DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN DE RODILLA PARA LOS OCUPANTES DE UN VEHÍCULO
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un dispositivo de protección de rodilla para los ocupantes de un vehículo, con una bolsa de gas teniendo una pared de bolsa de gas, dicha bolsa de gas en el estado inflado se extiende enfrente de las rodillas del ocupante del vehículo en el caso de restricción, yace contra las rodillas en caso de restricción y está destinada para evitar enormemente que los ocupantes de muevan hacia adelante. Hasta la fecha, existen varios principios para los dispositivos de protección de rodillas. Por un lado, se conocen sistemas en donde una placa acojinada se mueve hacia las rodillas del ocupante en el caso de restricción, con el fin de evitar que éstas se muevan. Por otro lado, existen dispositivos de protección de rodilla con bolsas tubulares de gas, las cuales en el caso de restricción emergen del panel de instrumentos y se extienden enfrente de las rodillas del ocupante, de manera que las rodillas yacen directamente contra la bolsa de gas (y no contra una placa acojinada) y son restringidas por la bolsa de gas. En el segundo sistema, el cual se refiere a la presente invención, sin embargo, existen algunas desventajas. De esta manera, el efecto de restricción de este sistema depende mucho del tamaño de la superficie de contacto de la bolsa de gas hacia el
ocupante. Cuando las rodillas se hunden en la bolsa de gas, la presión interna de la bolsa de gas se incrementa. Sin embargo, si se presenta el contacto del ocupante en un área muy pequeña, sólo un pequeño volumen de gas puede ser desplazado, de manera que el incremento de presión en la bolsa de gas es muy pequeño. Este efecto además es amplificado ya que la bolsa de gas sobresale hacia diferentes lugares cuando las rodillas se hunden en la misma, lo cual conduce a una reducción en el cambio en volumen y reduce el incremento de presión. Sin embargo, con un pequeño incremento de presión sólo se pueden obtener fuerzas de restricción más pequeñas. Una desventaja adicional se refiere a la aplicación de la fuerza de restricción en el ocupante del vehículo. En el sistema convencional, una gran parte de la fuerza no es introducida a las rodillas, según se requiere, sino que más bien hacia las tibias, ya que en el caso de restricción, el ocupante yace contra la bolsa de gas sobe una gran parte de las tibias hasta las rodillas. Por razones bioquímicas (riesgo de daño), la introducción de fuerza a las tibias debe ser reducida al mínimo. La invención proporciona un dispositivo de protección de rodilla, el cual se distingue por la aplicación de una fuerza de restricción alta y selectiva en la región de las rodillas. Esto se logra con un dispositivo de protección de rodilla del tipo inicialmente mencionado a través de medios provistos en la bolsa de gas, los cuales conectan secciones opuestas de la pared de bolsa de gas. Estos medios están asegurados a las secciones de la pared de bolsa
de gas y están dispuestos de tal manera que contrarrestan un cambio en la forma de la bolsa de gas cuando las rodillas se hunden en la bolsa de gas. La invención se basa en el conocimiento de que, en realidad, las bolsas de gas en donde las fuerzas de inercia por el ocupante del vehículo que se mueve hacia delante actúan sobre un área pequeña de las mismas, y la estabilización de su forma es muy importante. Los medios para estabilizar la forma de la bolsa de gas son, por ejemplo, bandas de limitación dentro de la bolsa de gas y/o paredes de división, para formar varias cámaras. Las bandas de limitación reducen la distancia entre las porciones opuestas de la pared de bolsa de gas, dichas porciones están conectadas a través de bandas, comparado con una bolsa de gas sin las bandas. De acuerdo con la modalidad preferida, las bandas de limitación están dispuestas de tal manera que la parte inferior de la bolsa de gas, en el estado instalado e inflado, el cual yace en la región de las tibias en el caso de un conductor de tamaño promedio, tiene un volumen más pequeño y/o una profundidad más pequeña que la parte superior de la bolsa de gas, la cual es golpeada por las rodillas del ocupante. De esta manera, se intenta proveer una distancia entre las tibias y la bolsa de gas, de manera que la tibia ya no tenga que absorber ninguna fuerza de restricción, sino que más bien las fuerzas de restricción disponibles son introducidas lo mas completamente posible en las rodillas. Con la provisión de una o más paredes de división como medios para establecer la forma de la bolsa de gas, la pared de división
tiene por lo menos una abertura de sobreflujo. Si una rodilla choca sobre una cámara, entonces el aire desplazado tratará de llegar vía la abertura de sobreflujo hacia la otra cámara. Sin embargo, esto se presenta con gran demora, ya que la abertura de sobreflujo actúa como una válvula de estrangulación. Por lo tanto, como un todo, se produce una estructura más estable de la bolsa de gas con una acción externa de fuerza. Con la provisión de varias cámaras pequeñas, además, se presenta un incremento de presión más rápido. Preferiblemente, la pared de división además también actúa como una banda de limitación. La pared de división, por lo tanto, tiene una doble función. De acuerdo con el desarrollo preferido, en el estado inflado e instalado de la bolsa de gas, la pared de división se extiende aproximadamente sobre toda la anchura de la bolsa de gas inflada, sin embargo, la pared de división no será asegurada a o no se asegura sobre toda la profundidad a la pared de la bolsa de gas. Así, sobre los lados se producen ductos de sobreflujo. Al desdoblarse la bolsa de gas, las paredes de división difícilmente tienen un efecto desventajoso con respecto a la velocidad de inflación, ya que en el estado no inflado, la bolsa de gas es más ancha que en el estado inflado y se forman grandes aberturas de flujo pasado entre los lados de la pared de división y las secciones laterales de la pared de la bolsa de gas. Estas aberturas de gran anchura permiten un rápido sobreflujo del gas que entra a la bolsa de gas desde una cámara hacia la otra. Preferiblemente, la pared de
división se extiende transversalmente hacia el ocupante del vehículo, es decir, en dirección transversal del vehículo. Además, la pared de división se extiende de preferencia desde una sección posterior de la pared de la bolsa de gas, la cual está cerrada al panel de instrumentos del vehículo, hasta la sección frontal que mira al ocupante. Con el fin de optimizar el proceso de desdoblamiento, preferiblemente una pared de protección contra las llamas está dispuesta en la bolsa de gas, la cual forma una cámara de distribuidor para el gas de entrada y sobre la cual golpea la corriente del gas de entrada. La pared de protección contra las llamas está sujetada a la sección posterior de la pared de la bolsa de gas y en el estado inflado está separada de la sección frontal de la pared de la bolsa de gas. Además, se abre lateralmente, de manera que el gas que entra primero desdobla la bolsa de gas lateralmente y, por lo tanto, la coloca correctamente. Después, la bolsa de gas se desdobla principalmente en la dirección de las rodillas del ocupante. Otros aspectos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y a partir de los siguientes dibujos, a los cuales se hace referencia. En los dibujos: La Figura 1 muestra una vista en sección transversal del dispositivo de protección de rodilla de acuerdo con la invención, en el estado instalado e inflado; ^ La Figura 2 muestra una vista frontal de la bolsa de gas inflada como parte del dispositivo de protección de rodilla de acuerdo con la
Figura 1 ; y La Figura 3 muestra una vista en sección transversal agrandada del dispositivo de protección de rodilla de acuerdo con la Figura 1. En la Figura 1 se muestra un dispositivo de protección de rodilla, el cual está adaptado en un panel de instrumentos 1 en el vehículo al nivel de las rodillas del ocupante del vehículo. El dispositivo de protección de rodilla comprende substancialmente una bolsa de gas 3 con una pared de bolsa de gas 5 y un generador de gas 7 para desdoblar la bolsa de gas. El generador de gas 7 está dispuesto escondido por atrás del panel de instrumentos 1. Al desdoblarse, la bolsa de gas 3 sale del panel de instrumentos y se empuja entre la última y las rodillas 9 del ocupante. La bolsa de gas 3 tiene varias cámaras 11, 13, 15, las cuales se forman a través de dos paredes de división 17 y 19. Las paredes de división 17, 19 conectan una sección posterior 21 con una sección frontal 23 de la pared de bolsa de gas 5. La sección posterior 21 mira al panel de instrumentos 1 y la sección frontal 23 mira al ocupante del vehículo. Las paredes de división 17, 19 también actúan como bandas de limitación, ya que están construidas tan cortas que substancialmente co-determinan la forma de la bolsa de gas en el estado inflado, manteniendo la sección frontal 23 más cerca de la sección posterior 21 que lo que pudiera estar en el caso de una bolsa correspondiente sin paredes de división 17, 19. En la cámara central 13 además está presente una pared de protección contra las llamas 25, la cual se
explica con detalle más adelante con la ayuda de la Figura 3. En la Figura 2, la bolsa de gas 3 se ilustra con líneas separadas en el estado desdoblado, extendido, y con líneas continuas en el estado inflado. La bolsa de gas 3 es muy ancha, de manera que cubre todos los puntos posibles de impacto de rodilla en el caso de restricción. Como se puede ver a partir de la Figura 2, en el momento de la inflación, la anchura de la bolsa de gas 3 se reduce a una medida b. Las paredes de división 17, 19 se extienden casi sobre toda la anchura b. Las paredes de división 17, 19 están solamente dispuestas sobre la sección frontal y sobre la sección posterior, 23, 21, sin embargo, no en los lados 31, 33 de la pared de bolsa de gas 5. De esta forma, se producen aberturas de sobreflujo de tipo ranura sobre ambos lados de las paredes de división 17, 19 entre las últimas y los lados 31, 33. En la Figura 3 se puede ver que las paredes de división 17, 19 consisten de una pieza de tela. Esta pieza tiene bordes opuestos 35, en los cuales se cose en la sección frontal 23 de la pared de bolsa de gas 5. Una pieza central de la parte está cosida a la sección posterior 21 en la región de la abertura de inflación 37 de la bolsa de gas y tiene una depresión en la región de la abertura de inflación 37. La parte que forma las paredes de división 17, 19, por lo tanto, representa un refuerzo del borde de la abertura de inflación 37. La pared de protección contra las llamas 25 junto con la parte que forma las paredes de división 17, 19 está cosida al borde de la abertura de inflación 37 y asimismo forma un refuerzo del borde de la abertura
de inflación 37. En el estado inflado, la pared de protección contra las llamas 25 tiene aproximadamente la forma de un cilindro, el cual está lateralmente abierto. A través de la pared de protección contra las llamas 25, se forma una cámara de distribuidor 41 para el gas producido por el generador de gas 7, el cual fluye hacia la bolsa de gas 3. La longitud de las paredes de división 17, 19 difiere. Mientras que la pared de división 17 tiene una longitud x relativamente grande, la pared de división 19 con una longitud y es más bien corta. De esta manera, también la profundidad de la bolsa de gas en la parte inferior es claramente menor que en la parte superior. Esto presenta la ventaja de que en la parte inferior de la bolsa se obtiene una distancia entre las tibias del ocupante (cf. Figura 1) y la bolsa de gas 3, de manera que el contacto entre la bolsa de gas y el ocupante sólo ocurre en la región de las rodillas. Por lo tanto, la fuerza de restricción es principalmente introducida en las rodillas, en donde se puede desarrollar el efecto de restricción más grande para la región de cuerpo inferior y la región de muslo superior. En el extremo inferior de la bolsa de gas además se provee una abertura de flujo de salida 51, la cual no se abre hasta que ocurre cierta presión dentro de la bolsa de gas. Además, o alternativamente, claro que también se pueden proporcionar aberturas de flujo de salida, las cuales siempre están abiertas (no mostradas). La función del dispositivo de protección de rodilla en el caso de restricción se explica a continuación. En cuanto el generador de gas
7 es activado, el gas fluye vía la abertura de inflación 37 hacia el interior de la bolsa de gas. La bolsa de gas en primer lugar se desdoblará ligeramente en la dirección del ocupante, hasta que se forma la cámara de distribuidor 41. El flujo de gas chocha contra la pared de protección contra las llamas 25 y, después de que se ha dividido, se flexiona lateralmente. La bolsa de gas entonces se desdobla casi exclusivamente en forma lateral y así se coloca en un momento muy rápidamente. El gas fluye lateralmente de la cámara de distribuidor 41 hacia la cámara central 13. A medida que una amplia ranura sigue saliendo al inicio del procedimiento de desdoblamiento entre las paredes de división 17 y 19 y los lados 31, 33 de la bolsa de gas, ocurre también un rápido sobreflujo del gas hacia las otras cámaras 11, 15. La bolsa de gas se desdobla en forma ascendente, descendente y en la dirección del ocupante, hasta que alcanza su tamaño completo. En este estado, las paredes de división 17, 19 yacen lateralmente casi o aún completamente contra los lados 31, 33. La posición de la bolsa de gas se selecciona de manera que las rodillas del ocupante chocan contra la cámara central 13. Las rodillas penetran en la bolsa de gas y conducen a un desplazamiento del gas. Esto normalmente podría conducir a que la pared de bolsa de gas 25 se pandeara hacia fuera en las regiones que no son tocadas por las rodillas. Debido a las paredes de división 17, 19 actúan como bandas de limitación, sin embargo, la forma de la bolsa de gas es substancialmente mantenida, de manera que la presión interna de la
bolsa de gas se incrementa claramente al impacto con las rodillas. El gas desplazado por las rodillas trata de llegar a las otras cámaras 11, 15 vía las aberturas de sobreflujo. Sin embargo, ya que las aberturas de sobreflujo son relativamente pequeñas en el estado totalmente inflado, ocurre una resistencia de flujo, el cual primero tiene que ser superado de manera que el sobreflujo se presenta en una forma retrasada. También, de esta forma, la presión interna de la bolsa de gas puede incrementarse agudamente, lo cual produce una alta fuerza de restricción. El comportamiento del sobreflujo y, por lo tanto, el curso del incremento de presión pueden ser fácilmente ajustados alterando la anchura de las paredes de división 17, 19 con relación a la anchura de la bolsa de gas. Con el fin de reducir los picos de fuerza, la abertura de sobreflujo 51 se abre para llegar a un valor predeterminado a causa de la presión interna, de manera que el gas, como se indica por la flecha, puede fluir fuera de la bolsa de gas 3. La posición y forma óptimas de la bolsa de gas con respecto a la posición de las rodillas y de las tibias del ocupante pueden ser fijadas por la longitud x, y, de las paredes de división 17, 19 y sus puntos de unión en la pared de bolsa de gas 5, En lugar de las paredes de división 17, 19, se puede disponer una pluralidad de bandas de limitación teniendo una anchura reducida, adyacentes entre sí. Dichas bandas de limitación tienen el diseño de las paredes de limitación, vistas en sección transversal en a Figura 1. Las ventajas del dispositivo de protección de rodilla como se
muestran son esencialmente: Una rápida y correcta colocación de la bolsa de gas en el procedimiento de desdoblamiento. Una reducción del cambio de forma de la bolsa de gas cuando las rodillas se hunden en la misma, a través de la provisión de medios en la bolsa de gas, los cuales contrarrestan el cambio de la forma (banda de limitación y pared de división). Un rápido incremento de presión y, por lo tanto, alcanzar una alta fuerza de restricción. Una colocación exacta de los sitios de introducción de la fuerza de restricción hacia el ocupante. Una fabricación muy favorable de la bolsa de gas a través de la combinación de las paredes de división, las bandas de limitación y la pared de protección contra las llamas.