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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Airbag für ein Kraftfahrzeug zur Optimierung des Insassenschutzes während eines Frontalaufprallereignisses und speziell auf einen Doppelkammer-Airbag, der in der Mitte der Instrumententafel befestigt ist und im Falle eines Frontalaufpralls ausgelöst wird, um sich aufzublasen, um den Frontalaufprall abzuschwächen und den Kopf, den Oberkörper und die unteren Gliedmaßen eines Kraftfahrzeuginsassen zurückzuhalten.
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Das Verbessern des Unfallverhaltens von Kraftfahrzeugen ist seit Langem Ziel von Automobilherstellern und Entscheidungsträgern. In den USA wurde der Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) Nr. 208 verkündet, um verbesserte Insassenreaktionen auf Frontalaufprallereignisse zu fördern. Zusammengefasst fordert FMVSS 208 momentan, dass simulierte Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall eines Kraftfahrzeugs auf eine starre Barriere mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 35 mph negative Kopf- und Thorax-Beschleunigungen und Belastungen des rechten und linken Oberschenkels innerhalb vorgegebener Grenzwerte erfahren. Darüber hinaus führt die National Highway and Traffic Administration ihr New Car Assessment Program (NCAP) durch, das die Ergebnisse seiner Prüfungen basierend auf den Tests, die in Übereinstimmung mit den Verfahren von FMVSS 208 durchgeführt wurden, veröffentlicht.
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Im Hinblick auf solche Prüfprotokolle wurden die Vorderbaustrukturen von Kraftfahrzeugen so optimiert, dass das Fahrzeugverhalten bei solchen Frontalaufprallereignissen verbessert ist. Nämlich wurden Techniken eingeführt, um die kinetische Energie aus solchen Frontalaufprallereignissen und die Schwere des sekundären Aufpralls, der potenziell zwischen dem Insassen und den Komponenten im Inneren des Fahrgastraums auftritt, zu absorbieren. Zusätzlich zu veränderten Strukturen der Vorderbaukomponenten, wie Motorraum, Haube, Kotflügel und Vorderradaufhängung sowie den Unterbaukomponenten, wurden Insassen-Rückhaltesysteme eingesetzt. Solche Insassen-Rückhaltesysteme schließen herkömmliche Sicherheitsgurtsysteme, adaptive Sicherheitsgurtsysteme, gepolsterte Instrumententafeln, gepolsterte Kniefänger, Handschuhfachklappen und Airbagsysteme ein.
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Airbagsysteme zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind Fachleuten im Allgemeinen gut bekannt. Solche Airbagsysteme wurden in Innenräumen von Kraftfahrzeugen zur Abschwächung und Reduzierung von Aufprallen von Insassen auf Komponenten und Strukturen im Inneren des Kraftfahrzeugs wie Lenkräder, Instrumententafeln, Kniefänger, Handschuhfächer, seitlichen Türverkleidungen und Karosseriesäulen eingesetzt. Airbagsysteme sind so konzipiert, dass sie sich bei Erkennen des Aufprallereignisses im Wesentlichen sofort entfalten und zumindest während der frühen Phasen des Aufprallereignisses aufgeblasen bleiben.
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Bei der Anwendung von Frontalaufprall-Airbags ist es allerdings manchmal erforderlich, zwei separate Airbags zum Zurückhalten des Insassen zu verwenden, um optimale Testergebnisse innerhalb der vorgegebenen Kriterien zu erhalten. Insbesondere im Fall der Vordersitzinsassenposition ist häufig ein erster Beifahrerairbag in einem oberen Teil der Instrumententafel befestigt, der aufgeblasen mit dem Oberkörper und dem Kopf des Insassen in Kontakt kommt. Ein separater zweiter Knieairbag kann in einem unteren Teil der Instrumententafel befestigt sein und kommt aufgeblasen mit den unteren Gliedmaßen, insbesondere den Knien, des Insassen in Kontakt, um die Belastung an den Oberschenkeln des Insassen zu verringern. Allerdings ist die Verwendung eines separaten Knieairbags mit zusätzlichen Kosten, einer höheren Komplexität und einem größeren Gewicht verbunden. Beispielsweise ist eine zusätzliche Stahlstruktur erforderlich, um den Knieairbag an der Instrumententafel anzubringen und für eine angemessene Verstärkung zu sorgen.
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Darüber hinaus entwickeln sich die Innenraumkonzepte, insbesondere Fahrgastraumkonzepte, von Kraftfahrzeugen zu mehr Platz oder Geräumigkeit für die Insassen des Kraftfahrzeugs hin. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, einen einzelnen fixierten Beifahrersitz vorzusehen, der gegenüber der traditionellen mittleren Vordersitz-Einstellposition um 200 mm nach hinten versetzt ist, um Platz für Vordersitzinsassen aller Größen zu bieten (prototypischer weiblicher 5-Perzentil-Insasse bis hin zu prototypischem großem männlichen 95-Perzentil-Insassen). Allerdings stellt das Zurückhalten solch eines breiten Bereichs an potenziellen Insassen auf den Vordersitzen in einer solch großen Entfernung von der vor dem Insassen angeordneten Instrumententafel eine Herausforderung für die Konzeption eines einzelnen konventionellen, an der Oberseite der Instrumententafel befestigten Beifahrerairbags dar. Die Airbag-Belastungs-/Verdrängungseigenschaften, die bei einem Frontalaufprall mit einer Geschwindigkeit von 25 mph erforderlich sind, um einen nicht angeschnallten prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Insassen angemessen zurückzuhalten, sind nämlich nicht dieselben, die erforderlich sind, um einen prototypischen männlichen 50-Perzentil-Insassen angemessen zurückzuhalten. Daher wären Lösungen vorteilhaft, mit denen akzeptable simulierte Insassenreaktionen für ein breites Spektrum von Kraftfahrzeuginsassen bei Verwendung eines zurückgesetzten, vorwärts zeigenden fixierten Beifahrersitzes ohne Verwendung eines separaten Knieairbags erreicht werden können.
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Die hier offenbarte Airbaganordnung erfüllt insbesondere die obige Optimierung einer simulierten Insassenreaktion auf ein Frontalaufprallereignis, indem sie einen kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knie-Doppelkammer-Airbag bereitstellt, der sich bei einer Frontalkollision entfaltet und eine gleichförmige Abfang-Energie und Schutz für den Kopf, den Oberkörper und die unteren Gliedmaßen des Beifahrers bereitstellt.
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Airbagsystem zum Abschwächen von Verletzungen von Kraftfahrzeuginsassen im Falle eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls eines Kraftfahrzeugs auf eine starre frontale Barriere oder eine andere, vor dem Kraftfahrzeug angeordnete Struktur offenbart, wobei das Kraftfahrzeug einen Fahrgastraum mit einem nach vorn zeigenden Vordersitz, auf dem ein Insasse getragen wird, und einer Instrumententafel, die vor dem nach vorn zeigenden Vordersitz angeordnet ist und zu diesem zeigt, enthält, wobei die Instrumententafel einen oberen Teil und einen unteren Teil hat. Das Airbagsystem umfasst einen kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knie-Doppelkammer-Airbag, der an der Instrumententafel befestigt ist und einen verstauten Zustand sowie einen aufgeblasenen Zustand aufweist. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag hat eine Kammer für Kopf und Oberkörper sowie eine Kammer für die unteren Gliedmaßen, die mit der Kammer für Kopf und Oberkörper in Fluidverbindung steht. Ein einzelner multidirektionaler Gasgenerator ist sowohl mit der Kammer für Kopf und Oberkörper als auch mit der Kammer für die unteren Gliedmaßen wirkgekoppelt und reagiert auf eine elektrische Betätigung zum Aufblasen des kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbags mit einem Gas. Ein Aufprallerkennungssensor erzeugt und sendet bei einem Aufprallereignis ein Signal an eine Steuereinheit zur Verarbeitung des vom Erkennungssensor erzeugten Signals zur elektrischen Betätigung des multidirektionalen Gasgenerators, wenn eine vorherbestimmte Aufprallschwere für das Kraftfahrzeug berechnet wird. Im aufgeblasenen Zustand wirkt die Kammer für Kopf und Oberkörper gegen den Kopf und den Oberkörper des Insassen, um eine Rückhaltekraft gegen den Insassen zu erzeugen, um so den Kontakt des Kopfes und des Oberkörpers des Insassen mit dem oberen Teil der Instrumententafel während des Aufprallereignisses abzuschwächen. Die Kammer für die unteren Gliedmaßen wirkt im aufgeblasenen Zustand gegen das Paar Knie des Insassen, um den Kontakt der Knie des Insassen mit dem unteren Teil der Tafel während des Aufprallereignisses abzuschwächen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der multidirektionale Gasgenerator innerhalb eines Gehäuses befestigt ist, das am Mittelpunkt zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil der Instrumententafel angeordnet ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der nach vorn zeigende Vordersitz fixiert ist.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der multidirektionale Gasgenerator eine erste Düse, die die Kammer für Kopf und Oberkörper mit Gas versorgt, und eine zweite Düse hat, die die Kammer für die unteren Gliedmaßen mit Gas versorgt.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei die Druckanstiegsrate in der Kammer für Kopf und Oberkörper sowie in der Kammer für die unteren Gliedmaßen im Wesentlichen gleich ist.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag mit einer Leiteinrichtung versehen ist, die zwischen der Kammer für Kopf und Oberkörper und der Kammer für die unteren Gliedmaßen angeordnet ist.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei die Leiteinrichtung mit einer Öffnung zur Bereitstellung von Fluidverbindung von der Kammer für die unteren Gliedmaßen zur Kammer für Kopf und Oberkörper versehen ist.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der Fahrgastraum eine Windschutzscheibe enthält, die neben und über der Instrumententafel angeordnet ist und teilweise einen oberen Raum zwischen dem Kopf und dem Oberkörper des Kraftfahrzeuginsassen, der Windschutzscheibe und der Instrumententafel definiert, wobei die Kammer für Kopf und Oberkörper im aufgeblasenen Zustand im Wesentlichen den oberen Raum zwischen dem Kopf und dem Oberkörper des Insassen, der Windschutzscheibe und der Instrumententafel ausfüllt.
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Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der untere Teil der Instrumententafel teilweise einen unteren Zwischenraum zwischen den Knien des Insassen und der Instrumententafel definiert, wobei die Kammer für die unteren Gliedmaßen im aufgeblasenen Zustand im Wesentlichen den unteren Zwischenraum zwischen den Knien des Insassen und der Instrumententafel ausfüllt.
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Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag mit adaptiven Öffnungen und Leinen zur Steuerung der Entfaltung der Kammer für Kopf und Oberkörper versehen ist.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Frontalairbag, der eine Kammer für Kopf und Oberkörper, eine Kammer für die unteren Gliedmaßen, die mit der Kammer für Kopf und Oberkörper in Fluidverbindung steht, und einen einzelnen multidirektionalen Gasgenerator umfasst, der sowohl mit der Kammer für Kopf und Oberkörper als auch mit der Kammer für die unteren Gliedmaßen wirkgekoppelt ist, wobei die Kammer für Kopf und Oberkörper aufgeblasen gegen den Kopf und den Oberkörper eines Insassen wirkt und die Kammer für die unteren Gliedmaßen aufgeblasen gegen das Paar Knie des Insassen wirkt.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gasgenerator innerhalb eines Gehäuses befestigt ist, das an einem Mittelpunkt angeordnet ist, der einen rückwärtigen Scheitelpunkt zwischen einem oberen Teil und einem unteren Teil einer Instrumententafel bildet.
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Noch ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei die Kammer für Kopf und Oberkörper und die Kammer für die unteren Gliedmaßen im Wesentlichen gleichzeitig aufgeblasen werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Airbagsystem, wobei der Airbag eine Leiteinrichtung umfasst, die zwischen der Kammer für Kopf und Oberkörper und der Kammer für die unteren Gliedmaßen angeordnet ist, wobei die Leiteinrichtung eine Öffnung zur Bereitstellung von Fluidverbindung von der Kammer für die unteren Gliedmaßen zur Kammer für Kopf und Oberkörper aufweist.
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Diese und andere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden von dem Fachmann bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und zur Kenntnis genommen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, in dem sich ein Insasse mit dem Gesicht zu einem Beifahrerairbag vom Stand der Technik im verstauten Zustand befindet, bevor das Frontalaufprallereignis ausgelöst wird;
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2 eine Seitenansicht des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, innerhalb dessen sich ein Insasse befindet, der in Kontakt mit einem Beifahrerairbag vom Stand der Technik im aufgeblasenen Zustand kommt, 50 Millisekunden nach der Auslösung des Frontalaufprallereignisses;
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3 eine Seitenansicht des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, innerhalb dessen sich ein Insasse befindet, der in Kontakt mit einem Beifahrerairbag vom Stand der
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Technik im aufgeblasenen Zustand kommt, 100 Millisekunden nach der Auslösung des Frontalaufprallereignisses;
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4 eine Seitenansicht des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, innerhalb dessen sich ein Insasse befindet, der in Kontakt mit einem Beifahrerairbag vom Stand der Technik im aufgeblasenen Zustand kommt, 120 Millisekunden nach der Auslösung des Frontalaufprallereignisses; und
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5 eine Seitenansicht des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, innerhalb dessen sich ein Insasse befindet, der in Kontakt mit einem kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung im aufgeblasenen Zustand kommt, 50 Millisekunden nach der Auslösung des Frontalaufprallereignisses.
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Für die vorliegenden Beschreibungszwecke sollen sich die Begriffe „oberer/e/es“, „unterer/e/es“, „rechter/e/es“, „linker/e/es“, „hinterer/e/es“, „vorderer/e/es“, „vertikaler/e/es“, „horizontaler/e/es“ und Ableitungen davon auf die Erfindung, wie sie in 1 ausgerichtet ist, beziehen. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen einnehmen kann, es sei denn, es wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben. Es versteht sich auch, dass es sich bei den spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach um beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konzepte handelt, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physische Eigenschaften in Bezug auf die hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
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Bezug nehmend auf 1–4 umfasst ein Kraftfahrzeug 10 einen inneren Fahrgastraum 12 mit einer nach vorn zeigenden Vordersitzanordnung 14 und einer Instrumententafel 16, wobei der Fahrgastraum 12 teilweise durch eine Windschutzscheibe 18 und einen Dachabschnitt 20 definiert wird. Ein Insasse 21, insbesondere ein nach vorn blickender Insasse auf einem Vordersitz, wird getragen durch eine nach vorn zeigende Vordersitzanordnung 14 mit einem Vordersitzunterteil 22, auf dem der Insasse 21 getragen wird, und einer Sitzrückenlehne 24. Die nach vorn zeigende Vordersitzanordnung 14 ist vorzugsweise fixiert, im Gegensatz zur typischen Auslegung mit beweglichen Vordersitzschienen (nicht gezeigt), die es gestatten, die nach vorn zeigende Vordersitzanordnung 14 nach vorn und hinten zu bewegen. Indem die nach vorn zeigende Vordersitzanordnung 14 relativ zur traditionellen mittleren Sitzeinstellposition (z.B. etwa 200 mm) nach hinten bewegt wird und die nach vorn zeigende Vordersitzanordnung 14 fixiert wird, ist es möglich, Vordersitzinsassen aller Größen (also prototypische weibliche 5-Perzentil-Insassen bis prototypische große männliche 95-Perzentil-Insassen) unterzubringen.
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Obwohl weithin bevorzugt wird, dass der Insasse 21 der nach vorn zeigenden Vordersitzanordnung primär durch eine Beifahrersicherheitsgurt-Anordnung (nicht gezeigt) zurückgehalten wird, ist leider nur zu häufig zu beobachten, dass solche Sicherheitsgurtanordnungen nicht genutzt werden. Daher kann ein zusätzlicher Insassenschutz durch einen Standardbeifahrerairbag 26 ohne die hier offenbarte Verbesserung bereitgestellt werden, wie in 1–4 gezeigt. Typischerweise ist der Beifahrerairbag 26 in einer Vertiefung 28 am oberen Teil 30 der Instrumententafel 16 in Nähe der Windschutzscheibe 18 so befestigt, dass er nach oben und in Richtung des Vordersitzinsassen 21 zeigt, und er ist so angeordnet, dass er bei einem Frontalaufprall mit einer vorherbestimmten Schwere betätigt wird. Das heißt, bei einem Aufprall des Fahrzeugs auf eine starre Barriere (nicht gezeigt) sendet ein Aufprallerkennungssensor 32 ein Signal an eine elektronische Steuereinheit oder ECU 34. Sobald das Signal verarbeitet wurde, aktiviert die ECU 34 einen Gasgenerator 36, der mit dem Beifahrerairbag 26 wirkgekoppelt ist, um den Beifahrerairbag 26 zu entfalten. Der Beifahrerairbag 26, typischerweise aus Nylon oder Polyester gefertigt, ist so ausgelegt, dass er sich entfaltet und im aufgeblasenen Zustand den Raum im Fahrgastraum 12 unter der Windschutzscheibe 18 in Nähe der Instrumententafel 16 und vor dem Insassen 21 im Wesentlichen ausfüllt, wodurch eine relativ konforme rückwärtige Oberfläche gebildet wird, gegen die der Kopf 38 und der Oberkörper 40 des Insassen 21 zurückgehalten werden und die eine Widerstandskraft während eines Aufprallereignisses bereitstellt.
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Während der in 1–4 gezeigte Beifahrerairbag 26 sich als extrem effektiv im Hinblick auf die Einhaltung der Konformitätskriterien in FMVSS 208 für negative Beschleunigung von Kopf und Thorax bei der simulierten Reaktion von Fahrzeuginsassen erwiesen hat, ist ein solcher Beifahrerairbag 26 an sich nicht wirksam für das Abschwächen von Belastungen des rechten und linken Oberschenkels innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte nach einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auf eine starre frontale Barriere mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 35 mph. Zu diesem Zweck werden häufig gepolsterte Kniefänger (nicht gezeigt) eingesetzt. Eine andere Lösung für das Abschwächen der Belastungen an dem rechten und linken Oberschenkel war die Übernahme eines separaten, zweiten Knieairbags (nicht gezeigt), der in einem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16 befestigt ist, der aufgeblasen mit den unteren Gliedmaßen 44, insbesondere den Knien 46, des Insassen 21 in Kontakt kommt, um die Belastung an den Oberschenkeln des Insassen zu reduzieren. Allerdings ist die Verwendung eines separaten Knieairbags mit zusätzlichen Kosten, einer höheren Komplexität und einem größeren Gewicht verbunden. Eine zusätzliche Stahlstruktur 48 ist erforderlich, um den separaten Knieairbag an der Instrumententafel 16 anzubringen und eine angemessene Verstärkung bereitzustellen. Darüber hinaus erfordert die Verwendung eines separaten Knieairbags zwei Gasgeneratoren 36, einen für den Beifahrerairbag 26 und einen für den Knieairbag, um einen optimierten Insassenschutz bereitzustellen. Das bedeutet, dass zwei Airbags, zwei Zünder und eine doppelte dazugehörige Schaltung erforderlich sind.
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Zudem stellt der Trend zu mehr Raum bzw. Geräumigkeit für die Kraftfahrzeuginsassen 21 durch Fixieren des nach vorn zeigenden Beifahrersitzes 14 200 mm hinter der traditionellen mittleren Vordersitzeinstellposition eine Herausforderung bezüglich eines Konzepts mit einem einzigen Beifahrerairbag 26 und der Entfaltungseigenschaften dar. Außerdem stellt das Zurückhalten von potenziellen Vordersitzinsassen 21 eines breiten Bereichs an Größen und Massen (z.B. vom prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Insassen bis zum prototypischen großen männlichen 95-Perzentil-Insassen) über solche großen Entfernungen zusätzliche Herausforderungen bei der Konzeption eines einzigen Beifahrerairbags 26 dar, der am oberen Teil 30 der Instrumententafel 16 befestigt ist. Die Airbag-Belastungs-/Verdrängungseigenschaften, die bei einem Frontalaufprall mit einer Geschwindigkeit von 25 mph erforderlich sind, um einen nicht angeschnallten prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Insassen angemessen zurückzuhalten, sind nämlich nicht die gleichen wie die, die erforderlich sind, um einen nicht angeschnallten prototypischen männlichen 50-Perzentil-Insassen angemessen zurückzuhalten.
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Beispielsweise, wie in den in 1–4 dargestellten Simulationen gezeigt, wird ein nicht angeschnallter prototypischer weiblicher 5-Perzentil-Insasse direkt vor dem Aufprallereignis und bei einer traditionellen Airbagentfaltung im vorderen unteren Sitz 22 gestützt, der zur Instrumententafel 16 zeigt, wie in 1 dargestellt. Etwa 12 Millisekunden nach dem Aufprallereignis und der Erkennung des Aufprallereignisses durch den Sensor 32 wird der Gasgenerator 36 betätigt und bläst den Airbag 26 auf, wie in der in 2 dargestellten Simulation gezeigt. Obwohl die prototypische weibliche 5-Perzentil-Person, wie gezeigt, gerade begonnen hat, sich relativ zu dem unteren Vordersitz 22 und der Instrumententafel 16 nach vorn zu bewegen, sollte beachtet werden, dass ein wesentlicher Zwischenraum zwischen der prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Person und der Instrumententafel 16 bestehen bleibt. Bei etwa 100 Millisekunden nach dem Aufprallereignis, wie in der in 3 dargestellten Simulation gezeigt, hat der Airbag bereits begonnen, sich über eine externe Öffnung (nicht gezeigt) zu leeren. Der Oberkörper der prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Person ist allerdings gerade in Kontakt mit dem Airbag 26 gekommen und setzt wesentlich auf den oberen Teil 30 der Instrumententafel 16 auf, während die unteren Gliedmaßen 44 der prototypischen weiblichen 5-Perzentil-Person in Kontakt mit dem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16 kommen. Schließlich, wie in der in 4 dargestellten Simulation gezeigt wird, ist etwa 120 Millisekunden nach dem Aufprallereignis die prototypische weibliche 5-Perzentil-Person wesentlich unbewegt in Vorwärtsrichtung, ist aber jetzt nach unten auf einen nach vorn gerichteten Teil des unteren Vordersitzes 22 gefallen.
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Der neue kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 der vorliegenden Offenbarung bewältigt diese Herausforderungen und stellt ein wirksames Abfangen für Insassen aller Größen und Massen und eine gleichförmige Zurückhaltung für den Kopf 38, den Oberkörper 40 und die Knie 46 eines Insassen bereit. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 der vorliegenden Offenbarung stellt auch eine effektive in-situ-Airbagentfaltungslösung der Airbagsysteme vom Stand der Technik bereit.
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Der offenbarte kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 ist auch vorzugsweise aus Nylon oder Polyester gefertigt und wird im verstauten Zustand innerhalb eines Gehäuses 52 befestigt, das sich vorzugsweise an einem Mittelpunkt 54 zwischen einem oberen Teil 30 und einem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16 befindet. Darüber hinaus hat der Mittelpunkt 54 der Instrumententafel 16 vorzugsweise einen rückwärtigen Scheitel 56, und der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 ist so am rückwärtigen Scheitel 56 befestigt, dass er so nahe wie möglich beim Insassen 21 liegt.
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Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 hat eine Kammer 58 für den Kopf und den Oberkörper, wenn er sich im aufgeblasenen Zustand befindet. Das Volumen der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper ist größer als konventionelle Airbags 26 und füllt vorzugsweise den Raum, der durch die Windschutzscheibe 18, die neben und über der Instrumententafel 16 angeordnet ist, die Instrumententafel und den Insassen 21 definiert wird, im Wesentlichen aus, wobei zu beachten ist, dass sich der Insasse 21 etwa 200 mm weiter hinten relativ zur Instrumententafel 16 befindet als in der konventionellen Ausführung. Die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper wirkt so im aufgeblasenen Zustand gegen den Kopf 38 und den Oberkörper 40 des Insassen 21, um eine Rückhaltekraft gegen den Insassen 21 zu erzeugen.
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Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 der vorliegenden Offenbarung hat auch eine Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen, in Fluidverbindung mit der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper, wie in 5 gezeigt. Der untere Teil 42 der Instrumententafel 16 definiert teilweise einen unteren Zwischenraum G zwischen den Knien 46 des Insassen 21 und dem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16, wobei die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen im aufgeblasenen Zustand im Wesentlichen den unteren Zwischenraum G zwischen den Knien 46 des Insassen 21 und der Instrumententafel 16 ausfüllt. Die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen wirkt somit im aufgeblasenen Zustand gegen das Paar Knie 46 des Insassen 21, um den Kontakt der Knie 46 des Insassen 21 mit dem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16 während eines Aufprallereignisses abzuschwächen. Die Breite der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen reicht vorzugsweise aus, um einen Kontakt beider Knie 46 des Insassen 21 sicherzustellen, während die Tiefe der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen ausreicht, um einen vertikalen Kontakt der Knie 46 des Insassen 21 sicherzustellen.
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Eine Leiteinrichtung 62 erstreckt sich zwischen der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper und der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen und gestattet zwischen den beiden Kammern 58, 60 eine Fluidverbindung mittels einer Öffnung 64, die vorzugsweise in der Mitte der Leiteinrichtung 62 angeordnet ist. Praktisch gestattet die Öffnung 64 in der Leiteinrichtung 62 ein Strömen des Gases von der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen zur Kammer 58 für Kopf und Oberkörper, neigt aber dazu, den Gasstrom bis zu einem gewissen Grad zu beschränken. Dadurch trägt die Leiteinrichtung 62 dazu bei, dass die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen im Vergleich zu traditionellen Knieairbags schneller aufgeblasen wird.
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Ein multidirektionaler Gasgenerator 66 ist mit dem kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 60 wirkgekoppelt und reagiert auf eine elektrische Betätigung zum Aufblasen des integrierten Airbags mit einem Gas wie beispielsweise Natriumazid, wenn bei einem Aufprallereignis der Aufprallerkennungssensor 32 ein Signal erzeugt und das Signal an die Steuereinheit 34 zur Verarbeitung des vom Erkennungssensor 32 erzeugten Signals, wenn eine vorherbestimmte Aufprallschwere für das Kraftfahrzeug 10 berechnet wird, weiterleitet. Der multidirektionale Gasgenerator 66 hat vorzugsweise mindestens zwei separate Düsen 68, 70, die wie gezeigt paarweise vorgesehen sein können und mit den Kammern wirkgekoppelt sind, eine erste Düse 68 zum Zuführen von Gas in die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper und eine zweite Düse 70 zum Zuführen von Gas in die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen, um sowohl die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper als auch die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen im Wesentlichen gleichzeitig aufzublasen. Dies bedeutet, dass die Druckanstiegsrate in der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper und in der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen im Wesentlichen gleich ist. Im Gegensatz zu vorherigen Konstruktionen, bei denen zwei Module (jeweils eins für den Beifahrerairbag und für den Knieairbag) erforderlich waren, um den Kopf 38, den Oberkörper 40 und die unteren Gliedmaßen 44 des Insassen zu schützen, entfällt bei dem hier offenbarten kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 eine solche Verdopplung.
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Wie bekannt, können Leinen 72 verwendet werden, um die Form des kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbags 50 während der Entfaltung zu steuern. Außerdem können adaptive Öffnungen 74 eingeschlossen werden, um den kombinierten Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 auf die Erfüllung der Prüfanforderungen abzustimmen. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 füllt so den Leerraum zwischen den unteren Gliedmaßen 44 des Insassen und dem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16, wie ein Handschuhfach, sowie den Leerraum zwischen dem Kopf 38 und dem Oberkörper 40 des Insassen, der Windschutzscheibe 18 und der Instrumententafel 16 aus. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 ist so konzipiert, dass er sich schneller entfaltet und somit schneller in der vollständig entfalteten Stellung, die sich weiter hinten befindet, sein kann, als Beifahrerairbags 26 konventioneller Konzepte. Indem des Weiteren die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper mit einem überdimensionierten Volumen ausgelegt und indem die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper näher am Insassen 21 vollständig entfaltet wird und schneller mit diesem in Kontakt kommt, wird die Vorwärtsbewegung des Insassen 21 vor einem Kontakt mit der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper verringert, und es kann eine wirksame in-situ-Airbagentfaltung umgesetzt werden. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 bietet so eine gleichförmige Zurückhaltung für den Kopf 38, den Oberkörper 40 und die Knie 46 des Insassen.
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Der hier offenbarte kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 ist leicht, beansprucht minimal Platz und nutzt eine allseits bewährte Gasgeneratortechnologie. Außerdem werden durch das offenbarte kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbagsystem 50 für Frontalaufprallereignisse die zusätzlichen Kosten, die höhere Komplexität und das größere Gewicht eines separaten Knieairbags vermieden. Der zusätzliche Baustahl 48, der zur Befestigung des Knieairbags an der Instrumententafel 16 und zur angemessenen Verstärkung erforderlich ist, wird vollständig vermieden.
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Es wird davon ausgegangen, dass der offenbarte kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 einen ausgezeichneten Insassenschutz für die unteren Gliedmaßen 44 des Insassen 21 bereitstellt. Daher wird ein kostengünstiges Verfahren für den Einsatz eines Airbagsystems zur Erzeugung einer Widerstandskraft gegen einen Insassen 21 im Falle eines Hochgeschwindigkeitsaufpralls eines Kraftfahrzeugs 10 auf eine starre frontale Barriere oder eine andere Struktur, die vor dem Kraftfahrzeug 10 angeordnet ist, zum Zurückhalten des Insassen 21 vor einem Aufprall auf Komponenten im Innenraum des Kraftfahrzeugs 10, offenbart, wie oben beschrieben. Im Betrieb wird in einem Fahrgastraum 12 mit einer nach vorn zeigenden Sitzanordnung 14, auf der ein Insasse 21 getragen wird, und einer Instrumententafel 16, die vor einer nach vorn zeigenden Vordersitzanordnung 14 angeordnet ist und zu dieser zeigt, wobei die Instrumententafel 16 einen oberen Teil 30 und einen unteren Teil 42 hat, ein kombinierter Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 vorgesehen. Der kombinierte Kopf-, Oberkörper- und Knieairbag 50 hat eine Kammer 58 für Kopf und Oberkörper und eine Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen, die durch eine Leiteinrichtung 62 zum Steuern der Aufblasrate der einzelnen Kammern getrennt sind. Der Aufprallerkennungssensor 32, der im Kraftfahrzeug 10 befestigt ist, erzeugt bei einem Frontalaufprallereignis in der Nähe der Front des Kraftfahrzeugs 10 ein Signal und stellt es einer Steuereinheit 34 bereit. Der multidirektionale Gasgenerator 66, der mindestens eine erste Düse 68, die auf die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper gerichtet ist, und die zweite Düse 70, die auf die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen gerichtet ist, hat, reagiert auf eine elektrische Betätigung zum im Wesentlichen Aufblasen sowohl der Kammer 58 für Kopf und Oberkörper als auch der Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen mit einem Gas, wenn die Steuereinheit 34 eine vorherbestimmte Aufprallschwere für das Kraftfahrzeug 10 berechnet. Die Kammer 58 für Kopf und Oberkörper wird aufgeblasen, um gegen den Kopf 38 und den Oberkörper 40 des Insassen 21 zu wirken und so eine Rückhaltekraft gegen den Insassen 21 zu erzeugen, während die Kammer 60 für die unteren Gliedmaßen aufgeblasen wird, um gegen das Paar Knie 46 des Insassen 21 zu wirken und so den Kontakt der Knie 46 des Insassen 21 mit dem unteren Teil 42 der Instrumententafel 16 während eines Aufprallereignisses abzuschwächen.
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Es versteht sich, dass Variationen und Modifizierungen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiter, dass solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, solange diese Ansprüche in ihrer Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes aussagen.
