Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem mit einem Beifahrergassack sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems.

Ein Beifahrergassack ist in der Regel in der Armaturentafel des Fahrzeugs untergebracht und tritt im Rückhaltefall aus dieser aus, um sich in Richtung des Fahrzeuginsassen zu erstrecken. Der Teil der Front einer Außenwand des Gassacks, der dem Fahrzeuginsassen im aufgeblasenen Zustand zugewandt ist und von dem der Fahrzeuginsasse aufgefangen wird, wird als Prallfläche bezeichnet. Die Prallfläche ist so ausgerichtet, dass ein aufzufangender Insasse bei einer Vorverlagerung in Fahrzeuglängsrichtung darauf auftrifft.

Bei Beifahrergassäcken ist es zudem wichtig, nicht nur ausreichenden Schutz bei einem reinen Frontalaufprall zu gewährleisten, sondern auch bei einem Schrägaufprall. In die gängigen Sicherheitsbewertungsprogramme von Neufahrzeugen werden zukünftig voraussichtlich auch Crashtest-Auswertungen von standardisierten Schrägaufprällen, basierend u.a. auf einem Kriterium zur Bewertung von beschleunigungsbedingten Hirnverletzungen (BrIC), einfließen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beifahrergassack mit einfachen Mitteln so auszubilden, dass er einen guten Schutz bei einem Schrägaufprall bietet, insbesondere im Hinblick auf eine mögliche Winkelbeschleunigung des Kopfes des Fahrzeuginsassen. Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem mit einem Beifahrergassack gelöst, wobei der Beifahrergassack eine Außenwand aufweist, die eine Prallfläche zum Auffangen eines Fahrzeuginsassen umfasst und die im Inneren durch eine Trennwand, die von einer Gaseinlassöffnung des Beifahrergassacks zu einem Rand der Prallfläche verläuft, in eine erste und eine zweite aufblasbare Kammer unterteilt ist. Die erste Kammer ist im gefüllten Zustand des Beifahrergassacks entlang einer Fahrzeugquerrichtung auf einer zum Fahrzeuginnenraum weisenden Seite des Beifahrergassacks seitlich neben der zweiten Kammer angeordnet. Die zweite Kammer ist durch die Prallfläche begrenzt. Die erste Kammer weist im vollständig aufgeblasenen Zustand und vor dem Eintauchen eines Kopfes eines aufzufangenden Insassen einen höheren Innendruck auf als die zweite Kammer.

Durch diese Anordnung stützt die erste Kammer im Moment des ersten Kontakts des Kopfes mit dem Beifahrergassack infolge ihres höheren Innendrucks den Kopf seitlich ab, während die zweite Kammer mit ihrem kleineren Innendruck ein Eindringen des Kopfes in den Beifahrergassack ermöglicht. Dies führt dazu, dass sich der Kopf seitlich an die erste Kammer anlegen und gleichzeitig auch bei der bei einem Schrägaufprall auftretenden Querbeschleunigung seine natürliche Ausrichtung beibehalten kann. Das Zusammenwirken von erster und zweiter Kammer mit unterschiedlichen Innendrücken sorgt so dafür, dass eine Rotation des Kopfes des Insassen gering gehalten wird.

Da die erste Kammer lediglich zum Abstützen des Kopfes dient, während die zweite Kammer den Fahrzeuginsassen auffängt, sollte die erste Kammer ein kleineres Volumen haben als die zweite Kammer. Beispielsweise kann das Volumen der ersten Kammer weniger als 50 % des Volumens der zweiten Kammer betragen.

Die zweite Kammer bewirkt den wesentlichen Teil des Auffangens des Fahrzeuginsassen. Daher wird sie grundsätzlich immer so weit mit Gas befüllt, dass ihr gesamtes Volumen befüllt ist und sie diese Rolle erfüllen kann.

Generell weist der hier diskutierte Beifahrergassack exakt zwei aufblasbare

Kammern auf. Im vollständig aufgeblasenen Zustand des Beifahrergassacks kann der Innendruck in der ersten Kammer beispielsweise um einen Faktor von 1,1 bis 2,0, insbesondere von 1 ,2 bis 1 ,4, größer sein als der Innendruck in der zweiten Kammer. Hierbei ist vorzugsweise der Innendruck in der ersten Kammer höher als bei einem herkömmlichen Beifahrergassack, während der Innendruck in der zweiten Kammer niedriger ist. Beispielsweise kann ein Überdruck von 0,2 bis 0,4 bar (200 bis 400 hPa) in der ersten Kammer realisiert sein, während der Innendruck der zweiten Kammer nur in etwa Umgebungsdruck beträgt.

Der hier betrachtete „vollständig aufgeblasene Zustand“ des Beifahrergassacks beschreibt die Situation, in der bereits so viel Füllgas in den Beifahrergassack eingeströmt ist, dass dieser seine aufgeblasene Gestalt angenommen hat und seine Auffangfunktion erfüllen kann, aber noch vor dem Auftreffen des Kopfes des Fahrzeuginsassen auf die Prallfläche. Im Verlauf des Rückhaltevorgangs, insbesondere sobald der Körper des Fahrzeuginsassen auf die Prallfläche auftrifft, verändern sich diese Druckverhältnisse. Es hat sich aber herausgestellt, dass sich durch den zwischen der ersten und der zweiten Kammer bestehenden Druckunterschied während des ersten Auftreffens des Kopfes des Insassen das Verdrehen des Kopfes sehr gering halten lässt.

Der Beifahrergassack ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er eine Abstützung für den Kopf des aufzufangenden Insassen bietet, wenn ein Schrägaufprall mit einer Kraftkomponente vom Innenraum des Fahrzeugs her erfolgt, also bei Rechtsverkehr mit einer Kraftkomponente vom Beifahrer ausgesehen von links von der Fahrerseite her. Die erste Kammer ist dann links von der zweiten Kammer angeordnet. Auf diese Weise kann die Asymmetrie des Sicherheitsgurtverlaufs sowie das Fehlen eines Seitengassacks auf dieser Seite des Fahrzeugsitzes durch den Beifahrergassack ausgeglichen werden.

Der Beifahrergassack weist vorzugsweise eine durchgehende Außenwand auf, die durch die Trennwand innen unterteilt ist. Die Kammern sind also nicht als einzelne, eigenständige Gassäcke geformt, die voneinander abgegrenzt oder aufeinander aufgesetzt sind.

Vorzugsweise bildet die gesamte Prallfläche einen Teil der Außenwand der zweiten Kammer, sodass der Kopf des aufzufangenden Insassen während des Eintauchens in den Beifahrergassack nur in Kontakt mit dem Bereich der Außenwand kommt, die zweite Kammer begrenzt, und nicht mit dem Bereich der Außenwand, der die erste Kammer begrenzt. Der Kopf sollte dabei nur auf die Außenwand der der zweiten, nicht aber auf die Außenwand der ersten Kammer auftreffen, sodass der Kontakt weitestgehend vollständig mit der weicheren zweiten Kammer erfolgt.

Eine geeignete Anordnung ist z.B., dass die Trennwand zumindest annähernd vertikal verläuft und etwa eine Ebene bildet, die maximal 25° zu einer Vertikalebene geneigt ist.

Generell kann die Trennwand in Draufsicht auf den vollständig aufgeblasenen Beifahrergassack von der Gaseinlassöffnung schräg zu einer die Prallfläche umfassenden Frontseite des Beifahrergassacks und in Richtung einer Fahrerseite verlaufen.

Unter der „Gaseinlassöffnung“ wird hier ein sogenannter Einblasmund verstanden, über den der Beifahrergassack an einem Füllgas liefernden Gasgenerator und am Fahrzeug befestigt ist.

Das Erzeugen unterschiedlicher Innendrücke in der ersten und der zweiten Kammer lässt sich in einer ersten Variante dadurch realisieren, dass die Trennwand die Gaseinlassöffnung des Beifahrergassacks in zwei Zuströmöffnungen unterteilt, die jeweils Füllgas in eine der beiden Kammern führen. Auf diese Weise wird direkt anschließend an den Füllgas liefernden Gasgenerator der Gasstrom aufgeteilt und jeweils ein Teil in die beiden Kammern geführt. Werden gleiche Gaszuführraten für beide Kammern gewählt, ergibt sich aufgrund des geringeren Volumens der ersten Kammer automatisch für diese ein höherer Innendruck als für die zweite Kammer. Natürlich ist es auch möglich, den Strömungsquerschnitt der Zuströmöffnungen anzupassen, um ein gewünschtes Druckniveau in den beiden Kammern einzustellen.

In einer zweiten Variante steht die Gaseinlassöffnung ausschließlich mit der ersten Kammer in direkter Strömungsverbindung, und die Trennwand weist wenigstens eine Überströmöffnung auf, durch die Füllgas von der ersten Kammer in die zweite Kammer strömt. Aufgrund des Strömungswiderstandes, den die Überströmöffnung bietet, staut sich das Füllgas zunächst in der ersten Kammer, wodurch in der hier betrachteten Anfangsphase des Auffangvorgangs des Fahrzeuginsassen die erste Kammer einen höheren Innendruck erhält. Durch die Lage, Größe und gegebenenfalls Anzahl der Überströmöffnung(en) ist das Füllverhalten der zweiten Kammer und damit das Druckniveau in den beiden Kammern auf einfache Weise einstellbar.

Das Überströmen von Gas aus der ersten in die zweite Kammer lässt sich einfach und flexibel beispielsweise dadurch steuern, dass in der Überströmöffnung ein Ventil mit variablem Gasdurchfluss angeordnet ist. Über dieses Ventil ist die Druckdifferenz zwischen den Kammern einstellbar. Auf diese Weise ist auch ein zeitlicher Verlauf der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern beeinflussbar.

Dieser Aufbau lässt sich beispielsweise auch ausnutzen, um ein unterschiedliches Füllverhaltens des Beifahrergassacks für einen Frontalaufprall und einen Schrägaufprall einzustellen.

Beispielsweise ist das Ventil so ausgelegt, dass zwei Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern einstellbar sind, nämlich eine große Druckdifferenz, bei der sich die Innendrücke der beiden Kammern stark unterscheiden, und eine kleine Druckdifferenz, bei der das Druckniveau in beiden Kammern im Wesentlichen gleich ist.

In allen Varianten ist die Gaszufuhr generell über einen einzigen Gasgenerator möglich, was Kosten spart.

Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuginsassenrückhaltesystems gelöst, das wie oben beschrieben ausgebildet ist, und bei dem eine Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer einstellbar ist. Hierzu wird ein Aufprall detektiert und entschieden ob a) ein Schrägaufprall mit einer Kraftkomponente von einer Fahrerseite des Fahrzeugs her vorliegt oder b) ein Frontalaufprall. Im Fall a) wird im voll aufgeblasenen Zustand des Beifahrergassacks eine hohe Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer eingestellt, während im Fall b) eine kleinere Druckdifferenz als im Fall a) zwischen der ersten und der zweiten Kammer im voll aufgeblasenen Zustand des Beifahrergassacks eingestellt wird. Durch diese Unterscheidung ist der Beifahrergassack gleichzeitig für einen Frontal- als auch für einen Schrägaufprall optimiert. Um die unterschiedlichen Druckdifferenzen einzustellen, wird vorzugsweise ein Ventil mit variablem Gasdurchfluss in einer Überströmöffnung der Trennwand so angesteuert, dass es im Fall a) einen minimalen und im Fall b) einen maximalen Gasdurchfluss zulässt. Die hohe Druckdifferenz im Fall a) entspricht dann einer maximal möglichen einstellbaren Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern, wobei das Ventil z.B. komplett geschlossen bleibt. Die kleinere Druckdifferenz im Fall b) wird erreicht, indem das Ventil maximal weit geöffnet wird, und kann gegen Null gehen.

Es ist denkbar, zusätzlich ein längenanpassbares Fangband im Inneren des Beifahrergassacks anzuordnen, das bei einem detektierten Schrägaufprall freigegeben wird und so das Volumen der zweiten Kammer gegenüber einem Frontalaufprall vergrößert und darüber den Innendruck in der zweiten Kammer noch weiter senkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems mit einem vollständig befüllten Beifahrergassack gemäß einer ersten Ausführungsform, vordem Auftreffen des aufzufangenden Fahrzeuginsassen;

Figur 2 den Beifahrergassack aus Figur 1 während des Eintauchens eines Kopfes des aufzufangenden Fahrzeuginsassen; und

Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems mit einem vollständig befüllten Beifahrergassack gemäß einer zweiten Ausführungsform, während des Auftreffens des aufzufangenden Fahrzeuginsassen.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10, von dem hier nur ein Beifahrergassack 12 dargestellt ist. Dieser ist wie bekannt an einer (nicht dargestellten) Armaturentafel eines Fahrzeugs angeordnet und entfaltet sich in einer Rückhaltesituation vor einem Fahrzeuginsassen, von dem nur der Kopf 14 gezeigt ist. Der Beifahrergassack 12 ist im vollständig aufgeblasenen Zustand so ausgerichtet, dass eine Prallfläche 16 an einer Frontseite seiner Außenwand 18 in etwa senkrecht zu einer Fahrzeuglängsrichtung L ausgerichtet und vor dem Fahrzeuginsassen positioniert ist.

In einer Rückhaltesituation bewegt sich der Fahrzeuginsasse in Fahrzeuglängsrichtung L nach vorne und trifft auf die Prallfläche 16 auf, wenn er vom Beifahrergassack 12 aufgefangen wird.

Im Inneren der Außenwand 18 des Beifahrergassacks 12 ist eine Trennwand 20 angeordnet, die das Innere des Beifahrergassacks 12 in eine erste aufblasbare Kammer 22 und eine zweite aufblasbare Kammer 24 unterteilt.

Die Trennwand 20 verläuft dabei so, dass das Volumen Vi der ersten Kammer 22 deutlich geringer ist als das Volumen V2 der zweiten Kammer 24 und beispielsweise maximal 50 % des Volumens V2 der zweiten Kammer 24 beträgt.

Die Trennwand 20 erstreckt sich von einer Gaseinlassöffnung 26 des Beifahrergassacks 12 bis zu einem Rand 28 der Prallfläche 16, läuft also schräg durch das Innere des Beifahrergassacks 12. In Draufsicht auf den aufgeblasenen Beifahrergassack 12 erstreckt sich die Trennwand 20 von der Gaseinlassöffnung 26 schräg zu der die Prallfläche 16 aufweisenden Frontseite und in Richtung einer (nicht dargestellten) Fahrerseite des Fahrzeugs.

In diesem Beispiel verläuft die Trennwand 20 in etwa in einer Vertikalebene, also hier in die Bildebene hinein gerichtet. Die Trennwand 20 kann auch beispielweise um bis zu 25° gegenüber einer Vertikalebene geneigt sein.

Diese Anordnung der Trennwand 20 führt dazu, dass hier die gesamte Prallfläche 16 eine Begrenzung der zweiten Kammer 24 bildet, sodass im Rückhaltefall der Fahrzeuginsasse nur mit den Bereichen der Außenwand 18 in Kontakt kommt, die die zweite Kammer 24 begrenzen. Die erste Kammer 22 hat keinen Bereich der Außenwand 18, mit dem der Fahrzeuginsasse in Kontakt kommt, wenn er von Beifahrergassack 12 aufgefangen wird.

Die Gaseinlassöffnung 26 ist ein sogenannter Einblasmund, an dem der Beifahrergassack 12 mit einem (nicht dargestellten) Gasgenerator verbunden und am Fahrzeug befestigt ist. In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform teilt die Trennwand 20 die Gaseinlassöffnung 26 in zwei Zuströmöffnungen 30, die jeweils in eine der beiden Kammern 22, 24 führen.

Wird ein dem Beifahrergassack 12 zugeordneter (nicht dargestellter) Gasgenerator aktiviert, so strömt Füllgas in die Gaseinlassöffnung 26 und durch die beiden Zuströmöffnungen 30 in die beiden Kammern 22, 24. Der Strömungsquerschnitt der beiden Zuströmöffnungen 30 ist so gewählt, dass sich in der ersten Kammer 22 ein deutlich höherer Innendruck pi einstellt als in der zweiten Kammer 24. Beispielsweise kann der Innendruck pi in der ersten Kammer 22 um einen Faktor von 1 ,1 bis 2,0, vorzugsweise von 1 ,2 bis 1 ,4, größer sein als der Innendruck p2 in der zweiten Kammer 24. Der Innendruck p2 der zweiten Kammer 24 liegt hier beispielsweise in etwa bei Atmosphärendruck beziehungsweise weist einen leichten Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck auf.

Somit ergibt sich eine schmale, prall gefüllte erste Kammer 22 mit hohem Innendruck pi, die sich über die gesamte Länge des Beifahrergassacks 12 entlang der Fahrzeuglängsrichtung L erstreckt, hier von der Gaseinlassöffnung 26 bis zum Rand 28 der Prallfläche 16, und die in Fahrzeugquerrichtung Q seitlich neben der zweiten Kammer 24 angeordnet ist.

Die zweite Kammer 24 hat hier einen geringeren Innendruck p2 als herkömmliche Beifahrergassäcke, während der Innendruck pi der ersten Kammer 22 höher ist als der Innendruck gewöhnlicher Beifahrergassäcke.

Die erste Kammer 22 ist auf der Seite des Beifahrergassacks 12 angeordnet, die zum Fahrzeuginnenraum und zur Fahrerseite gerichtet ist. Bei für Rechtsverkehr ausgelegten Kraftfahrzeugen ist dies vom Beifahrer aus gesehen die linke Seite des Beifahrergassacks 12.

Figur 2 verdeutlicht eine Rückhaltesituation bei einem Schrägaufprall mit einer Kraftkomponente schräg von vorne von der Fahrerseite (siehe Pfeil 32).

Der Fahrzeuginsasse verlagert sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung L nach vorne und trifft zuerst mit seinem Kopf 14 auf die Prallfläche 16 auf. Diese anfängliche Kontaktsituation ist in Figur 2 dargestellt. In diesem Moment weist die erste Kammer 22 einen deutlich höheren Innendruck pi auf als die zweite Kammer 24, wobei die zweite Kammer 24 so weich ist, dass der Kopf 14 des Fahrzeuginsassen ein gutes Stück in die Prallfläche 16 eintauchen kann.

Eine seitliche Bewegung des Kopfes 14 und damit auch eine Rotation des Kopfes 14 wird durch die erste Kammer 22 weitgehend verhindert, indem diese den Kopf 14 seitlich abstützt. Somit wird der Kopf 14 während des anfänglichen Eintauchens in den Beifahrergassack 12 gegen eine Rotation stabilisiert.

Im weiteren Verlauf der Rückhaltesituation verändern sich durch das Auftreffen des restlichen Körpers des Fahrzeuginsassen auf die Prallfläche 16 die Druckverhältnisse im Beifahrergassack 12. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kraftverhältnisse aber bereits so, dass keine übermäßige Rotation des Kopfes 14 mehr zu befürchten ist.

In dieser Ausführungsform weist die Trennwand 20 eine Überströmöffnung 34 auf, die einen Gasübertritt von der ersten Kammer 22 in die zweite Kammer 24 ermöglicht. Größe und Position der Überströmöffnung 34 sind in Abhängigkeit vom jeweiligen Beifahrergassack 12 wählbar, wobei auch mehrere Überströmöffnungen 34 vorgesehen sein können. Es ist auch möglich, die Trennwand 20 ganz ohne Überströmöffnungen 34 auszubilden.

Figur 3 zeigt ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 in einer zweiten Ausführungsform.

Im Unterschied zur gerade beschriebenen Ausführungsform unterteilt die Trennwand 20 nicht die Gaseinlassöffnung 26, sondern ist so am Rand der Gaseinlassöffnung 26 positioniert, dass das gesamte Füllgas vom Gasgenerator ausschließlich in die erste Kammer 22 einströmt.

Um die zweite Kammer 24 zu befüllen, ist in der T rennwand 20 wenigstens eine Überströmöffnung 34 angeordnet. Diese kann so ausgebildet sein, dass sie ständig geöffnet ist. Im hier gezeigten Beispiel ist jedoch ein Ventil 36 mit variablem Gasdurchfluss in der Überströmöffnung 34 angeordnet, sodass der Gasdurchfluss durch die Überströmöffnung 34 einstellbar ist. Im hier gezeigten Beispiel umfasst das Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 10 eine Aufprallerkennungseinheit 38, die einen Öffnungszustand des Ventils 36 steuern kann.

Die Aufprallerkennungseinheit 38 unterscheidet zumindest zwei Fälle, nämlich einen Schrägaufprall mit einer Kraftkomponente von der Fahrerseite, wie oben beschrieben (siehe Pfeil 32), sowie einen Frontalaufprall (siehe Pfeil 40).

In Abhängigkeit von der erkannten Aufprallart wird das Ventil 36 mehr oder weniger geöffnet, wobei bei einem erkannten Schrägaufprall ein niedrigerer Gasdurchfluss eingestellt wird als bei einem erkannten Frontalaufprall. In einer möglichen Variante bleibt das Ventil 36 geschlossen, wenn ein Schrägaufprall erkannt wurde und wird vollständig geöffnet, wenn ein Frontalaufprall detektiert wird. Das Ventil 36 muss daher nur zwei mögliche Stellungen aufweisen (geöffnet und geschlossen).

Bei einem Schrägaufprall hat infolgedessen die erste Kammer 22 im vollständig aufgeblasenen Zustand des Beifahrergassacks 12 direkt vor dem Kontakt des Kopfes 14 mit der Prallfläche 16 wie in der vorherigen Ausführungsform einen deutlich höheren Innendruck pi als die zweite Kammer 24, und das Auffangen des Kopfes 14 des Fahrzeuginsassen erfolgt wie oben beschrieben.

Bei einem Frontalaufprall hingegen sind die Innendrücke pi, p2 aufgrund des geringeren Strömungswiderstands der Überströmöffnung 34 aneinander angeglichen, sodass verglichen mit einer Rückhaltesituation bei einem Schrägaufprall die erste Kammer 22 einen höheren Innendruck pi und die zweite Kammer 24 einen geringeren Innendruck p2 aufweist. Die Innendrücke pi, p2 können sogar gleich sein Der Beifahrergassack 12 verhält sich jetzt wie ein herkömmlicher Beifahrergassack und bietet über seine gesamte Erstreckung in Fahrzeugquerrichtung Q im Wesentlichen den gleichen Widerstand beim Auffangen des Fahrzeuginsassen.