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Die Erfindung betrifft einen Front-Gassack zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, insbesondere einen Beifahrergassack zum Schutz eines Beifahrers. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeuginsassenschutzsystem, insbesondere für einen Beifahrer, mit einem solchen Gassack. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeuginsassenschutzsystems.
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Ein Front-Gassack für einen Beifahrer ist in der Regel in der Armaturentafel des Fahrzeugs untergebracht und tritt im Rückhaltefall aus dieser aus, um sich in Richtung des Fahrzeuginsassen zu erstrecken. Der Teil der Gassackwand, der dem Fahrzeuginsassen im aufgeblasenen Zustand zugewandt ist und vom Fahrzeuginsassen kontaktiert wird, wird als Kontaktwand bezeichnet.
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Es ist allgemein bekannt, in Gassäcken Zugmittel, üblicherweise in Form von Fangbändern, anzuordnen, um dem Gassack eine bestimmte Gestalt zu geben, also bestimmte Abschnitte der Gassackwand beim Entfalten an einer freien, ungehinderten Bewegung zu hindern.
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Bei Front-Gassäcken ist es zudem entscheidend, nicht nur ausreichenden Schutz bei einem Frontalaufprall zu gewährleisten, sondern auch bei einem Schrägaufprall. In die gängigen Sicherheitsbewertungsprogramme von Neufahrzeugen werden zukünftig voraussichtlich auch Crashtest-Auswertungen von standardisierten Schrägaufprällen, basierend u.a. auf einem Kriterium zur Bewertung von beschleunigungsbedingten Hirnverletzungen (BrIC), einfließen.
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Aus
DE 10 2015 004 956 A1 ist ein Beifahrergassack bekannt, der nach dem Auftreffen des Kopfes des Fahrzeuginsassen auf die Kontaktwand des Gassacks einem seitlichen Abrutschen des Kopfes bzw. einer Nackenrotation entgegenwirkt. Hierfür sind im Inneren des Gassacks mehrere Zugmittel angebracht, die die Kontaktwand im aufgeblasenen Zustand des Gassacks abschnittsweise zurückhalten und zumindest einen Seitenwulst und mehrere Mittenwülste ausbilden, die im Querschnitt kleiner als die Seitenwülste sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Front-Gassack für einen Fahrzeuginsassen, insbesondere einen Beifahrergassack, mit einfacheren Mitteln so auszubilden, dass er einen guten Schutz bei einem Schrägaufprall bietet, insbesondere im Hinblick auf eine mögliche Winkelbeschleunigung des Kopfes des Fahrzeuginsassen, die nach dem Auftreffen des Kopfes auf dem Gassack infolge der Rückhaltung des Kopfes an der Kontaktwand des Gassacks auftreten kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Front-Gassack für einen Fahrzeuginsassen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Front-Gassacks sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Front-Gassack zum Schutz eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, der insbesondere ein Beifahrergassack zum Schutz eines Beifahrers ist, weist im eingebauten und aufgeblasenen Zustand eine dem Fahrzeuginsassen zugwandte Kontaktwand und eine gegenüberliegende Rückenwand sowie eine aus Sicht des Fahrzeuginsassen der Fahrzeugmitte zugewandte erste Seitenwand und eine gegenüberliegende zweite Seitenwand auf. Der Gassack weist ferner eine Begrenzungseinrichtung auf, die im aufgeblasenen Zustand des Gassacks die erste Seitenwand an einer weiteren Entfaltung hindert, sodass der Gassack ein erstes Volumen einnimmt. Die Begrenzungseinrichtung ist bei einem Kontakt des Kopfes des Fahrzeuginsassen mit dem Gassack so beeinflussbar, dass sie die weitere Entfaltung der ersten Seitenwand erlaubt, sodass der Gassack im Vergleich zum ersten Volumen ein größeres zweites Volumen einnimmt. Dabei erfolgt zumindest ein Großteil der Volumenzunahme des Gassacks aus Sicht des Fahrzeuginsassen in Richtung der Fahrzeugmitte.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem Schrägaufprall ein vollständig aufgeblasener Gassack aufgrund seiner Härte und der Form seiner Kontaktwand dazu führen kann, dass der Kopf des Fahrzeuginsassen eine so große Winkelbeschleunigung erfährt, dass die Gefahr einer Hirnverletzung erhöht sein kann. Als Gegenmaßnahmen sieht die Erfindung deshalb zum einen vor, beim Auftreffen des Kopfes des Fahrzeuginsassen auf den Gassack dessen Volumen schlagartig zu vergrößern, um einen abrupten Druckabfall im Gassack zu erreichen. Dies begünstigt ein relativ ungehindertes Eindringen des Kopfes, sodass eine durch die Kontaktwand induzierte Drehbewegung des Kopfes weitgehend vermieden wird. Zum anderen sieht die Erfindung vor, dass sich der Gassack beim Auftreffen des Kopfes insbesondere in Richtung der Fahrzeugmitte (vom Fahrzeuginsassen aus betrachtet) ausdehnt. Dadurch wird ein Drehmoment auf den Kopf des Fahrzeuginsassen übertragen, das der durch den Schrägaufprall verursachten Winkelbeschleunigung entgegengesetzt ist und damit ebenfalls dazu beiträgt, das Risiko einer Hirnverletzung zu reduzieren.
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Konkret hindert die erfindungsgemäß vorgesehene Begrenzungseinrichtung den Gassack an einer vollständigen Entfaltung, sodass der Gassack ein erstes Volumen einnimmt mit einem relativ hohen Innendruck, der insbesondere für den Fall eines Frontalaufpralls vorgesehen ist. Falls jedoch ein Schrägaufprall erkannt wird, kann beim Auftreffen des Kopfes auf den Gassack die Begrenzungseinrichtung so manipuliert werden, dass sich die der Fahrzeugmitte zugewandte erste Seitenwand des Gassacks vollständig entfalten kann, wodurch ein zusätzliches Volumen des Gassacks in Richtung der Fahrzeugmitte freigegeben wird. Insgesamt nimmt der Gassack dann ein deutlich größeres zweites Volumen mit einem spürbar niedrigeren Innendruck ein.
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Der erfindungsgemäße Gassack hat den weiteren Vorteil, dass die selektive Druckabsenkung auch bei bestimmten anderen erkannten Lastfällen verwendet werden kann, soweit in diesen Fällen ein weicherer Gassack gewünscht ist.
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Es hat sich gezeigt, dass für den angestrebten Zweck eines verbesserten Schrägaufprallschutzes eine Volumenzunahme des Gassacks um 20 % optimal ist, d. h. das zweite Volumen des Gassacks sollte etwa das 1,2-fache des ersten Volumens betragen.
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In weiteren Ausführungsbeispielen beträgt die Volumenzunahme zwischen 10 % und 30 %, vorzugsweise zwischen 15 % und 25 %, d. h. das zweite Volumen des Gassacks sollte etwa das 1,1-fache bis 1,3-fache, vorzugsweise das 1,15-fache bis 1,25-fache des ersten Volumens betragen.
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Bei einer bevorzugten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassacks umfasst die Begrenzungseinrichtung ein Fangband. Fangbänder sind etablierte Hilfsmittel, die bei vielen Gassäcken zum Einsatz kommen; sie dienen aber üblicherweise dazu, bestimmte Abschnitte des Gassacks so zurückzuhalten, dass der Gassack im aufgeblasenen Zustand eine besondere Form erhält, die nicht ohne Weiteres nur durch die Gestaltung der Gassackwandung erreichbar ist. Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung dient das Fangband dazu, die der Fahrzeugmitte zugewandte erste Seitenwand des Gassacks von einer vollständigen Entfaltung abzuhalten, sodass der Gassack insbesondere für einen Frontalaufprall ausreichend hart ist. Diese Wirkung des Fangbands kann jedoch bei einem erkannten Schrägaufprall eliminiert werden, um so das zusätzliche Volumen des Gassacks zur Verfügung zu stellen.
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Hierfür ist es zweckmäßig, das Fangband einerseits mit der ersten Seitenwand des Gassacks zu verbinden und das Fangband andererseits an eine aktivierbare Freigabeeinrichtung zu koppeln, die die Rückhaltewirkung des Fangbands aufheben kann.
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Gegebenenfalls kann die aktivierbare Freigabeeinrichtung mit einer sogenannten Active-Bag-Vent-Funktionalität (ABV) kombiniert werden. Diese bekannte und bewährte Technik beruht auf wenigstens einer Abströmöffnung im Gassack, die zu Beginn des Unfallvorgangs geschlossen ist, damit der Gassack schnell befüllt werden kann. Eine Zeitsteuerung sorgt dafür, dass die Abströmöffnung zu einem späteren Zeitpunkt geöffnet wird. Konkret kann die Abströmöffnung mittels eines Fangbands zunächst geschlossen gehalten und danach durch gezieltes Auslösen des Fangbands geöffnet werden. Hierfür kann das Fangband der erfindungsgemäßen Begrenzungseinrichtung oder ein anderes Fangband verwendet werden, das an die Freigabeeinrichtung gekoppelt ist.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassacks umfasst die Begrenzungseinrichtung eine in der ersten Seitenwand gebildete Falte, die provisorisch gesichert ist, vorzugsweise durch eine Reißnaht oder einen Kleber. Bei dieser Ausführungsform verhindert die provisorische Sicherung, dass sich beim Befüllen des Gassacks die Falte in der ersten Seitenwand entfaltet. Bei Bedarf kann diese Sicherung jedoch aufgehoben werden, um das zusätzliche Volumen des Gassacks in Richtung der Fahrzeugmitte freizugeben und den Innendruck zu senken.
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In jedem Fall sollte die provisorische Sicherung der Falte so ausgelegt sein, dass sie im aufgeblasenen Zustand des Gassacks dem Innendruck standhält. Dadurch ist gewährleistet, dass der Gassack in anderen Lastfällen, insbesondere bei einem Frontalaufprall, einen im Vergleich zu einem Schrägaufprall höheren Innendruck bereitstellen kann.
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Zur Bildung der Falte kann zusätzlich zur ersten Seitenwand ein Textilzuschnitt vorgesehen sein.
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Vorzugsweise ist die Falte bzw. der Textilzuschnitt an eine aktivierbare Freigabeeinrichtung gekoppelt, die die Falte der ersten Seitenwand zur Entfaltung bringen kann. Die Freigabeeinrichtung kann vorteilhaft so ausgelegt sein, dass bei der Freigabe der Falte der entsprechende Abschnitt der ersten Seitenwand bzw. der Textilzuschnitt aktiv in Richtung der Fahrzeugmitte beschleunigt wird, um eine rasche Ausdehnung des Gassacks in diese Richtung zu unterstützen.
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Die Erfindung schafft auch ein Fahrzeuginsassenschutzsystem, insbesondere für einen Beifahrer, mit einem erfindungsgemäßen Gassack, einer Erkennungseinrichtung, einer an die Erkennungseinrichtung gekoppelten Steuereinheit, und einer an die Steuereinheit gekoppelten Freigabeeinrichtung. Die Erkennungseinrichtung ist dazu eingerichtet, dass sie nach einem Schrägaufprall einen Kontakts des Kopfes des Fahrzeuginsassen mit dem Gassack erkennt und der Steuereinheit signalisiert. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, dass sie daraufhin die Freigabeeinrichtung aktiviert. Die Freigabeeinrichtung ist wiederum dazu eingerichtet, die Begrenzungseinrichtung so zu beeinflussen, dass sie die weitere Entfaltung der ersten Seitenwand initiiert.
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Zum Aufblasen des Gassacks kann ein kostengünstiger einstufiger Gasgenerator vorgesehen sein. Da der erfindungsgemäße Gassack zwar grundsätzlich zwei unterschiedlich große Volumina bereitstellen kann, das größere zweite Volumen aber im Vergleich zum kleineren ersten Volumen bewusst einen geringeren Innendruck haben soll, kann bei geeigneter Dimensionierung eine definierte Gasmenge eines einstufigen Gasgenerators grundsätzlich beide Vorgaben erfüllen.
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Außerdem schafft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenschutzsystems mit folgenden Schritten: Erkennen eines Schrägaufpralls und eines durch den Schrägaufprall verursachten Kontakts des Kopfes des Fahrzeuginsassen mit dem Gassack mittels der Erkennungseinrichtung; Signalisieren des Kontakts an die Steuereinheit; Aktivieren der Freigabeeinrichtung durch die Steuereinheit; und Beeinflussen der Begrenzungseinrichtung des Gassacks durch die Freigabeeinrichtung derart, dass sich die erste Seitenwand weiter entfaltet.
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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:
- - 1a eine Draufsicht auf einen aufgeblasenen erfindungsgemäßen Front-Gassack als Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenschutzsystems im eingebauten und aufgeblasenen Zustand nach einer ersten Ausführungsform;
- - 1b den Gassack aus 1a nach dem Auftreffen des Fahrzeuginsassen;
- - 2a eine Draufsicht auf einen aufgeblasenen erfindungsgemäßen Front-Gassack als Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenschutzsystems im eingebauten und aufgeblasenen Zustand nach einer zweiten Ausführungsform;
- - 2b den Gassack aus 2a kurz vor dem Auftreffen des Fahrzeuginsassen; und
- - 2c den Gassack aus 2a nach dem Auftreffen des Fahrzeuginsassen.
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In 1a ist eine erste Ausführungsform eines Front-Gassacks 10, genauer gesagt eines Front-Beifahrergassacks in einem Fahrzeug im eingebauten und aufgeblasenen gezeigt. Der mit dem Gassack zu schützende Fahrzeuginsasse 12 (Beifahrer) ist mit seinem Kopf 14 und seinem Oberkörper 16 dargestellt.
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Der Gassack 10 ist Teil eines Gassackmoduls, welches wiederum Teil eines Fahrzeuginsassenschutzsystems ist. Das Gassackmodul umfasst ein Modulgehäuse, in dem neben dem Gassack 10 ein Gasgenerator untergebracht ist. Der Gasgenerator ist ein einstufiger oder mehrstufiger Gasgenerator mit einer oder mehreren Ausströmöffnungen. Wenn der Gasgenerator den zunächst zusammengefalteten Gassack 10 mit Gas befüllt, entfaltet sich der Gassack 10 aus dem Modulgehäuse heraus in Richtung des Fahrzeuginsassen 12. Alternativ ist auch ein Befüllen mit mehreren Gasgeneratoren möglich.
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Der Gassack 10 hat eine Außenwand 18, die in mehrere Abschnitte unterteilt werden kann. Derjenige Bereich, der dem Fahrzeuginsassen 12 im aufgeblasenen Zustand zugewandt ist, wird als Kontaktwand 20 bezeichnet und der der Kontaktwand 20 gegenüberliegende Bereich, der modulseitig befestigt ist, als Rückenwand 22. Die Bereiche zwischen der Kontaktwand 20 und der Rückenwand 22 werden als Seitenwände 24, 26 bezeichnet.
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Im Folgenden wird die Fahrzeuglängsrichtung in Fahrtrichtung als x-Richtung, die dazu senkrechte Fahrzeugquerrichtung in Richtung der Fahrzeugmitte aus Sicht des Beifahrers als y-Richtung und die zur x- und y-Richtung senkrechte, nach oben weisende Fahrzeughochrichtung als z-Richtung bezeichnet.
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In der in 1a gezeigten Situation kurz nach einem Schrägaufprall ist der Gassack 10 zwar aufgeblasen, aber nicht vollständig entfaltet. Eine Begrenzungseinrichtung verhindert die vollständige Entfaltung des Gassacks 10, insbesondere von dessen erster Seitenwand 24, die vom Fahrzeuginsassen 12 aus gesehen in y-Richtung der Fahrzeugmitte zugewandt ist.
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Die Begrenzungseinrichtung umfasst hier ein (symbolisch dargestelltes) Fangband 28, das außerhalb oder innerhalb des Gassacks 10 angeordnet sein kann. Ein erstes Ende des Fangbands 28 ist mit der ersten Seitenwand 24 verbunden, während das zweite Ende oder ein mittlerer Abschnitt des Fangbands 28 an eine aktivierbare Freigabeeinrichtung (Tether Activation Unit, TAU) gekoppelt ist. Die Freigabeeinrichtung ist mit einer Steuereinheit des Fahrzeuginsassenschutzsystems verbunden, die auch mit einer Erkennungseinrichtung verbunden ist, welche den Kontakt des Kopfes 14 des Fahrzeuginsassen 12 mit dem Gassack 10 infolge eines Schrägaufpralls erkennen kann.
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Sobald die Erkennungseinrichtung der Steuereinheit signalisiert, dass der Kopf 14 des Fahrzeuginsassen 12 auf die Kontaktwand 20 des Gassacks 10 trifft, wird über die Freigabeeinrichtung das Fangband 28 freigegeben, sodass sich der Gassack 10 vollständig entfaltet, wie in 1b gezeigt. Insbesondere die effektive Fläche der ersten Seitenwand 24 vergrößert sich dabei.
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Durch die Freigabe des Fangbands 28 vergrößert sich das Volumen des Gassacks 10 schlagartig um etwa 20 %. Dementsprechend sinkt der Druck im Gassack 10 deutlich. Der geringere Druck des Gassacks 10 erlaubt es im Gegensatz zu einem prall gefüllten Gassack, dass der Kopf 14 des Fahrzeuginsassen 12 insbesondere in x-Richtung relativ ungehindert in den Gassack 10 eindringt, ohne dass er in eine übermäßige Drehbewegung um die z-Achse versetzt werden kann, was bei einem prall gefüllten Gassack aufgrund der starken Rückhaltewirkung an der Kontaktwand 20 grundsätzlich möglich wäre. Deshalb erfährt der Kopf 14 trotz des Schrägaufpralls nur eine geringe Winkelbeschleunigung, sodass die Gefahr einer Hirnverletzung des Fahrzeuginsassen 12 relativ gering ist.
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In den 2a bis 2c ist eine zweite Ausführungsform des Gassacks 10 gezeigt, der eine ähnliche Schutzwirkung bietet. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Entfaltung des Gassacks 10 durch eine Begrenzungseinrichtung zunächst beschränkt. Wie in 2a gezeigt ist ein Teil der ersten Seitenwand 24, die vom Fahrzeuginsassen 12 aus gesehen in y-Richtung der Fahrzeugmitte zugewandt ist, vor dem Auftreffen des Fahrzeuginsassen 12 nicht voll entfaltet.
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Die erste Seitenwand 24 weist hier eine (symbolisch dargestellte) Falte 30 auf, die mithilfe einer Reißnaht oder eines Klebers oder dergleichen provisorisch gesichert ist und im anfänglich aufgeblasenen Zustand des Gassacks 10, also vor dem Auftreffen des Fahrzeuginsassen 12 bestehen bleibt. Die Falte 30 kann auch unter Verwendung eines zusätzlichen (separaten) Textilzuschnitts gebildet sein.
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Die Falte 30 bzw. der Textilzuschnitt ist an eine (symbolisch dargestellte) pyrotechnische Freigabeeinrichtung 32 gekoppelt, die die provisorische Sicherung aufheben und die Falte 30 an der ersten Seitenwand 24 zur Entfaltung bringen kann. Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Freigabeeinrichtung 32 mit einer Steuereinheit des Fahrzeuginsassenschutzsystems verbunden. Gleiches gilt auch für eine Erkennungseinrichtung.
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Die Erkennungseinrichtung signalisiert der Steuereinheit das Auftreffen des Kopfes 14 des Fahrzeuginsassen 12 auf den Gassack 10 (2b), worauf diese die Freigabeeinrichtung aktiviert. In 2c ist gezeigt, wie sich die Gassackentfaltung ändert, sobald die Falte 30 freigegeben ist. Das Volumen des Gassacks 10 vergrößert sich schlagartig um etwa 20 %, wodurch der Druck im Gassack 10 abrupt abfällt. Ähnlich wie in 1 b ist auch hier deutlich zu erkennen, dass sich der Gassack 10 nach der Freigabe der Falte 30 insbesondere in y-Richtung ausdehnt.
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Wie bei der ersten Ausführungsform führt der abrupte Druckabfall im Gassack 10 dazu, dass der Kopf 14 des Fahrzeuginsassen 12 relativ ungehindert in x-Richtung in den Gassack 10 eindringen kann. Zudem sorgt die zeitlich auf den Aufprall des Fahrzeuginsassen 12 abgestimmte zusätzliche Entfaltung des Gassacks 10 in y-Richtung dafür, dass der Kopf 14 des Insassen bezüglich der z-Richtung ein Drehmoment erfährt, das der durch den Schrägaufprall induzierten Winkelbeschleunigung des Kopfes 14 um die z-Achse entgegenwirkt. Somit ist die Gefahr einer Hirnverletzung des Fahrzeuginsassen 12 vergleichsweise gering.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gassack
- 12
- Fahrzeuginsasse
- 14
- Kopf
- 16
- Oberkörper
- 18
- Außenwand
- 20
- Kontaktwand
- 22
- Rückenwand
- 24
- Seitenwand
- 26
- Seitenwand
- 28
- Fangband
- 30
- Falte
- 32
- Freigabeeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015004956 A1 [0005]
