DE102014226745A1

DE102014226745A1 - Sicherheitseinrichtung für einen Insassen eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102014226745A1
Application number: DE102014226745.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Jakobs; Thomas Wohllebe; Kai Ikels
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zur Sicherung eines Insassen (2) auf einem Sitz (3) eines Fahrzeuges (4) bestimmte Sicherheitseinrichtung (1). Die Sicherheitseinrichtung (1) weist einen als Beckengurt (6) ausgebildeten Sicherheitsgurt mit einem Airbag (7) und einer eine Mehrzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Hohlkörperelementen (13) aufweisenden Stützstruktur (8) auf. Der Airbag (7) und die Stützstruktur (8) sind jeweils an dem Beckengurt (6) fixiert und jeweils von einer am Beckengurt (6) angeordneten Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition vor dem Insassen (2) aufblasbar. Die in der Rückhalteposition angeordnete Stützstruktur (8) bildet eine Abstützung für den in der Rückhalteposition angeordneten Airbag (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Sicherung eines Insassen auf einem Sitz eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, bestimmte Sicherheitseinrichtung mit einem Sicherheitsgurt und mit zumindest einem Airbag, welcher von einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition aufblasbar und an dem Sicherheitsgurt fixiert ist.
Zum Schutz von Insassen eines Fahrzeuges bzw. Kraftfahrzeuges bei Bremsmanövern und/oder bei Kollisionen werden derzeit üblicherweise Sicherheitsgurte und Airbags eingesetzt. Durch eine Rückhaltewirkung der Sicherheitsgurte werden die Insassen bei starken Fahrzeugverzögerungen infolge von starken Bremsungen und/oder einer Kollision mit einem Hindernis frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt. Weiterhin wird durch den Sicherheitsgurt und durch im Kollisionsfall aufblasbare Airbags ein möglicher Kontakt mit harten Fahrzeugteilen, wie beispielsweise dem Lenkrad, der Instrumententafel oder der Windschutzscheibe, wirksam verhindert. Der Sicherheitsgurt übernimmt dabei eine maßgebliche Funktion zum Schutz des Insassen und zur Vermeidung von ernsten und unter Umständen lebensgefährlichen Verletzungen.
Zukünftig werden die Fahrzeuge selbst zunehmend automatische Fahrfunktionen übernehmen, mit der Folge, dass der Fahrer schrittweise von den Fahraufgaben entbunden wird. Hierdurch hat der Fahrer, wie auch die übrigen Insassen des Fahrzeuges, während der Fahrt mit dem Fahrzeug Zeit zur Verfügung, welche für Nebentätigkeiten, wie beispielsweise Schlafen, Essen, Lesen oder Arbeiten etc. genutzt werden kann. Zur Durchführung derartiger Nebentätigkeiten ist eine größere Bewegungsfreiheit der Insassen im Fahrzeug wünschenswert. Beim vollautomatischen Fahren besteht weiterhin der Wunsch, dass sich neben der Position auch die Orientierung der Sitze unabhängig voneinander verändern lässt, d.h., dass sich die vorderen Sitze beispielsweise um 180° zu den hinteren Sitzen umdrehen lassen, um zum Beispiel eine Kommunikation mit den Insassen auf den hinteren Sitzplätzen zu ermöglichen.
Die derzeitig in Fahrzeugen eingesetzten 3-Punkt-Sicherheitsgurte bestehen üblicherweise aus einem Becken- und einem Schultergurt, welche an Strukturbauteilen des Kraftfahrzeuges fixiert bzw. geführt sind. Hierdurch wird die Bewegungsfreiheit der Insassen stark eingeschränkt. Ein dreh- bzw. schwenkbarer Fahrzeugsitz zur Änderung der Sitzorientierung, welcher also sowohl in Fahrtrichtung als auch entgegen der Fahrtrichtung nutzbar ist, ist mit den derzeit eingesetzten 3-Punkt-Sicherheitsgurten nicht kombinierbar. Eine Ausnahme bilden 3-Punkt-Sicherheitsgurte, welche in den Fahrzeugsitz integriert sind.
Eine Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art ist bereits aus der US 2006/0028004 A1 bekannt. Diese umfasst einen aus einem Beckengurt und einem Schultergurt bestehenden 3-Punkt-Sicherheitsgurt und zwei von einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition aufblasbare Airbags. Hierbei ist einer der beiden Airbags am Schultergurt und der andere Airbag am Beckengurt des Sicherheitsgurtes angeordnet. Bei einer Aktivierung der Sicherheitseinrichtung werden die beiden Airbags aufgeblasen und dadurch in der Rückhalteposition vor einem auf einem Sitz befindlichen Insassen angeordnet. In der Rückhaltposition stützt sich der am Schultergurt fixierte erste Airbag auf dem am Beckengurt fixierten zweiten Airbag ab, welcher sich wiederum auf den Oberschenkeln des Insassen abstützt. Beide Airbags sind strömungstechnisch miteinander verbunden und weisen jeweils zumindest eine Abströmöffnung, sogenannte Vents, auf, durch welches das im Airbag enthaltene Gas bei einem Eintauchen des Insassen, infolge einer kollisionsbedingten Vorverlagerung, entweichen kann. Beide Airbags dienen also der Energieaufnahme bzw. dem Abbau von Bewegungsenergie.
Eine der US 2006/0028004 A1 ähnliche Sicherheitseinrichtung wird auch in der US 2009/0278340 A1 beschrieben.
Aus der WO 2009/056201 A1 ist eine Stützstruktur für einen Airbag bekannt, welche mittels eines Gasstromes aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition aufblasbar ist und eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, ein Kanalsystem bildenden Hohlkörpern umfasst. Der Airbag und die Stützstruktur sind in der Aufbewahrungsposition in einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges angeordnet. In der Rückhalteposition stützt sich der Airbag bzw. die Stützstruktur an der Instrumententafel ab. Um die Schutzfunktion des Airbags verbessern zu können, sind innerhalb des Kanalsystems Mittel zur Beeinflussung des Gasstroms vorgesehen, mittels welchen sich das OoP-Verhalten (Out of Position) und das LRD-Verhalten (Low Risk Deployment) der Stützstruktur bzw. des Airbags gezielt beeinflussen lässt. Durch ein günstiges OoP-Verhalten wird erreicht, dass der Insasse auch bei schlechter bzw. unüblicher Sitzhaltung im Falle einer Kollision gut zurückgehalten wird. Durch ein günstiges LRD-Verhalten soll ein Entfaltungsverhalten des Airbags in die Rückhalteposition erreicht werden, durch welches der Insasse entsprechend wenig beeinträchtigt wird. Hierbei dienen sowohl der Airbag als auch die Stützstruktur der Energieaufnahme bzw. dem Abbau von Bewegungsenergie bei einer kollisionsbedingten Vorverlagerung eines auf einem Sitz befindlichen Insassen.
Zusammenfassend ergibt sich, dass derartige Airbags ihre Schutzfunktion für den Insassen nur dann ausüben können, wenn sich diese abstützen können. Bei im Sicherheitsgurt integrierten Airbags wird zwischen Airbags unterschieden, welche den Insassen vor Verletzungen durch den Gurt selbst schützen und in welche der Insasse bei einer Kollision eintaucht, um Bewegungsenergie abzubauen. Die relativ kleinen Airbags, welche vor Verletzungen durch den Gurt schützen sollen, stützen sich in der Regel am Gurt selbst ab. Die die Aufprallenergie aufnehmenden Airbags sind in der Regel wesentlich größer und stützen sich normalerweise an fahrzeugfesten Bauteilen, wie beispielsweise einer Instrumententafel, einem Lenkrad oder am Sitz bzw. den Oberschenkeln des Insassen ab. Ist keine Abstützung für den Airbag vorhanden, würde der aufgeblasene Airbag vom Insassen nach vorne oder zur Seite weggeschoben werden und könnte somit keine Schutzwirkung erzielen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher eine Beeinträchtigung eines Insassen auf einem Sitz eines Fahrzeuges bei einer Kollision reduziert werden kann. Dabei soll die Sicherheit des Insassen unabhängig von der Position und der Orientierung des Sitzes gewährleistet sein und die Bewegungsfreiheit des Insassen während der Fahrt deutlich verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Sicherheitseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine zur Sicherung eines Insassen auf einem Sitz eines Fahrzeuges bestimmte Sicherheitseinrichtung vorgesehen, mit einem als Beckengurt ausgebildeten Sicherheitsgurt, einem Airbag und einer eine Mehrzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Hohlkörperelementen aufweisenden Stützstruktur, bei welcher der Airbag und die Stützstruktur jeweils an dem Beckengurt fixiert und jeweils von einer am Beckengurt angeordneten Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition vor dem Insassen aufblasbar sind, wobei die in der Rückhalteposition angeordnete aufgeblasene Stützstruktur eine Abstützung für den in der Rückhalteposition angeordneten, aufgeblasenen Airbag bildet.
Dadurch, dass sich der Airbag bei einem kollisionsbedingten Kontakt des Insassen mit dem Airbag bzw. Eintauchen des Insassen in den Airbag an der aufgeblasenen Stützstruktur abstützt, ist eine im Stand der Technik übliche Abstützung des aufgeblasenen Airbags an einem fahrzeugfesten Bauteil nicht mehr erforderlich. Durch den unmittelbar vor dem Insassen angeordneten Airbag und die Stützstruktur, kann der Insasse beispielsweise bei einer Kollision des Fahrzeuges mit einem Hindernis sicher zurückgehalten werden. Ist die Sicherheitseinrichtung beispielsweise einem Fondssitz bzw. Rücksitz des Fahrzeuges zugeordnet, wird durch die Stützstruktur eine Abstützung des Airbags am davor angeordneten Vordersitz vermieden. Ist die Sicherheitseinrichtung dagegen einem Vordersitz zugeordnet, kann auf einen üblicherweise eingesetzten Fahrer- bzw. Beifahrerairbag, der im Lenkrad bzw. beifahrerseitig in der Instrumententafel angeordnet ist, verzichtet werden. Dadurch können sowohl das Lenkrad als auch die Instrumententafel insbesondere in gestalterischer Hinsicht freier konzipiert werden.
Durch die Stützstruktur wird der Airbag nach der Aktivierung der Sicherheitseinrichtung funktionssicher in der gewünschten Rückhalteposition angeordnet. Gleichzeitig sorgt die Stützstruktur auch dafür, dass der Airbag bei einem Aufprall bzw. Eintauchen des Insassen auf bzw. in den Airbag abgestützt wird und in der gewünschten Rückhalteposition verbleibt. Der Insasse wird frühzeitig an die Fahrzeugverzögerung angekoppelt und Bewegungsenergie wird abgebaut. Eine Verlagerung des Airbags infolge einer kollisionsbedingten Bewegung des Insassen in den Airbag wird verhindert. Insgesamt wird hierdurch eine Beeinträchtigung des Insassen bei einer Kollision erheblich reduziert.
Außerdem ist durch die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung die Sicherheit des Insassen unabhängig von der Sitzposition und der Sitzorientierung gewährleistet, da der Airbag und die Stützstruktur an dem sitzseitig fixierten Beckengurt angeordnet sind, sodass sich die Position von Airbag und Stützstruktur relativ zum Insassen auch bei einer Änderung der Sitzposition oder der Sitzorientierung nicht verändert. Hierdurch verbessert sich die Bewegungsfreiheit des Insassen im Fahrzeug und die Sicherheitseinrichtung kann bei in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung ausgerichteten Sitzen, insbesondere auch in teil- oder vollautomatisch fahrenden Fahrzeugen, eingesetzt werden. Durch die sitzfeste Anbindung werden auch Insassen in einer liegenden oder stark geneigten Position auf einer Sitz- oder Liegefläche innerhalb eines Kraftfahrzeuges wirksam geschützt.
Der bei der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung verwendete Sicherheitsgurt besteht ausschließlich aus einem Beckengurt. Ein Schultergurt, wie er im eingangs genannten Stand der Technik verwendet wird, ist nicht erforderlich. Durch den Entfall des Schultergurtes werden die Bewegungsfreiheit und der Komfort der Insassen während der Fahrt deutlich verbessert. Dabei ist der Beckengurt der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung unmittelbar an dem Sitz oder an Sitzteilen fixiert, welche bei einer Veränderung der Sitzposition oder der Sitzorientierung zusammen mit dem Sitz bewegt werden. Die Bewegungsfreiheit des Insassen ist durch den Beckengurt nur unwesentlich eingeschränkt und gleichzeitig können Insassenverlagerungen in Quer- und Längsrichtung, welche durch alltägliche Brems- und Lenkmanöver hervorgerufen werden und welche keine Aktivierung der Sicherheitseinrichtung zur Folge haben, wirksam verhindert bzw. abgefangen werden. Der Beckengurt umfasst ein Gurtband, den Airbag und die Stützeinrichtung, welche eine gemeinsam handhabbare Baueinheit bilden. Hierdurch ergeben sich in der Handhabung des Beckengurtes gegenüber den im Stand der Technik bekannten Beckengurten keine Einschränkungen oder Nachteile. Der Airbag und die Stützstruktur können beispielsweise in ein zweilagig ausgebildetes Gurtband integriert sein. Denkbar ist auch, dass sowohl das Gurtband als auch der Airbag und die Stützstruktur von einer Hülle umschlossen sind. Hierbei wird die Hülle bei einer Aktivierung der Sicherheitseinrichtung durch den sich aufblasenden Airbag bzw. die sich aufblasende Stützstruktur aufgerissen, sodass sich der Airbag und die Stützstruktur entfalten und in der jeweiligen Rückhalteposition angeordnet werden können. In vorteilhafter Weise ist der Beckengurt mit einem Retraktor verbunden, durch welchen der Gurt bei einer detektierten Kollision gestrafft wird und der Insasse frühzeitig an den Sitz angekoppelt wird. Es ist außerdem auch denkbar, dass der Airbag nicht in den Sicherheitsgurt, sondern in andere Baugruppen, beispielsweise den Sitz, integriert ist und zwischen dem Insassen und der Stützstruktur entfaltet wird.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Rückhaltevolumen des in der Rückhalteposition angeordneten Airbags zumindest teilweise von der in der Rückhalteposition angeordneten Stützstruktur umgeben ist. Durch die Anordnung eines Teilabschnittes des aufgeblasenen Airbags in einem von der Stützstruktur begrenzten Raum, wird ein Ausweichen des Airbags infolge eines in den Airbag eintauchenden Insassen verhindert. Hierbei wird sowohl ein Ausweichen in Vorverlagerungsrichtung des Insassen als auch ein seitliches Ausweichen des Airbags verhindert.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Airbag derart an einem oder mehreren Hohlkörperelementen der Stützstruktur fixiert ist, dass durch das Aufblasen der Stützstruktur der Airbag in seine Rückhalteposition positionierbar ist und dass durch die in der Rückhaltposition angeordnete Stützstruktur der in der Rückhalteposition angeordnete Airbag abstützbar ist. Dabei ist der Airbag mit den Hohlkörperelementen der Stützstruktur unlösbar verbunden. Beispielsweise können der Airbag und die Stützstruktur miteinander vernäht und/oder verklebt sein. Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Airbag mit einem geringeren Rückhaltevolumen verwendet werden. Weitere Vorteile bestehen in einem geringeren Gesamtpackage der aus dem Beckengurt, dem Airbag und der Stützstruktur bestehenden Sicherheitseinrichtung, einem geringeren Gewicht und einer geringeren Aufblaszeit des Airbags.
Es erweist sich als besonders zweckmäßig, dass in der Stützstruktur und in dem Airbag in der jeweiligen Rückhalteposition ein unterschiedlicher Druck anliegt, wobei der Druck in der Stützstruktur größer ist als der Druck in dem Airbag. In dem aufgeblasenen Airbag, welcher beispielsweise ein Volumen von etwa 55 Litern aufweist, liegt unmittelbar bevor der Insasse in den Airbag eintaucht, ein Druck von etwa 0,2 bis 0,4 bar an. In der aufgeblasenen Stützstruktur, welche beispielsweise ein Volumen von etwa 5 Litern aufweist, liegt dagegen ein Druck von etwa 1,8 bis 2,2 bar an. Hierdurch weist die Stützstruktur die erforderliche Steifigkeit auf, um die Stützfunktion für den Airbag zur Verfügung zu stellen und dadurch zu verhindern, dass der Airbag nach vorne ausweicht, wenn der Insasse ankoppelt. Der im Vergleich zur Stützstruktur wesentlich weichere Airbag übernimmt dagegen die Energieaufnahmefunktion und nimmt die Bewegungsenergie des vorverlagerten Insassen auf bzw. baut diese ab.
In diesem Fall erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass der Airbag und die Stützstruktur jeweils zumindest eine separate Druckkammer aufweisen, welche strömungstechnisch nicht verbunden sind und/oder dass dem Airbag und der Stützstruktur jeweils zumindest ein Gasgenerator zugeordnet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich, den erforderlichen Druck in dem Airbag bzw. in der Stützstruktur unabhängig voneinander in der gewünschten Höhe zur Verfügung stellen zu können und gleichzeitig die Aufblaszeit des Airbags und der Stützstruktur unabhängig voneinander einzustellen und zu optimieren.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ergibt sich auch dadurch, dass der Druck im Airbag bei einer Vorverlagerung des Insassen in den Airbag reduzierbar ist, während der Druck in der Stützstruktur vor und während der Vorverlagerung des Insassen in den Airbag konstant ist. Bei einer Vorverlagerung des Insassen kann über zumindest eine im Airbag enthaltene Abströmöffnung (Vent) das im Airbag enthaltene Gas kontrolliert entweichen. Die Stützstruktur dagegen weist keine derartige Abströmöffnung auf und besteht aus einem gasdichten Material bzw. Gewebe, sodass in der Stützstruktur nach dem Aufblasen ein konstant hoher Druck anliegt, welcher für die erforderliche Steifigkeit der Stützstruktur sorgt. Hierdurch wird erreicht, dass bei einer Vorverlagerung des Insassen ausschließlich der Airbag die Funktion der Energieaufnahme übernimmt, während die Stützstruktur ausschließlich eine Stützfunktion erfüllt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Hohlkörperelemente der Stützstruktur als Röhren ausgebildet sind und ein fachwerkartiges Gerüst bilden. Durch die Ausbildung als Gerüst, Gitter, Fachwerk oder Tragwerk wird eine formstabile Stützstruktur für den Airbag zur Verfügung gestellt und die Schutzfunktion des Airbags verbessert. Selbstverständlich können die Hohlkörperelemente der Stützstruktur auch als Flächenelemente bzw. flächige Hochdruckelemente, sogenannte Deltaelemente, ausgebildet sein.
Weiterhin ist vorgesehen, dass sich zumindest einzelne Hohlkörperelemente der in der Rückhalteposition angeordneten Stützstruktur zumindest teilweise an dem Sitz und/oder an den Oberschenkeln des Insassen abstützen. Hierdurch wird eine prozesssichere Abstützung des Airbags in seiner Rückhalteposition gewährleistet. Die Stützstruktur stützt sich hierbei im Wesentlichen auf dem Sitz, insbesondere den Sitzwangen ab, sodass aus der Vorverlagerung des Insassen resultierende Kräfte über die Stützstruktur in den Sitz eingeleitet werden.
In diesem Fall erweist es sich als besonders praxisgerecht, dass die Hohlkörperelemente der Stützstruktur, welche eine Sitzfläche des Sitzes und die Oberschenkel des Insassen überspannen, eine Ausformung für die Oberschenkel aufweisen. Hierdurch wird erreicht dass die Stützstruktur unabhängig von der Lage der Oberschenkel des Insassen auf der Sitzfläche und unabhängig von dem Oberschenkelumfang des Insassen in der vorbestimmten Rückhalteposition relativ zum Insassen und zum Airbag angeordnet werden kann und sich gleichmäßig an dem Sitz bzw. an den Sitzwangen und den Oberschenkeln des Insassen abstützen kann.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Beckengurt in einer Nichtgebrauchsstellung zumindest teilweise auf zumindest einer Gurtaufrolleinrichtung aufgewickelt ist und in einem im Sitz integrierten oder unter einer Sitzfläche eines Sitzes vorgesehenen Aufnahmeraum angeordnet ist. Hierdurch ist beim Einsteigen in das Fahrzeug zunächst einmal nichts von der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung zu sehen. Auch nicht verwendete Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise für den Beifahrerersitz oder für die Fondssitze, sind hierdurch nicht sichtbar verstaut und gegen unerwünschte Bewegungen im Fahrzeuginnenraum gesichert. Auf der im Aufnahmeraum angeordneten Gurtaufrolleinrichtung ist dabei nur der Teil des Gurtbandes des Beckengurtes aufgerollt, in welchem kein zusammengelegtes Gewebe des Airbags und der Stützstruktur angeordnet ist. Das nicht mit der Gurtaufrolleinrichtung versehene Gurtbandende weist eine Gurtzunge auf, welche zumindest abschnittsweise außerhalb des Aufnahmeraumes angeordnet ist. Hierdurch kann der Beckengurt beim Anschnallen vom Insassen ergriffen und von der Gurtaufrolleinrichtung derart abgerollt werden, dass die Gurtzunge in ein am Sitz angeordnetes Gurtschloss eingesteckt werden kann und dass der am Gurtband angeordnete Airbag und die Stützstruktur in einem das Becken des Insassen überspannenden Abschnitt positioniert sind. Im Falle einer Kollision des Fahrzeuges mit einem Hindernis wird über die Gurtaufrolleinrichtung und/oder über das Gurtschloss, welchen jeweils ein Retraktor zugeordnet sein kann, eine Straffung des Beckengurtes vorgenommen. In dem Aufnahmeraum können außerdem ein oder mehrere Gasgeneratoren zur Befüllung des Airbags und der Stützstruktur angeordnet sein.
Eine Weiterbildung einer derartig ausgestalteten Sicherheitseinrichtung wird auch dadurch geschaffen, dass den beiden Gurtenden des Beckengurtes jeweils eine Gurtaufrolleinrichtung zugeordnet ist und eine Gurtzunge beweglich auf einem Gurtband des Beckengurtes angeordnet ist, wobei die beiden Gurtaufrolleinrichtungen unterschiedliche Rollwiderstände aufweisen. Die Gurtaufrolleinrichtungen weisen also beispielsweise unterschiedliche mechanische Widerstände auf. Beim Anschnallen wird zunächst der Gurtabschnitt, welcher auf der Gurtaufrolleinrichtung mit dem geringeren Rollwiderstand angeordnet ist, abgerollt. Bei einer Anordnung des zusammengelegten Airbags und der Stützstruktur in einem diesem Gurtabschnitt benachbarten Bereich ist dann gewährleistet, dass die Stützstruktur und der Airbag im Bereich des Beckens des Insassen, insbesondere mittig vor dem Insassen angeordnet sind, und zwar unabhängig von der Größe und dem Körperumfang des Insassen. Nach Abrollen des Gurtbandes von der Gurtaufrolleinrichtung mit dem geringeren mechanischen Widerstand wird dann je nach Bedarf, also in Abhängigkeit der Größe und des Körperumfanges des Insassen weiteres Gurtband von der Gurtaufrolleinrichtung mit dem größeren mechanischen Widerstand abgerollt. Hierbei ist es unbedingt erforderlich, dass sich die Gurtzunge relativ zum Gurtband bewegen kann und nicht fest an dem Gurtband fixiert ist. Alternativ kann die Gurtaufrolleinrichtung mit dem größeren mechanischen Widerstand zunächst auch komplett blockiert sein und wird dann nur im Crashfall, insbesondere elektrisch, entsperrt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer nicht aktivierten Sicherheitseinrichtung für einen Insassen auf einem in Fahrtrichtung ausgerichteten Sitz;
2 eine Darstellung gemäß 1 mit einer aktivierten Sicherheitseinrichtung;
3 eine Darstellung gemäß 1 mit einer aktivierten Sicherheitseinrichtung und einem in einen Airbag vorverlagerten Insassen;
4 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges gemäß 2 mit einem entgegen der Fahrtrichtung ausgerichteten Sitz;
5 eine vergrößerte und perspektivische Darstellung des Airbags und der Stützstruktur in der Rückhalteposition;
6 eine vergrößerte Darstellung des in 2 dargestellten Insassen auf dem Sitz mit einer zweiten Ausführungsform der aktivierten Sicherheitseinrichtung;
7 eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Sitzes bei nicht aktivierter Sicherheitseinrichtung;
8 den in 7 dargestellten Sitz in einer Draufsicht;
9 eine Schnittdarstellung durch die Sitzfläche des Sitzes gemäß X-X;
10 eine Schnittdarstellung gemäß 9 mit einer zweiten Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung.
Eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung 1 wird nachstehend anhand der 1 bis 5 näher erläutert. Die Sicherheitseinrichtung 1 dient speziell der Sicherung von Insassen 2 auf einem Sitz 3 eines Fahrzeuges 4, insbesondere Kraftfahrzeuges, wobei es sich bei dem Sitz 3 sowohl um einen Vordersitz als auch um einen Rücksitz bzw. Fondssitz handeln kann. Der Sitz 3 ist schwenk- bzw. drehbar im Fahrzeug 4 gelagert, sodass eine Ausrichtung des Sitzes 3 sowohl in einer Fahrtrichtung 5, wie in den 1 bis 3 dargestellt, als auch entgegen der Fahrtrichtung 5 des Fahrzeuges 4, wie in 4 dargestellt, möglich ist. Neben einer Sitzorientierung kann selbstverständlich auch eine Sitzposition in einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder in einer Fahrzeugquerrichtung verändert werden.
Die Sicherheitseinrichtung 1 umfasst einen als Beckengurt 6 ausgebildeten Sicherheitsgurt, einen Airbag 7 und eine Stützstruktur 8. Bei nicht aktivierter Sicherheitseinrichtung 1 sind der Airbag 7 und die Stützstruktur 8 in einer zusammengelegten Aufbewahrungsposition an dem Beckengurt 6 angeordnet bzw. in dem Beckengurt 6 integriert. Der Beckengurt 6, der Airbag 7 und die Stützstruktur 8 bilden also eine gemeinsam handhabbare Baueinheit.
Im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeuges 4, also bei nicht aktivierter Sicherheitseinrichtung 1, ist der Insasse 2, wie in 1 dargestellt, durch den Beckengurt 6 gesichert. Der Beckengurt 6 ist dabei durch zwei Verankerungseinrichtungen 9 am Sitz 3 fixiert, wobei zumindest eine der Verankerungseinrichtungen 9 lösbar ausgestaltet ist. Die Bewegungsfreiheit des Insassen 2 ist durch den Sicherheitsgurt, welcher ausschließlich den Beckengurt 6 und keinen Schultergurt umfasst, nur unwesentlich eingeschränkt. Gleichzeitig können Verlagerungen des Insassen 2 in Fahrzeugquer- und Fahrzeuglängsrichtung, welche durch alltägliche Brems- und Lenkmanöver im normalen Fahrbetrieb hervorgerufen werden, trotzdem verhindert bzw. abgefangen werden.
Bei einer Kollision mit einem Hindernis 10 wird die Sicherheitseinrichtung 1 aktiviert und der Airbag 7 wird durch einen zugeordneten Gasgenerator 11 aufgeblasen und in einer in 2 dargestellten Rückhalteposition unmittelbar vor dem Insassen 2 positioniert. In dieser Rückhalteposition liegt der aufgeblasene Airbag 7 an einem Oberkörper und an den Oberschenkeln des Insassen 2 an. Bei der Aktivierung der Sicherheitseinrichtung 1 wird auch die Stützstruktur 8 durch einen zugeordneten Gasgenerator 12 aufgeblasen und in der in 2 dargestellten Rückhalteposition positioniert. Die Stützstruktur 8 besteht, wie insbesondere auch 5 zu entnehmen ist, aus mehreren strömungstechnisch miteinander verbundenen Hohlkörperelementen 13 und bildet in der Rückhalteposition eine Abstützung für den aufgeblasenen Airbag 7. Der aufgeblasene Airbag 7 ist in seiner Rückhalteposition also zwischen dem Oberkörper des Insassen 2 und der aufgeblasenen Stützstruktur 8 eingeschlossen.
Bei einer anschließenden Vorverlagerung des Insassen 2 infolge der Kollision mit dem Hindernis 10 wird zunächst das Becken bzw. die Hüfte des Insassen 2 durch den zuvor mittels eines Retraktors gestrafften Beckengurt 6 zurückgehalten und der Oberkörper des Insassen 2 taucht, wie in 3 dargestellt, in den am Oberkörper anliegenden Airbag 7 ein. Durch die den Airbag 7 umschließende Stützstruktur 8 wird eine Verlagerung des Airbags 7 in Fahrtrichtung 5 und auch ein seitliches Ausweichen des Airbags 7 wirksam verhindert. Gleichzeitig stützt die Stützstruktur 8 den aufgeblasenen Airbag 7 ab und leitet die aus der Vorverlagerung des Insassen 2 resultierenden Kräfte zumindest teilweise in den Sitz 3 ein. Dadurch, dass sämtliche Komponenten der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung 1 am Sitz 3 bzw. am Beckengurt 6 angeordnet bzw. fixiert sind, kann diese auch, wie in 4 dargestellt, bei einem entgegen der Fahrtrichtung 5 ausgerichteten Sitz 3 bzw. Insassen 2 eingesetzt werden.
Die in 5 dargestellte Stützstruktur 8 umfasst eine Mehrzahl als Röhren ausgebildete, ein fachwerkartiges Gerüst bildende und strömungstechnisch miteinander verbundene Hohlkörperelemente 13. Ein Teilabschnitt des Rückhaltevolumens des Airbags ist dabei in einem von den Hohlkörperelementen 12 umschlossen Raum 14 angeordnet, sodass die Hohlkörperelemente 13 an dem Airbag 7 anliegen und diesen zumindest teilweise umgeben bzw. umschließen.
Die Stützstruktur 8 besteht in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel aus insgesamt acht als Röhren ausgebildeten Hohlkörperelementen 13. Die Hohlkörperelemente 13 können jedoch auch als Flächenelemente ausgebildet sein. Je nach Ausgestaltung der Hohlkörperelemente 13 kann die Stützstruktur 8 auch aus mehr oder weniger als acht Hohlkörperelementen 13 bestehen. Vorzugsweise sollte die Stützstruktur 8 mindestens drei Hohlkörperelemente 13 umfassen.
Die in 5 dargestellte Stützstruktur 8 weist zwei sich in Längsrichtung (x-Achse) erstreckende, horizontal angeordnete und voneinander beabstandete Abstützröhren 15 auf, welche sich in der Rückhalteposition am Sitz 3 bzw. an den Oberschenkeln des Insassen 2 abstützen. Die Abstützröhren 15 sind am Beckengurt 6 fixiert und strömungstechnisch mit dem Gasgenerator 12 verbunden. An einem dem Beckengurt 6 angewandten Ende sind die Abstützröhren 15 strömungstechnisch mit zwei voneinander beabstandeten Vertikalröhren 16 verbunden, welche sich in vertikaler Richtung (z-Achse) erstrecken. Die Vertikalröhren 16 liegen in der Rückhalteposition am Airbag 7 an und verhindern ein Ausweichen des Airbags 7 in Bewegungsrichtung des Insassen 2 beim Eintauchen in den Airbag 7. Vorzugsweise enden diese Vertikalröhren 16 in etwa in Höhe einer Kopfstütze 17 des Sitzes 3 bzw. in Kopfhöhe des Insassen 2. Denkbar ist auch, dass sich die Vertikalröhren 16 bis zum Dachbereich des Fahrzeuges 4 erstrecken, sodass sich die Stützstruktur 8 in der Rückhalteposition auch am Dach abstützen kann.
Weiterhin weist die dargestellte Stützstruktur 8 zwei voneinander beabstandete horizontal verlaufende Verbindungsröhren 18 auf, welche sich in Querrichtung (y-Achse) erstrecken und welche die Endabschnitte der Vertikalröhren 16 strömungstechnisch miteinander verbinden. Darüber hinaus sind noch zwei voneinander beabstandete Diagonalröhren 19 vorgesehen, welche die am Beckengurt 6 fixierten Endabschnitte der Abstützröhren 15 mit den Endabschnitten der Vertikalröhren 16 verbinden. Die Diagonalröhren 19 sind ebenfalls an dem Beckengurt 6 fixiert und strömungstechnisch mit dem Gasgenerator 12 verbunden. Die Stützstruktur 8 besteht also aus insgesamt acht Hohlkörperelementen 13 und insgesamt sechs Knotenpunkten 20, durch welche die einzelnen Hohlkörperelemente 13 untereinander strömungstechnisch verbunden sind.
Um eine ausreichende Stützwirkung der Stützstruktur 8 in der Rückhalteposition gewährleisten zu können, weist diese einen wesentlich höheren Druck auf als der in der Rückhalteposition angeordnete Airbag 7. Während im Airbag 7 ein Druck von etwa 0,3 bar anliegt, wird in der Stützstruktur 8 ein Druck von etwa 2 bar angelegt. Außerdem weist der Airbag 7 zumindest eine auch als Vent bezeichnete Abströmöffnung 21 auf, aus welcher im Airbag 7 enthaltenes Gas bei einem Eintauchen des Insassen 2 kontrolliert entweichen kann, um Bewegungsenergie abzubauen. Die Stützstruktur 8 dagegen weist keine Abströmöffnung 21 auf, und besteht aus einem gasdichten Airbaggewebe, sodass gewährleistet ist, dass die Stützstruktur 8 während des Eintauchens des Insassen 2 in den Airbag 7 einen konstant hohen Druck aufweist. Der Airbag 7 übernimmt also eine Energieaufnahmefunktion, während die Stützstruktur 8 ausschließlich eine Stützfunktion für den Airbag 7 übernimmt. Gleichzeitig ist die Stützstruktur 8 noch für eine optimale Positionierung des Airbags 7 relativ zum Insassen 2 verantwortlich. Die Hohlkörperelemente 13 der Stützstruktur 8 bestehen aus möglichst dichten Airbaggewebeschläuchen.
Eine andere Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung 1 ist in 6 dargestellt. Hierbei hat der Airbag 7 im Vergleich zu dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ein geringeres Rückhaltvolumen. Dabei ist der Airbag 7 mit der Stützstruktur 8 bzw. den als Diagonalröhren 19 ausgebildeten Hohlkörperelementen 13 fest verbunden, insbesondere vernäht. Die bei einer Kollision mit einem Hindernis 10 durch den Insassen 2 in den Airbag 7 eingeleiteten Kräfte werden über die Diagonalröhren 19 der Stützstruktur 8 in den Sitz 3 eingeleitet. In dem von den Hohlkörperelementen 13 begrenzten Raum 14 ist kein bzw. nur ein sehr geringer Teil des Rückhaltevolumens des Airbags 7 angeordnet. Hieraus ergibt sich eine geringere Aufblaszeit des Airbags 7 sowie ein geringeres Gewicht und ein geringeres Gesamtpackage der Sicherheitseinrichtung 1.
Die 7 bis 9 zeigen eine mögliche Unterbringung der Sicherheitseinrichtung 1 an bzw. in dem Sitz 3 des Fahrzeugs 4. Der Sitz 3 weist einen in einer Sitzfläche 22 integrierten als Schacht ausgebildeten Aufnahmeraum 23 auf, in welchem der Beckengurt 6, welcher aus einem Gurtband 24, dem integrierten Airbag 7 und der integrierten Stützstruktur 8 besteht, in seiner Nichtgebrauchsstellung angeordnet ist. In dem Aufnahmeraum 23 ist eine mit einem Gurtende des Beckengurtes 6 verbundene Gurtaufrolleinrichtung 25 angeordnet, auf welcher nur der Teil des Gurtbandes 24 aufgerollt ist, in welchem kein zusammengelegtes Gewebe des Airbags 7 und der Stützstruktur 8 angeordnet ist. Das nicht mit der Gurtaufrolleinrichtung 25 versehende Gurtbandende weist eine Gurtzunge 26 auf, welche außerhalb des Aufnahmeraumes 23 angeordnet ist. Hierdurch kann die Gurtzunge 26 beim Anschnallen vom Insassen 2 ergriffen und das Gurtband 24 von der Gurtaufrolleinrichtung 25 derart abgerollt werden, dass die Gurtzunge 26 in ein am Sitz 3 angeordnetes Gurtschloss 27 eingesteckt werden kann und dass der am Gurtband 24 angeordnete Airbag 7 und die Stützstruktur 8 in einem das Becken des Insassen 2 überspannenden Abschnitt positioniert sind. In dem Aufnahmeraum 23 sind außerdem der oder die Gasgenerator/en 11, 12 mit Einfülllanzen 28 zur Befüllung des Airbags 7 und der Stützstruktur 8 angeordnet.
10 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher die beiden Gurtenden des Gurtbandes 24 des Beckengurtes 6 jeweils mit einer Gurtaufrolleinrichtung 25, 29 verbunden sind. Die Gurtzunge 26 ist hierbei beweglich auf dem Gurtband 24 des Beckengurtes 6 angeordnet. Die beiden Gurtaufrolleinrichtungen 25, 29 weisen unterschiedliche Rollwiderstände auf. Beim Anschnallen wird also zunächst der Gurtabschnitt, welcher auf der Gurtaufrolleinrichtung 25 mit dem geringeren Rollwiderstand angeordnet ist, abgerollt. Dadurch, dass der zusammengelegte Airbag 7 und die Stützstruktur 8 in einem diesem Gurtabschnitt benachbarten Bereich angeordnet sind, werden die Stützstruktur 8 und der Airbag 7 ebenfalls aus dem Aufnahmeraum 23 herausgezogen und im Bereich des Beckens des Insassen 2, insbesondere mittig vor dem Insassen 2 angeordnet. Nach Abrollen des Gurtbandes 24 von der Gurtaufrolleinrichtung 25 mit dem geringeren mechanischen Widerstand wird dann je nach Bedarf, also in Abhängigkeit der Größe und des Körperumfanges des Insassen 2, weiteres Gurtband von der Gurtaufrolleinrichtung 29 mit dem größeren mechanischen Widerstand abgerollt.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitseinrichtung
21: Abströmöffnung
2: Insasse
22: Sitzfläche
3: Sitz
23: Aufnahmeraum
4: Fahrzeug
24: Gurtband
5: Fahrtrichtung
25: Gurtaufrolleinrichtung
6: Beckengurt
26: Gurtzunge
7: Airbag
27: Gurtschloss
8: Stützstruktur
28: Einfülllanze
9: Verankerungseinrichtung
29: Gurtaufrolleinrichtung
10: Hindernis
11: Gasgenerator (Airbag)
12: Gasgenerator (Stützstruktur)
13: Hohlkörperelement
14: Raum
15: Abstützröhren
16: Vertikalröhren
17: Kopfstütze
18: Verbindungsröhren
19: Diagonalröhren
20: Knotenpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2006/0028004 A1 [0005, 0006]
US 2009/0278340 A1 [0006]
WO 2009/056201 A1 [0007]

Claims

Eine zur Sicherung eines Insassen (2) auf einem Sitz (3) eines Fahrzeuges (4) bestimmte Sicherheitseinrichtung (1) mit einem als Beckengurt (6) ausgebildeten Sicherheitsgurt, mit einem Airbag (7) und mit einer eine Mehrzahl von strömungstechnisch miteinander verbundenen Hohlkörperelementen (13) aufweisenden Stützstruktur (8), bei welcher der Airbag (7) und die Stützstruktur (8) jeweils an dem Beckengurt (6) fixiert und jeweils von einer am Beckengurt (6) angeordneten Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition vor dem Insassen (2) aufblasbar sind, wobei die in der Rückhalteposition angeordnete Stützstruktur (8) eine Abstützung für den in der Rückhalteposition angeordneten Airbag (7) bildet.
Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückhaltevolumen des in der Rückhalteposition angeordneten Airbags (7) zumindest teilweise von der in der Rückhalteposition angeordneten Stützstruktur (8) umgeben ist.
Sicherheitseinrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (7) derart an einem oder mehreren Hohlkörperelementen (13) der Stützstruktur (8) fixiert ist, dass durch das Aufblasen der Stützstruktur (8) der Airbag (7) in seine Rückhalteposition positionierbar ist und dass durch die in der Rückhaltposition angeordnete Stützstruktur (8) der in der Rückhalteposition angeordnete Airbag (7) abstützbar ist.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stützstruktur (8) und in dem Airbag (7) in der jeweiligen Rückhalteposition ein unterschiedlicher Druck anliegt, wobei der Druck in der Stützstruktur (8) größer ist, als der Druck in dem Airbag (7).
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (7) und die Stützstruktur (8) jeweils zumindest eine separate Druckkammer aufweisen, welche strömungstechnisch nicht verbunden sind und/oder dass dem Airbag (7) und der Stützstruktur (8) jeweils zumindest ein Gasgenerator (11, 12) zugeordnet ist.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Airbag (7) bei einer Vorverlagerung des Insassen (2) in den Airbag (7) reduzierbar ist, während der Druck in der Stützstruktur (8) vor und während der Vorverlagerung des Insassen (2) in den Airbag (7) konstant ist.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperelemente (13) der Stützstruktur (8) als Röhren oder als Flächenelemente ausgebildet sind und ein fachwerkartiges Gerüst bilden.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest einzelne Hohlkörperelemente (13) der in der Rückhalteposition angeordneten Stützstruktur (8) zumindest teilweise an dem Sitz (3) und/oder an den Oberschenkeln des Insassen (2) abstützen.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlkörperelemente (13) der Stützstruktur (8), welche eine Sitzfläche (22) des Sitzes (3) und die Oberschenkel des Insassen (2) überspannen, eine Ausformung für die Oberschenkel des Insassen (2) aufweisen.
Sicherheitseinrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beckengurt (6) mit dem Airbag (7) und der Stützstruktur (8) in einer Nichtgebrauchsstellung zumindest teilweise auf zumindest einer Gurtaufrolleinrichtung (25) aufgewickelt ist und in einem im Sitz (3) integrierten oder unter einer Sitzfläche (22) des Sitzes (3) vorgesehenen Aufnahmeraum (23) angeordnet ist.