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Dokumentenidentifikation DE102004053904A1 18.05.2006
Titel Gassackmodul für einen Personenkraftwagen
Anmelder Autoliv Development AB, Vargarda, SE
Erfinder Kuhne, Klaus-Peter, 85757 Karlsfeld, DE;
Schock, Marc, 85221 Dachau, DE;
Albert, Jörg, 82110 Germering, DE;
Sommer, Karl-Heinz, 82131 Stockdorf, DE;
Weber, Marcus, 97531 Theres, DE;
Reiter, Thomas, 85256 Vierkirchen, DE
Vertreter Mayer, Frank und Schön, 75173 Pforzheim
DE-Anmeldedatum 05.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004053904
Offenlegungstag 18.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.05.2006
IPC-Hauptklasse B60R 21/23(2006.01)A, F, I, 20060214, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Gassackmodul zur Anordnung in einem Armaturenbrett (A) eines Personenkraftwagens hat eine Gassackhülle (14), die einen sich zwischen Windschutzscheibe und Insassen befindenden Gasraum (15) umgibt. Im vollständig expandierten Zustand weist diese Gassackhülle einen in Richtung des Beifahrers weisenden Prallbereich (14a), einen oberen Abstützbereich (14b), der an der Innenseite der Windschutzscheibe (W) anliegt, und einen unteren Abstützbereich (14c), der am Armaturenbrett des Personenkraftwagens anliegt, auf. Zur Verbesserung des Schutzes eines vornüber gebeugten Passagiers ist ein Fangelement (20) vorgesehen, das sich durch den Gasraum erstreckt, wobei das obere Ende des Fangelements (20) mit einem oberen Abschnitt der Gassackhülle (14) verbunden ist (Fig. 5).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul für einen Personenkraftwagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Konzipierung eines Gassackmoduls tritt grundsätzlich das Problem auf, dass die Anforderungen an das Gassackmodul in unterschiedlichen Unfallsituationen sehr unterschiedlich sind. Besonders ausgeprägt ist dieses Problem bei Beifahrer-Gassackmodulen. Hier können die folgenden drei Extremsituationen auftreten:

Der zu schützende Beifahrer sitzt angegurtet in seiner Standard-Sitzposition. Dies ist der Regel- und Idealfall. Der Gassack sollte sich in dieser Situation schnell entfalten, jedoch einen verhältnismäßig geringen Innendruck aufweisen. Im zweiten wichtigen Fall sitzt der Beifahrer in seiner Standard-Sitzposition, ist jedoch nicht angegurtet. Auch hier sollte sich der Gassack schnell entfalten, jedoch einen erhöhten Innendruck aufweisen. Der dritte wesentliche Fall ist derjenige, in der der Insasse – gegebenenfalls ungegurtet – vornübergebeugt auf dem Beifahrersitz sitzt. Hier besteht die Gefahr von Kopfverletzungen durch den herausschießenden Gassack. Besonders kritisch ist der Fall, bei dem es sich bei dem vornüber gebeugten Insassen um ein Kind von beispielsweise 6 Jahren handelt, da hier insbesondere die Gefahr besteht, dass der Kopf des Insassen auf einem Bereich des Armaturenbrettes aufliegt, der in der Nähe der Austrittsfläche des Gassackes liegt.

Es sind Ansätze bekannt, die hier entstehenden Probleme dadurch zu lösen, dass die Sitzposition des Insassen durch Sensoren detektiert und in Abhängigkeit hiervon das Verhalten des Gassackmoduls gesteuert wird. Insbesondere kann hierbei auf die effektive Leistung der Gasgeneratoreinheit Einfluss genommen werden. Solche aktiven Systeme sind jedoch aufwendig, teuer und vor allem störungsanfällig.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein passiv arbeitendes System zu schaffen, das den Schutz eines vornüber gebeugten Insassen, insbesondere eines vornüber gebeugten Kindes, verbessert, ohne den Schutz eines sich in Standard-Sitzposition befindenden Insassen zu verschlechtern.

Diese Aufgabe wird durch ein ein Gassackmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Gassackmodul weist ein Fangelement auf, das sich – vorzugsweise vom Gehäuse aus – durch den Gasraum des Gassacks zu einem Abschnitt der Gassackhülle erstreckt, der bei vollständig expandiertem Gassack einem oberen Bereich zugeordnet ist. Das Fangelement ist so dimensioniert, dass die Gassackhülle bei Vorhandensein des unversehrten Fangelements ihr maximales Endvolumen nicht erreichen kann. Das heißt, solange das Fangelement intakt ist, ist die Ausdehnung in im wesentlichen vertikaler Richtung der Gassackhülle durch das Fangelement begrenzt. Hierdurch wird in einer frühen Phase der Expansion die Gefahr einer Kopfverletzung bei einem vornüber gebeugten Insassen, insbesondere eines vornüber gebeugten Kindes, erheblich reduziert.

In einer späteren Expansionsphase kann das Fangelement funktionslos werden, und in einer bevorzugten Ausführungsform wird es dies auch, beispielsweise indem es reißt, so dass der Gassack sein Maximalvolumen erreichen kann und somit zum Auffangen eines sich in Standard-Sitzposition befindenden Insassen uneingeschränkt zur Verfügung steht.

Weiter vorzugsweise hat das Fangelement weiterhin eine gasleitende Funktion und es unterteilt den Gassack in einen dem Insassen zugewandten Bereich und eine Art Wulst oder Blase zwischen dem Armaturenbrett und der Windschutzscheibe.

Weiter vorzugsweise weist das Fangelement zwei Seitenflächen mit je einer Ausnehmung auf. Hierdurch kann eine gasleitende Funktion sichergestellt werden, die eine zu starke Belastung des Kopfes des Insassen verhindert.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 Einen schematisierten Schnitt durch den vorderen Beifahrerbereich eines Kraftfahrzeugs bei Vorhandensein eines ein ca. 6-jähriges Kind repräsentierenden Dummys und einem Gassack in einer ersten Expansionsphase,

25 das in 1 Gezeigte bei zunehmender Expansion des Gassacks,

6 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zuschnitts für ein Fangelement,

7 einen schematischen Querschnitt durch eine eingesetzte Gasgenerator-Einheit,

8 einen Zuschnitt für ein Fangelement gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,

9 einen ersten Faltungsschritt des in 8 gezeigten Zuschnitts,

10 das aus dem in 8 gezeigten Zuschnitt entstandene Fangelement.

1 zeigt einen schematisierten Schnitt durch das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs auf der Beifahrerseite. Hierbei herrscht in 1 folgende Situation: Zur Zeit eines Frontalaufpralls befindet sich ein ein 6 jähriges Kind repräsentierender Dummy D in einer vornüber gebeugten Position, wobei sein Kopf auf dem Armaturenbrett A aufliegt. Im Armaturenbrett befindet sich ein Gassackgehäuse 10, an dessen Boden 10a ein Gasgenerator 12 angeordnet ist. Im Ruhezustand ist die Gassackhülle 14 in das Gassackgehäuse 10 eingefaltet; 1 zeigt einen frühen Zustand bei der beginnenden Expansion der Gassackhülle 14.

In einem Zustand, der zeitlich noch vor dem in 1 gezeigten liegt, expandiert das zwei Seitenflächen aufweisende Fangelement 20 zunächst im wesentlichen vertikal und kippt dann aufgrund der geometrischen Verhältnisse in die in 1 gezeigte Position. In einer bevorzugten Ausführungsform kann durch eine spezielle Formgebung des Fangelements 20, welche der 1 nicht entnehmbar ist, jedoch später mit Bezug auf die 10 näher erläutert wird, und durch das Kippen wird eine direkte Anströmung des Kopfes des Insassen verhindert, und das in Richtung des Dummys strömende Gas zwischen Kopf- und Brustbereich und Armaturenbrett gelenkt werden. In diesem Zustand tritt ein großer Teil des Gases durch die Ausnehmungen 24 in den Seitenflächen 21 in den Gasraum ein. Man sieht also, dass das Fangelement 20 nicht nur eine "Fangfunktion", sondern auch eine gasleitende Funktion hat.

Vom einem unteren Verbindungsbereich 20a des Gassackgehäuses 10 erstreckt sich das Fangelement 20 mit einem oberen und einem unteren Ende durch den Gasraum 15 zur Innenseite eines oberen Bereichs der Gassackhülle 14. Die Lage des oberen Verbindungsbereichs 20b von Gassackhülle 14 und Fangelement 20 ist so gewählt, dass sich, solange des Fangelement 20 intakt ist, die Gassackhülle 14 in vertikaler Richtung nicht vollständig entfalten kann. Eine geeignete Lage des Verbindungsbereichs wird später mit Bezug auf die 4 und 5 näher definiert.

Durch das Vorhandensein des Fangelements 20 bildet sich zunächst eine Art Blase B zwischen dem Kopf des Dummys D und der Windschutzscheibe W aus. Das Vorhandensein dieser Blase zu einem frühen Zeitpunkt verhindert ein Aufschlagen des Kopfes des Dummys D auf die Windschutzscheibe W auch dann, wenn der Dummy – bzw. ein Insasse – nicht gegurtet ist. Dadurch, dass die Ausdehnung der Blase B durch das Fangelement 20 begrenzt ist, ist jedoch die Kraft, die durch die Ausbildung der Blase B auf den Dummy übertragen wird, verhältnismäßig gering.

Da die Ausdehnung der Gassackhülle 14 einerseits durch das Fangelement 20 begrenzt und durch den Kopf des Dummys behindert ist, jedoch weiteres Gas aus dem Gasgenerator 12 in die Gassackhülle 14 nachströmt, findet die weitere Expansion zunächst in einem unteren Bereich zwischen Armaturenbrett A und dem Dummy D, hier insbesondere dem Kopf und der Brust des Dummys D, statt, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist. Hierbei wird der Dummy D mit verhältnismäßig geringer Kraft vom Armaturenbrett A weggedrückt. Am Ende dieser zweiten Expansionsphase kann sich der Gassack aufgrund des Fangelements 20 nicht weiter ausdehnen, durch weiteres Nachströmen von Gas aus dem Gasgenerator 12 steigt hierdurch der Innendruck und somit die Zugkraft im Fangelement 20.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fangelement 20 so ausgestaltet, dass es bei Überschreiten einer bestimmten Zugkraft reißt, was in 4 dargestellt ist. Nun kann die Gassackhülle 14 in ihren in 5 dargestellten vollständig expandierten Zustand weiter expandieren. Hierbei wird der Dummy D in eine aufrecht sitzende Position gedrückt. Befindet sich der Dummy D zu Beginn des Unfalls in einer aufrechten Standdard-Sitzposition, "spürt" dieser vom Vorhandensein des Fangelements 20 nichts, da sich die Gassackhülle 14 dann bei Auftreffen des Dummys D auf die Gassackhülle 14 im in 5 gezeigten Zustand befindet. Der Gassack hat also in diesem Fall zu dem Zeitpunkt, zu dem der Dummy/Insasse in ihn hineinfällt, seine vollständige Rückhaltekraft.

Das Fangelement 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel also nur in einer frühen Phase der Expansion wirksam und dient dazu, das Gas zu leiten und eine relativ kleinvolumige Blase mit hohem Innendruck im Bereich zwischen Armaturenbrett und Windschutzscheibe W auszubilden, ohne eine zu große Kraft auf den Insassen auszuüben. Von dieser Blase aus dehnt sich dann die Gassackhülle 14 in einer Art und Weise aus, die den Dummy D vom Armaturenbrett A und der Windschutzscheibe W wegdrückt. Weiterhin dient das Fangelement in dieser frühen Phase der Expansion dazu, das Gas in einer Art zu leiten, die schonend für den Insassen ist.

Wie man anhand der 4 und 5 sieht, endet das Fangelement 20 an einem oberen Abschnitt der Gassackhülle 14, hier an einem oberen Abschnitt des oberen Abstützbereichs 14b, der bei vollständig expandiertem Gassack an der Windschutzscheibe W anliegt. Der untere Abstützbereich 14c liegt am Armaturenbrett A an. Je nach geometrischen Verhältnissen könnte das Fangelement 20 auch an einem oberen Abschnitt des Prallbereichs 14a oder in einem Zwischenbereich zwischen Prallbereich 14a und oberem Abstützbereich 14b enden. Wichtig ist natürlich in jedem Fall, dass die Länge des Fangelements 20 kleiner als der Abstand zwischen den beiden Verbindungsbereichen 20a, 20b bei vollständig expandiertem Gassack ist. Diese liegen auf einer im wesentlichen vertikal verlaufenden Gerade g.

Beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel reißt das Fangelement 20 beim Überschreiten einer vorbestimmten Zugbelastung. Das Fangelement 20 könnte jedoch auch auf andere Art und Weise funktionslos gemacht werden, beispielsweise dadurch, dass sich die untere Verbindung zum Gehäuse nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach Zünden des Gasgenerators 12 vom Gehäuse 10 löst. Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, in dem das Fangband nicht funktionslos gemacht wird.

Das Fangelement 20 ist, wie bereits erwähnt, in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass es, solange es intakt ist, den Gasraum in zwei Kammern unterteilt. Die 6 zeigt einen Zuschnitt für ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Fangelements 20, das diese Forderung erfüllt. Das Fangelement ist hierbei, wie bereits erwähnt, doppelwandig ausgeführt.

Der im wesentlichen rechteckige Gewebezuschnitt 22 weist zwei symmetrische Ausnehmungen 24 auf, die sich von zwei gegenüberliegenden Seiten nach innen erstrecken. Zwischen den beiden Ausnehmungen 24 liegt der Bereich B, welcher bei vollständig vernähtem Gassack den oberen Verbindungsabschnitt zur Gassackhülle 14 bildet. Die beiden Ausnehmungen 24 werden jeweils von zwei Beinen 26 begrenzt, deren untere Enden 26a den unteren Verbindungsabschnitt zum Gehäuse 10 bilden.

Vom Gasgenerator 12 kommend strömt das Gas zunächst zwischen die beiden Seitenflächen des Fangelements 20 und von dort durch die beiden Ausnehmungen 24 und durch die beiden offenen Seiten in den Gasraum 15. Es kann sinnvoll sein, den vom Gasgenerator 12 kommenden Gasstrom von vornherein zweizuteilen, um die Gasverteilung zu beeinflussen. 7 zeigt eine hierfür geeignete Gasgenerator-Einheit, bei der der eigentliche Gasgenerator 12 in einem Gasgeneratorgehäuse 13 mit zwei Öffnungen 13a und 13b angeordnet ist.

Die 8 bis 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fangelements 20. Wie in 8 gezeigt, wird auch dieses Fangelement 20 aus einem Gewebezuschnitt 22 mit zwei Ausnehmungen 24 hergestellt. In Richtung der jeweiligen Kante verjüngen sich hier die Ausnehmungen 24 zu Schlitzen 24a. In einem ersten Faltungsschritt werden jeweils benachbarte Beine 26 übereinandergeschlagen und verklebt oder vernäht. 9 zeigt hierbei die Situation, in der ein Beinpaar übereinandergeschlagen und vernäht/verklebt wurde.

Nachdem beide Beinpaare übereinandergeschlagen und die Beine paarweise miteinander verbunden sind, wird eine symmetrische Faltung des Gewebezuschnitt 22 entlang des Bereichs B erzeugt, so dass die in 10 gezeigte Form entsteht. Man sieht, dass durch diese Faltungsart die Mitte des Bereichs B erhöht ist. Diese Erhöhung ist auch beim sich entfaltenden Gassack vorhanden. Hierdurch kann erreicht werden, dass aufgrund der oben beschriebenen Kippbewegung des Fangelements 20 der Kopf des Dummys auf dem ersten abgeschrägten Bereich 28a des Giebels 28 aufliegt und somit von einer direkten Gasanströmung geschützt ist. Durch den abgeschrägten Bereich 28a wird das Gas nach unten zwischen den Dummy und das Armaturenbrett geleitet, insbesondere dann, wenn das Fangelement, wie beispielsweise in 1 gezeigt ist, gekippt ist.

Durch eine geeignete Formgebung der Ausnehmungen 24 können auch Sollbruchlinien in den Beinen 26 definiert werden. Diese Sollbruchlinien können durch das Einbringen von Perforierungen, beispielsweise an der schmalsten Stelle, noch genauer festgelegt werden.

Auch beim in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel des Fangelements 20 strömt Gas vom Gasgenerator 12 zunächst zwischen die beiden Seitenflächen 21 des Fangelements 20 und von dort durch die Ausnehmungen 24 und die offenen Seiten in den Gasraum 15.

10Gassackgehäuse 10aBoden 12Gasgenerator 14Gassackhülle 14aPrallbereich 14boberer Abstützbereich 14cunterer Abstützbereich 15Gasraum 20Fangelement 20aunterer Verbindungsbereich 20boberer Verbindungsbereich 21Seitenfläche 22Gewebezuschnitt 24Ausnehmung 26Bein 28Giebel 28aerster abgeschrägter Bereich AArmaturenbrett WWindschutzscheibe DDummy BBereich gGerade BBlase

Anspruch[de]
  1. Gassackmodul zur Anordnung in einem Armaturenbrett (A) eines Personenkraftwagens, dessen Gassackhülle (14) einen sich zwischen Windschutzscheibe und Insassen befindenden Gasraum (15) umgibt und im vollständig expandierten Zustand einen in Richtung des Beifahrers weisenden Prallbereich (14a) und einen oberen Abstützbereich (14b), der an der Innenseite der Windschutzscheibe (W) und einen unteren Abstützbereich (14c), der am Armaturenbrett (A) des Personenkraftwagens anliegt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Gasraum ein Fangelement (20) erstreckt, dessen oberes Ende mit einem oberen Abschnitt der Gassackhülle (14) verbunden ist.
  2. Gassackmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement bei vollständig expandierter Gassackhülle zerstört ist.
  3. Gassackmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement bei Überschreiten einer definierten Zugspannung reißt.
  4. Gassackmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement (20) weiterhin eine gasleitende Funktion hat.
  5. Gassackmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement zwei Seitenflächen (21) aufweist.
  6. Gassackmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenflächen jeweils im wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse erstrecken.
  7. Gassackmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Seitenfläche (21) eine Ausnehmung (24) aufweist.
  8. Gassackmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenflächen eine Ausnehmung aufweisen.
  9. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement aus einem einzigen Gewebezuschnitt (22) hergestellt ist.
  10. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement (20) eine erhöhte Spitze aufweist.
  11. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement während der Expansion in Richtung des Insassen kippt.
  12. Gassackmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Fangelements mit einem oberen Abschnitt des oberen Abstützbereichs (14b) verbunden ist.
  13. Gassackmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Fangelements am Gehäuse (10) des Gassackmoduls befestigt ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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