DE19900395A1 - Airbag-Anordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Airbag-Anordnung in Kraftfahrzeugen ist innerhalb des Kraftfahrzeuges am Armaturenbrett und/oder an den Rahmenholmen des Tür- oder Fahrzeugrahmens jeweils in unmittelbarer Nähe der Austrittsstelle des Front- oder Seiten-Airbags eine Sensorvorrichtung integriert, die den Abstand der Airbag-Austrittsstelle bzw. des Airbag-Sprengsatzes vom Kopf der durch den Airbag zu schützenden Person feststellt und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes den Airbag-Sprengsatz solange außer Betrieb setzt, bis der gemessene Abstand zwischen Kopf und Sensorvorrichtung wieder einen zulässigen Wert erreicht hat.

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen im Einsatz von Airbags in Kraftfahrzeugen, um die Verletzungsgefahr bei plötzlichem Aufblasen von Airbags (Front-Airbags und/oder Seiten-Airbags) zu verhindern.

Wie die Unfallstatistiken belegen, kommt es bei Unfällen häufig zu Verletzungen, wenn der Beifahrer sich nach vorne beugt und seinen Kopf in die unmittelbare Nähe der Austrittsstelle des Airbags am Armaturenbrett bringt, wobei der Airbag beim plötz­ lichen Aufblasen mit erheblicher Wucht aus der Aufnahmekammer austritt und sich explosionsartig aufbläst.

Des weiteren treten Verletzungsgefahren durch Seitenairbags dadurch auf, daß der Fah­ rer oder auch der Beifahrer seinen Kopf gegen das Seitenfenster oder einen Türrahmen­ teil lehnt und dadurch der Kopf sich im unmittelbaren Bereich der Airbag-Austrittsöff­ nung befindet, so daß bei plötzlichem Austreten und Aufblasen des Airbags ein starker Schlag gegen den Kopf ausgeübt wird und dabei Verletzungen auftreten können. Eine andere Form der Verletzungsgefahr tritt auf, wenn der Airbag bei einem Unfall aktiviert worden ist, der Insasse des Fahrzeuges durch den Airbag geschützt worden ist, jedoch bei einem weiteren Unfall, z. B. einem Auffahrunfall, kein Airbagschutz mehr gegeben ist, weil die Wirkung des bereits aktivierten Airbags durch den ersten Unfall verbraucht ist.

Aufgabe der Erfindung ist, die Gefahr von Verletzungen bei durch Airbag geschützten Personen auszuschalten, die dadurch bedingt ist, daß der Kopf des Fahrers bzw. Bei­ fahrers zu nahe an die Austrittsstelle des Airbags im Kraftfahrzeug gebracht wird, wenn sich gleichzeitig ein Unfall ereignet.

Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, einen zusätzlichen Airbagschutz für den Fahr­ zeuginsassen für den Fall sicherzustellen, daß der Airbag aktiviert worden ist und da­ mit nach einem Unfall keinen Schutz mehr bietet, das Fahrzeug jedoch z. B. bei einem Auffahrunfall in einen weiteren Unfall verwickelt wird, und der Fahrzeuginsasse bei diesem weiteren Unfall gegen Verletzung geschützt werden muß.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Grundsätzlich wird mit vorliegender Erfindung vorgeschlagen, die Sicherheit der Fahr­ zeuginsassen durch Airbag-Sicherung bei einem Unfall dadurch zu verbessern, daß in extrem kurzer Zeit selbsttätig eine Entscheidung darüber getroffen wird, ob das Auslö­ sen des Airbags möglicherweise die Verletzungsgefahr erhöht. Dies gilt z. B. für all die Fälle, in denen der Kraftfahrzeuginsasse durch die Auslösung des Airbags verletzt wer­ den kann, weil der Insasse bei einem Unfall seinen Kopf zu nahe an den Einflußbe­ reich des Airbag-Sprengsatzes bzw. des Bereiches an der Airbag-Austrittsöffnung ge­ bracht hat, und deshalb die Gefahr einer Verletzung aufgrund der Aktivierung des Air­ bags größer ist als ohne Airbag. Es wird deshalb vorgeschlagen, in solchen Bereichen der Kopfstellung des Fahrzeuginsassen, in denen der Kopf einen Mindest- bzw. Sicher­ heitsabstand von der Austrittsöffnung des Front-Airbags oder des Seiten-Airbags ein­ nimmt, dem Insassen generell anzuzeigen, daß sein Kopf eine gefährliche Position ein­ nimmt, und im Falle eines Verkehrsunfalls die Aktivierung des Airbags, d. h. das Auf­ blasen des Airbags und das Austreten aus der Aufbewahrungskammer bzw. dem Ver­ stauraum zu vermeiden.

Dieser Mindestabstand wird dadurch festgestellt, daß Sensoren im Öffnungsbereich für den Austritt des Airbags angeordnet werden, die entweder in Form von Lichtschranken auf optischem Wege, bzw. in Form von Ultraschallsensoren auf akustischem Wege die Kopfposition messen, oder aber in Form von elektrischen oder elektronischen Senso­ ren, z. B. kapazitiven oder induktiven Sensoren, die elektrische oder elektromagneti­ sche Felder ausbilden, und die die Lage des Kopfes innerhalb des Gefahrenbereiches erfassen und bewirken, daß an den Insassen eine Warnung (optisch oder akustisch) gegeben wird, den Kopf aus dem gefährdeten Bereich herauszubewegen. Gleichzeitig wird während der Zeitdauer der Aktivierung der Warnvorrichtung die Sprengkapsel für die Auslösung des Airbags inaktiv gehalten bzw. abgeschaltet, so daß bei einem Unfall der Airbag nicht in Aktion tritt, solange sich der Kopf des Insassen im Gefahrenbereich befindet. Diese Verriegelung wird selbsttätig aufgehoben, sobald der Insasse seinen Kopf aus dem Gefahrenbereich herausbewegt hat, so daß dann der Airbag selbsttätig wieder aktiviert wird.

Eine entsprechende Vorrichtung umfaßt neben einer Anzahl von optischen bzw. elek­ trischen bzw. elektronischen Sensoren, die den Gefahrenbereich abdecken, einen Pro­ zessor, der ein entsprechendes Warnsignal von den Sensoren aufnimmt und die nöti­ gen Schaltvorrichtungen zum Inaktivieren der Airbag-Auslösung, Einschalten einer optischen oder akustischen Kontroll- bzw. Warnvorrichtung usw. steuert.

Zusätzlich oder alternativ zu einer Feststellung, ob der Kopf des Insassen dem Armatu­ renbrett, an dem die Austrittsstelle für den Front-Airbag untergebracht ist, gefährlich nahe kommt oder nicht, wird gemäß der Erfindung die Position des Rumpfes in bezug auf den Fahrzeugsitz überwacht bzw. festgestellt, indem entsprechende Sensoren in die Sitzfläche bzw. Rückenfläche des Sitzes integriert werden, die feststellen, ob der Insasse sich nach vorne gebeugt oder zur Seite geneigt hat, um die durch den Front- Airbag oder einen Torso-Airbag evtl. auftretenden Gefahren auszuschalten und eine Aktivierung dieses Airbags zu verhindern.

Des weiteren wird die Lage des Kopfes des Insassen in bezug auf die Seitenwand des Fahrzeuges (Tür, Fenster, etc.) durch Sensoren überwacht, die am Seitenholm des Fahrzeugs, am Dachholm oder im Bereich der Türverkleidung (für Kinder) unterge­ bracht sind, so daß bei einer Neigung des Kopfes nach der Seite, z. B. beim Anlehnen des Kopfes an die Tür bzw. das Fenster ansprechen, wenn durch die Lage des Kopfes eine Auslösung des Seiten-Airbags bzw. Kopf-Airbags Gefahren für den Insassen mit sich bringt.

Wiederholt hat sich in der Praxis herausgestellt, daß Kleinkinder, die in Kindersitzen auf dem Vordersitz als Mitfahrer untergebracht sind, durch den explosivartig aufgebla­ senen Airbag Verletzungen erleiden oder sogar getötet werden. Es wird deshalb mit der Erfindung vorgeschlagen, den dem Beifahrersitz zugeordneten Airbag bei einem Un­ fall, bei dem normalerweise der Airbag ausgelöst würde, bei dem jedoch ein Kindersitz am Beifahrersitz befestigt ist, nicht auszulösen, um derartige Verletzungsfälle zu ver­ meiden. Hierzu wird am Kindersitz eine Vorrichtung vorgesehen, die in den Wirkbe­ reich der am Armaturenbrett befindlichen Sensoren einwirkt, z. B. in Form eines gegen das Armaturenbrett gerichteten Armes des Kindersitzes, so daß vom Sensor aus gese­ hen der Fall simuliert wird, bei dem der Beifahrer nach vorne gebeugt ist und sich im Wirkungsbereich des Sensors befindet.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Aus­ führungsbeispieles erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sicherheitsvor­ richtung am Armaturenbrett, in seitlicher Ansicht,

Fig. 2 eine Ausführungsform einer entsprechenden Sicherheitsvorrichtung für den Seiten-Airbag seitlich am Fahrzeugchassis, in seitlicher Ansicht,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einer Ansicht von hinten,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer Airbag-Sensor- und Prozessor-Steuerung für einen Front-Airbag,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Airbag-Sensor- und Prozessor-Steuerung für einen Torso-Airbag, und

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild einer Airbag-Sensor- und Prozessor-Steuerung für einen Kopf-Airbag.

Das Fahrzeugchassis ist mit 1 bezeichnet, der Sitz mit 2, die zu schützende Person mit 3, 3' und deren Kopf mit 4. Am Armaturenbrett 5 sind elektronische Sensoren 6, 7, 8 dargestellt, die elektromagnetische Felder 9, 10, 11 ausstrahlen, die von dem nach vorne gebeugten Kopf 4 des Insassen 3 unterbrochen werden. Eine entsprechend Un­ terbrechung löst über einen Prozessor 12 ein Signal aus, das an eine Auslösevorrich­ tung 13 des Airbag und an eine Warnvorrichtung 14 (z. B. optisch in Form einer Lam­ pe, oder akustisch in Form eines Melders) gegeben wird. Wenn der Insasse 3 seinen Kopf 4 aus dem Wirkungsbereich der Felder 9, 10, 11 bewegt, wird das vom Prozessor 12 abgegebene Signal beendet, so daß der Airbag-Auslöser 13 wieder betriebsbereit ist und die Warnlampe 14 erlischt.

Bei der Darstellung nach den Fig. 2 und 3 ist die Sicherung sowohl des Beifahrers als auch des Fahrers dann erforderlich, wenn der Insasse 3 seinen Kopf 4 gegen die Seiten-Windschutzscheibe lehnt und damit den Kopf in den Gefahrenbereich der Aus­ trittsöffnung des Seiten-Airbags, der im Holm der Fahrzeugkarosserie bzw. der Fahr­ zeugtür untergebracht ist, bzw. des Fensters bringt. Wahlweise oder zusätzlich zu der Anordnung nach Fig. 1 können die Sensoren hierbei im Dachholm 15 als Sensoren 16 oder im Türholm 17 als Sensoren 18 oben und unten angeordnet sein, die Sensoren erzeugen elektrische Felder 19, 20, die bei einer gefährdeten Lage des Kopfes 4 des Insassen unterbrochen werden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Bei Unterbre­ chungen der Felder, also im Gefahrenfall, wird selbsttätig ein Signal erzeugt, das in entsprechender Weise über einen Prozessor an den Kopf-Airbag-Auslöser und an eine Warnlampe gegeben wird.

Die Darstellung nach Fig. 3 zeigt Sensoren 20, 21, die in die Rücksitzlehne 2 integriert sind, ferner ist ein Sensor 22 in der Sitzfläche des Sitzes 2 angeordnet, diese Sensoren arbeiten z. B. gewichts- bzw. druckabhängig. Die Sensoren 20, 21 können auch so aus­ gelegt sein, daß sie elektrische oder elektromagnetische Felder aufbauen, also entspre­ chend den Sensoren 6, 7, 8 nach Fig. 1 wirken. Mit dieser Anordnung wird die Stel­ lung des Rumpfes des Insassen überwacht und ein Schutz gegen Auslösen des Torso- Airbags gewährleistet, wenn der Körper des Insassen eine nach der Seite geneigte Stel­ lung einnimmt.

Wenn ein Unfallmelder 23 einen Unfall registriert (Fig. 4(a), Fig. 5(b), Fig. 6(c)), wird entsprechend der Anordnung nach Fig. 4 ein Signal vom Unfallmelder 23 über eine Verbindungsleitung 24 an ein UND-Glied 25 und von dort über die Leitung 24 an eine Zündkapsel 26 des Airbags gegeben, so daß die Zündkapsel 26 des Front-Airbags akti­ viert und der Airbag ausgelöst wird. Sitzt der Fahrer und/oder Beifahrer richtig, spre­ chen die Sensoren 6, 7, 8 nicht an, und sprechen bei richtiger Sitzhaltung die Sitzsen­ soren 21 und 22 an, die über die Leitungen 27 mit dem UND-Glied 28 verbunden sind, erfolgt keine Signalgabe über die Leitung 29 an das UND-Glied 25, so daß die Front-Airbag-Steuerung die Auslösung der Sprengkapsel 26 freigibt, d. h. dem Passagier von Airbag keine Gefahr droht. Ist eine der genannten Bedingungen jedoch entgegen­ gesetzt, d. h. zumindest einer der Sensoren 6, 7, 8 belegt, jedoch einer der Sensoren 21, 22 nicht belegt, verhindert die Sensor-Steuerung das Auslösen der Sprengkapsel 26 des Front-Airbags, so daß zur Vermeidung einer Verletzungsgefahr durch das explosi­ onsartige Aufblasen des Airbags die Front-Airbag-Steuerung nicht aktiviert wird, son­ dern gesperrt wird.

Bei der schematischen Schaltanordnung nach Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Programmsteuerung für den Front-Airbag dargestellt. Wenn der Unfallmelder 23 des Rechners gibt über eine Verbindungsleitung 24 ein Airbag-Signal an ein UND-Glied 25, die Leitung 24 führt dieses Signal an eine Zündkapsel 26 des Airbags. Der Sensor 21 bzw. 22 gibt im Falle einer Aktivierung ein Signal über die Leitung 27 an das UND- Glied 28 und dieses über die Leitung 29 weiter an das UND-Glied 25. Von den Senso­ ren 6, 7 bzw. 8 wird ein Signal über die Leitung 29 an den Eingang des UND-Gliedes 28 und weiter an das UND-Glied 25 gegeben.

Wenn bei einem Unfall ein Airbag-Signal über die Leitung 24 an das UND-Glied 25 gegeben wird, und die Sensoren 22; 20, 21 nicht aktiviert werden, d. h. die zu schüt­ zende Person die richtige Sitzstellung einnimmt, geht das Airbag-Signal direkt an die Kapsel 26, so daß der Airbag ausgelöst wird. Im Falle einer Sitzposition im Gefahren­ bereich wird bei einer Aktivierung z. B. des Türsensors das UND-Glied 25 gesperrt und sperrt ein Airbag-Signal zur Kapsel 26, auch wenn die Sensoren 20-22 nicht aktiviert werden, sodaß keine Auslösung des Airbags erfolgt.

Tritt im Anschluß an den ersten Unfall ein zweiter Unfall auf, wird nach Fig. 4 (gestrichelt dargestellt) am Unfallmelder 23 ein weiteres Signal ausgelöst, das über die Leitung 24 und das UND-Glied 25 sowie über eine Leitung 30 und das UND-Glied 31 an eine zweite Sprengkapsel 32 geschaltet wird. Das UND-Glied 31 erhält ferner bei Auslösung des Unfallmelders über einen weiteren Sensor 33 und die Verbindungslei­ tung 34 ein Signal. Sind alle Bedingungen erfüllt und die Sensoren belegt, wird die zweite Sprengkapsel 32 ausgelöst.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist schematisch die Überwachung eines Torso-Airbags dargestellt. Der Sensor 20 ist hier an der Kopfstütze des Sitzes so montiert, daß er von Kindern nicht belegt werden kann. Falls vom Unfallmelder 23 ein Signal kommt, wird es über die Leitung 24 und das UND-Glied 25 an die Sprengkapsel 26 des Airbags ge­ legt. Kommt vom Unfallmelder 23 ein Signal, wird der Sensor 20 abgefragt. Falls dieser Sensor 20 belegt ist, wird die Sprengkapsel ausgelöst, andernfalls wird angenommen, daß ein kleines Kind den Beifahrersitz einnimmt. Die beiden Signale werden dann über das UND-Glied 36 abgefragt, wenn das Kind den Kopf in der richtigen Position abgestützt hat; das UND-Glied 36 gibt den Austritt über das UND-Glied 25 frei. Das Signal 21 wird benötigt, wenn das Kind den Sensor 18 initiiert, weil es z. B. den Arm in das Feld des Sensors bewegt hat.

Die Anordnung für den Kopf-Airbag nach Fig. 6 arbeitet in der Weise, daß ein Signal aus dem Unfallmelder 23 über die Leitung 24 und das UND-Glied 25 zur Sprengkap­ sel 26 geht, und daß bei einem Ansprechen der Sensoren 16 und 18 eine Auslösung der Sprengkapsel 26 verhindert wird. Für den Fall, daß der Sensor 20 belegt ist, wird angenommen, daß der Kopf die richtige Position einnimmt und der Passagier sich am Holmgriff festhält, somit die Sensoren 16, 18 belegt sind.

Claims (13)

1. Airbag-Anordnung in Kraftfahrzeugen zum Verhindern von Kopfverletzungen, wenn zum Unfallzeitpunkt der Kopf des Fahrers bzw. Beifahrers der Airbag- Austrittsöffnung bzw. dem Airbag-Sprengsatz zu nahe kommt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Kraftfahrzeuges am Armaturenbrett und/oder an den Rahmenholmen des Tür- oder Fahrzeugrahmens jeweils in unmittelbarer Nähe der Austrittsstelle des Front- oder Seiten-Airbags eine Sensorvorrichtung integriert ist, die den Abstand der Airbag-Austrittsstelle bzw. des Airbag-Sprengsatzes vom Kopf der durch den Airbag zu schützenden Person feststellt und bei Unterschreiten ei­ nes vorgegebenen Wertes den Airbag-Sprengsatz so lange außer Betrieb setzt, bis der gemessene Abstand zwischen Kopf- und Sensorvorrichtung wieder einen zu­ lässigen Wert erreicht hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung aus einer Anzahl von voneinander beabstandeten Sensoren besteht, die weitge­ hend gleichmäßig über den zu erfassenden Bereich verteilt sind, und daß die Sen­ soren so angeordnet sind bzw. ihr Strahlungsbereich so ausgelegt ist, daß ihre Fel­ der den Kopf des Fahrers bzw. Beifahrers erfassen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren elektri­ sche oder elektronische Sensoren sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren kapazitive bzw. induktive Sensoren sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren Licht­ schranken sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren auf dem Teil des Armaturenbrettes verteilt angeordnet sind, der dem Kopfbereich des Beifahrers zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in Zier­ leisten, Verkleidungselementen und dergl. des Fahrzeuginneren integriert sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren an der Innenseite des oberen Türholmes oder an dem über der Tür lie­ genden Rahmenholm angeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfelder der elektronischen Sensoren so zusammenwirken, daß der gesamte, zu schützende Bereich erfaßt wird.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassung des zu schützenden Kopfes durch die Sensoren ein Signal ausgelöst wird, das den Sprengsatz des Airbags vorübergehend unwirksam macht bzw. ab­ schaltet, und daß gleichzeitig eine Signallampe aufleuchtet, die die Unwirksamkeit des Airbags anzeigt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren mit der Zündkapsel des Airbags über eine Prozessorsteuerung gekoppelt sind, die UND-Glieder enthält.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kopf des Insassen erfassende Sensor über einen Negiereingang mit einem der UND-Glieder verbunden ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Airbag zusätzlich zur ersten Zündkapsel eine zweite Zündkapsel aufweist, daß die erste Zündkapsel im Falle eines Unfalls aktiviert und der Airbag aufgeblasen wird, und daß bei einem weiteren Unfall, z. B. einem Serienunfall bzw. Auffahrunfall, die zweite Zündkapsel aktiviert und der Airbag erneut aufgeblasen wird.