DE19733599A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines außerhalb der Normalposition befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz eines außerhalb der Normalposition befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Es ist bekannt, Insassen eines Kraftfahrzeuges im Crashfall mittels eines Airbags zu schützen. Ein Airbagmodul weist eine Gasquelle auf, aus der im Crashfall Gas in den vorher gefalteten Gassack eintritt, wodurch dieser entfaltet wird und ein Schutzkissen zwischen einem Fahrzeugteil, wie dem Lenkrad, der Armaturentafel oder einer Seitentür, und dem Insassen bildet.

Eine gute Schutzwirkung wird erreicht, wenn der Insasse nach der vollen Entfaltung des Gassacks auf diesen auf­ prallt. Das setzt voraus, daß der Insasse eine Normalposi­ tion im Kraftfahrzeug einnimmt, bei der der Oberkörper an der Sitzlehne anliegt. Nach dem Aufprall fällt der Gassack schnell in sich zusammen, indem das Gas durch mindestens eine Öffnung im Gassack bzw. durch das Gassackgewebe in den Fahrgastraum abströmt. Der Querschnitt der Abströmöffnung bzw. die Gasdurchlässigkeit des Gassackgewebes ist so gewählt, daß für den in normaler Position im Kraftfahrzeug sitzenden Insassen, der im Crashfall nach dem Entfalten des Gassacks auf diesen aufprallt, ein gefahrloser "Ride-Down", d. h., eine gefahrlose Aufnahme in den zusammenfallenden Gas­ sack gesichert ist. Dabei muß der Gassack beim Aufprall des Insassen so hart sein, daß ein Durchschlagen vermieden wird, andererseits darf er aber auch nicht so hart sein, daß der Insasse durch den Aufprall auf den Gassack verletzt wird.

Der Gassack kann jedoch zu einer Gefahrenquelle für den Insassen werden, wenn er sich "out of position" (oop) befindet, d. h., wenn er sich z. B. nach vorn beugt. In dieser Position besteht die Gefahr, daß der Insasse im Crashfall auf den sich entfaltenden Gassack prallt, d. h. daß er vom Gassack angeschossen und infolge der auftreten­ den Membrankräfte in Entfaltungsrichtung beschleunigt wird. Der Gassack-Innendruck nimmt in diesem Fall aufgrund des unveränderten Gas-Liefergrades des Generators sowie des nunmehr verringerten Gassack-Volumens einen erhöhten Wert an.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es aus der US 5 405 166 bekannt, im Bereich von Abströmöffnungen des Gassacks flexible Teile mittels Reißnähten am Gassack zu befestigen. Diese Teile weisen ebenfalls Öffnungen auf und sind im Bereich der Reißnähte gefaltet. Die Öffnungen des Gassacks und der flexiblen Teile fluchten miteinander, solange die Reißnähte intakt sind. Die zusätzlichen Teile und die Reißnähte sind so bemessen, daß sich der Gassack in einer ersten Entfaltungsphase nur bis zu einer vorgegebenen Länge in Richtung des Insassen ausbreiten kann. Sofern in dieser Entfaltungsphase ein oop befindlicher Insasse vom Gassack angeschossen wird, kann über die genannten Öffnungen Gas aus dem Gassack abströmen, so daß der Gasin­ nendruck nicht weiter ansteigt, wodurch die Verletzungsge­ fahr für den Insassen vermindert wird.

Wird der Gassack dagegen durch den Insassen nicht in seiner Entfaltung behindert, werden infolge des ansteigenden Druckes im Gassack die Reißnähte aufgerissen, wodurch sich die Teile gegenüber der Gassackwand verschieben. Dabei werden auch die Abströmöffnungen im Gassack geschlossen, so daß der voll entfaltete Gassack einen ausreichenden Innen­ druck aufweist.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß bis zu einem definierten Entfaltungszustand des Gassackes ständig Gas über die zueinander fluchtenden Öffnungen austreten kann. Die damit verbundene verzögerte Entfaltung des Gassackes wirkt sich negativ auf den Schutz eines Insassen in Normalposition aus.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Verletzungsgefahr für einen out of position befindlichen Insassen, bei gleichzeitigem Erhalt der vollen Schutzwir­ kungen für einen Insassen in Normalposition, zu verringern.

Erfindungsgemäß wird das gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Bei einem Verfahren zum Schutz eines außerhalb der Normalpo­ sition befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall, wobei der Schutz durch ein Airbagmodul mit einem Gassack erfolgt, der durch heißes Druckgas entfaltet wird und wobei das Druckgas direkt oder unter Zwischenschaltung eines Diffu­ sors in den Gassack einströmt, wird erfindungsgemäß bei Aufprall des Insassen auf den sich noch in der Entfaltungsphase befindlichen Gassack das in den Gassack einströmende heiße Druckgas auf mindestens eine Stelle des Gassacks geleitet, an der der Gassack keinen Flammschutz aufweist und durch das heiße Druckgas zerstörbar ist.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden also die für den verstärkten Gasaustritt im oop-Fall erforderlichen Öffnungen erst im oop-Fall selbst durch die aus dem Gasgene­ rator austretenden heißen Gase erzeugt. Deshalb müssen diese Öffnungen bei der Herstellung des Gassackes nicht vorgesehen werden. Für den Fall, daß sich der Gassack ungehindert durch den Insassen entfalten kann, werden die Öffnungen nicht erzeugt.

In einer Ausführungsform wird die Gassackstreckung im vorgesehenen Aufprallbereich des Insassen erfaßt, und für den Fall, daß die Gassackstreckung in Richtung des Insassen bei dessen Aufprall auf den Gassack noch nicht beendet ist, wird ein beweglicher Flammschutz mit mindestens einer Öffnung für den Durchtritt des heißen Druckgases so posi­ tioniert, daß die Öffnung vor der flammschutzfreien Stelle des Gassacks liegt. Durch den aufprallenden Insassen wird die weitere Ausdehnung des Gassackes in dessen Richtung ver­ hindert. Die Öffnung verbleibt damit im Bereich der flamm­ schutzfreien Stelle des Gassacks und dieser wird dort durch die heißen Gase zerstört. Durch die so gebildete Öffnung im Gassack kann das heiße Gas aus diesem ausströmen.

Im Fall, daß sich der Insasse in seiner normalen Position befindet und daß sich der Gassack deshalb ungehindert entfalten kann, ist die Verweildauer des mit der Öffnung versehenen Abschnitts des beweglichen Flammschutzes gegen­ über der flammschutzfreien Stelle des Gassacks so kurz, daß der Gassack nicht durchbrennt.

Vorzugsweise wird der Gassack im Eintrittsbereich des heißen Druckgases zerstört.

Eine Vorrichtung zum Schutz eines außerhalb der Normalposi­ tion befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall, unter Verwendung eines Airbagmoduls mit einem Gassack, einem Gasgenerator und einem Diffusor, ist erfindungsgemäß da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich mit dem Gassack entfaltendes Flammschutzband im Gassack vorgesehen ist, und daß das Flammschutzband mindestens eine Öffnung für den Durchtritt des aus dem Gasgenerator austretenden Gases in Richtung einer flammschutzfreien Stelle des Gas­ sacks aufweist.

Es ist zweckmäßig, daß ein Ende des Flammschutzbandes im Be­ reich des Gasgenerators bzw. Diffusors befestigt ist und dort gerafft oder gefaltet ist, daß diese Lage mittels mindestens einer Reißnaht fixiert ist, daß die Öffnung über der Reißnaht im Flammschutzband vorgesehen ist und daß das andere Ende des Flammschutzbandes an der dem Insassen zugekehrten Seite des Gassacks befestigt ist, wobei das Flammschutzband eine Länge aufweist, die der Ausdehnung des vollentfalteten Gassacks in Richtung des Insassen entspricht und wobei es im Abstand zur Gassackwand ver­ läuft.

Wenn ein out of position befindlicher Insasse die Ausbrei­ tung des Gassacks in dessen Richtung behindert, wird das Flammschutzband durch die Reißnähte in der Lage fixiert, in der die Öffnung des Flammschutzbandes der flammschutzfreien Stelle des Gassacks gegenüberliegt, so daß der Gassack an dieser Stelle durch die heißen Gase zerstört wird. Im Falle, daß sich der Gassack in Richtung des Insassen von diesem ungehindert ausbreiten kann, werden die Reißnähte aufgerissen, so daß sich das Flammschutzband bis zu seiner vollen Länge entfalten kann. Die Öffnung des Sensorbandes befindet sich dann nur so kurzzeitig gegenüber der flamm­ schutzfreien Stelle des Gassacks, daß dieser nicht durch­ brennen kann. Die heißen Gase treffen dann vielmehr an dieser flammschutzfreien Stelle des Gassacks auf das Flamm­ schutzband. Dieses ist gleichzeitig ein Sensorband, da die in ihm befindliche Öffnung in Abhängigkeit von der Entfal­ tung des Gassacks vor der flammschutzfreien Stelle des Gassacks positioniert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung sind mindestens zwei Reiß­ nähte unterschiedlicher Festigkeit vorgesehen. Damit kann erreicht werden, daß die Öffnung nach dem Reißen einer Reißnaht nur teilweise gegenüber der flammschutzfreien Stelle liegt, so daß das heiße Gas zum Teil auf den Flamm­ schutz des Gassacks auftrifft und zum Teil auf die flamm­ schutzfreie Stelle. Dadurch wird der Gassack in kleinerem Umfang zerstört, d. h., die zusätzliche Abströmöffnung ist kleiner.

Zur weiteren Optimierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Flammschutzband in Richtung des Insassen mehrere Öffnungen unterschiedlicher Größe aufweisen. Dabei nimmt die Größe der Öffnungen in Richtung des Insassen zweckmäßig ab. Die größte Öffnung ist dem noch gering entfalteten Gassack zugeordnet. In dieser Phase steigen der Gasdruck im Gassack und damit die Membrankräfte noch stark an, so daß zum schlagartigen Abbau des Gassackinnendruckes eine große Öffnung erforderlich ist. In späteren Phasen der Entfaltung ist der Druckanstieg geringer, so daß eine kleinere Öffnung ausreicht, um den Insassen vor Verletzungen zu schützen.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Flammschutzband zumindest abschnittsweise mehrteilig ausgeführt, jedes Teil weist mindestens eine Öffnung auf, der jeweils eine flamm­ schutzfreie Stelle am Gassack zugeordnet ist und ein Ende jedes Teils ist an unterschiedlichen Stellen der dem Insas­ sen zugekehrten Seite des Gassacks befestigt.

Die Größe und Form der in den Gassack gebrannten Öffnung ist außer durch die Größe auch durch die Form der Öffnungen des Flammschutzbandes beeinflußbar. Bevorzugt sind die Öffnungen rechteckig, dreieckig oder kreisförmig.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den unteren Teil eines Air­ bagmoduls;

Fig. 2 das Airbagmodul nach Fig. 1 in einer frühen Entfaltungsphase des Gassacks;

Fig. 3 das Airbagmodul nach Fig. 1 in einer späteren Entfaltungsphase des Gassacks;

Fig. 4 das Airbagmodul nach Fig. 1 mit voll entfalte­ tem Gassack;

Fig. 5-7 unterschiedliche Formen von Öffnungen in einem Flammschutzband;

Fig. 8 einen Gassack mit einem mehrteiligen Flamm­ schutzband.

In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Gassackes 1 darge­ stellt, der in einem Gehäuse 2 eines Airbagmoduls befestigt ist. Im Gassack ist ein Gasgenerator (nicht dargestellt) mit einem Diffusor 3 angeordnet, der an seinem kaminartig in den Faltraum ragenden Bereich 4 Öffnungen 5 für den Austritt der im Gasgenerator 3 erzeugten Gase aufweist. Der Gassack weist im Bereich der Öffnungen 5 des Diffusors in bekannter Weise einen fest mit dem Gassack verbundenen Flammschutz 6 auf, der an einer Stelle 7 unterbrochen ist. Weiterhin ist ein Flammschutzband 8 vorgesehen, das mit seinem einen Ende 8a im Bereich des Gasgenerators befestigt ist. Das Flammschutzband 8 ist neben dem Gasgenerator gefaltet und die gefaltete Lage ist durch Reißnähte 9 gesichert. Oberhalb der Falten weist das Flammschutzband 8 im Bereich des Diffusors eine Öffnung 10 auf. Diese Öffnung 10 liegt in gefalteter Lage und bei der Entfaltung des Gassackes bis zum Reißen der Reißnähte 9 der flammschutz­ freien Stelle 7 des Gassacks gegenüber.

Wie aus der Fig. 2 erkennbar ist, ist das andere Ende 8b des Flammschutzbandes mit dem Teil des Gassacks, der dem Insassen zugekehrt ist, verbunden. Zu Beginn der Entfaltung des Gassacks wird der dem Insassen zugekehrte Teil des Flammschutzbandes infolge des befestigten Endes 8b vom sich entfaltenden Gassack in Richtung des Insassen gezogen. Der durch die Reißnähte 9 vernähte gefaltete Abschnitt des Flammschutzbandes verändert seine Lage dabei zunächst nicht. Auch bei der weiteren Entfaltung des Gassackes, ändert dieser gefaltete Abschnitt seine Lage nicht, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Wird zu diesem Zeitpunkt der Kopf 12 eines out of position befindlichen Insassen durch den Gassack angeschossen, kann dieser sich zunächst nicht mehr in dessen Richtung ausbreiten, sondern entfaltet sich seitlich vom Insassen, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist. Diese Unterbrechung des Entfaltungsvorganges in Richtung des Insassen reicht aus, um den Gassack über die Öffnung 10 an der flammschutzfreien Stelle 7 durch den heißen Gas­ strahl 11 zu zerstören. Dadurch werden der Gassackinnen­ druck und damit die gefährlichen Membrankräfte schlagartig abgebaut, so daß die Körperteile des Insassen nicht mehr beschleunigt werden.

Befindet sich der Insasse dagegen in einer normalen Sitzpo­ sition, in der der Oberkörper an der Sitzlehne anliegt, kann sich der Gassack 1 frei entfalten. Die Verweildauer der Öffnung 10 des Flammschutzbandes 8 reicht dann nicht aus, um den Gassack an der flammschutzfreien Stelle 7 zu zerstören. In der voll entfalteten Lage des Gassacks 1 (Fig. 4), in der das Flammschutzband 8 nach dem Reißen der Reißnähte 9 ebenfalls entfaltet ist, liegt die Öffnung 10 des Flammschutzbandes entfernt vom Gasstrahl 11 im Gassack. Der Gasstrahl 11 trifft nun im Bereich der flammschutzfrei­ en Stelle 7 des Gassacks auf das Flammschutzband 8, so daß das Durchbrennen des Gassacks vermieden wird. Damit kann der Gassack seine normale Schutzwirkung erfüllen.

Durch die Größe und Form der Öffnung 10 im Flammschutzband 8 kann die Größe und Form der durch die heißen Gase zu zerstörenden Stelle des Gassackes beeinflußt werden. In den Fig. 5 bis 7 sind drei unterschiedliche Ausführungsfor­ men der Öffnung dargestellt. In der Fig. 5 besteht die Öffnung aus mehreren kleinen Öffnungen 10a, die dreieckför­ mig gruppiert sind. Die Fig. 6 zeigt eine einzelne dreieck­ förmige Öffnung 10b und die Fig. 7 eine rechteckförmige Öff­ nung 10c.

Bei der in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsform mit einem mehrteiligen Flammschutzband 13, weist dieses Abschnitte 13a, b, c auf, die senkrecht zur Zeichnungsebene nebeneinander liegen und in unterschiedlichen Entfernungen zum Diffusor 4 Öffnungen 14a, 14b und 14c haben. Diesen ebenfalls nebeneinanderliegenden Öffnungen sind auch ne­ beneinanderliegende flammschutzfreie Stellen am Gassack zugeordnet, die in der Fig. 8 nicht dargestellt sind. Das Flammschutzband ist in der Ruhelage, wie beim Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 beschrieben, gefaltet, wobei die gefal­ tete Lage durch drei Reißnähte (nicht dargestellt) unter­ schiedlicher Festigkeit gesichert ist. In dieser Ausfüh­ rungsform kann noch besser als in der Ausführungsform nach Fig. 1 die Verletzungsgefahr in unterschiedlichen Zwischen­ positionen des Insassen verringert werden, indem die Reiß­ nähte nacheinander bei unterschiedlichem Innendruck aufrei­ ßen und der Gassack an entsprechend unterschiedlichen flammschutzfreien Stellen zerstört wird. In Abhängigkeit vom Entfaltungszustand wird der für den Druckabbau notwen­ dige Ausströmquerschnitt über die Anzahl der für das Durch­ brennen des Gassacks wirksamen Öffnungen geregelt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Schutz eines außerhalb der Normalposi­ tion befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall, wobei der Schutz durch ein Airbagmodul mit einem Gassack erfolgt, der durch heißes Druckgas entfal­ tet wird und wobei das Druckgas direkt oder unter Zwischenschaltung eines Diffusors in den Gassack einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufprall des Insassen auf den sich noch in der Entfaltungsphase befindlichen Gassack das in den Gassack einströmende heiße Druckgas auf minde­ stens eine Stelle des Gassacks geleitet wird, an der der Gassack keinen Flammschutz aufweist und durch das heiße Druckgas zerstörbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gassackstreckung im vorgesehenen Aufprallbe­ reich des Insassen erfaßt wird, und daß für den Fall, daß die Gassackstreckung in Richtung des Insassen bei dessen Aufprall auf den Gassack noch nicht beendet ist, ein beweglicher Flammschutz mit mindestens einer Öffnung für den Durchtritt des heißen Druckgases so positioniert wird, daß die Öffnung vor der flammschutzfreien Stelle des Gas­ sacks liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gassack im Eintrittsbereich des heißen Druckgases zerstört wird.

4. Vorrichtung zum Schutz eines außerhalb der Normalpo­ sition befindlichen Fahrzeuginsassen im Crashfall, unter Verwendung eines Airbagmoduls mit einem Gas­ sack, einem Gasgenerator und einem Diffusor, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich mit dem Gassack entfaltendes Flammschutzband (8) im Gassack (1) vorgesehen ist, und daß das Flammschutzband (8) mindestens eine Öff­ nung (10) für den Durchtritt des aus dem Gasgenera­ tor austretenden Gases in Richtung einer flamm­ schutzfreien Stelle (7) des Gassacks (1) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzei­ chnet, daß ein Ende (8a) des Flammschutzbandes (8) im Bereich des Gasgenerators bzw. Diffusors (3) be­ festigt ist und dort gerafft oder gefaltet ist, daß diese Lage mittels mindestens einer Reißnaht (9) fi­ xiert ist, daß die Öffnung (7) über der Reißnaht (9) im Flammschutzband (8) vorgesehen ist und daß das andere Ende (8b) des Flammschutzbandes (8) an der dem Insassen zugekehrten Seite des Gassacks (1) befestigt ist, wobei das Flammschutzband (8) eine Länge aufweist, die der Ausdehnung des vollentfalte­ ten Gassacks (1) in Richtung des Insassen ent­ spricht, und wobei es im Abstand zur Gassackwand verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens zwei Reißnähte unterschiedli­ cher Festigkeit vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutz­ band (8) in Richtung des Insassen mehrere Öffnungen (14a-c) unterschiedlicher Größe aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Größe der Öffnungen (14a-c) in Richtung des Insassen abnimmt.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flammschutz­ band zumindest abschnittsweise mehrteilig ausge­ führt ist, daß jedes Teil (13a-c) mindestens eine Öffnung (14a-c) aufweist der jeweils eine flamm­ schutzfreie Stelle am Gassack zugeordnet ist und daß ein Ende jedes Teils an unterschiedlichen Stellen der dem Insassen zugekehrten Seite des Gassacks befestigt ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehen­ den Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen rechteckig, dreieckig oder kreisför­ mig sind.