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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Airbagsysteme nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die
Spannweite von Fahrzeuginsassengrößen macht die Gestaltung eines
wirksamen Fahrzeuginsassenschutzsystems außerordentlich schwierig. Der
Airbag muß sich
sehr schnell aufblasen, so daß er
ausreichend aufgeblasen ist, um einen erwachsenen Fahrzeuginsassen
durchschnittlicher Größe, der
oder die seinen oder ihren Sicherheitsgurt nicht angelegt hat, zu
schützen,
während
er auf eine solche Weise funktioniert, daß er ein Kind oder einen Erwachsenen
kleiner Größe, das
oder der falsch sitzen mag, nicht verletzt. Es ist vorgeschlagen
worden, Leistungskriterien für
außer
Position befindliche Fahrzeuginsassen einzuschließen (siehe
zum Beispiel 12).
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Es
sind Airbagsysteme vorgeschlagen worden, die sich jeder Größe eines
Fahrzeuginsassen anpassen können,
einschließlich
von Systemen, die den Beifahrerairbag selbsttätig oder von Hand deaktivieren
oder auf andere Weise die Leistungscharakteristika des Systems,
insbesondere der Aufblasvorrichtung, im Verhältnis zur Größe und Position
des Fahrzeuginsassen verändern.
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US-A-3642303
legt ein Airbagsystem offen, das aus drei Airbags besteht, die bei
einem Zusammenstoß durch
ein in einem Druckbehälter
enthaltenes Fluid aufgeblasen werden. Die Rumpf- und Kopfairbags scheinen
aus zwei übereinandergelegten
Airbags hergestellt zu werden, wobei eine einzige Verbindungsöffnung (50)
mittig zu den übereinandergelegten
Wänden
der Airbags angeordnet wird, es wird erwähnt (Spalte 2, Zeilen 49 bis
52), daß die
zwei Airbags integriert sein können,
d.h., gewonnen durch Falten und Nähen eines einzigen Airbags,
um die zwei übereinandergelegten
Kopf- und Rumpfairbags zu gewinnen. Die gemeinsamen übereinandergelegten
Wände werden
in einem Winkel geneigt, der von einem oberen hinteren Abschnitt
zu einem unteren vorderen Abschnitt des aufgeblasenen Airbags verläuft.
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Das
Dokument EP-A-0593172, das dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht,
legt einen Mehrkammer-Airbag mit einer Trenntafel offen, die an
der Mündung
des Airbags befestigt wird, mit einer Neigung entgegengesetzt zu
der des oben erwähnten
US-Patents, die von einem unteren hinteren Abschnitt zu einem oberen
vorderen Abschnitt des aufgeblasenen Airbags verläuft. Verbindungsöffnungen
werden mit den Referenzen 24 und 26 identifiziert und werden mittig
zur Trenntafel angeordnet (siehe Spalte 4, Zeilen 4 bis 5, Zeilen 43
bis 46)
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Die
vorliegende Erfindung stellt nach Anspruch 1 eine einzigartige und
einfache Lösung
für die
Gestaltung eines Airbags und eines Airbagsystems bereit, die in
der Lage sind, die große
Spannweite von Fahrzeuginsassen unterschiedlicher Größen bei
einem schweren Zusammenstoß zu
schützen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen Airbag nach dem bekannten technischen Stand.
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2 zeigt
einen Airbag der vorliegenden Erfindung, der sich innerhalb eines
Fahrzeug-Fahrgastraums
aufbläst.
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3 zeigt
die verschiedenen Tafeln eines Airbags der vorliegenden Erfindung.
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4a und 4b zeigen
während
des Zusammenbaus vorgenommene Modifikationen an den Seitentafeln.
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5 zeigt
modifizierte Seitentafeln in Beziehung zu einer Haupttafel und einer
Trenntafel.
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6 ist
eine Seitenansicht, welche die an der Haupttafel befestigte Trenntafel
zeigt.
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7 ist
eine Vorderansicht, die einen Abschnitt eines genähten Airbags
in einer umgestülpten
Konfiguration zeigt.
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8 zeigt
die Befestigung der Trennplatte an Falten, die an jeder der Seitenplatten
gebildet werden.
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9 zeigt
einen Befestigungsmodus einer Aufblasvorrichtung am Hals des Airbags.
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10a und 10b zeigen
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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11 zeigt
Druck-Zeit-Kurven für
eine Aufblasvorrichtung.
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12 zeigt
eine Prüfanordnung
für ein
außer
Position befindliches Kind.
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13 und 14 präsentieren
während
der Prüfung
der vorliegenden Erfindung gewonnene Daten.
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15 und 15a zeigen alternative Anordnungen einer Trenntafel.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
einen Beifahrerairbag 20 nach dem bekannten technischen
Stand. Der Airbag schließt eine
erste und eine zweite Seitentafel 20a, 20b und
eine Mittel- oder Haupttafel 22 ein. Die Seitentafeln werden an
die Haupttafel genäht
oder auf andere Weise an derselben befestigt. Typischerweise werden
die Tafeln aus einem gewebten Nylonmaterial hergestellt, das unbeschichtet
oder wahlweise unter Verwendung eines geeigneten Materials, wie
beispielsweise Silikon oder Urethan, beschichtet oder teilweise
beschichtet sein kann. Ein vollständiger Airbag schließt einen
Halsabschnitt 24 ein, der an einer Airbag-Aufblasvorrichtung 26 (oder
an einem zugeordneten Gehäuse)
befestigt wird, und definiert ein einzelnes aufgeblasenes Volumen
oder eine Kammer. Die Größe jedes
einzelnen Beifahrerairbags variiert nach seiner Anwendung. Eine
typische Größe eines
in Nordamerika verwendeten Beifahrerairbags liegt im Bereich von
etwa 120 Liter und kann bis zu 90 Liter klein und bis zu 160 oder
mehr Liter groß sein.
Während
das in 1 nicht gezeigt wird, kann der Airbag 20 dafür gestaltet
werden, nur den außen
sitzenden vorderen Fahrgast oder, als Alternative dazu, sowohl einen in
der Mitte sitzenden Fahrzeuginsassen als auch den außen sitzenden
Fahrzeuginsassen zu schützen.
Der Einfachheit der Illustration wegen werden die Seitentafeln in
einer vertikalen Ausrichtung gezeigt. Wenn der Airbag aufgeblasen
wird, werden die Seitentafeln nach außen gedrückt, um dem Airbag eine mehr
sphärische Form
zu geben.
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Um
die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wurde der in 2 gezeigte
Airbag 50 so gestaltet, daß er allgemein die gleiche äußere Größe und Form
hat wie der Airbag 20. Jedoch schließt der Airbag 50 außerdem eine
Trenntafel 60 ein, die das innere Volumen des Airbags 50 in
eine große
oder Primärkammer 52 und
eine kleinere oder Sekundärkammer 54 teilt.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis des Volumens der Primärkammer
zu dem der Sekundärkammer
von etwa 60/40 oder 70/30 bis 95/25 oder 85/15 variieren. Bei dem
Airbag, für
den später
Prüfungsergebnisse
vorgestellt werden, betrug das Volumen der Primärkammer ungefähr 95 Liter,
und das Volumen der Sekundärkammer
betrug ungefähr
25 Liter, um das Gesamtvolumen bei etwa 120 Liter zu halten, so
daß das
Verhältnis
des Volumens der Primärkammer
zu dem der Sekundärkammer
etwa 4:1 beträgt.
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Die
Trenntafel 60 wird in einem schrägen Winkel im Verhältnis sowohl
zu den Seitentafeln des Airbags 50 als auch zum Fahrzeuginsassen
ausgerichtet, so daß die
Sekundärkammer 54 allgemein
im oberen, vorderen Abschnitt oder Quadranten des Airbags angeordnet
wird, um einen Schutz für
den oberen Brustkorb und den Kopf des Fahrzeuginsassen 30 zu
gewährleisten.
Der Winkel der Trenntafel beträgt
vorzugsweise etwa 18° von
der Vertikalen und kann bis zu etwa 30° variieren. So, wie hierin verwendet,
ist ein vorderer Abschnitt des Airbags derjenige Abschnitt des Airbags,
der gestaltet wird, um mit dem Brustkorb und dem Kopf des Fahrzeuginsassen
zusammenzuwirken und dieselben zu schützen.
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Eine
Verwendung des Airbags 50 ist als Teil eines Teils eines
mittig montierten Airbagsystems. Bei einer mittig montierten Konfiguration
wird der Airbag in seiner voraktivierten, gefalteten Konfiguration
allgemein angrenzend an eine vertikale Fläche 70 eines Armaturenbretts 72 angeordnet.
Beim Entfalten wird der Airbag anfangs in Horizontalrichtung aus
seiner Aufbewahrungskonfiguration vorgetrieben. Die vorliegende
Erfindung kann ebenfalls in einer dreiviertel montierten Konfiguration,
gezeigt durch die punktierte Linie 75, verwendet werden,
bei welcher der Airbag (und ein zugeordnetes Gehäuse) geringfügig höher und
in einem Winkel im Armaturenbrett angebracht wird. Beim Entfalten
dehnt sich der Airbag (in der Dreiviertel-Konfiguration) anfangs
nach oben zu Windschutzscheibe 84 hin aus. Diese mittig
montierten oder dreiviertel montierten Konfigurationen stehen im
Gegensatz zu einem oben montierten Airbag. Ein oben montierter Airbag
wird gestaltet, um sich durch eine allgemein am Oberteil 74 des
Armaturenbretts 72 angebrachte Öffnung oder Entfaltungstür zu entfalten.
Es ist jedoch zu erwarten, daß der
vorliegende Airbag die Leistung auch bei den oben montierten Konfigurationen
verbessern wird.
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Während des
Aufblasens wird der Airbag 50 derart nach vom entfaltet,
daß der
untere vordere Abschnitt 80 des Airbags mit dem Bauch oder
dem unteren Brustkorb eines sitzenden erwachsenen Fahrzeuginsassen
zusammenwirkt und der obere hintere Abschnitt 82 auf die
Windschutzscheibe 84 des Fahrzeugs aufprallt und zurückwirkt
und der untere hintere Abschnitt 55 des Airbags auf das
Armaturenbrett und in einigen Fällen
auf die offene Entfaltungstür 57 aufprallt.
(2 zeigt ebenfalls die Tür 57 in einer Nachentfaltungskonfiguration.)
Wie es unten detaillierter beschrieben wird, schließt der Airbag 50 eine äußere Seitentafel 90,
eine innere Seitentafel 92 und eine Haupttafel 94 (ebenfalls
in 3 und 5 gezeigt) ein. Die Haupttafel
wird um den Umfang jeder Seitentafel 90, 92 genäht, um die äußere Struktur
oder Form des Airbags 50 zu vollenden. Die Trenntafel 60 wird
an die Haupttafel 94 und die Seitentafeln genäht.
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3 zeigt
die vier Hauptteile des Airbags 50, das heißt, die
zwei Seitentafeln 90, 92, die Haupttafel 94 und
die Trenntafel 60. Jede der Seitentafeln schließt bei diesem
Ausführungsbeispiel
und vor dem Zusammenbau eine rechtwinklige Erweiterung 98 ein,
die bei der ähnlich
geformten Seitentafel 20a (oder 20b) des Airbags 20 (siehe 1)
nicht eingeschlossen ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind diese rechtwinkligen Erweiterungen etwa 30 mm
breit, können
aber größer oder
kleiner sein, um sich dem Hersteller des Airbags anzupassen. Diese
Erweiterungen erleichtern den Zusammenbauvorgang. Es wird eine Falzlinie 100 von
jeder Seite gezeigt, welche die jeweilige Erweiterung 98 halbiert.
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Die
inneren und äußeren Grenzen
jeder Erweiterung 98 werden durch die Zahlen 102 bzw. 102a bezeichnet.
Diese Grenzen definieren die Position einer Nahtlinie 112,
die als ein Teil der Erweiterung verwendet wird, um die Form der
Seitentafeln gegenüber
der in 3 gezeigten zu modifizieren.
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Wie
es in 4A und 4B zu
sehen ist, ist es der Zweck der Erweiterung 98, an einer
Innenfläche jeder
Seitentafel 90, 92 eine Falte oder einen Falz,
allgemein als 110 gezeigt, zu definieren (gezeigt in 4B). Die
Falte 110 wird durch Falten der Erweiterung 98 um
die Falzlinie 100 gebildet, wodurch die Grenzlinie (Faltenlinie) 102 und
die mit gleichem Zwischenraum angeordnete Grenzlinie (Faltenlinie) 102a zusammengebracht
werden, wie es in 4B gezeigt wird. Danach wird
die Tafel 90 über
die Faltenlinien 102, 102a vernäht. Die
sich ergebende Naht 112 wird in einer Phantomlinie gezeigt
(siehe 4A). Ein Stich der Naht 112 wird auch
in 4B gezeigt. Dieses Konstruktionsverfahren beseitigt
jede Erweiterung 98 in jeder Seitentafel 90 oder 92,
und die sich ergebenden Seitentafeln haben nun ein glattes, durchgehendes Äußeres, ähnlich geformt
wie die Form der Tafeln 20a, 20b von 1.
Eine Falte 110 in jeder der Tafeln 90, 92 stellt
ein einfaches und wirksames Mittel zum Befestigen von Abschnitten
der Trenntafel 60 bereit.
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Es
wird wieder kurz Bezug genommen auf 2 und insbesondere
die Buchstaben A und B, die allgemein die Position der Trenntafel 60 im
Verhältnis
zur Haupttafel 94 zeigen. Die lineare Entfernung von A
bis B längs
der Haupttafel 94 ist länger
als die lineare Entfernung längs
der Trenntafel 60.
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Die
Buchstaben A und B werden ebenfalls in 5 wiedergegeben,
um die Linie der Befestigung der Trenntafel 60 an der Haupttafel 94 zu
zeigen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Trenntafel 60 allgemein
quadratisch und hat Seiten 62a, 62b, 62c und 62d.
Die Ecken der Trenntafel 60 werden entfernt, um die abgestumpfte
Form, wie sie gezeigt wird, bereitzustellen. Die Trenntafel 60 wird
durch Annähen
der Seite 62a (an der Nahtlinie 63a) an die Haupttafel über die
Linie A an der Haupttafel 94 befestigt. Ähnlich wird
die gegenüberliegende
Seite 62b (an der Nahtlinie 63b) über die
Linie B an der Haupttafel befestigt. Diese Beziehung wird auch in 6 gezeigt.
Wenn die Trenntafel 60 an der Haupttafel befestigt ist,
wird dann die Haupttafel 94 längs der jeweiligen Kanten an
der Kante einer der Seitentafeln, wie beispielsweise 90,
befestigt. Danach wird die Haupttafel um die Kante der anderen Seitentafel,
wie beispielsweise 92, befestigt. Bei dem in 3 und 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist die Länge
der Haupttafel geringfügig
länger
als die Umfangslänge
oder die Strecke um jede Seitentafel, zum Beispiel vom Punkt C zum
Punkt D. Dies dient dazu, einen Befestigungsmodus des Airbags 50 an
einer zusammenwirkenden Airbag-Aufblasvorrichtung 26 (wie
es in 9 weiter gezeigt wird) zu gewährleisten. Zum Beispiel wird
während
des Annähens
der Haupttafel 94 an die Seitentafel 92 der Punkt
C an der Seitentafel 92 mit dem Punkt C1 an der Haupttafel 94 ausgerichtet,
und die Kanten 120 und 122 der Tafeln werden ebenfalls
ausgerichtet. Die Tafeln werden längs dieser jeweiligen Kanten
oder Seiten 120 und 122 vernäht. Danach werden die Punkte
C (der Tafel 90) und C2 (der Tafel 94) ebenso
ausgerichtet wie auch die Seite 124 der Haupttafel und
die Seite 126 der anderen Seitentafel 90. Die Haupttafel
wird längs
dieser ausgerichteten Seiten oder Kanten 124, 126 an
der Seitentafel 90 befestigt. Beim Annähen der Haupttafel an die Seitentafeln
sind die Punkte C1 und C2 der Haupttafel, wie es oben erwähnt wird,
mit den Punkten C jeder der Seitentafeln ausgerichtet, und beim
Vollenden des Nähvorgangs
werden die Punkte D1 und D2 jeweils mit den Punkten D jeder der
Seitentafeln ausgerichtet. Die Enden 130, 132 der Haupttafel
erstrecken sich über
die Punkte C-D der Seitentafeln hinaus und definieren Klappen, die
verwendet werden, um sie um die Aufblasvorrichtung anzuordnen. Jede
dieser Klappen schließt
eine Vielzahl (typischerweise zwei oder drei) von Montagelöchern 136 ein.
Wie es ebenfalls aus 3 und 5 zu ersehen
ist, schließt
die Haupttafel 94 trapezförmige Abschnitte 130a bzw. 132a ein,
die einen Abschnitt eines verengten Halses 24 des Airbags 50 bilden.
Kurz zu 5 zurückkehrend schließen die
Halsabschnitte 24 jeder der Tafeln 90, 92 eine
Lasche oder Klappe 140 ein, die jeweils eine Montageöffnung 142 in
derselben haben.
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Zurückkehrend
zum Airbag 50 von 2 und 5 ist
die Airbagkonstruktion fast vollständig, wenn die Seitentafeln
nun an der Haupttafel befestigt sind. 7 zeigt
eine teilweise isometrische Vorderansicht der Haupttafel 94 und
der Trenntafel 60 sowie von Abschnitten jeder Seitentafel 90, 92.
Diese Abbildung ist eine umgestülpte
Ansicht, wie sie der Nähmaschinenbediener
sehen würde,
wenn der Airbag zusammengebaut wird. Die Abschnitte der Seitentafeln,
die sichtbar sind, stehen von den angenähten Seiten 120, 124 der
Haupttafel vor. Wie es zuvor bemerkt wurde, schließt die Trenntafel 60 zusätzlich die
Seiten 62c, 62d ein, die bisher mit keinem anderen
Abschnitt des Airbags verbunden worden sind. In dieser Ansicht sind
die oberen vorderen Abschnitte 150 jeder Seitentafel zwischen
die Haupttafel 94 und die Trenntafel 60 gesteckt
und die jeweiligen Falten 110 angrenzend an die Seiten 62c, 62d der
Trenntafel angeordnet worden. Danach wird die Seite 62c der
Trenntafel 60 längs
der Nahtlinie 63e an die Falte 110 der Tafel 90 genäht. Ähnlich wird
die Seite 62d an der Falte 110 der Tafel 92 befestigt,
wobei die Naht durch die Zahl 63d gezeigt wird.
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7 ist
eine Ansicht, die auf die Innenseite des Airbags blickt, die allgemein
durch die Phantomlinien 162 angezeigten Ecken (der Trenntafel 60)
werden weder an der Haupttafel 94 noch an den Seitentafeln 90, 92 befestigt
und stellen so eine kontrollierte Mündung, Öffnung oder Passage 163 bereit,
um zu ermöglichen, daß Gas von
der Haupt- oder der größeren Kissenkammer 52 zu
der zweiten oder kleineren Kammer 54 (definiert zwischen
der Trenntafel 60 und der Haupttafel 94) strömt. Die
punktierten Linien 63a, 63b zeigen die genähten Nähte, die
jeweils die Seiten 62a und 62b (oben erwähnt) mit
der Haupttafel 94 verbinden. Anschließend wird der Airbag durch
den zusammengebauten Hals 24 gezogen, so daß die verschiedenen
oben erwähnten
Nähte nun
im Innern des Airbags liegen. Die sich ergebende Konfiguration wird
in 9 gezeigt.
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Es
können
andere Konfigurationen von Seitentafeln und Haupttafeln verwendet
werden, ohne den Kern der Erfindung zu verändern. Zum Beispiel können die
Seiten des Halses des Airbags, wie es in 10A und 10B gezeigt wird, aus Material in der Haupttafel
hergestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Seitentafeln 90a, 92a allgemein
eine ovale Form. Der untere Abschnitt 200 der Haupttafel 94a hat eine ähnliche
Form wie die Haupttafel 94 (von 5), der
obere Abschnitt 202 hat jedoch nach außen vorstehende Klappen 204a, 204b,
die, wenn sie an die jeweiligen Seitentafeln genäht werden, einen Abschnitt
des Halses 24 des Airbags 50a bilden, wie es in 10B gezeigt wird. Die im oberen Abschnitt der
Haupttafel 94a gebildete Klappe 130' dient ebenfalls dazu, einen Abschnitt
der Aufblasvorrichtung zu überlappen.
Die Klappe 130' stellt
außerdem
nahe dem Ende der Aufblasvorrichtung eine Seitenöffnung 206 in derjenigen
Seite des Halses des Airbags 50a bereit, welche die Wand 208 der
Aufblasvorrichtung umschließt.
Die Öffnung 206 ermöglicht außerdem einen
leichten Zugang zur Leitung 176 der Aufblasvorrichtung.
Die Breite des allgemein rechtwinkligen Mittelabschnitts der Mitteltafel 94 oder 94a kann
gesteigert werden, um das Volumen des Airbags leicht zu verändern, oder
er kann andere Formen haben, um das Volumen des Airbags zu verändern. Auch
die Trenntafel 60 kann, wie es in 15 und 15a gezeigt wird, längs einer gekrümmten oder
zusammengesetzten Naht an Stelle der geraden Naht (wenn der Airbag
von der Seite gesehen wird), wie sie in 2 und 5 gezeigt
wird, in den Airbag genäht
werden. Die Haupt- und die Seitentafeln können bei jedem Ausführungsbeispiel
der Erfindung aus einer einzigen Stofftafel oder einer Zahl von
miteinander verbundenen Stücken
hergestellt werden. Außerdem
können
die Seitentafeln und die Haupttafel der Airbags 50, 50' aus einem einzigen
Stoffstück
hergestellt werden, so zusammengefügt, daß es analoge Seitentafel- und
Haupttafelbereiche bildet. Der Halsbereich des Airbags kann eine
einzige Materialschicht haben oder verstärkt werden (nicht gezeigt),
um einen Hitzeschutz gegen das erhitzte Aufblasgas zu gewährleisten. 10A zeigt verschiedene Buchstaben E bis G und
E' bis G' an den Haupt- und
Seitentafeln. Die diesen Buchstaben entsprechenden Punkte des Materials
werden ausgerichtet, und der Airbag wird zusammengenäht, um die
allgemeine, in 10B gezeigte, Form zu erzielen.
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8 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, welche die Verbindung der einen
Seite der Trenntafel 60 mit der in der Tafel 92 gebildeten
Falte 110 zeigt. Die Verbindung der anderen Seite der Trenntafel 60 mit
der anderen, in der Tafel 90 gebildeten, Falte 110 ist
die gleiche.
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9 ist
eine isometrische Ansicht des Halsabschnitts des Airbags 50 sowie
der Klappen 130 und 132 an der Haupttafel und
der Klappen 142 an jeder der Seitentafeln 90, 92.
Außerdem
wird eine zylindrisch geformte Airbag-Aufblasvorrichtung einer bekannten
Konstruktion gezeigt, die eine Treibstoffmenge enthält. Der Körper 170 der
Aufblasvorrichtung schließt
eine Vielzahl von Austrittsöffnungen
ein, durch die das Aufblasgas in den Hals des Airbags eintritt.
Wie es gezeigt wird, schließt
die Aufblasvorrichtung drei Stehbolzen 172a bis c ein.
Die Stehbolzen 172 haben bei der vorliegenden Erfindung
keine besondere Bedeutung, weil der Hals 24 des Airbags
auf viele verschiedene Weisen an der Aufblasvorrichtung oder an
einem zugeordneten Reaktionsbehälter
oder Gehäuse
befestigt werden kann. Wie es gezeigt wird, wird der Airbag 50 so
gestaltet, daß er
um die Aufblasvorrichtung 26 paßt.
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Die
Aufblasvorrichtung 26 wird innerhalb der Öffnung 174 des
Airbags angeordnet. Anschließend
werden die Laschen 142 der Seitentafeln umgebogen und um
die Stehbolzen 172a bzw. 172c befestigt. Danach werden
die Klappe 130 und insbesondere ihre Montagelöcher 136 um
die drei Stehbolzen 172a bis 172c gepaßt. Anschließend wird
die untere Klappe 132 nach oben gebogen und ebenfalls um
die Stehbolzen befestigt. Die Klappen 130, 132 können durch
eine Vielzahl von Muttern, die nicht gezeigt werden, an der Aufblasvorrichtung
befestigt werden, oder als Alternative dazu wird die Aufblasvorrichtung
mit dem an derselben befestigten Airbag durch Öffnungen innerhalb des Gehäuses eingesetzt,
und die Stehbolzen befestigen die Aufblasvorrichtung und den Airbag
am Gehäuse.
Typischerweise wird die Aufblasvorrichtung eine oder mehrere elektrische
Leitungen, wie beispielsweise 176, einschließen, um
ein Zündsignal
an die Aufblasvorrichtung weiterzuleiten. Eine der Seitentafeln 90, 92 kann
eine kleine Öffnung 178 einschließen, durch
welche die Leitungen verlaufen können.
Innerhalb der vorliegenden Erfindung können verschiedene andere bekannte
Verfahren zum Befestigen einer Aufblasvorrichtung an einem Airbag
oder Gehäuse
verwendet werden.
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Es
wird wieder Bezug auf 15 genommen. Die Trenntafel 60' wird längs einer
bogenförmigen
Naht 112' an
die Seitentafeln genäht.
Wie zuvor erwähnt,
liegt das Verhältnis
des Volumens der Primärkammer
zu dem der Sekundärkammer
im Bereich von etwa 1,5:1 bis etwa 5,6:1. In einigen Situationen
kann es wünschenswert
sein, dieses Verhältnis
näher auf
1:1 hin zu verringern. Der Airbag 50 (oder 50') wird so bemessen, daß ein Abschnitt
des Äußeren der
Primärkammer
auf die Windschutzscheibe zurückwirken
wird, während
ein anderer Abschnitt des Airbags mit dem unteren Rumpf des sitzenden erwachsenen
Fahrzeuginsassen rückwirken
wird, wenn die Primärkammer 52 aufgeblasen
wird. Da die Position der längs
einer geraden Naht befestigten Trennwand 60 innerhalb des
Airbags bewegt wird, um das Verhältnis
der Größen (Volumina)
der zwei Kammern 52 und 54 zu variieren, mag es
unmöglich
sein, gleichzeitig die gewünschte
Größe zu erreichen, während ebenfalls
die gewünschten
Wechselwirkungen der Primärkammer
mit dem Fahrzeuginsassen und der Windschutzscheibe erreicht werden.
Die Trenntafel 60' von 15 gewährleistet
dadurch einen größeren Spielraum,
daß es
möglich
ist, die relative Größe und Form
der zwei Kammern auszuwählen
und zu positionieren, während
sie immer noch ermöglicht,
daß ein
unterer vorderer Abschnitt des Airbags verfügbar ist, um mit dem unteren
Rumpf des erwachsenen Fahrzeuginsassen zurückzuwirken, und noch einen
oberen hinteren Abschnitt der Primärkammer bereitstellt, der verfügbar ist,
um auf die Windschutzscheibe zurückzuwirken.
Die Anordnung von 15a zeigt eine Variation von 15 insofern,
als eine Trenntafel 60" längs einer
zusammengesetzten linearen Naht angenäht werden kann; welche die
obigen Vorteile zusammen mit leichtem Nähen, nämlich längs zweier gerader Nahtsegmente,
gewährleistet.
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Im
Betrieb erfaßt
wenigstens ein am Fahrzeug angeordneter Aufprallsensor (nicht gezeigt)
einen Zusammenstoß und
stellt ein Signal an ein Zusammenstoßsteuermodul bereit, das ein
Steuersignal an die Aufblasvorrichtung erzeugt. Die Aufblasvorrichtung
erzeugt mit der unten beschriebenen Geschwindigkeit ein Aufblasgas.
Das Aufblasgas bläst
anfangs mit einer niedrigeren definierten Aufblasgeschwindigkeit
die untere oder Primärkammer 52 auf
und entfaltet sie zur Wechselwirkung mit einem Fahrzeuginsassen,
und einem Abschnitt des Fahrzeugs, wie beispielsweise der Windschutzscheibe
oder dem Armaturenbrett, wodurch eine schützende Unterstützung für den unteren
Rumpf des Fahrzeuginsassen gewährleistet
wird. Wenn sich die Primärkammer 52 weiter
aufbläst
und der Zusammenstoß voranschreitet,
wird ein Teil des Aufblasgases durch die Trenntafel 60 (durch
die Öffnungen 163,
siehe 7) zur Sekundärkammer 54 geschickt,
um zu beginnen, die Sekundärkammer
auf eine im Verhältnis
zum Aufblasen der Primärkammer
verzögerte
Weise aufzublasen. Wenn sich die Sekundärkammer aufbläst, stellt
sie ein Schutzkissen für
den oberen Brustkorb und den Kopf des erwachsenen Fahrzeuginsassen
bereit. Außerdem
werden durch das Begrenzen der Aufblasgeschwindigkeit auf eine verhältnismäßig niedrige
Geschwindigkeit die Aufprallkräfte
des Airbags mit einem außer
Position befindlichen Fahrzeuginsassen, wie beispielsweise einem
kleinen Kind, verringert.
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Die
Leistungsabgabe oder Leistung einer Airbag-Aufblasvorrichtung, wie
beispielsweise der Aufblasvorrichtung 26, wird typischerweise
durch Einsetzen der Aufblasvorrichtung innerhalb eines geschlossenen Probetanks
und Messen des Druckanstiegs im Tank charakterisiert. Diese Probetanks
haben für
vordere Airbagsysteme allgemein ein Volumen von entweder 60 oder
100 Liter und sind in der Industrie gut bekannt. Der bei der Tankprobe
erreichte Spitzendruck (oder als Alternative dazu der innerhalb
eines bestimmten Zeitraums erreichte Druck oder die Geschwindigkeit
der Druckerzeugung) ist ein Maß für die Leistung
der Aufblasvorrichtung.
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Es
ist allgemein bekannt, daß die
Entfaltungsgeschwindigkeit eines Airbags das Niveau der auf außer Position
befindliche Fahrzeuginsassen ausgeübten Kraft beeinflussen kann,
das heißt,
je höher
die Entfaltungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist die auf den Fahrzeuginsassen
in enger Nähe
zur Position des nicht entfalteten Airbags ausgeübte Kraft. Darüber hinaus
ist die Airbag-Entfaltungsgeschwindigkeit eng mit der Füllgeschwindigkeit
der Aufblasvorrichtung und dem Druck verknüpft, den das durch die Aufblasvorrichtung
erzeugte Aufblasgas halten kann. Die Geschwindigkeit der Druckerzeugung
des Aufblasvorrichtungsstroms kann jedoch nicht einfach verlangsamt
werden, um Verletzungen von außer
Position befindlichen Fahrzeuginsassen zu vermindern, und dennoch
große
Fahrzeuginsassen bei schweren Zusammenstößen schützen. Jedoch erbringen solche
Veränderungen
im Zusammenwirken mit dem vorliegenden Airbag überraschende Ergebnisse.
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In 11 zeigt
der Graph 210 eine Druck-Zeit-Kurve für eine typische einstufige
Airbag-Aufblasvorrichtung,
erprobt innerhalb eines Tanks von etwa 100 Liter. Diese Kurve ist
repräsentativ
für viele
Aufblasvorrichtungen nach dem bekannten technischen Stand. Der Graph 212 zeigt
eine Druck-Zeit-Kurve
für eine
bevorzugte Aufblasvorrichtung, die einen langsameren Druckanstieg
gewährleistet.
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Die
bevorzugte Aufblasvorrichtung 26 (siehe Graph 212, 11)
zur Verwendung bei dem Kammer-Airbagsystem 50 führt dem
Airbag das Aufblasgas mit einer im Vergleich zur Geschwindigkeit
des Druckanstiegs oder der -erzeugung der durch den Graphen 210, 11,
charakterisierten Aufblasvorrichtung niedrigeren Geschwindigkeit
zu. Zum Beispiel erreichte die obige Aufblasvorrichtung beim Erproben
unter Raumtemperaturbedingungen in einem 100-Liter-Tank einen Druck
von etwa 58 kPa 30 ms nach Prüfungsbeginn
und etwa 125 kPa nach 40 ms. Wie unten gezeigt wird, gewährleistete
eine Aufblasvorrichtung mit der obigen Leistung in Verbindung mit
einem Mehrkammer-Airbag, der eine Primärkammer von etwa 95 Liter und eine
zweite Kammer von etwa 25 Liter hat, eine ausgezeichnete Systemleistung.
Die bevorzugten Leistungscharakteristika der Aufblasvorrichtung
werden von der Größe des Airbags
und von der Größe jeder
Kammer abhängen.
Es wird jedoch angenommen, daß eine
Aufblasvorrichtung, die einen nach 30 ms gemessenen Drucksanstieg
von zwischen 50 kPa und 100 kPa erzeugt, eine gute Zusammenstoßleistung
gewährleisten wird.
Wenn eine bevorzugte Druckkurve definiert ist, kann diese Kurve
innerhalb der Möglichkeiten
von Fachleuten auf dem Gebiet unter Verwendung einer Vielzahl von
Aufblasvorrichtungen erzeugt werden. Zum Beispiel kann die Druckkurve
erreicht werden durch Regeln der Menge und der Art des verwendeten
Treibmittels, der physikalischen Charakteristika des Treibmittels
(Pulver oder Pellets) sowie der Zahl und Anordnung sowohl von mit
dem Airbag verbundenen Austrittsöffnungen
als auch von Lüftungsöffnungen,
die verwendet werden, um einen Teil des Aufblasgases zu Atmosphäre statt
zum Airbags zu leiten. Außerdem
kann die Druckkurve leicht erreicht werden unter Verwendung von
Gasaufblasvorrichtungen mit Druckregelventilen oder Aufblasvorrichtungen
mit elektrisch steuerbaren Servoventilen.
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Als
Faustregel wird in der Sicherheitsrückhaltevorrichtungsindustrie
oft gesagt, daß sich
ein Airbag in etwa 30 ms füllt.
Diese Faustregel ist eine Schätzung
der Zeit, die notwendig ist, um einen Airbag während eines schweren Zusammenstoßes zu füllen, bevor
sich ein Fahrzeuginsasse in den sich ausblasenden Airbag bewegt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Aufblasgeschwindigkeit absichtlich
derart verlangsamt, daß die
Aufblasvorrichtung nach 30 ms nicht mehr als etwa 50 % ihrer Aufblasgaskapazität erzeugt
hat. Als Alternative dazu kann die Aufblasvorrichtung so charakterisiert
werden, daß sie
80 ms, nachdem sie aktiviert worden ist, 90 bis 95 % ihres Gesamtausstoßes (gemessen
nach 100 ms) erzeugt hat. Die Menge von 90 bis 95 % wird allgemein
bei der Airbaggestaltung verwendet, um einen wesentlich vollen Airbag
zu beschreiben (statt eine Menge von 100 % zu verwenden, da die
Zeit, zu der eine typische Aufblasvorrichtung 90 bis 95 % ihres Ausstoßes erzeugt,
dazu neigt, beständiger
zu sein). Wie oben erwähnt
wird, wurde eine Aufblasvorrichtung 26 mit den Charakteristika
von Graph 212,
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11,
verwendet, um einen segmentierten Airbag mit einer Primärkammer
von 95 Liter und einer Sekundärkammer
von 25 Liter aufzublasen. Der Airbag war wesentlich identisch mit
dem in 5 gezeigten. Der Airbag unterschied sich insofern
mäßig von
dem von 5, als der Airbag außerdem einige
hinzugefügte
Materialstücke,
angeordnet nahe der Position der Aufblasvorrichtung um den Hals
des Airbags, einschloß,
wobei solche hinzugefügten
Stücke
als Hitzeschutz dienten. Um den überraschenden
Vorzug der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wurden verschiedene
Prüfungen
durchgeführt,
um einen Vergleich der Leistung eines herkömmlichen Airbags und einer
herkömmlichen
Aufblasvorrichtung (die eine Druckkurve von Graph 210, 11,
erzeugte) mit der Verbindung von Airbag und Aufblasvorrichtung der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Ausgewählte
Vergleichsprüfdaten
für zwei
Prüfungen
werden unten vorgestellt, um die einzigartigen Fähigkeiten der Erfindung zu
zeigen.
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Die
erste Prüfbedingung
stellt einen nicht angeschnallten Mann durchschnittlicher Größe dar,
der normal in einem Fahrzeug sitzt, das an einem Zusammenprall mit
einem starren Hindernis bei etwa 45 km/h beteiligt ist. Ein männlicher
Dummy durchschnittlicher Größe (oder
eine Anthropomorphe 50%-Prüfvorrichtung) wird
in das Fahrzeug gesetzt, wobei sich der Sitz in einer mittleren
Schienenposition befindet. Danach wird das Fahrzeug mit etwa 45
km/h gegen ein starres Hindernis prallen gelassen, oder die Prüfung wird
als Alternative dazu entsprechend den Daten weiter unten als eine
Schlittenprüfung
simuliert, bei der die Struktur der Fahrzeugkabine auf einer Gleitbahn
angebracht wird, die dann dem gleichen Beschleunigungsmuster ausgesetzt wird,
dem das Fahrzeug bei einem wirklichen Crashtest ausgesetzt würde. Während der
Prüfung
werden verschiedene Sensorangaben von einem Testdummy aufgezeichnet,
aus denen verschiedene Verletzungskriterien abgeleitet werden. Diese
Art eines Prüfverfahrens
ist auf dem Gebiet gut bekannt.
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Diese
Prüfung
bewertet die Fähigkeit
des Airbags, in seinem vorgesehenen Umfeld zu funktionieren, d.h.,
seine Fähigkeit,
ein Zurückhalten
zu gewährleisten.
Die zweite Prüfbedingung
simuliert eine Zusammenstoßbedingung,
bei der sich ein durchschnittliches 6 Jahre altes Kind 30' zum Zeitpunkt
des Entfaltens in unmittelbarem Kontakt mit der Airbagtür 57 befindet.
Diese Prüfung
kann als eine Annäherung
an die Situation gesehen werden, in der das Fahrzeug zuerst verzögert wurde,
wie beispielsweise dadurch, daß es
vor dem Zusammenstoß plötzlich abgebremst
wurde. Diese zweite Prüfung
ist eine von zwei sogenannten Prüfungen außer Position,
unter Beteiligung des 6 Jahre alten Kinds/Dummys, wie es in den
oben erwähnten
vorgeschlagenen Regeln zu finden ist. Die Plazierung der ersatzweisen
Prüfvorrichtung
(das heißt,
des Kinderdummys) wird in 12 gezeigt.
Die Beine des Dummys werden gemäß den Anweisungen
der vorgeschlagenen Regeln entfernt, und der Brustkorb des Dummys
wird in unmittelbaren Kontakt mit der Airbagtür gebracht, so daß sich die
Vorderfläche
des Brustkorbs des Dummys am Schwerpunkt des Brustkorbs in Kontakt
mit der Airbagtür befindet.
In Fällen,
in denen der Umriß des
Fahrzeugarmaturenbretts einen solchen Kontakt verhindert, wird der
Dummy dann so nahe, wie es der Umriß erlaubt, angeordnet, Daten über diese
Variation werden hier jedoch nicht vorgestellt. Bei dieser zweiten
Prüfung
wird das Fahrzeug (oder der Prüfbock
oder -schlitten) nicht beschleunigt, wie es bei den ersten Prüfbedingungen
der Fall war, sondern es wird einfach der Airbag entfaltet, und
es werden verschiedene Sensorangaben aufgezeichnet, aus denen verschiedene
Verletzungskriterien abgeleitet werden.
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13 und 14 zeigen
verschiedene Verletzungskriterien für die erste bzw. die zweite
Prüfung.
In 13 und 14 werden
Vergleichsdaten für
das Kopf-Verletzungskriterium und das Brustkorb-Beschleunigungsverletzungskriterium
vorgestellt, für
Prüfungen
unter Verwendung einer Aufblasvorrichtung mit der durch die Aufblaskurve 210 definierten
Leistung und eines Einzelkammer-Beifahrerairbags
(diese Daten werden im linken Ballken dieser Abbildungen gezeigt)
und des obigen Mehrkammer-Airbags 50 mit einer Aufblasvorrichtung,
die durch den Graphen 212 oben charakterisiert werden kann
(diese Daten werden in diesen Abbildungen im rechten Balken gezeigt).
Die Airbags waren bei allen Prüfungen ähnlich geformt
und entsprachen allgemein den in 1 und 5 gezeigten
Airbags, und das Gesamtvolumen des Airbags betrug etwa 120 Liter.
Die Daten in 13 und 14 werden
als Prozent der ICPL vorgestellt.
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Der
Begriff ICPL wird durch die National Highway Transportation Safety
Administration der US-Regierung
als Abkürzung
für „Injury
Criteria Performance Limit" (Verletzungskriteriumsleistungsgrenze)
verwendet und bezieht sich auf einen vorgeschlagenen Grenzwert für verschiedene
festgelegte Verletzungskriterien.
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Die
vorliegende Erfindung gewährleistet
in Bezug auf das außer
Position befindliche 6 Jahre alte Kind eine bemerkenswerte Verbesserung
der Leistung, während
sie für
den 50%-Erwachsenen eine annehmbare Leistung nachweist.
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Tabelle
1 listet die ICPL-Werte für
bestimmte Verletzungskriterien einschließlich der in 13 und 14 gezeigten
auf. Tabelle 2 zeigt zusätzliche
Vergleichsprüfdaten
für die
6-Jährigen-Prüfung.
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