Seitenaufprallschutzeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Seitenaufprallschutzeinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem Airbag und einem Gasgenerator, der in strömungstechnischer Verbindung mit dem Airbag steht und bei Vorliegen entsprechender Sensordaten über ein Steuergerät aktiviert wird, wobei der Airbag sich in einem entfalteten Zustand zwischen einem Fensterausschnitt einer Kraftfahrzeugstruktur und einem Fahrzeuginsassen erstreckt und den Fensterausschnitt zumindest teilweise überdeckt. Eine solche Seitenaufprallschutzeinrichtung ist insbesondere für Unfallszenarien gedacht, bei denen sich das Fahrzeug überschlägt.

Die EP 1 426 244 A1 beschreit eine Seitenaufprallschutzeinrichtung für einen Fahrzeuginsassen, die im Bereich der Brüstung einer Seitenstruktur einen nach oben entfaltbaren Kopfairbag mit einer ersten Aufblaseinrichtung aufweist. Dabei erstreckt sich der Kopfairbag über den Fensterausschnitt der Kraftfahrzeugstruktur hinaus und überdeckt diesen teilweise. Weiterhin ist ein zweiter Airbag in dem Sitz des Kraftfahrzeuges angeordnet, der eine zweite Aufblaseinrichtung umfasst und sich im Thoraxbereich des Fahrzeuginsassen zwischen den Fahrzeuginsassen und die Fahrzeugseitenstruktur erstreckt. Eine solche getrennte Ausbildung und Anordnung der Airbags wurde gewählt, um die Seitenaufprallschutzeinrichtung in Fahrzeugen mit unterschiedlicher Karosseriestruktur einsetzen zu können. Nachteilig an einer solchen Ausgestaltung sind der erhöhte Montageaufwand sowie das Erfordernis, mehrere Aufblaseinrichtungen oder Gasgeneratoren vorhalten zu müssen. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass der Kopfairbag bei einer zerstörten Seitenscheibe durch den Fensterausschnitt hindurchtritt. Dies kann insbesondere bei einem überschlag dazu führen, dass Gliedmaßen oder Fahrzeuginsassen aus dem Fensterausschnitt hinausragen können. Im

Extremfall kann ein Fahrzeuginsasse durch den nicht abgedeckten Fensterausschnitt hinausgeschleudert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preiswerte und sichere Seitenaufprallschutzeinrichtung bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Seitenaufprallschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Seitenaufprallschutzeinrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem Airbag und einem Gasgenerator, der in strömungstechnischer Verbindung mit dem Airbag steht und bei Vorliegen entsprechender Sensordaten über ein Steuergerät aktiviert wird, wobei der Airbag sich in einem entfalteten Zustand zwischen einem Fensterausschnitt, einer Kraftfahrzeugstruktur und einem Fahrzeuginsassen erstreckt und den Fensterausschnitt zumindest teilweise überdeckt, sieht vor, dass der Airbag zumindest zwei Kammern aufweist, von denen die erste Kammer im entfalteten Zustand den Fensterausschnitt teilweise überdeckt und sich von dem Fensterausschnitt bis zum Thoraxbereich des Fahrzeuginsassen und die zweite Kammer sich nur im Thoraxbereich zwischen dem Fahrzeuginsassen und der Kraftfahrzeugstruktur erstreckt. Durch die besonders lange Ausgestaltung der ersten Kammer des Airbags ist es möglich, eine erhöhte Steifigkeit im Kopfbereich, also vor dem Fensterausschnitt bereitzustellen, so dass besonders wirksam ein Herausschleudern von Gliedmaßen oder Fahrzeuginsassen während eines überschlages verhindert wird.

Um gleichzeitig eine möglichst schnelle Kopplung des Fahrzeuginsassen mit dem Seitenairbag im Thoraxbereich zu gewährleisten, ist die zweite Kammer, die als Thoraxairbag ausgebildet ist, auf der dem Fahrzeuginsassen zugewandten Seite der ersten Kammer angeordnet, vorzugsweise aufgenäht, aufgeklebt oder durch entsprechende Webverfahren hergestellt. Die erste und die zweite Kammer können strömungstechnisch miteinander verbunden sein,

um eine erleichterte Gasführung von dem bevorzugt einzigen Gasgenerator ermöglichen zu können. Zur verbesserten Energieaufnahme bei einem Seitenaufprall ist die zweite Kammer mit einer Ventilationsöffnung versehen, während die erste Kammer zur Bereitstellung einer möglichst hohen Steifigkeit und langen Standzeit keine Ventilationsöffnung aufweist. Dadurch wird ein besonders steifes Design des Airbags erreicht, ohne dass dieser im Dachbereich angelenkt oder angeschlagen sein muss. Vielmehr kann sich der gesamte Airbag aus einer Türseitenverkleidung oder einem Bereich der Sitzlehne nach oben und nach vorn erstrecken.

Zwischen der ersten und der zweiten Kammer kann eine überströmöffnung vorhanden sein, die sich im Verlauf der Airbagbefüllung schließt. Vor dieser überströmöffnung kann ein Schieber oder eine Blende angeordnet sein, die mit einem Fangband oder einer ähnlichen Einrichtung versehen ist, die an dem Airbaggewebe befestigt ist. Beim Aufblasen des Airbags wird dann der Schieber oder die Blende aktiviert, so dass bei einem entfalteten Airbag die überströmöffnung durch den Schieber oder durch die Blende verschlossen ist. Dadurch wird verhindert, dass Gas aus der ersten Kammer, die bevorzugt möglichst gasdicht ausgebildet ist, in die zweite Kammer mit einer Ventilationsöffnung entweicht und die Steifigkeit und damit die Sicherheit gegen ein Herausschleudern aus der Fensteröffnung herabgesetzt wird.

Zwischen dem Gasgenerator und vor zumindest einer Kammer kann alternativ ein Druckregelventil angeordnet sein, das bei Erreichen eines bestimmten Innendruckes geschlossen wird. Dieses Druckregelventil kann als federbelastetes Umschaltventil ausgebildet sein, das beispielsweise die erste Kammer nach Erreichen eines gewünschten Druckes, beispielsweise 0,5 bar bis 1 bar überdruck verschließt, wobei dieses Ventil im weiteren Verlauf geschlossen bleibt. Das weitere, vom Gasgenerator strömende Gas kann dann durch eine andere Gasleitung in die Umgebung abgelassen oder in die zweite Kammer mit Ventilationsöffnung eingeleitet werden.

Um einen möglichen schnellen Kontakt zu dem Fahrzeuginsassen und dem Airbag zu ermöglichen, ist eine hohe Aufblasgeschwindigkeit des Airbags erforderlich. Da insbesondere der Thoraxbereich aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten innerhalb eines Fahrzeuges sehr dicht an der Fahrzeugseitenstruktur angeordnet ist, muss dieser besonders schnell geschützt werden. Dazu ist vorgesehen, dass die zweite Kammer des Airbags volumetrisch kleiner als die erste Kammer ausgebildet ist, bevorzugt ist die zweite Kammer im Thoraxbereich dicker als die erste Kammer.

Die erste Kammer kann sich in Fahrtrichtung weiter nach vorn erstrecken als die zweite Kammer, insbesondere kann sie den Fensterausschnitt vollständig abdecken, um die größtmögliche Sicherheit gegen ein Herausschleudern eines Fahrzeuginsassen oder von Gliedmaßen eines Fahrzeuginsassen zu ermöglichen.

Zur Erhöhung der Stabilität und Steifigkeit im Kopfbereich ist es vorgesehen, dass sich die erste Kammer in vertikaler Richtung über den Fensterausschnitt hinaus erstreckt, also bis an den oberen Fensterrahmen oder darüber hinaus. Dadurch wird oberhalb des Fensterausschnittes ein Widerlager geschaffen, das eine zusätzliche Stabilität bereitstellt.

Eine weiter erhöhte Stabilität in der ersten Kammer kann dadurch erreicht werden, dass in Vertikalrichtung ausgerichtete Abteilungen ausgebildet sind, beispielsweise Röhren oder andere Unterteilungen, zwischen denen kein oder nur ein minimaler Gastaustausch möglich ist. Diese Abteilungen sind in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet und erstrecken sich von dem Thoraxbereich bzw. dem Bereich der Armlehne einer Türinnenverkleidung bis in den Fensterausschnitt oder darüber hinaus.

Der Airbag kann in einer Seitenverkleidung einer Kraftfahrzeugtür in einer Sitzlehne angeordnet sein, wobei im ersteren Fall der Airbag im Bereich einer Armlehne in der Sitzverkleidung befestigt ist. Dadurch wird eine Anlagefläche

von der Armlehne bis zur Brüstung der Fahrzeugtür bereitgestellt, was der Steifigkeit der ersten Kammer und des Airbags zugute kommt. Durch die im Wesentlichen geschlossene Ausbildung der ersten Kammer kann eine Mindeststandzeit von 1 sec bis 5 sec erreicht werden, bei einem überdruck von 0,5 bar bis 1 bar. Ebenfalls ist vorgesehen, dass die zweite Kammer mit einem überdruck von 0,1 bis 0,5 bar beaufschlagbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - eine Seitenaufprallschutzeinrichtung in Schnittdarstellung;

Figur - 2 eine perspektivische Draufsicht auf eine

Seitenschutzeinrichtung im entfalteten Zustand;

Figur 3 - eine Seitenaufprallschutzeinrichtung mit einem Fangband;

Figur 4 - eine Variante der Gasführung;

Figuren 4a, 4b - Detaildarstellungen der Figur 4.; sowie

Figur 5 - eine Detaildarstellung eines Druckregelventils.

In der Figur 1 ist in Schnittdarstellung ein Teil eines Kraftfahrzeuges 1 mit einer Seitenstruktur 2 in Gestalt einer Fahrzeugtür dargestellt. Die Fahrzeugtür 2 weist einen Türgrundkörper 3 mit einem Türrahmen 4, der den oberen Abschluss der Fahrzeugtür 2 bildet und einen darin ausgebildeten Fensterausschnitt 14 auf, der durch eine Seitenscheibe 5 verschließbar ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Scheibe 5 geschlossen. Auf der Innenseite der Fahrzeugtür 2 ist im entfalteten Zustand ein Airbag 6 angeordnet, der entweder innerhalb des Grundkörpers 3 oder einer nicht dargestellten Seitenverkleidung angeordnet sein kann. Alternativ ist der Airbag 6 im nicht aktivierten Zustand in einem Kraftfahrzeugsitz, der in dieser Figur nicht dargestellt ist, angeordnet. Dem Airbag 6 ist ein in dieser Figur nicht dargestellter Gasgenerator zugeordnet, der bei Vorliegen entsprechender Sensordaten, die einen Seitenaufprall oder einen bevorstehenden Seitenaufprall indizieren über ein Steuergerät aktiviert wird. Nach Aktivierung des Gasgenerators wird der Airbag 6 aufgeblasen und steht in der dargestellten Form vor der Seitenscheibe 5 und zwischen dem Fahrzeuginsassen und der

Fahrzeugtür 2 sowohl im Kopfbereich als auch im Thorax-Bereich des Fahrzeuginsassen. Der Gasgenerator sowie die Steuereinrichtungen können je nach Unterbringung in der Seitenverkleidung oder der Fahrzeugtür 2 oder in dem Fahrzeugsitz untergebracht sein.

Der Airbag 6 weist zwei Kammern 10, 20 auf, die in einem vollständig entfalteten Zustand strömungstechnisch weitestgehend voneinander getrennt sind. Die erste Kammer 10 weist zwei Abschnitte 11 , 12 auf, bei denen sich der untere Abschnitt 12 bis ungefähr in Höhe der Türbrüstung erstreckt, während sich der obere Abschnitt 11 oberhalb der Türbrüstung vor dem Fensterausschnitt 14 erstreckt. Die beiden Abschnitte 11 , 12 sind durch eine Durchströmöffnung 13 miteinander verbunden. Die erste Kammer 10 kann auch einteilig ausgebildet sein.

Wird nun eine Fahrzeuginsasse bei einem Unfall in Richtung auf die Seitenscheibe 5 bewegt, so wie es durch den Pfeil F angedeutet ist, verhindert der obere Abschnitt 11 , dass der Fahrzeuginsasse in unmittelbaren Kontakt mit der Fensterscheibe 5 tritt oder bei einer zerstörten Fensterscheibe 5 aus dem Fahrzeug 1 herausgeschleudert wird. Auch wird ein Herausschleudern von Gliedmaßen aus dem geöffneten Fensterausschnitt 14 verhindert.

Die auf der dem Fahrzeuginsassen zugewandten Seite der ersten Kammer 10 angeordnete zweite Kammer 20 ist als herkömmlicher Thorax-Airbag ausgebildet, die sich unterhalb der Türbrüstung erstreckt und bis in den Beckenbereich des Fahrzeuginsassen reichen kann und eine Ventilationsöffnung 21 aufweist, um bei einem Eindringen des Fahrzeuginsassen in den Airbag 6 im Thorax-Pelvis-Bereich eine ausreichende Energieabsorption bereitstellen zu können.

Um einen möglichst hohen Kammerinnendruck bereitstellen zu können, ist die erste Kammer 10 mit den beiden Abschnitten 11 , 12 ohne Ventilationsöffnung ausgebildet. Neben der erhöhten Steifigkeit und Festigkeit der ersten Kammer

10 wird eine erhöhte Standzeit von bis zu 5 Sekunden erreicht, so dass auch bei einem lang andauernden Unfallszenario, wie bei einem überschlag, ein ausreichender Schutz für den Fahrzeuginsassen vorliegt. In der ersten Kammer 10 ist ein höherer Innendruck als in der zweiten Kammer 20; der Kammerinnendruck der ersten Kammer 10 kann bis zu 1 bar überdruck betragen.

In der Figur 2 ist in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform der Seitenaufprallschutzeinrichtung in einem Fahrzeug gezeigt. Darin ist zu erkennen, dass sich die erste Kammer 10 mit ihrem oberen Abschnitt 11 und ihrem unteren Abschnitt 12 vor einen Großteil eines Fensterausschnittes 14, der durch den Fensterrahmen 4 abgeschlossen wird, erstreckt. Der Airbag 6 ist dabei zwischen dem Fensterausschnitt 14 und einem Fahrzeugsitz 7 angeordnet. Die erste Kammer 10 erstreckt sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Fensterbrüstung des Fensterausschnittes 14, während sich die zweite Kammer 20 mit der Ventilationsöffnung 21 nur unterhalb der Fensterbrüstung erstreckt und auf der dem Fahrzeugsitz 7 zugewandten Seite der ersten Kammer 10 angeordnet, insbesondere aufgenäht und aufgeklebt ist. Die erste Kammer 10 ist in eine Vielzahl röhrenförmiger Abteilungen unterteilt, die strömungstechnisch weitestgehend voneinander entkoppelt sind, um eine möglichst lange Standzeit der ersten Kammer 10 zu bewirken. Durch die Ausbildung der ersten Kammer 10 mit den Abteilungen oder Röhren wird eine erhöhte Steifigkeit erreicht. Der Durchmesser der Abteilungen oder Röhren beträgt zwischen 80 und 150 mm, bevorzugt 100 - 120 mm, wobei sich die Abteilungen oder Röhren in im Wesentlichen vertikaler Richtung über die gesamte Höhe der ersten Kammer 10 erstrecken.

Die zweite Kammer 20 sollte zuerst mit Gas vom nicht dargestellten Gasgenerator gefüllt werden, beispielsweise über den unteren Abschnitt 12 der ersten Kammer 10, wobei eine überströmöffnung zwischen dem unteren Abschnitt 12 und der zweiten Kammer 20 nach Befüllen der zweiten Kammer 20 geschlossen wird. Dadurch wird die erste Kammer 10 zu einer

abgeschlossenen Kammer, die einen erhöhten Gasinnendruck und eine längere Standzeit bereitstellen kann. Eine Möglichkeit des Verschließens einer überströmöffnung ist in der Figur 3 dargestellt, die den Airbag 6 gemäß Figur 1 in Einzeldarstellung zeigt. Zwischen der ersten Kammer 10 und der zweiten Kammer 20 ist eine Trennwand 30 ausgebildet, in der eine überströmöffnung

15 angeordnet ist. Um diese überströmöffnung 15 kann eine Blende, ein Stoffring oder eine andere Verschließeinrichtung angeordnet sein, die mit einem Fangband 16 gekoppelt ist. Das Fangband 16 ist an einem Befestigungspunkt 17 im oberen Abschnitt 11 an der ersten Kammer 10 angeordnet. Wird nun der Gasgenerator aktiviert und der Airbag 6 mit Gas befüllt, richtet sich der obere Abschnitt 11 in vertikaler Richtung auf und nimmt das Fangband 16 an dem Befestigungspunkt 17 mit. Durch eine entsprechende Längenwahl des Fangbandes 16 wird eine Zugkraft ausgeübt, die die Blende, ein Zugband wie bei einem Beutelverschluss oder einen Schieber verlagert und die überströmöffnung 15 verschließt.

Eine alternative Verschlussmöglichkeit einer überströmöffnung ist in der Figur 4 dargestellt. Die Figur 4 zeigt einen Gasgenerator 9, der über eine Gasführung 19 nach der Aktivierung die Kammern 10, 20 mit Gas versorgt. Zwischen den Kammern 10, 20 ist in einem Abschnitt der Gasführung 19 die überströmöffnung 15 angeordnet. Auf der der zweiten Kammer 20 zugeordneten Seite ist ein Schieber 40 gleitbar gelagert, der über ein Fangband

16 mit dem Gewebe des Airbags 6 im Bereich der zweiten Kammer 20 gekoppelt ist. Wird nun Gas vom Gasgenerator 9 in die Kammern 10, 20 eingeleitet, entfaltet sich auch die zweite Kammer 20 und bewegt sich in Richtung auf den Fahrzeuginsassen, wie durch den Pfeil dargestellt ist. Dadurch verlagert sich der Befestigungspunkt 17 des Fangbandes 16 in Richtung auf den Fahrzeuginsassen und bewegt den Schieber 40, wie in der Figur 4a gezeigt, ebenfalls in diese Richtung. Nach einer hinreichenden Verlagerung, die in Abhängigkeit von dem gewünschten Kammerinnendruck in der zweiten Kammer 20 einstellbar ist, wird die überströmöffnung 15 durch den Schieber 40 verschlossen, wie es in der Figur 4b gezeigt ist. Das eventuell

weiter aus dem Gasgenerator 9 strömende Gas wird dann ausschließlich in die erste Kammer 10 eingeleitet. Die erste Kammer 10 weist bevorzugt keine Ventilationsöffnungen auf und stellt damit längere Standzeiten zur Verfügung.

In der Figur 5 ist eine alternative Möglichkeit der Abriegelung bzw. Trennung der jeweiligen Kammern dargestellt. Innerhalb des Gasführungskanals 19 ist ein Ventil 50 gezeigt, das über eine Feder 51 vorgespannt ist. Bei Erreichen eines vorgegebenen Innendruckes in der ersten Kammer 10 schließt das Ventil 50, alternativ bei Nachlassen des Druckes vom Gasgenerator 9, so dass ein Druckabfall innerhalb der ersten Kammer 10 vermieden werden kann. In dem zur zweiten Kammer 20 führenden Kanal ist eine Drosselstelle 52 vorgesehen, um den Strömungsquerschnitt und damit den erreichbaren Druck innerhalb der zweiten Kammer 20 zu regulieren. Die Vorrichtungen gemäß der Figuren 3, 4 und 5 können auf die jeweils gewünschten Kammerinnendrücke angepasst werden und sind insbesondere bei der Verwendung nur eines einzigen Gasgenerators 9 zur Befüllung mehrerer Kammern geeignet.

Der Airbag 6, wie er in der Figur 2 dargestellt ist, kann insbesondere im Bereich oder leicht oberhalb einer Armlehne 8 innerhalb der Seitenverkleidung, in einer Rückenlehne oder im Sitzkissen eines Fahrzeugsitzes 7 angeordnet sein, wobei sich die erste Kammer 10 von dem Armlehnenbereich 8 bis an den Fensterrahmen 4 oder darüber hinaus erstrecken kann. Die erste Kammer 10 ist dabei relativ flach, weist jedoch aufgrund der wesentlich größeren Fläche ein größeres Volumen als die zweite Kammer 20 auf. Da zwischen dem Fahrzeuginsassen und der Fahrzeugtür 2 kein unbegrenzter Freiraum besteht, ist der untere Abschnitt 12 der ersten Kammer 10 in der Regel schmaler als der obere Abschnitt 11 ausgebildet, wobei zwischen den Abschnitten 1 1 , 12 ein kontinuierlicher oder diskontinuierlicher übergang stattfinden kann. Vorzugsweise ist der übergangsbereich der flacheren zu den tieferen Abteilungen der Abschnitte 11 , 12 in jeweils unterschiedlicher Höhe der Abteilungen oder Kammern ausgebildet, um eine geradlinige Abknickkante zu vermeiden. Vorzugsweise fällte der übergangsbereich der Abschnitte 11 , 12

nicht genau mit der oberen Kante der zweiten Kammer 20 zusammen, sondern ist oberhalb davon ausgebildet.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der untere Abschnitt 12 doppelt so viele Abteilungen in zylindrischer Form wie der obere Abschnitt 11 aufweisen. Die Durchmesser der Abteilungen in dem unteren Abschnitt 12 haben dann ungefähr den halben Durchmesser der Abteilungen des oberen

Abschnittes 11. Grundsätzlich sollte die Dicke des unteren Abschnittes 12 zusammen mit der zweiten Kammer 20 zumindest der Dicke des oberen Abschnittes 11 entsprechen.

Die Abschnitte 11 ,12 können auch aus mehreren Gewebestücken zusammengenäht sein; die unterschiedliche Tiefe der Abschnitte 11 , 12 kann sich jedoch auch durch eine entsprechende Nahtanordnung bei der Ausbildung der vertikal ausgerichteten Kammern, Abteilungen oder Röhren ergeben. Die über die gesamte vertikale Länge sich erstreckende erste Kammer 10 stellt durch die Anlage an der Türinnenseite eine erhöhte Stabilität der gesamten Seitenaufprallschutzeinrichtung zur Verfügung. Diese Anlage wird auch bei einer Anordnung in einem Fahrzeugsitz 7 gewährleistet. Um eine wirksame Stabilität zu erreichen, sollte die Anlage zumindest einen Bereich bis 100 mm unterhalb des Fensterausschnittes 14 oder der Fensterbrüstung ausmachen. Das bedeutet, dass bei einer Anordnung des Airbags 6 in der Tür 2 ein solcher Abstand zwischen dem eingebauten Airbagmodul und der Fensterbrüstung bestehen sollte.