DE69426436T2

DE69426436T2 - System zum schutz des kopfes gegen stösse bei einem seitenaufprall

Info

Publication number: DE69426436T2
Application number: DE69426436T
Authority: DE
Inventors: W. Bark; J. Hardtmann; A. Mowry; J. Romeo; Gershon Yaniv
Original assignee: Simula Inc
Current assignee: Zodiac Automotive US Inc
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH07506789A; KR950701285A; EP0636072A4; DE69427713T2; EP0636072A1; KR100256432B1; MX9401288A; DE69427713D1; WO1994019215A1; EP0936109A3; BR9404152A; DE936109T1; EP0936109A2; ES2153855T3; US5480181A; EP0936109B1; JP2837955B2; DE69426436D1; CA2118321A1; EP0636072B1

Description

Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-part der USA-Anmeldung, Aktenzeichen 08/019,655, eingereicht am 19. Februar 1993, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

HINTERGRUND

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Insassen eines Kraftfahrzeugs gegen Verletzungen, die sie durch einen Seitenaufprall oder ein Überschlagen des Fahrzeugs erleiden könnten. Insbesondere bezieht sie sich auf ein System von Komponenten, die sich aufblasen, um den Kopf und den Nacken gegen direkten Aufschlag auf die innere Fahrzeugstruktur oder die äußere Struktur des aufprallenden Objekts zu schützen und/oder zu dämpfen. FR 2442058 (Clausin), von dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, beschreibt ein System zum Schutz der Insassen gegen Frontalzusammenstöße und enthält einen bewehrten Schlauch, der an einem Sicherheitsgurt befestigt ist.

Hintergrund der Erfindung

Seitenaufpralle sind eine Hauptursache von Verletzungen und Todesfällen bei Kraftfahrzeugunfällen. Gemäß dem Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) resultierten 1989 in den USA 30% aller Todesfälle von Automobilinsassen aus seitlichen Zusammenstößen.
Insassen, die durch Seitenaufprall-Unfälle getötet wurden, zeigten typischerweise eine große Häufigkeit an Kopf- und Halsverletzungen. Seitenaufprall-Unfälle verursachen auch schwere Verletzungen an anderen Körperteilen, einschließlich der Brust, dem Rumpf, dem Becken und den Gliedern. Fig. 1 zeigt die Verteilung von Verletzungen auf die Körperbereiche, basierend auf einer IIHS-Studie von 91 tödlichen Unfällen auf der Aufprallseite und 49 tödlichen Unfällen auf der entgegengesetzten Seite im Vereinigten Königreich im Jahre 1985. Fig. 1 zeigt die Verteilung von Verletzungen, die eine Schwere von gleich oder größer 3 auf der Abbreviated Injury Scale (Als) aufweisen, für jeden Körperbereich bei tödlichen Unfällen für die Aufprallseite und die gegenüberliegende Seite. "Aufprallseite" bezieht sich auf Insassen, die auf der Seite des Fahrzeugs saßen, die getroffen wurde, während "gegenüberliegende Seite" sich auf Insassen bezieht, die auf der Seite saßen, die nicht getroffen wurde. Gemäß der IIHS-Studie erlitten 64% der Insassen auf der Aufprallseite Kopfverletzungen; 12% erlitten Halsverletzungen; 85% erlitten Brustkorbverletzungen; 26% erlitten Beckenverletzungen; 2% erlitten Verletzungen an ihren oberen Gliedern und 21% an ihren unteren Gliedern, und 59% erlitten Verletzungen am Rumpf. Fig. 1 zeigt auch, daß 82% der Insassen auf der gegenüberliegenden Seite Kopfverletzungen erlitten; 20% erlitten Halsverletzungen; 73% erlitten Brustkorbverletzungen; 14% erlitten Beckenverletzungen; 10% erlitten Verletzungen an ihren oberen Gliedern und 12% erlitten Verletzungen an ihren unteren Gliedern, und 49% erlitten Verletzungen am Rumpf. Fig. 1 zeigt, daß schwere Verletzungen an Kopf und Hals bei beiden Sitzpositionen auftreten können.
Übliche Sicherheitsgurt- und Airback-Systeme in Kraftfahrzeugen bieten unzureichenden Schutz für den Kopf und den Hals bei Seitenaufprall-Unfällen. Diese Systeme sind im allgemeinen dafür geschaffen, Insassen vor allem gegen Verletzungen zu schützen, die nur bei Frontalaufprall oder Schrägaufprall bis zu etwa +/- 30 Grad auftreten.
Der Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 214 bestimmt gegenwärtig die Testprozeduren und Leistungsanforderungen für den Insassenschutz bei Seitenaufprall-Unfällen. Es ist geplant, daß die dynamischen Anforderungen des FMVSS 214 am 10. September 1993 in die Praxis umgesetzt werden mit schnell zunehmendem Anteil in der jährlichen Produktion aller Hersteller.
Als Folge von FMVSS 214 haben mehrere Entwicklungen an Gegenmaßnahmen für den Seitenaufprallschutz stattgefunden. Diese Gegenmaßnahmen betreffen primär die Verstärkung der Seitenkomponenten und Türkonstruktionen mit verbessertet Türstreben, geänderten Pfosten und einer verbesserten Energieabsorbierenden Türpolsterung.
All diese Entwicklungen als Folge von FMVSS 214 sind darauf gerichtet, das Eindringen eines Gegenstands in den Fahrgastraum zu behindern. Energie-absorbierende Polster helfen außerdem, die Aufprallkraft auf die auf der Aufprallseite sitzende Person über einen größeren Oberflächenbereich zu verteilen. Ein hervorragendes Produktionsbeispiel dieser Technologien ist das Seitenaufprallschutzsystem, das in die derzeitigen Volvo-Kraftfahrzeuge eingebaut ist und Lasten auf einen Türquerbalken durch die Vordersitze in die Mittentunnelkonstruktion überträgt.
Eine andere, gegenwärtig von mehreren Kraftfahrzeugherstellern untersuchte Gegenmaßnahme sind Airbags, die sich von der Türfläche oder dem Sitz aus entfalten, um einen Schutz für die Brustkorb-, Rumpf- und Beckenbereiche zu bieten. Diese Systeme helfen, die Aufprallkraft über eine größere Körperoberfläche zu verteilen, um das Ausmaß und die Schwere von Verletzungen zu vermindern, die ein Seitenaufprall-Unfall hervorrufen könnte. Es wird aber nicht erwartet, daß diese Systeme einen ausreichenden Schutz für Kopf, Gesicht und Hals bieten. Da eine zunehmende Anzahl Fahrzeuge mit diesen Gegenmaßnahmen ausgerüstet werden, verbleiben wahrscheinlich Kopfverletzungen als die vorherrschende Verletzung bei allen Seitenaufprall- Unfällen.
Es gibt drei Hauptursachen für Kopf-, Hals- und Gesichtsverletzungen bei Seitenaufprall-Unfällen:
(1) Die Kopf- und Halsbereiche schlagen gegen die oberen, inneren Seitenbauteile des Fahrzeugs. Diese Komponenten umfassen die A- und B-Pfosten, die Dachschiene und den oberen Türrahmen. Fig. 2 zeigt die relativen Positionen des A-Pfostens 20, des B-Pfostens 21, der Dachschiene 23 und des oberen Türrahmens 25.
(2) Die Kopf- und Halsbereiche kollidieren mit dem aufprallenden (oder getroffenen) Objekt.
(3) Der Kopf schleudert durch die Fensteröffnung. Typischerweise wird das Seitenfenster beim Aufprall früh zerstört und ist daher kein Gefahrenmoment. Der Kopf des Insassen wird jedoch nicht innerhalb des Fahrgastraums zurückgehalten. Darüber hinaus kann das Fenster nicht als eine lastaufnehmende Fläche für einen Airbag üblicher Bauart verwendet werden.
Im Lichte dieser möglichen Gefahrenquellen muß ein wirksames Seitenaufprallschutzsystem für Kopf und Hals den Kopf und den Hals dagegen schützen oder abpolstern, daß er direkt von dem aufprallenden oder getroffenen Objekt getroffen wird, und den Kopf innerhalb des Fahrzeugs zurückhalten.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein System aufblasbarer Bauelement e) die in ein Fahrzeug im Bereich der A- und B-Pfosten und der Dachschiene des Fahrzeugs integriert ist bzw. sind. Die vorliegende Erfindung kann bei der Herstellung des Fahrzeugs angebracht oder bei bestehenden Fahrzeugen nachgerüstet werden. Es ist vorgesehen, zusätzlich zu üblichen Sicherheitsgurten im Fahrzeug verwendet zu werden.
Die Hauptkomponente der Erfindung ist eine aufblasbare Schlauchstruktur, die sich bei einem seitlichen oder schrägen Aufprall aufbläht, um ein zusätzliches tragfähiges Element des Fahrzeugs zu werden. Die Schlauchstruktur erstreckt sich diagonal vom A-Pfosten zum (oder gerade hinter den) B-Pfosten und überspannt dabei die seitliche Fensteröffnung. Abhängig von der Geometrie des Fahrzeugs kann das System entweder einen Einzel- oder Doppelschlauchaufbau verwenden.
In der nicht-entfalteten Stellung ist die Schlauchstruktur in den A-Pfosten-, Dachschienen- und B-Pfosten-Bereichen verstaut. Eine Halterung und/oder ein Befestigungsriemen wird zur Befestigung eines Endes der Struktur (oder eines Punktes nahe dem Ende der Struktur) am B-Pfosten (oder an der Dachschiene leicht hinter dem B-Pfosten) und für die Befestigung des anderen Endes am A-Pfosten verwendet. Der Schlauch ist ein bewehrter Schlauch aus durchgehenden Fasern, die mit einem Elastomer imprägniert sind. Um eine größere Gasundurchlässigkeit zu erreichen, kann der Schlauch zusätzlich einen inneren Balg enthalten. Wenn sich der gewebte Schlauch aufbläht, nimmt der Durchmesser des Schlauchs zu, während seine Länge beträchtlich abnimmt. Wenn sich die Länge der sich aufblähenden Struktur verkürzt, schwenken die Halterungen gegen die Fensteröffnung nach innen. Dieses ermöglicht es der aufgeblasenen Schlauchstruktur, sich aus ihrem Unterbringungsort herauszuziehen und eine im wesentlichen gerade Linie zwischen ihren zwei Verankerungspunkten zu bilden. Die Schlauchstruktur bildet dadurch ein straffes, halbsteifes Bauelement quer über der Fensteröffnung.
Die aufblasbare Schlauchstruktur ist mit einem oder mehreren Aufprallsensor(en) verbunden. Bei einer Kollision sendet der wenigstens eine Aufprallsensor ein Signal an den Gasgenerator, zündet das Generatortreibmittel und bläst so die Schlauchstruktur auf. Der Gasgenerator kann intern oder extern in die Schlauchstruktur integriert sein oder kann abgesetzt innerhalb des Fahrzeugaufbaus untergebracht sein.
Wenn das erzeugte Gas die Schlauchstruktur aufbläst, entfaltet sich oder zieht sich diese aus ihrer verstauten Position heraus. Im voll aufgeblasenen Zustand bietet die Schlauchstruktur einen Seitenaufprallschutz für Kopf, Hals und Gesicht und verhindert, daß der Kopf nach außen fällt. Das System kann außerdem verhindern, daß ein nicht angeschnallter Insasse aus dem Fahrzeugfeld fällt und es bietet einen Schutz für Kopf und Hals bei Unfällen mit schrägem Aufprall und beim Überschlagen des Fahrzeugs.
Die aufblasbare Schlauchstruktur ist kein Airbag im üblichen Sinne. Sie arbeitet mit Drücken, die höher als die Drücke sind, die in üblichen Kraftfahrzeug-Airbags verwendet werden, und sie wird nach der Entfaltung nicht entlüftet, und sie bleibt in ihrer Position und stramm aufgrund von Zugkräften während des gesamten Aufpralls und für eine beachtliche Zeit im Anschluß daran. Selbst nach Abkühlung des Gases bleibt die Struktur ausreichend gebläht, um einen fortgesetzten Schutz für mögliche zusätzliche Aufpralle während eines Unfalls zu bieten. Weil sie ihre Steifigkeit und Lage aufgrund der Zugkräfte beibehält, benötigt sie keine Abstützfläche. Sie benötigt auch keine Abdeckung für ihre Unterbringung und braucht im nicht-entfalteten Zustand nicht mehrfach gefaltet zu werden.
Die Hauptfunktion der Schlauchstruktur ist, den Kopf und den Hals des Insassen gegen eine Kollision mit inneren Fahrzeugkomponenten (z. B. den A- und B-Pfosten oder der Dachschiene) zu schützen. Die Struktur federt auch den Aufprall zwischen dem Kopf des Insassen und dem auftreffenden oder getroffenen Objekt ab und dient als eine tragfähige Schranke, die das Eindringen des aufprallenden oder getroffenen Objekts in den Fahrgastraum des Fahrzeugs durch das Fenster hindurch behindert. Die Schlauchstruktur verhindert auch, daß der Kopf des Insassen durch das Fenster nach außen schleudert, und sie kann außerdem das Herausfallen eines nicht angegurteten Fahrgasts aus dem Fahrzeug verhindern.
Dementsprechend ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Schutzvorrichtung anzugeben, die im Zusammenwirken mit üblichen Sicherheitsgurten verwendet wird und die sich aufbläst, um den Kopf und den Hals eines Insassen eines Fahrzeugs bei einem Seitenaufprall-Unfall zu schützen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein aufblasbares Bauelement anzugeben, das verhindert, daß der Insasse durch das Fenster fliegt oder durch das Fenster nach außen geschleudert wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein aufblasbares Bauelement anzugeben, das helfen kann, das getroffenen oder auftreffende Objekt daran zu hindern, durch die Seitenfensteröffnung in das Fahrzeug einzudringen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System aufblasbarer Bauelemente anzugeben, die nicht entlüftet werden und die unter hohem Druck stehen, um einen kontinuierlichen Schutz gegen mögliche zusätzliche Aufpralle oder ein Überschlagen während eines Unfalls zu bieten.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System aufblasbarer Bauelemente anzugeben, die in den Fahrzeugkörper integriert sind und das ungestörte Besteigen, Verlassen und Betreiben des Fahrzeugs ermöglichen.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden in größerer Einzelheit in der detaillierten Beschreibung, den anhängenden Zeichnungen und den hinzugefügten Ansprüchen beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt die Verteilung von Verletzungen nach Körperbereichen für Seitenaufprall-Unfälle für die Aufprallseite und die andere Seite unter Verwendung der Abbreviated Injury Scale (AIS).
Fig. 2 zeigt eine Teilseitenansicht des Innenraums eines typischen Kraftfahrzeugs.
Fig. 3a zeigt die vorliegende Erfindung im nicht-entfalteten Zustand, angebracht in einem typischen Kraftfahrzeug.
Fig. 3b zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach Entfaltung.
Fig. 3c zeigt eine alternative Position für die Schlauchstruktur der vorliegenden Erfindung nach Entfaltung.
Fig. 4a zeigt den bewehrten Schlauch der aufblasbaren Schlauchstruktur im ungeblähten Zustand.
Fig. 4b zeigt den bewehrten Schlauch der aufblasbaren Schlauchstruktur im aufgeblähten Zustand.
Fig. 5a zeigt die vorliegende Erfindung mit einem wahlweise einsetzbaren Netzmerkmal.
Fig. 5b zeigt die vorliegende Erfindung mit einer wahlweise einsetzbaren Ausrichteinrichtung.
Fig. 6a zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Doppelschlauchstruktur.
Fig. 6b zeigt die zweite bevorzugte Ausführungsform mit einer Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Schläuchen.
Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung einer ersten bevorzugten inneren Ausführungsform des bewehrten Schlauches der vorliegenden Erfindung mit einem inneren Balg.
Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung einer zweiten bevorzugten inneren Ausführungsform des bewehrten Schlauchs der vorliegenden Erfindung mit einem mit Naht versehenen inneren Balg.
Fig. 9 ist eine Querschnittsdarstellung einer dritten bevorzugten inneren Ausführungsform des bewehrten Schlauches der vorliegenden Erfindung mit einem nahtlosen inneren Balg.
Fig. 10a zeigt eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10b ist eine Draufsicht auf die sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11a zeigt eine Seitenansicht eines bevorzugten Verfahrens zum Verschließen und Endbearbeiten der Enden der bewehrten Schlauchstruktur der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11b ist eine vergrößerte Darstellung von Fig. 11a längs der Linie A-A.
Fig. 12 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine alternative Position für den Gasgenerator der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im ungeblähten und im aufgeblähten Zustand in den Fig. 3a bzw. 3b gezeigt. Fig. 3c zeigt eine alternative Position für die vorliegende Erfindung. Fig. 3a bis 3c zeigen die vorliegende Erfindung, wie sie in einem typischen Kraftfahrzeug installiert sein würde.
Die Hauptkomponente der aufblasbaren Schlauchstruktur 11 ist ein bewehrter Schlauch 15, der im Detail in den Fig. 4a und 4b gezeigt ist. Der bewehrte Schlauch 15 besteht aus durchgehenden Fasern, die mit einem elastomeren Material, vorzugsweise Silikongummi imprägniert sind. Typische Fasermaterialien umfassen Kevlar®, Nylon, Dacron und Polyesterfasern. In dem in Fig. 4a gezeigten, unbelasteten Zustand ist der bewehrte Schlauch 15 langgestreckt, wobei seine Gewebefasern stumpfe und spitze Winkel an den Faserkreuzungspunkten 16 bilden.
Wenn der Aufblähvorgang beginnt, suchen die Schlauchfasern eine Orientierung, die es ermöglicht, ein größeres Volumen im Schlauch aufzunehmen. Fig. 4b zeigt, daß sich der bewehrte Schlauch 15 in seiner Länge verkürzt, während sein Durchmesser zunimmt. Die Fasern der Einlage nehmen schließlich eine Ausrichtung an, in der die spitzen Winkel an den Kreuzungspunkten 16 zu stumpfen Winkeln werden und die stumpfen Winkel an den Kreuzungspunkten 16 zu spitzen Winkeln werden. Wenn sich die aufblasbare Schlauchstruktur 11 aufbläht, verzerrt sich das elastomere Material des bewehrten Schlauchs 15', um die Änderung der Faserausrichtung zu ermöglichen. Der Schlauchdurchmesser nimmt zu, während die Schlauchlänge um bis zu 50% abnimmt, wenn der Schlauch nicht festgehalten wird. Der bevorzugte Bereich für die Abnahme der Schlauchlänge im nicht festgehaltenen Zustand liegt zwischen 20% und 50%. Der wirkliche Bereich, der in einem speziellen Anwendungsfall verwendet wird, hängt von der Geometrie des Fahrzeugs und der Konfiguration der Schlauchstruktur vor und nach dem Entfalten ab.
Beim Aufblähen wird der bewährte Schlauch 15 ein halbsteifes Bauelement, das einer Reihe äußerer Kräfte widerstehen kann. Anders als Airbags, die bis auf einen Druck nicht oberhalb von 1 bar aufgeblasen werden, wird die Schlauchstruktur auf 2 bis 5 bar, vorzugsweise 3 bis 6 bar und gegebenenfalls auch höher aufgeblasen. Die Lastaufnahmemöglichkeit des bewehrten Schlauches 15 hängt von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise der Schlauchabmessung und dem Innendruck. Der Querschnitt kann auch ungleichförmig sein, um den bewehrten Schlauch 15 an ein spezielles Last- oder Verpackungsprofil anzupassen.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine aufblasbare Schlauchstruktur 11, die im Innenraum eines Fahrzeugs installiert ist. Die zwei Enden des bewehrten Schlauches 15 sind an den A- und B-Pfosten 20 und 21 (oder am A-Pfosten 20 und der Dachschiene 23) durch Schwenkhalterungen 18 und 19 angebracht. Ein Gasgenerator 22 ist an dem Ende des bewehrten Schlauches 15 angebracht, das sich am B-Pfosten befindet. Er kann jedoch an jedem Punkt längs oder innerhalb des Schlauches 15 integriert sein oder kann abgesetzt innerhalb des Fahrzeugs untergebracht sein. Eine bevorzugte Position für den Gasgenerator 22 befindet sich innerhalb des bewehrten Schlauches 15, befestigt an einem der Schlauchenden, wie in Fig. 11a gezeigt. In diesem Falle würde ein abgesetzt untergebrachter Gasgenerator mit dem bewehrten Schlauch 15 über ein Stück aus thermisch widerstandsfähigem Schlauchmaterial verbunden sein. Die bevorzugte Stelle für den Gasgenerator 22 ist innerhalb des bewehrten Schlauches 15, angebracht an einem Punkt nahe einem der Schlauchenden (wie in den Fig. 11a und 12 gezeigt).
Fig. 13 zeigt einen alternativen, bevorzugten Ort für den Gasgenerator 22. Wie in Fig. 13 gezeigt, kann der Gasgenerator 22 außerhalb des bewehrten Schlauches 15 angebracht sein. Der Gasgenerator 22 ist an einem Beschlag 35 befestigt, der dazu verwendet wird, den Gasgenerator und ein Ende der Schlauchstruktur 11 an dem Fahrzeug anzubringen. Der Gasgenerator 22 kann auch direkt an dem Fahrzeug befestigt sein. Thermisch widerstandsfähiges Schlauchmaterial 37 bildet eine Fluidleitung vom Gasgenerator 22 zur Schlauchstruktur 11.
Die externe Unterbringung des Gasgenerators 22 kann beachtliche Vorteile bei Herstellung, Zusammenbau oder Verpackung der vorliegenden Erfindung bieten. Beispielsweise wird es möglich, den Gasgenerator erst nach der Herstellung zu installieren. Auch wird es möglich, den Gasgenerator 22 mit einem Schalldämmmaterial abzudecken, um den Lärmpegel im Fahrzeug zu vermindern.
Fig. 3a zeigt die aufblasbare Schlauchstruktur 11 im unaufgeblasenen Zustand. Sie folgt den Umrissen des A-Pfostens 20, der Dachschiene 23 und des B-Pfostens 21. Im Falle, daß der bewehrte Schlauch 15 am A-Pfosten 20 und der Dachschiene 23 angebracht ist, folgt der unaufgeblasene Schlauch den Konturen des A-Pfostens 20 und der Dachschiene 23. Das verstaute Bauelement kann flach oder gefaltet am Türrahmen des Kraftfahrzeugs anliegen oder kann in den Türrahmen integriert sein. Die aufblasbare Schlauchstruktur 11 kann auch von einer Abdeckung, beispielsweise einer Schutzhülle mit geschwächter Naht, abgedeckt sein. Die Schwenkhalterungen 18 und 19 und der Gasgenerator 32 können ebenfalls von einer Abdeckung überdeckt sein oder können in den Türrahmen des Kraftfahrzeugs oder den Fahrzeugrahmen integriert sein.
Wenn Gas in die Kammer des bewehrten Schlauchs 15 einströmt, steigert der Innendruck den Schlauchdurchmesser und vermindert die Schlauchlänge. Die Schwenkhalterungen 18 und 19 verhindern jedoch, daß die Enden des Schlauches sich bewegen. Der bewehrte Schlauch 15 zieht sich daher selbst aus seiner verstauten Lage heraus. Die Schwenkhalterungen 18 und 19 schwenken dann gegen die Mitte der Fensteröffnung 24 nach innen. Wenn die Schlauchstruktur 15 voll aufgeblasen ist, entfaltet sie sich, um eine gerade Linie zwischen den Halterungen 18 und 19 zu bilden. Ein typischer Schlauch 15 würde im aufgeblasenen Zustand einen Durchmesser von etwa 4 bis 8 Zoll und einen Innendruck von etwa 3 bar haben.
Es ist wichtig anzumerken, daß in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die "natürliche Länge" oder ungedehnte Länge oder nicht festgehaltene Länge des bewehrten Schlauches nachdem dem Aufblasen kürzer als die geradlinige Distanz zwischen den Schwenkhalterungen 18 und 19 ist. Die Halterungen 18 und 19 strecken somit den Schlauch 15 wirklich, d. h. der Schlauch steht nach Aufblasen und Entfaltung unter Zubelastung, die durch die Halterungen 18 und 19 aufgenommen wird.
Fig. 3b zeigt die Schlauchstruktur im entfalteten Zustand, wobei der bewehrte Schlauch 15 die Fensteröffnung 24 diagonal überspannt. Die entfaltete Schlauchstruktur 11 bildet ein halbsteifes Bauelement zwischen den A- und B-Pfosten 20 und 21. Die Schlauchstruktur 11 verhindert, daß der Kopf des Fahrzeuginsassen mit den inneren Komponenten des Fahrzeugs zusammenstößt oder durch die Fensteröffnung 24 nach außen schleudert, behindert das Eindringen des aufprallenden oder getroffenen Objekts und vermindert die Gefahr, daß ein nicht angeschnallter Insasse durch die Fensteröffnung nach außen geschleudert wird. Fig. 3c zeigt den bewehrten Schlauch 15 in einer alternativen Lage, wobei das hintere Ende des Schlauchs an der Dachschiene vorzugsweise hinter dem B-Pfosten angebracht ist. Die bevorzugte Position für den Befestigungspunkt 19 hängt von der Konfiguration und Geometrie des speziellen Fahrzeugs ab.
Ein Herausschleudern des Fahrzeuginsassen könnte weiterhin durch Einsatz eines optionalen Netzmaterials 12 zwischen der Dachschiene 23 und der Schlauchstruktur 11 verhindert werden, wie in Fig. 5a gezeigt. Das Netz könnte an der Dachschiene 23 und dem bewehrten Schlauch 15 angebracht sein, so daß es sich zusammen mit der Schlauchstruktur 11 entfalten würde. Im entfalteten Zustand würde das Netz eine Maschenbarriere im oberen Bereich der Fensteröffnung zwischen der Dachschiene 23 und der aufgeblasenen Schlauchstruktur 11 bilden. Außerdem könnte die Netzstruktur dazu verwendet werden, die Ausrichtung der entfalteten Schlauchstruktur 11 zu verändern oder in geeigneter Weise anzupassen. Das Netz könnte den Schlauch enger an der Dachschiene in kritischen Kopfaufprallbereichen halten. Fig. 5b zeigt, daß die Schlauchausrichtung auch durch Verwendung einer oder mehrerer Riemen 10 anstelle von Netzmaterial 12 verändert werden könnte.
Der in den Fig. 3a und 3b gezeigte Gasgenerator 22 ist mit einem (nicht gezeigten) Aufprallsensor verbunden. Wenn der Aufprallsensor einen Aufprall feststellt, sendet er ein Signal zum Auslöser im Gasgenerator 22. Der Auslöser zündet dann das Gastreibmittel, das somit ein Gas erzeugt, das den bewehrten Schlauch 15 aufbläst.
Die bei der Erfindung verwendeten Gasgeneratoren sind vorzugsweise ähnlich jenen, wie sie gegenwärtig bei Airbag in europäischen Kraftfahrzeugen verwendet werden. Diese Generatoren sind klein genug, um innerhalb des aufblasbaren Schlauchs untergebracht zu werden. Beispielsweise hat der Gasgenerator, der in dem Airbag vom Typ "Euroflator" der Firma Livbag verwendet wird, einen Durchmesser von 38 mm und eine Länge von 35 mm bei einem Gewicht von 175 g. Für diese Erfindung bevorzugte Gasgeneratoren müssen die Schlauchstruktur vollständig auf Drücke von etwas mehr als 1 bar innerhalb vom 10 bis 30 ms aufblasen.
Anders als übliche Kraftfahrzeug-Airbags wird die Schlauchstruktur 11 nicht entlüftet und bleibt ausreichend aufgeblasen, um einen kontinuierlichen Schutz gegen nachfolgende Aufpralle während eines Unfalls zu bieten. Da die aufblasbare Schlauchstruktur anfänglich auf 2 bis 5 bar aufgeblasen wird, bleibt sie außerdem stramm, selbst nach Abkühlung des Gases. Ein üblicher Airbag behält hingegen seine Gestalt für nicht mehr als einige 100 ms bei, selbst wenn er nicht entlüftet ist, weil sich das Gas abkühlt.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 6a und 6b aufgezeigt. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform, verwendet aber ein Paar Schlauchstrukturen an Stelle eines Einzelschlauchs. Der zusätzliche Schlauch kann leicht oberhalb der ursprünglichen Schlauchstruktur hinzugefügt sein, um einen zusätzlichen Schutz für die Kopf-, Hals- und Gesichtsbereiche zu bieten. Die Schlauchstrukturen 11 können getrennt oder vereinigt sein, je nachdem was die Fahrzeuggeometrie vorschreibt. Die Schlauchstrukturen 11 können individuell installiert werden mit zwei Paaren von Schwenkhalterungen, wie in Fig. 6a gezeigt, oder mit einem Einzelpaar von Schwenkhalterungen, wie in Fig. 6b gezeigt. Fig. 6b zeigt die Doppelschlauchstruktur der zweiten Ausführungsform mit Fluidverbindungen 30 und 31 zwischen den ersten und zweiten Schläuchen (an jedem Ende) und einem Einzelpaar von Schwenkhalterungen 18 und 19.
In dem in Fig. 6b gezeigten Beispiel werden die ersten und zweiten Seitenschläuche durch einen einzigen Gasgenerator 22 gleichzeitig aufgeblasen, der mit den ersten und zweiten Schläuchen durch einen Fluidanschluß 30 verbunden ist, der auch als ein geteiltes Gehäuse dient.
Der Gasdruck in den ersten und zweiten Schläuchen wird durch das Gas ausgeglichen, das durch die Fluidanschlüsse 30 und 31 strömt. Obgleich Fig. 6b ein Paar Fluidanschlüsse zeigt, ist auch eine einzige Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Schläuchen möglich.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen Querschnittsdarstellungen dreier bevorzugter innerer Ausführungsformen des bewehrten Schlauches 15 der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt die erste bevorzugte innere Ausführungsform des bewehrten Schlauches 15 einen inneren Balg 25, der aus einem gasundurchlässigen Stoff oder Material besteht, vorzugsweise Silikon. Der innere Balg 25 ist mit dem Gasgenerator 22 (in den Fig. 3a bis 3c gezeigt) verbunden und kann an der inneren Oberfläche des bewehrten Schlauches 15 durch Klebstoff an verschiedenen Stellen befestigt sein. Abschnitte des inneren Balgs 25 können mit einer oder mehreren Materiallagen verstärkt sein, wie beispielsweise elastomerem Material, um für die von dem Gasgenerator abgegebene Strömung zusätzlichen Aufprallschutz, Abdichtung und thermische Widerstandsfähigkeit zu bieten. Das Aufblasen des bewehrten Schlauches 15 wird durch das vollständige oder teilweise Aufblasen des inneren Balgs 25 ausgeführt. Speziell bläht das erzeugte Gas den inneren Balg 25 auf, was somit einen Innendruck hervorruft, der den bewehrten Schlauch 15 aufbläht. Aufgrund der Durchmesserbeschränkungen, die von den hochfesten Fasern des bewehrten Schlauches 15 vorgegeben sind, kann sich der innere Balg 25 vollständig aufblähen oder auch nicht. Der innere Balg 25 kann eine Naht aufweisen, die in Längsrichtung der Balgstruktur verläuft. Eine solche Naht kann auch fehlen.
Fig. 8 zeigt eine zweite bevorzugte innere Ausführungsform des bewehrten Schlauches der vorliegenden Erfindung. Diese innere Ausführungsform ist ähnlich der ersten bevorzugten inneren Ausführungsform, verwendet jedoch einen mit Naht versehenen inneren Balk 26. Der mit Naht versehene innere Balg 26 besteht aus einer oder mehreren Lagen gasundurchlässigen, elastomeren Materials, vorzugsweise Silikon, mit einer geklebten Naht 27, die in Längsrichtung des Balgs verläuft. Anders als bei dem inneren Balg der ersten inneren Ausführungsform ist der mit Naht versehene innere Balg 26 gleichmäßig mit der inneren Oberfläche des bewehrten Schlauches 15 mittels eines Klebstoffs (nicht dargestellt) verklebt.
Eine dritte bevorzugte innere Ausführungsform des bewehrten Schlauches 15 der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt. Diese innere Ausführungsform ist ähnlich der zweiten bevorzugten inneren Ausführungsform, verwendet jedoch einen nahtlosen inneren Balg 28 anstelle eines mit Naht versehenen Balgs.
Das bevorzugte Verfahren zum Versiegeln und Endbearbeiten der Enden des bewehrten Schlauches 15 der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 11a und 11b gezeigt. Fig. 11a zeigt eine Seitenansicht des bewehrten Schlauches 15 in seinem unaufgeblasenen Zustand. Fig. 11b zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung von Fig. 11a längs der Linie A-A. Wie in Fig. 11b gezeigt, enthält der bewehrte Schlauch 15 einen inneren Balg 28 der dritten bevorzugten inneren Ausführungsform, jedoch kann an dessen Stelle der innere Balg 25 oder 26 (nach den Fig. 7 bzw. 8) eingesetzt werden.
Wie in Fig. 11b gezeigt, sind die Enden des inneren Balgs 28 nach innen gewendet und abgeflacht, so daß sie im wesentlichen eine obere und eine untere Lage bilden, die durch einen Klebstoff 32 miteinander versiegelt sind. Die Enden des bewehrten Schlauches 15 werden zusammengebracht und flach gemacht, so daß im wesentlichen obere und untere Oberflächen bilden, die durch Stichnähte 33 miteinander verbunden werden. Das Ende des bewehrten Schlauches 15 wird vorzugsweise mit einer oder mehreren Lagen eines verstärkenden Stoffbandes 36 umwickelt, um ein Ausfransen zu verhindern. Eine zusätzliche Lage (oder Lagen) aus einem dauerhaften Gewebe 34 wird um das umwickelte Schlauchende genäht, um den Anschluß an dem Fahrzeug zu erleichtern. Schließlich werden, wie in den Fig. 11a und 11b gezeigt, Befestigungsbeschläge 35 am Ende des Gewebes 34 angebracht, die dem Anschluß an den Schwenkhalterungen 18 oder 19 dienen (gezeigt in Fig. 3b).
Das bevorzugte Verschließ- und Endbearbeitungsverfahren, das in den Fig. 11a und 11c dargestellt ist, hilft der aufblasbaren Schlauchstruktur 11 ihre im wesentlichen luftdichte Eigenschaft beizubehalten und bietet eine geeignete Lastübertragung zwischen dem bewehrten Schlauch 15 und dem Fahrzeug.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 10a und 10b gezeigt. Diese bevorzugten Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform, jedoch ist das zweite Ende der Schlauchstruktur 11 an dem B-Pfosten 21 an einer Stelle angebracht, die vom Ende des bewehrten Schlauches 15 entfernt ist, anstelle an dem Schlauchende angebracht zu sein. Wie in den Fig. 10a und 10b gezeigt, ist der bewehrte Schlauch 15 an dem B-Pfosten 21 durch eine Schwenkhalterung 19 angebracht, die an einem Punkt längs des Schlauches leicht vor dem hinteren Schlauchende liegt. Diese Befestigungskonstruktion kann zusammen mit den drei bevorzugten inneren Ausführungsformen des bewehrten Schlauches 15 verwendet werden.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Diese Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform, verwendet jedoch Befestigungsriemen 29, um die aufblasbare Schlauchstruktur 11 an dem A-Pfosten 22 und der Dachschiene 23 (oder dem B-Pfosten 21, je nach Konfiguration des Wagens) zu befestigen. Die Befestigungsriemen 29 bestehen vorzugsweise aus einem dauerhaften Gewebematerial. Wie in Fig. 12 gezeigt, ist ein Ende des Befestigungsriemens 29 mit einem Ende des bewehrten Schlauches 15 durch bestimmte ständige Einrichtungen, wie beispielsweise durch Stichnähte 33, verbunden. Das andere Ende ist an dem Fahrzeug durch Schwenkhalterungen 18 und 19 befestigt. Wie in Fig. 12 gezeigt, kann die Länge der Befestigungsriemen 29 variiert werden, um die Lage des aufblasbaren Bauelements 11 verändern zu können.
Die vierte bevorzugte Ausführungsform kann zusammen mit jeder der inneren Ausführungsformen des bewehrten Schlauchs eingesetzt werden. Sie kann auch zusammen mit einer der zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsformen verwendet werden.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist zu Zwecken der Illustration und Erläuterung gegeben worden. Sie soll nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue, hier offenbarte Form beschränkt verstanden werden. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung als Einzelschlauch- oder Mehrfachschlauch-Konfiguration eingesetzt werden. Die Erfindung kann außer in Kraftfahrzeugen auch in Land-, See- oder Luftfahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in Zügen, Lastkraftwagen, Bussen, Wohnmobilen, Booten, Schiffen und Flugzeugen verwendet werden. Viele Variationen und Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsformen gehen für den Fachmann aus dem Studium der obigen Beschreibung hervor. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die hier beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Sicherheitssystems für den Schutz von Insassen von Fahrzeugen, enthaltend:

a) ein bewehrten Schlauch (15) mit einem inneren Balg (25; 26), der in Längsrichtung des Schlauches verläuft, wobei der Schlauch ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine innere Oberfläche aufweist;

wobei der Schlauch nahe dem ersten Ende an einer ersten Stelle (18) im Fahrzeug montiert ist,

wobei der Schlauch nahe dem zweiten Ende an einer zweiten Stelle (19) im Fahrzeug montiert ist;

b) eine Einrichtung zum Erzeugen einer Gasströmung (22) in den inneren Balg, um dadurch den Schlauch aufzublasen;

c) eine Aufprallsensoreinrichtung, die mit der Einrichtung zum Erzeugen der Gasströmung verbunden ist, wobei die Aufprallsensoreinrichtung in der Lage ist, die Erzeugung einer Gasströmung in den inneren Balg (25; 26) bei Erfassung eines Aufpralls auszulösen,

wobei beim Aufblähen des inneren Balgs (25; 26) der Schlauch (15) seinen Durchmesser vergrößert und seine Länge vermindert im wesentlichen derart, daß der Schlauch sich unter Spannung in einer im wesentlichen geraden Linie zwischen den ersten und zweiten Stellen (18, 19) im Fahrzeug entfaltet,

dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Stellen (18, 19) derart sind, daß der Schlauch im entfalteten Zustand eine Seitenfensteröffnung des Fahrzeugs überspannt.

2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, bei dem der Schlauch im unaufgeblähten Zustand wesentlich länger als die geradlinige Distanz zwischen den ersten und zweiten Stellen im Fahrzeug ist.

3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Durchmesser des inneren Balgs größer als der Durchmesser des bewehrten Schlauches ist, so daß der innere Balg nur teilweise aufgebläht ist, wenn der bewehrte Schlauch voll entfaltet ist.

4. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der innere Balg aus einem gasundurchlässigen Material besteht.

5. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der innere Balg aus einem elastomeren Material besteht.

6. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schlauch nahe dem ersten Ende schwenkbar montiert ist.

7. Sicherheitssystem nach Anspruch 6, weiterhin enthaltend einen ersten Befestigungsriemen, der an dem ersten Ende des Schlauchs und an der ersten Stelle im Fahrzeug angebracht ist.

8. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schlauch schwenkbar nahe dem zweiten Ende montiert ist.

9. Sicherheitssystem nach Anspruch 8, weiterhin enthaltend einen zweiten Befestigungsriemen, der am zweiten Ende des Schlauchs und an der zweiten Stelle des Fahrzeugs angebracht ist.

10. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der bewehrte Schlauch durchgehende Fasern enthält, die mit einem hoch dehnfähigen Elastomer imprägniert sind.

11. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der innere Balg wenigstens eine Lage aus einem elastomeren Material enthält.

12. Sicherheitssystem nach Anspruch 11, bei dem der Balg nahtlos ist.

13. Sicherheitssystem nach Anspruch 11, bei dem die Lage oder Lagen an einer Naht zusammengefügt ist bzw. sind, die in Längsrichtung des Balgs verläuft bzw. verlaufen.

14. Sicherheitssystem nach Anspruch 13, bei dem der innere Balg eine geklebte Naht aufweist, die in Längsrichtung des Balgs verläuft.

15. Sicherheitssystem nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, bei dem der innere Balg eine äußere Oberfläche aufweist und die äußere Oberfläche des inneren Balgs mit der inneren Oberfläche des bewehrten Schlauches verklebt ist.

16. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der innere Balg eine obere Lage und eine untere Lage aus elastomeren Material aufweist und die Enden der oberen und unteren Lagen nach innen gewendet und miteinander durch einen Klebstoff versiegelt sind.

17. Sicherheitssystem nach Anspruch 16, bei dem der bewehrte Schlauch eine obere Lage und eine untere Lage aufweist und die Enden der oberen Lage und der unteren Lage durch Vernähung miteinander verbunden sind, um so das erste Ende und das zweite Ende des bewehrten Schlauchs zu bilden.

18. Sicherheitssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Schutz der Insassen in einem Fahrzeug, das eine Fensteröffnung und einen ersten Pfosten und einen zweiten Pfosten zu jeder Seite der Fensteröffnung aufweist, wobei:

das erste Ende des Schlauchs an dem ersten Pfosten an einer ersten Stelle montiert ist;

das zweite Ende des Schlauchs an dem zweiten Pfosten an einer zweiten Stelle montiert ist, wobei der Schlauch um einen Abschnitt des Randes der Fensteröffnung zwischen dem ersten Pfosten und dem zweiten Pfosten verstaut ist.

19. Sicherheitssystem nach Anspruch 18, weiterhin enthaltend:

einen zweiten Schlauch mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende,

und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Gasströmung in den zweiten Schlauch;

wobei das erste Ende des zweiten Schlauchs an dem ersten Pfosten montiert ist,

das zweite Ende des zweiten Schlauchs an dem zweiten Pfosten montiert ist, wobei der zweite Schlauch um einen Abschnitt des Randes der Fensteröffnung zwischen dem ersten Pfosten und dem zweiten Pfosten verstaut ist;

wobei beim Aufblähen der erste Schlauch und der zweite Schlauch ihren Durchmesser vergrößern und ihre Länge wesentlich vermindern, um zwei halbsteife Elemente zu bilden, die sich unter Spannung vom ersten Pfosten zum zweiten Pfosten erstrecken.

20. Sicherheitssystem nach Anspruch 19, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen einer Gasströmung in den zweiten Schlauch wenigstens eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Schlauch und dem zweiten Schlauch ist.

21. Sicherheitssystem nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Aufprallsensoreinrichtung mit der Einrichtung zum Erzeugen einer Gasströmung in den zweiten Schlauch verbunden ist, so daß, wenn der Aufprallsensor einen Aufprall ermittelt, er die Erzeugung einer Gasströmung in den zweiten Schlauch auslöst.

22. Sicherheitssystem nach Anspruch 19, weiterhin enthaltend eine erste Fluidverbindung zwischen dem ersten Schlauch und dem zweiten Schlauch, wobei die erste Fluidverbindung das erste Ende des ersten Schlauchs mit dem ersten Ende des zweiten Schlauchs fluidisch verbindet.

23. Sicherheitssystem nach Anspruch 22, weiterhin enthaltend eine zweite Fluidverbindung zwischen dem ersten Schlauch und dem zweiten Schlauch, wobei die zweite Fluidverbindung das zweite Ende des ersten Schlauchs mit dem zweiten Ende des zweiten Schlauchs fluidisch verbindet.

24. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 23, weiterhin enthaltend eine Einrichtung zum Ausgleichen des Drucks zwischen dem ersten Schlauch und dem zweiten Schlauch.

25. Sicherheitssystem nach Anspruch 24, bei dem die Einrichtung zum Ausgleichen des Drucks zwischen dem ersten Schlauch und dem zweiten Schlauch wenigstens eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schlauch ist.

26. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 25, bei dem das erste Ende des ersten Schlauchs und das erste Ende des zweiten Schlauchs an dem ersten Pfosten unter Verwendung eines einzigen schwenkbaren Montageelements befestigt sind.

27. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 19 bis 26, bei dem das zweite Ende des ersten Schlauchs und das zweite Ende des zweiten Schlauchs an dem zweiten Pfosten unter Verwendung eines einzigen schwenkbaren Montageelements befestigt sind.

28. Sicherheitssystem nach Anspruch 2, bei dem der Schlauch in seinem unaufgeblähten Zustand um die Fensteröffnung des Fahrzeugs verstaut ist.