DE2157216A1

DE2157216A1 - Rückhaltevorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE2157216A1
Application number: DE19712157216
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot, Paris; Regie Nationale des Usines Renault, Billancourt; (Frankreich)
Priority date: 1970-11-19
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1972-05-25
Also published as: US3795414A; GB1351150A; JPS5146930B1; FR2114201A5

Description

Rückhaltevorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahrzeuges

Die Erfindung bezieht sich auf Sicherheitsvorrichtungen, welche dazu dienen, den Fahrer und ganz allgemein die Insassen eines Fahrzeuges, bei Zusammenstößen zu schützen, Insbesondere betrifft sie eine Sicherheitsvorrichtung mit einer elastischen, aufblasbaren Hülle, die normalerweise flach zusammengelegt ist und im erforderlichen Zeitpunkt aufgeblasen wird, um zu verhindern, daß die Fahrzeuginsassen auf Teile des Fahrzeuginnenraumes aufprallen.

Zum Schutz der Fahrzeuginsassen sind derartige Sicherheitsvorrichtungen bereits in eine Wand eingebaut worden,

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die zur Innenausstattung des Fahrzeuges gehört. Diese Wand, die ein Teil des Armaturenbrettes oder des Sitzes sein kann, wird durch mit ihr zusammenwirkende Mittel von ihrem Befestigungspunkt auf den Insassen des Fahrzeuges zu bewegt, um diesen bei einem Zusammenstoß zu schützen. Wenn der Fahrer auf diese Weise geschützt werden soll, müssen derartige Vorrichtungen im Lenkrad oder in der Lenkradnabe angeordnet sein. So sind bereits stoßdämpfende Vorrichtungen in der Lenkradnabe angeordnet worden, um % den Brustkorb des Fahrers zu schützen und eine oberhalb der Ebene des Lenkradkranzes liegende Aufprallfläche zu schaffen.

In der deutschen Patentanmeldung P 21 36 593.5 der Anmelder vom 22.7,19 71 mit dem Titel "Anordnung eines Lenkrades und einer Sicherheitsvorrichtung für Fahrzeuge" ist eine Sicherheitsvorrichtung beschrieben, welche eine elastische, aufblasbare Hülle umfaßt und innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die von einer beliebigen, den Lenkradkranz mit der rohrförmigen Lenkradnabe verbinden, Lenkradspeiche beschrieben wird.

Es steht fest, daß die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung nicht nur von ihrer Ansprechzeit und von der Aufblasgeschwindigkeit der Hülle abhängt, sondern auch von den Eigenschaften der letzteren. Die Hülle muß ja die dem Fahrzeuginsassen mitgeteilte kinetische Energie verzehren, ohne daß dieser übermässig hohen Belastungen ausgesetzt wird.

Da sich die Masse eines in einem Fahrzeug sitzenden Passagiers aus mehreren Sekundärmassen zusammensetzt, die vom Kopf, vom Rumpf, vom Becken und von den Beinen gebildet werden, hängt der Weg, den der Körper des Insassen im Innenraum des Fahrzeuges zurücklegt, von der Stellung ab,

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die er unmittelbar vor einem Unfall einnimmt.

Da die verschiedenen Körperteile nicht die gleiche physiologische Widerstandsfähigkeit haben, müssen all diese Faktoren bei der Konstruktion einer Hülle in Betracht gezogen werden, wenn diese ihren Zweck richtig erfüllen soll.

Die heute bekannten Vorrichtungen sind mit gewissen Nachteilen behaftet, die mit ihrer im allgemeinen kugeligen Form und mit dem in ihrem Inneren herrschenden Gasdruck zusammenhängen «

Es ist festgestellt worden, daß die Insassen des Fahrzeuges unter ungünstigen Bedingungen die Hülle durchstoßen. Das ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß der Angriffspunkt der Kräfte an der Hülle zu hoch liegt, so daß die beträchtlichen, tiefer liegenden Massen des Körpers ein Wegrutschen des Fahrzeuginsassen unter der Haltevorrichtung begünstigen.

Untersuchungen der Körperverlagerung während eines Aufpralls haben übrigens gezeigt, daß, auch wenn die Bewegung des Oberkörpers durch die aufblasbare Hülle gedämpft wird, der Kopf des Fahrzeuginsassen einer von vorne nach hinten gerichteten Schleuderbewegung ausgesetzt ist, die zu einer Gehirnerschütterung mit nachfolgender Bewußtlosigkeit oder zum Tode führen kann, je nachdem wie heftig diese Bewegung ist.

In einer ersten Phase wird der Kopf gegen die aufblasbare Hülle geschleudert und, da seine Masse im Vergleich zur Masse der übrigen Körperteile kleiner ist, wird er nach hinten zurückgeworfen. Während dieser Bewegung werden das Gehirn und das Kleinhirn zum Hinterkopf geschleudert, was eine Dehnung und möglicherweise ein Reissen der Blut-

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_ 4 -gefäße der Gehirnrinde und der Hirnhaut zur Folge hat.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Rückhaltevorrichtung für die verschiedenen Körperteile eines Fahrzeug-Insassen zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine elastische, aufblasbare Hülle zu schaffen, deren mit dem Kopf des Fahrzeuginsassen in Berührung tretender Bereich einen verhältnismäßig niedrigen Oasdruck aufweist.

Ferner ist ein Ziel der Erfindung eine besondere Anordnung der aufblasbaren Hülle, welche dazu bestimmt ist, das Wegrutschen des Fahrzeuginsassen unter der Rückhaltevorrichtung zu verhindern.

Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung, bei der ein Teil der Oberfläche der aufblasbaren Hülle in Berührung mit dem Fahrzeuginsassen steht und einen spitzen Flächenwinkel mit einer senkrechten Bezugsebene bildet und dieser spitze Flächenwinkel vom Fahrzeuginsassen aus betrachtet nach vorne gerichtet ist, nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Fahrzeuginsassen in Berührung kommende Oberflächenbereich der Hülle von zwei unterschiedlichen Drücken beaufschlagt ist, wobei der höhere Druck mindestens in dem dem Fahrzeuginsassen am nächsten gelegenen Bereich der Hülle herrscht.

Bei einer Vorrichtung dieser Art kann die aufblasbare Hülle wirksam an den Schenkeln und am Becken des Fahrzeuginsassen zur. Anlage kommen, wodurch Jede Möglichkeit eines Wegrutschens des Fahrzeuginsassen ausgeschlossen wird.

Da die Schwerpunkte der vom Kopf und vom Rumpf gebilde-

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ten Massen oberhalb der unteren Randzone der Berührungsfläche liegen, kann der Kopf progressiv in die Hülle eintauchen, wodurch die von vorne nach hinten gerichtete Schleuderbewegung des Kopfes vermieden wird.

Auf diese Weise wird der untere Teil des Körpers durch den Teil der Hülle festgehalten, der vom größten Aufblasdruck beaufschlagt ist, während die Bewegungen des Oberkörpers und des Kopfes in einem Auffangbereich gedämpft werden, der von einem niedrigeren Aufblasdruck beaufschlagt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung beispieIsweiser Ausführungsformen, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zusammengefalteter Hülle;

Fig. 2 eine Gesamtansicht der Vorrichtung mit aufgeblasener Hülle;

Fig. 3, 4 und 5 Teillängsschnitte der aufblasbaren Hülle;

Fig. 6 eine Draufsicht des dem Fahrzeuginsassen gegenüberliegenden Teils der Oberfläche der aufblasbaren Hülle;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform der aufblasbaren Hülle und

Fig. 8 eine Vorderansicht der mit dem Fahrzeuginsassen in Berührung tretenden Oberfläche der aufblasbaren

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Hülle nach Fig. 7.

Fig. 1 zeigt ein Lenkrad, dessen Lenkradkranz 1 durch zwei Speichen 3 mit einer rohrförmigen Nabe 2 verbunden ist, die in einer Wand 2 drehbar angeordnet ist. Die Speichen 3 sind so ausgebildet, daß zwischen ihnen und vor der Nabe 2 ein innerhalb des Lenkrades liegender Raum entsteht, in welchem die als Ganzes mit der Bezugsziffer M- ^ bezeichnete Sicherheitsvorrichtung angeordnet ist. Die Sicherheitsvorrichtung 4 umfaßt zwei Füllpatronen 5 und 5¹, sowie eine aufblasbare Hülle 6, die in Fig. 1 in zusammengefaltetem Zustand dargestellt ist. Leiter 7, die durch ein feststehendes Tragrohr 9 geführt sind, verbinden die Füllpatronen 5 und 5¹ mit einem Sensor, der jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß der Sensor bei einem Zusammenstoß oder bei einer starken Verzögerung des Fahrzeuges z.B. ein elektrisches Signal erzeugt, um dadurch die Zündung einer Explosivladung und das Öffnen der Füllpatronen 5 und 5' zu bewirken.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist bei stehendem Fahrzeug oder bei normalen Fahrbedingungen die Hülle 6 zu einem kompakten Paket zusammengefaltet. Bei einem Zusammenstoß bewirkt der Sensor, daß die Hülle 6 durch die Füllpatronen 5 und 5' in Aufblas- oder Ausdehnungsrichtung 10 aufgeblasen wird. Der mit dem Fahrzeuginsassen in Berührung tretende Oberflächenbereich 11 bildet dabei einen Flächenwinkel "a" mit einer senkrechten Bezugsebene V.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Flächenwinkel "a" vom Fahrzeuginsassen aus betrachtet nach vorne ge-

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richtet und der Oberflächenbereich 11 wird von zwei ungleichen Drücken P^ und P« beaufschlagt. Der höhere dieser beiden Drücke, nämlich der Druck Pj, ist in der Randzone des Oberflächenbereiches 11 wirksam.

Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Hülle 6 zwei Kammern 12 und 13 umfaßt. Die Kammer 12 ist als am Umfang angeordnete* ringförmige Kammer ausgebildet und wird mit dem Druck P„ gefüllt. Die Kammer 13 hat eine im allgemeinen zylindrische Form und steht unter einem Fülldruck P., wobei Ph < Po· ^Di^e Kammer 12 kann übrigens einen rechteckigen, kreisförmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt oder jede andere, geeignete geometrische Form aufweisen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der mittlere Teil der aufblasbaren Hülle 6 unter Umgebungsdruck stehen. In diesem Fall wirkt der mittlere Teil der Wandung der Hülle als einfache Membran, die selbsttätig zwischen den Wandungen der am Umfang angeordneten, ringförmigen Kammer gespannt wird, wenn letztere mit dem Druck P„ gefüllt wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, daß die am Umfang angeordnete Kammer 12 ein Ring mit dreieckigem Querschnitt ist. Diese Kammer wird durch ein Gewebeband 14 gebildet, das an zwei Gewebescheiben 15 und 16 angenäht ist. Die innere Zwischenwand 17, welche die Kammern 12 und 13 voneinander trennt, hat die Form eines Kegelstumpfes, dessen grössere Basisfläche von der Gewebe scheibe 16 gebildet wird und gegen den Fahrzeuginsassen gerichtet ist. Die Zwischenwand 17 ist mittels einer Naht 18 an der Gewebescheibe 16 befestigt. Das Gewebeband 14 ist mit den anderen Teilen der Hülle durch die Naht 18 und durch eine weitere Naht 19 verbunden. Die Naht 18 ist vorzugsweise innerhalb der Hülle angeordnet,

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damit die Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall nicht mit ihr in Berührung kommen.

Der Unterschied in den Kammern 12 und 13 herrschenden Drücke wird durch -sorgfältige Abstimmung und Anordnung sowohl der Füllpatronen 5 und 5¹, als auch der in die Kammern 12 und 13 mündenden Gaszufuhrleitungen 20, bzw, 21, erzielt. Die Gewebescheibe 15 und das Gewebeband IM- weisen jeweils öffnungen 22, bzw, 23 auf, welche die Verbindung k zwischen der Kammer 12 und der Aussenluft herstellen. Diese öffnungen sind entsprechend der gewünschten Entleerungszeit der Hülle 6 kalibriert.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist es wesentlich, daß der durch die Gewebescheibe 16 gebildete Mittelteil bei unter Fülldruck stehender Hülle nicht zu stark nach aussen gewölbt ist. Eine gewölbte Oberfläche würde nämlich den Berührungsbereich zwischen dem Fahrzeuginsassen und der Hülle verändern und gleichzeitig das tatsächliche Volumen der Hülle vergrössern. Nimmt man das von der Füllpatrone abgegebene Gasvolumen als konstant an, so erhält man einen Druck, der geringer als der gewünschte Druck ist. Um die- w ses Problem zu lösen, kann man beispielsweise Mittel vorsehen, welche der Hülle nach dem Aufblasen ihre Idealform verleihen. Man kann z.B. auf die obere, kreisförmige Wandung zwei Gewebebänder 30 und 31 aufnähen, die vorzugsweise etwas steifer sind als das Gewebe der Hülle und auf eine Länge abgeschnitten werden, die etwas geringer ist als der Durchmesser der Hülle.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der aufblasbaren Hülle, die insbesondere für einen Beifahrer bestimmt ist. Der mit dem Beifahrer in Berührung tretende Oberflächenbereich 2M- der aufblasbaren Hülle bildet eine

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Rechteckfläche eines Dreieckprismas. Das Volumen des Prismas setzt sich aus zwei nebenexnanderliegenden Kammern 2 6 und 2 7 zusammen, die eine gemeinsame Trennwand 25 haben. Die Trennwand 25 ist im wesentlichen waagrecht angeordnet und schneidet die Rechteckfläche. Die Kammern 2 6 und 27 werden durch Leitungen 28 bzw, 29 mit Gas versorgt. Der Gasdruck in der Kammer 26 ist dabei höher als der in der Kammer 27 herrschende Gasdruck.

Jedes Einzelvolumen der Hülle ist mit in der Zeichnung nicht dargestellten Ausströmöffnungen versehen, die so ka-1 ibriert sind, daß sich die für das Entleeren der Hülle gewünschte Ausströmcharakteristik ergibt. Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die aufblasbare Hülle so gestaltet sein muß, daß sie im aufgeblasenen Zustand die Lage einnimmt, die sie theoretisch für einen wirksamen Schutz der Fahrzeuginsassen einnehmen muß.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

11. Rückhaltevorrichtung zum Schutz der Insassen eines Fahr- ^y zeuges bei Zusammenstößen, mit einer aufblasbaren Hülle, die zwischen den Insassen und einem Teil des Fahrzeuginnenraumes angeordnet ist, wobei ein Teil der mit dem Insassen in Berührung tretenden Oberfläche der Hülle einen spitzen Flächenwinkel mit einer senkrechten Bezugsebene bildet und dieser spitze Flächenwinkel vom Fahrzeuginsassen aus betrachtet nach vorne gerichtet ist, dadurch ^ gekennzeichnet, daß der mit dem Insassen in Berührung tretende Oberflächenbereich (11) auf seiner Innenseite gleichzeitig von zwei unterschiedlichen Fülldrücken (P., Pp) beaufschlagt wird, wobei der größere FUlldruck (Pp) auf den dem Insassen am nächsten gelegenen Oberflächenbereich der Hülle wirkt.

2. Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Hülle (6) im wesentlichen die Form eines Zylinders aufweist und eine an ihrem Umfang angeordnete, ringwulstförmige Kammer (12) umfaßt, die von dem höheren Fülldruck (P₂) beaufschlagt ist, sowie eine mittlere, zylindrische Kammer (13)* die von dem niedrigeren Fülldruck (P,) beaufschlagt ist.

5. Rückhaltevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzei chnet, daß die mittlere Kammer (13) die

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Form eines Kegelstumpfes aufweist, dessen grosse Basisfläche gegen den Fahrzeuginsassen gerichtet ist.

Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrigere Fülldruck (P. ) gleich dem Umgebungsdruck ist.

Rückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Hülle (6) Mittel (30, 31) umfaßt, die ihr nach dem Aufblasen eine gewünschte, ideale Form verleihen, indem sie die Wirkung eines übermässigen Fülldruckes aus· gleichen.

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