen mit einem aufgeblasenen erfindungsgemäßen Kniegassack nach der vierten Ausführungsform; - Figur 17 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Figur 15; und
- Figur 18 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Figur 16.
In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein Kniegassack 10 einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung in einem Kraftfahrzeug dargestellt, der sich aus einer Aufnahme heraus zwischen dem unteren Teil der Instrumententafel 12 des Fahrzeugs und den Beinen 14 bzw. 16 eines Fahrzeuginsassen entfaltet hat. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Position des Kniegassacks 10 nach dem vollständigen Aufblasen durch einen Gasgenerator wird nachfolgend als Gebrauchsposition des Kniegassacks 10 bezeichnet, auf die sich die Angaben„oben",„unten", etc. beziehen. Der Kniegassack 10 ist im Wesentlichen aus einem Gassackmantel 18 gebildet, in dem wenigstens eine Abströmöffnung 20 gebildet ist, durch die unter bestimmten Umständen, auf die später noch genauer eingegangen wird, Gas aus dem Kniegassack 10 entweichen kann. Die Abströmöffnung 20 ist im oberen Bereich des Kniegassacks 10 angeordnet, genauer gesagt im oberen Drittel bezogen auf die Gebrauchsposition des Kniegassacks 10.
Die Abströmöffnung 20 kann durch ein im Inneren des Kniegassacks 10 angeordnetes Schließelement, hier in Form einer Klappe 22, abgedeckt werden. Zur Steuerung der Klappe 22 dient unter anderem ein flexibles Zugmittel 24, z. B. in Form eines Bands oder einer Kordel. Ein erstes Ende des Zugmittels 24 ist mit der Klappe 22 verbunden, das zweite Ende mit einem Fangband 26, welches ebenfalls im Inneren des Kniegassacks 10 angeordnet ist und zur Begrenzung der Entfaltung des Kniegassacks 10 in Richtung des Fahrzeuginsassen vorgesehen ist. Hierzu ist das Fangband 26 einerseits an einem der Instrumententafel 12 gegenüberliegenden Abschnitt des Gassackmantels 18 und andererseits an einem dem Fahrzeuginsassen gegenüberliegenden Abschnitt befestigt.
Die Anbindung des Zugmittels 24 an das Fangband 26 ist in Figur 3 im Detail gezeigt. Das zweite Ende des Zugmittels 24 ist in oder an eine Falte 28 des Fangbands 26 ein- bzw. angenäht. Die hierfür verwendete Naht 30 ist eine Reißnaht, die einer vorbestimmten Belastung nicht standhält und aufreißt. Insbesondere dann, wenn auf das Fangband 26 eine bestimmte Kraft in dessen Längsrichtung einwirkt und die Falte 28 dementsprechend stark auseinandergezogen wird, reißt die Naht 30 auf und gibt das zweite Ende des Zugmittels 24 frei, wie in Figur 4 gezeigt. Die Klappe 22 zum Abdecken der einen oder mehreren Abströmöffnungen 20 ist in den Figuren 5 und 6 in verschiedenen Stellungen und in Figur 7 im Detail gezeigt. Die Klappe 22 weist einen Randabschnitt 32 auf, der mit dem Gassackmantel 18 verbunden ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen hat die Klappe 22 im Wesentlichen die Form eines Rechtecks, das an einer Seite an den Gassackmantel 18 angenäht ist. Die hierfür verwendete Naht 34 ist nicht gerade, sondern in besonderer Weise gekrümmt. Genauer gesagt entspricht der Verlauf der Naht 34 im Wesentlichen einem Kreisbogen eines die Abströmöffnung 20 umgebenden Kreises oder einem entsprechenden Bogen einer Ellipse. Auch ein entsprechender eckiger Verlauf ist möglich und soll ebenso unter den Begriff „gekrümmt" fallen. Der nicht am Gassackmantel 18 befestigte freie Abschnitt 36 der Klappe 22 ist mit dem Zugmittel 24 verbunden.
Figur 5 zeigt die Klappe 22 in einem Ausgangszustand. Das unter Spannung stehende Zugmittel 24, das am Fangband 26 befestigt ist, hält die Klappe 22 weg
von den Abströmöffnungen 20. Diese Stellung der Klappe 22 kann deshalb auch als Freigabestellung bezeichnet werden.
Figur 6 zeigt die Klappe 22 in einem Zustand, in dem sie nicht vom Zugmitte! 24 gehalten wird. Die Zugkräfte, die im Gassackmantel 18 wirken, wenn sich der Kniegassack 10 entfaltet bzw. unter Spannung gehalten wird, sorgen dafür, dass die Klappe 22 auf die Abströmöffnungen 20 geklappt wird. Verantwortlich dafür, dass die Klappe 22 in die richtige Richtung verschwenkt wird, ist der besondere gekrümmte Verlauf der Naht 34. Diese Stellung der Klappe 22, in der sie die Abströmöffnungen abdeckt, kann somit als Blockierstellung bezeichnet werden. Zurückkommend auf die Figuren 1 und 2 wird nun die unterschiedliche Funktionsweise des Kniegassacks 10 für einen kleinen und einen normal großen Fahrzeuginsassen beschrieben.
In Figur 1 ist eine Situation mit einem kleinen Fahrzeuginsassen (entsprechend einem 5-Prozent-Dummy) dargestellt. Die Beine 14 und insbesondere das Knie 38 des kleinen Fahrzeuginsassen haben bei der für Crashtests üblicherweise vorgesehenen Sitzposition und -haltung einen bestimmten minimalen Abstand x von der Instrumententafel 12. Die Länge des sich zwischen den gegenüberliegenden Wandungen des Kniegassacks 10 erstreckenden Abschnitts des Fangbands 26 mit der Falte 28, an der das Zugmittel 24 befestigt ist, ist so viel größer als der Abstand x, dass die Entfaltung des Kniegassacks 10 in Richtung des Fahrzeuginsassen nicht durch das Fangband 26, sondern durch den Fahrzeuginsassen selbst begrenzt wird, genauer gesagt durch dessen Beine 14. Das Fangband 26 steht nicht oder nur unter einer solch geringen Spannung, dass die Naht 30 nicht aufreißt. Dieser Zustand entspricht dem Ausgangszustand, in dem sich die Klappe 22 in der Freigabestellung befindet (vgl. Figuren 3 und 5). Das heißt, das am Fangband 26 und am freien Abschnitt 36 der Klappe 22 befestigte Zugmittel 24 steht unter Spannung und hält die Klappe 22 weg von der bzw. den Abströmöffnungen 20, sodass Gas aus dem Kniegassack 10 entweichen kann. Der Innendruck des Kniegassacks 10 wird dadurch verringert, sodass der Aufprall der Knie 38 des kleinen Fahrzeuginsassen auf den voll aufgeblasenen Kniegassack 10 gedämpft wird.
In Figur 2 ist die gleiche Situation wie in Figur 1 dargestellt, allerdings mit einem normal großen Fahrzeuginsassen (entsprechend einem 50-Prozent- Dummy). Der auf die üblichen Crashtest-Bedingungen bezogene minimale Abstand y der Beine 16 bzw. der Knie 40 von der Instrumententafel 12 ist hier größer als der Abstand x. Die Länge des Abschnitts des Fangbands 26 mit der Falte 28 ist so bemessen, dass unter diesen Bedingungen der Abschnitt bei der Entfaltung des Kniegassacks 10 in Richtung des Fahrzeuginsassen so stark gespannt wird, dass die Naht 30 aufreißt und das Zugmittel 24 freigibt.
Da das Zugmittel 24 nicht mehr unter Spannung steht, sorgen die Zugkräfte im Gassackmantel 18 und der Verlauf der Naht 34 dafür, dass die Klappe 22 auf die Abströmöffnung(en) 20 klappt und diese verschließt. Der Gassackinnendruck wird dadurch weitgehend konstant gehalten, um eine für den normal großen Fahrzeuginsassen ausreichende Schutzwirkung zu gewährleisten.
Wie bereits erwähnt orientieren sich Auslegung und Anordnung des Kniegassacks 10 an den Bein- und Kniepositionen der jeweiligen Crashtest- Dummys (5-Prozent- bzw. 50-Prozent-Dummy), wie sie durch die bei den Aufprallversuchen allgemein übliche Sitzhaltung und -position der Dummys vorgegeben sind (keine sogenannten OOP-Positionen).
Die Figuren 8 bis 12 beziehen sich auf eine besondere Ausführungsform, die sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform durch die Gestaltung des Schließelements (Klappe 22) und dessen Anbringung am Gassackmantel 18 unterscheidet.
Wie in Figur 8 zu sehen ist, ist das flache Schließelement 22 im Wesentlichen kreisförmig, wobei am Außenumfang in gleichen Abständen halbkreisförmige Ausnehmungen 42 vorgesehen sind. In Umfangsrichtung betrachtet sind nur die Bereiche zwischen den Ausnehmungen 42 mit Nähten 34 versehen. Die einzelnen Nähte 34 ergeben insgesamt einen gekrümmten Verlauf. Genauer gesagt entspricht der Verlauf der Nähte 34 im Wesentlichen einem (unterbrochenen) Kreisbogen eines die Abströmöffnung 20 umgebenden Kreises oder einem entsprechenden Bogen einer Ellipse. Auch ein entsprechender eckiger Verlauf ist möglich und soll ebenso unter den Begriff„gekrümmt" fallen.
Figur 9 zeigt die Befestigung des Schließelements 22 am Gassackmantel 18 mit den Nähten 34. Das Schließelement 22 ist so angeordnet, dass es die Abströmöffnung 20 vollständig abdeckt und kein oder nur sehr wenig Gas durch die Abströmöffnung 20 aus dem Kniegassack 10 entweichen kann. Gegenüber der Abströmöffnung 20, etwa in der Mitte des Schließelements 22, greift auf der der Abströmöffnung 20 abgewandten Seite das Zugmittel 24 am Schließelement 22 an.
Im Gegensatz zur Blockierstellung von Figur 9 zeigt Figur 10 eine Situation, in der das Zugmittel 24 unter Spannung steht und über eine Umlenkung, die beispielsweise an der gegenüberliegenden Seite angebracht ist, das Schließelement 22 von der Abströmöffnung 20 teilweise wegzieht. Diese Stellung des Schließelements 22, in der Gas dank der Ausnehmungen 42 durch die Abströmöffnung 20 aus dem Kniegassack 10 abströmen kann, entspricht der Freigabestellung. Die Funktionsweise des Kniegassacks 10 mit der Steuereinrichtung gemäß den Figuren 8 bis 10 ist ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Wenn vergleichbar zu der in Figur 1 gezeigten Situation die Beine 14 oder die Knie 38 eines kleinen Fahrzeuginsassen (entsprechend einem 5-Prozent-Dummy) einen bestimmten minimalen Abstand x von der Instrumententafel 12 haben, wird die Entfaltung des Kniegassacks 10 in Richtung des Fahrzeuginsassen nicht durch das Fangband 26, sondern durch den Fahrzeuginsassen selbst begrenzt. In diesem Fall ist die Länge des sich zwischen den gegenüberliegenden Wandungen des Kniegassacks 10 erstreckenden Abschnitts des Fangbands 26 mit der Falte 28, an der das Zugmittel 24 mit der Naht 30 befestigt ist, so viel größer als der Abstand x, dass die Naht 30 nicht entscheidend belastet wird und nicht aufreißt (vgl. Figur 3). Somit steht das am Fangband 26 und am Schließelement 22 befestigte Zugmittel 24 unter Spannung und zieht das Schließelement 22 - wie in Figur 10 gezeigt - weg von der Abströmöffnung 20, sodass Gas aus dem Kniegassack 10 entweichen kann. Der Innendruck des Kniegassacks 10 wird dadurch verringert, sodass die Belastung der Knie 38 des kleinen Fahrzeuginsassen gedämpft wird.
Wenn dagegen vergleichbar zu der in Figur 2 gezeigten Situation bei einem normal großen Fahrzeuginsassen (entsprechend einem 50-Prozent-Dummy) der
minimale Abstand y der Beine 16 bzw. der Knie 40 von der Instrumententafel 12 größer als der Abstand x ist, wird der Abschnitt des Fangbands 26 mit der Falte 28 bei der Entfaltung des Kniegassacks 10 in Richtung des Fahrzeuginsassen so stark gespannt, dass die Naht 30 aufreißt und das Zugmittel 24 freigegeben wird (vgl. Figur 4). Unter diesen Umständen sorgen die Zugkräfte im Gassackmantel 18 und der Gassackinnendruck dafür, dass das Schließelement 22 auf die Abströmöffnung 20 gedrückt wird und diese verschließt, wie in Figur 9 gezeigt. Der Gassackinnendruck wird dadurch weitgehend konstant gehalten, um eine für den normal großen Fahrzeuginsassen ausreichende Schutzwirkung zu gewährleisten.
Um die beschriebene Funktion zu erfüllen, muss das Schließelement 22 nicht zwingend kreisförmig sein. Auch die Form der Ausnehmungen 42 kann von einem Halbkreis abweichen. Grundsätzlich ist bereits eine einzige Ausnehmung 42 ausreichend, solange das Schließelement 22 die Abströmöffnung 20 vollständig abdecken kann.
Bei beiden Ausführungsformen kann das durch die Abströmöffnung(en) 20 entweichende Gas entweder direkt in die Umgebung abströmen oder, wie nachfolgend anhand der Figuren 1 1 und 12 beschrieben, in eine Überströmkammer des Kniegassacks. Bezogen auf die Strömungsrichtung beim Befüllen des Kniegassacks 10 ist hinter der Abströmöffnung 20 eine Überströmkammer 44 des Kniegassacks 10 vorgesehen. Die Überströmkammer 44 ist durch eine zusätzliche Lage 46 gebildet, die mit einer Reißnaht außen am Gassackmantel 18 befestigt sein kann. Die Überströmkammer 44 befindet sich im unteren Drittel des Kniegassacks 10. Figur 1 1 zeigt den Kniegassack 10 im aufgeblasenen Zustand mit verschlossener Abströmöffnung 20. Die Überströmkammer 44 ist hier nicht mit Gas befüllt, weil kein Gas am Schließelement 22 vorbeiströmen kann.
Wenn jedoch das Schließelement 22 geöffnet oder von der Abströmöffnung 20 weggezogen wird, also seine Freigabestellung einnimmt, kann Gas in die Überströmkammer 44 einströmen, wie in Figur 12 gezeigt.
Im Vergleich zu den Figuren 1 und 2 zeigen die Figuren 1 1 und 12 eine Variante des Kniegassacks 10, bei der die Abströmöffnung 20 nicht im oberen,
sondern im unteren Drittel des Kniegassacks 10 angeordnet ist. Außerdem ist das Zugmittel 24 hier nicht an einem Fangband, sondern an der Instrumententafel 12 befestigt. Das Zugmittel 24 kann entweder passiv auf das Schließelement 22 einwirken oder aktiv angesteuert werden. In jedem Fall wird die Abströmöffnung 20 in Abhängigkeit der Ausdehnung des Kniegassacks 10 in einer bestimmten Ausdehnungsrichtung (insbesondere von der Instrumententafel 12 zu den Beinen 14, 16 des Fahrzeuginsassen) freigegeben oder blockiert, wie auch bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen.
In den Figuren 13 und 14 ist eine besondere Ausführungsform des Kniegassacks 10 gezeigt, bei der der effektive Abströmquerschnitt der Abströmöffnung(en) 20 variabel ist. Das Schließelement 22 ist hier als in das Innere des Kniegassacks 10 eingeschlagener Abschnitt 48 des Kniegassacks 10 selbst gebildet, wie am besten in Figur 14a zu erkennen ist. Im Abschnitt 48 ist eine bzw. sind mehrere Abströmöffnung(en) gebildet, weshalb dieser Abschnitt im Folgenden als Abströmabschnitt 48 bezeichnet wird.
Je nachdem wie weit der Abströmabschnitt 48 aus dem Gassackinneren nach außen ragt, wird ein unterschiedlich großer effektiver Abströmquerschnitt freigegeben. Eingestellt wird der effektive Abströmquerschnitt wiederum mithilfe des Zugmittels 24, dessen eines Ende am Abströmabschnitt 48 angebracht ist. Das andere Ende des Zugmittels 24 kann wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen an einem Fangband 26 oder an der Instrumententafel 12 des Fahrzeugs angebracht sein.
Die Figuren 13a und 14a zeigen eine Situation, in der bei aufgeblasenem Kniegassack 10 das Zugmittel 24 unter sehr starker Spannung steht und den Abströmabschnitt 48 vollständig im Gassackinneren hält. Dementsprechend ist der effektive Abströmquerschnitt gleich Null und es tritt kein Gas aus. In der in den Figuren 13d und 14d gezeigten Situation ist das Zugmittel 24 dagegen gar nicht gespannt, sodass der Abströmabschnitt 48 vollständig nach außen ragt. Der Abströmquerschnitt ist hier maximal. Die Figuren 13b und 13c bzw. 14b und 14c zeigen Situationen zwischen den beiden Extremen, bei denen das Zugmittel 24 stark (Figuren 13b, 14b) bzw. schwach gespannt ist (Figuren 13c, 14c) und sich der Abströmquerschnitt entsprechend einstellt.
Der Abströmabschnitt 48 kann auch ein separates Element sein, das mit dem Gassackmantel 18 verbunden ist.
Eine weitere Ausführungsform des Kniegassacks 10 ist in den Figuren 15 bis 18 dargestellt. Das Schließelement 22 zur Blockierung bzw. Freigabe der Abströmöffnung(en) 20 ist hier ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform als Abströmabschnitt 48 gebildet, entweder als ein in das Innere des Kniegassacks 10 eingeschlagener Abschnitt des Kniegassacks 10 selbst oder als separates, mit dem Gassackmantel 18 verbundenes Abströmelement. Das Zugmittel 24 erstreckt sich bei dieser Ausführungsform, bezogen auf die
Gebrauchsstellung des Kniegassacks 10 im Fahrzeug, in Querrichtung, vorzugsweise innerhalb eines mittleren vertikalen Abschnitts des Kniegassacks 10. Das Zugmittel 24 ist mit einem Ende auf der Innenseite des Gassackmantels 18 befestigt, mit dem anderen Ende am Abströmabschnitt 48. Dazwischen hat das Zugmittel 24 einen zick-zack-artigen Verlauf, d. h. der
Abstand des Zugmittels 24 zu der der Instrumententafel 12 zugewandten Gassackwand bzw. zu der den Beinen 14, 16 des Fahrzeuginsassen zugewandten Gassackwand variiert stark, wie am besten in Figur 17 zu erkennen ist. Dies wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch mehrere Schlaufen 50 erreicht, die in Querrichtung abwechselnd an den genannten Gassackwänden angeordnet sind. Das Zugmittel 24 ist wie ein Schnürsenkel durch die Schlaufen 50 geführt, sodass sich der zick-zack-artige Verlauf ergibt.
Die Figuren 15 und 7 zeigen eine Situation, in der die Beine 16 bzw. die Knie 40 eines Fahrzeuginsassen einen Abstand von der Instrumententafel 12 haben, der so groß ist, dass sich der Kniegassack 10 voll entfalten kann. Dies ist üblicherweise bei einem normal großen Fahrzeuginsassen der Fall, der eine normale Sitzposition einnimmt. Die Länge des Zugmittels 24 ist so bemessen, dass es bei voll entfaltetem Kniegassack 10 so stark gespannt ist, dass der Abströmabschnitt 48 im Inneren des Kniegassacks 10 gehalten wird. Somit kann kein Gas aus dem Kniegassack 10 in die Umgebung oder in eine etwaige Überströmkammer abströmen.
Die Figuren 16 und 18 zeigen eine Situation, in der die Beine 14 bzw. die Knie 38 eines Fahrzeuginsassen einen vergleichsweise geringen Abstand von der Instrumententafel 12 haben. Genauer gesagt ist der Abstand so gering, dass sich der Kniegassack 10 nicht frei entfalten kann, da die Beine 14 bzw. Knie 38 in die ihnen zugewandte Gassackwand eindringen. Dies kann insbesondere bei kleinen Fahrzeuginsassen der Fall sein, die weiter vorne als sonst üblich sitzen. Aufgrund der Wölbungen der den Beinen zugewandten Gassackwand verändert sich die Lage zumindest einiger Schlaufen 50 so, dass sich der Abstand gegenüberliegender Schlaufen verringert. Dadurch entspannt sich das Zugmittel 24, da sich die Umlenkung des Zugmittels 24 insgesamt verringert. Dies führt dazu, dass der Abströmabschnitt 48 nach außen klappen kann, sodass die Abströmöffnung(en) 20 freigegeben wird bzw. werden.
Der Kniegassack 10 kann so ausgelegt sein, dass entsprechend der zuvor beschriebenen Ausführungsform auch Zwischenstellungen mit teilweise freigegebener bzw. freigegebenen Abströmöffnung(en) möglich sind.
Es ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich möglich, bestimmte Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.
Bezuqszeichenliste
10 Kniegassack
12 festes Fahrzeugbauteil (Instrumententafel)
1 Beine eines kleinen Fahrzeuginsassen 16 Beine eines normal großen Fahrzeuginsassen
18 Gassackmantel
20 Abströmöffnung
22 Schließelement
24 Zugmittel
26 Fangband
28 Falte
30 Reißnaht
32 Randabschnitt
34 Naht
36 freier Abschnitt
38 Knie eines kleinen Fahrzeuginsassen
40 Knie eines normal großen Fahrzeuginsassen
42 Ausnehmungen
44 Überströmkammer
46 zusätzliche Gassacklage
48 Abströmabschnitt
50 Schlaufen