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Dokumentenidentifikation DE102006024599A1 29.11.2007
Titel Gassackeinrichtung
Anmelder Autoliv Development AB, Vargarda, SE
Erfinder Leibelt, Rüdiger, 85253 Erdweg, DE;
Gruber, Arno, 85375 Neufahrn, DE
Vertreter Mayer, Frank und Schön, 75173 Pforzheim
DE-Anmeldedatum 26.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024599
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/23(2006.01)A, F, I, 20060526, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Gassackeinrichtung zum Schutz eines Insassen in einem Kraftfahrzeug weist einen Frontgassack mit einer einen Gasraum umschließenden Hülle auf. Diese besteht aus wenigstens zwei sich gegenüberliegenden, jeweils einen umlaufenden Rand aufweisenden Seitenzuschnitten und einem entlang der Ränder der Seitenzuschnitte mit den Seitenzuschnitten verbundenen, einen Prallbereich (17) aufweisenden Mittelzuschnitt. Der Prallbereich (17) weist einen dem Kopf eines Insassen zugeordneten Kopfabschnitt (16a) auf und die beiden Seitenzuschnitte (14) weisen jeweils wenigstens eine erste Stufe derart auf, dass der Mittelzuschnitt ebenfalls eine erste Stufe aufweist und in vollständig expandiertem Zustand an dieser ersten Stufe aus Sicht des Insassen von einem ersten Niveau (24) auf ein zweites Niveau (26) sprungartig abfällt. Um eine Überstreckung des Nackens des Insassen beim Eintauchen in die Hülle des Gassacks zu verhindern, ist der Kopfabschnitt (16a) dem ersten Niveau (24) zugeordnet (Fig. 2).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Gassackeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Einsatz von Frontgassäcken ist in modernen Kraftfahrzeugen Standard. Solche Frontgassäcke sind in der Regel im Lenkrad (Fahrer-Gassack) oder im Armaturenbrett (Beifahrer-Gassack) angeordnet, und schützen den zugeordneten Insassen im Falle eines Frontalaufpralls und eines seitlich versetzten Frontalaufpralls. Insbesondere ein Beifahrer-Gassack kann hierbei aus wenigstens drei, in der Regel aus Gewebe bestehenden Zuschnitten, nämlich aus zwei Seitenzuschnitten und einem Mittelzuschnitt zusammengesetzt, zumeist vernäht sein. Ein solcher Beifahrer-Gassack ist beispielsweise in der gattungsbildenden US 2001/0033072 A1 beschrieben.

Ein grundsätzliche Forderung bei Frontgassäcken ist, dass beim Eintauchen des Insassen eine zu große Belastung des Nackens durch eine Überstreckung des Kopfes vermieden werden sollte. Die US 2001/0033072 A1 schlägt hierzu unter anderem vor, dass der Prallbereich des Gassacks – dieser wird durch einen Teil des Mittelzuschnitts gebildet – zwei Niveaus aufweist, wobei der Übergang zwischen den beiden Niveaus sprungartig an einer Stufe erfolgen kann. Der aus Sicht des Insassen gesehene Abschnitt mit dem höheren Niveau ist hierbei dem Brustbereich zugeordnet und das tiefere Niveau – d.h. das Niveau, das vom in Standardposition sitzenden Insassen den größeren Abstand hat – ist dem Kopf zugeordnet. Hierdurch soll erreicht werden, dass zunächst nur der Brustbereich des Insassen in den Gassack eintaucht und der Aufprall des Kopfes erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt, an dem schon eine gewisse Abbremsung des Insassen in Bezug auf das Kraftfahrzeug stattgefunden hat.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Lösung insbesondere bei nicht angeschnalltem Insassen häufig nicht zu einem befriedigenden Ergebnis führt.

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Gassackeinrichtung dahingehend weiterzubilden, dass ein verbesserter Schutz des Insassen erreicht wird, insbesondere dass eine Überstreckung des Kopfes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Gassackeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt folgende Überlegung zugrunde: Die Kraft, die auf einen in den Gassack eintauchenden Körper einwirkt, setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, nämlich aus einem Anteil, der aus dem im Gassack herrschenden Überdruck resultiert und einem Anteil, der aus der im Gassackgewebe herrschenden Zugspannung resultiert. Der erste Anteil steigt linear mit der Projektionsfläche des eintauchenden Körperteils, während der zweite Anteil unabhängig von der Projektionsfläche ist, oder sogar mit sinkender Projektionsfläche ansteigt. Nimmt man nun näherungsweise an, dass das Flächengewicht des Kopfes und das Flächengewicht des Oberkörpers in etwa gleich groß sind, und zieht weiterhin in Betracht, dass die Projektionsfläche des Oberkörpers wesentlich größer als diejenige des Kopfes ist, so ergibt sich, dass bei homogener Zugspannung innerhalb der Prallfläche des Gassacks die Kraft pro Masseneinheit, also die – hier negative – Beschleunigung, im Kopfbereich wesentlich größer als im Brustbereich ist. Hierdurch ergibt sich die Überstreckung des Nackens nach hinten, welche vermieden werden soll.

Bei der erfindungsgemäßen Gassackeinrichtung sind deshalb Maßnahmen getroffen, welche dazu führen, dass die Zugspannung im Prallbereich des Frontgassacks nicht homogen ist, sondern in dem Bereich, der dem Kopf des Insassen zugeordnet ist, abnimmt. Der Frontgassack besteht aus wenigstens drei Zuschnitten, nämlich zwei Seitenzuschnitten und einem Mittelzuschnitt, welcher mit den Seitenzuschnitten verbunden ist und den Prallbereich aufweist. Die beiden Seitenzuschnitte weisen jeweils eine erste Stufe derart auf, dass bei expandiertem Frontgassack der Mittelzuschnitt an dieser ersten Stufe sprungartig von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau abfällt, wobei sich diese erste Stufe über die gesamte Breite des Frontgassacks erstreckt. Hierbei ist der Abschnitt des Prallbereichs, welcher den Kopf des Insassen auffängt – der Kopfabschnitt – dem ersten Niveau zugeordnet. An der ersten Stufe kann vom zweiten (niedrigeren) Niveau auf das erste (höhere) Niveau nur eine relativ geringe oder überhaupt keine Zugspannung übertragen werden, so dass der gewünschte Effekt eintitt.

An die erste Stufe kann sich eine zweite Stufe anschließen, an der der Mittelzuschnitt wieder auf das erste Niveau ansteigt. Erste und zweite Stufe können unmittelbar aneinander anschließen, so dass sich lediglich ein Schlitz in den Seitenzuschnitten und eine Spalte im Mittelzuschnitt ergibt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispielen.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Gassackeinrichtung wird mit Blick auf die nun anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiele deutlich.

Es zeigen:

1 Die drei Zuschnitte eines Frontgassacks,

2 einen Frontgassack, welcher aus den in der 1 dargestellten Zuschnitten besteht, in einem eingebauten, expandierten Zustand und einen Insassen zu einem frühen Unfallzeitpunkt in einem Längsschnitt,

3 das in 2 Gezeigte zu einem späteren Zeitpunkt,

4 einen gewöhnlichen Beifahrer-Gassack zu einem der 3 entsprechenden Zeitpunkt,

5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer der 2 entsprechenden Darstellung,

6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer der 2 entsprechenden Darstellung,

7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer perspektivischen Darstellung,

8 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer perspektivischen Darstellung,

9 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer der 2 entsprechenden Darstellung und

10 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Frontgassacks in einer der 2 entsprechenden Darstellung.

Die 1 zeigt die drei Zuschnitte einer Hülle eines Frontgassacks. Die Hülle 12 wird aus den beiden Seitenzuschnitten 14 und dem Mittelzuschnitt 16 zusammengenäht, wobei der Mittelzuschnitt 16 entlang der Ränder 14' der Seitenzuschnitte 14 mit diesen vernäht wird. Neben dem Vernähen sind grundsätzlich auch andere Techniken wie Verkleben oder Verschweißen denkbar. Der Mittelzuschnitt 16 weist eine Öffnung 16a für einen Gasgenerator 40 auf.

Die beiden Seitenzuschnitte 14 sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet und weisen jeweils zwei Schlitze 15 auf, so dass der Rand 14' im Bereich der Schlitze 15 starke Richtungsänderungen durchführt. Da der Mittelzuschnitt 16 entlang der Ränder 14' mit den Seitenzuschnitten 14 verbunden ist, weist, wie man sich leicht vorstellen kann, die vollständige Hülle 12 des Frontgassacks in ihrem vollständig expandierten Zustand im Bereich der Schlitze 15 Spalten auf, die sich über die gesamte Breite des Mittelzuschnitts 16 erstrecken. Durch die Schlitze werden jeweils erste Stufen 20 und zweite Stufen 22 definiert, an denen sich das Niveau des Mittelszuschnitts bei vollständig expandiertem Frontgassack sprungartig ändert.

2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den aus den Zuschnitten der 1 gefertigten, in einem Armaturenbrett (A) eines Kraftfahrzeugs montierten Frontgassack, wobei dessen Hülle 12 vollständig expandiert ist und bei einem Frontalzusammenstoß schon eine gewisse Vorverlagerung des Insassen 1 erfolgt ist. Der Prallbereich 17 der Gassackhülle 12, welcher ein Teil des Mittelzuschnitts 16 ist, weist einen Kopfabschnitt 16a und einen Brust- und Abdomenabschnitt 16b auf. Als Kopfabschnitt 16a wird hierbei derjenige Abschnitt definiert, auf den der Kopf eines Standard-Insassen, der sich zu Beginn des Unfalls in einer Standard-Sitzposition befindet, auftrifft. Der Kopfabschnitt 16a befindet sich stets zwischen dem Brust- und Abdomenabschnitt 16b und einem oberen Abschnitt 16c, welcher bei vollständig expandierter Gassackhülle in der Regel an der Windschutzscheibe W des Kraftfahrzeugs anliegt.

Der Kopfabschnitt 16a ist vom Brust- und Abdomenabschnitt 16b und vom oberen Abschnitt 16c durch zwei Spalten 15a abgetrennt, die sich durch die Schlitze 15, wie oben beschrieben, ergeben. Durch diese Schlitze 15 bzw. Spalten 15a entstehen jeweils zwei erste Stufen 20 (s. hierzu auch 1), an denen das Niveau des Mittelzuschnittes sprunghaft von einem ersten Niveau 24 auf ein zweites Niveau 26 abfällt. An die beiden ersten Stufen 20 schließt sich jeweils unmittelbar eine zweite Stufe 22 an, an denen der Mittelzuschnitt wieder auf das erste Niveau ansteigt. Aufgrund der ersten Stufen 20 kann vom Brust- und Abdomenabschnitt 16b und vom oberen Abschnitt 16c gar keine oder nur eine geringe Zugspannung in das Gewebe des Kopfabschnittes 16a übertragen werden.

Hierdurch "spürt" der auftreffende Kopf nur den Innendruck des Gassacks und kann, wie dies in 3 gezeigt ist, entsprechend tief in die Hülle 12 des Frontgassackes eindringen. Man kann anhand der 3 sehr schön sehen, dass die Spalten 15a eine Einleitung von Zugspannungen vom Brust- und Abdomenabschnitt 16b und vom oberen Abschnitt 16c in den Kopfabschnitt 16a auch nach Eintauchen des Kopfes verhindern. Die Spalten 15a dienen somit als Zugspannungsentkoppler zwischen den drei Abschnitten. Eine Überstreckung des Nackens ist hierdurch auch dann ausgeschlossen oder sehr gering, wenn der Insasse nicht angeschnallt ist, und sich dessen Oberkörper stark in den Gassack hinein bewegt. Zur Konturierung der Gassackhülle 12, insbesondere des Kopfabschnitts 16a können Fangbänder 35 vorgesehen sein.

In 4 ist die Situation bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Frontgassack dargestellt. Der Kopfabschnitt 16a ist hier für den auftreffenden Kopf wesentlich härter, und er kann nicht so tief in den Gassack eindringen. Bewegt sich hier der Oberkörper des Insassen noch weiter nach vorne, kommt es zur Überstreckung des Nackens nach hinten, da der Kopf im gewissermaßen auf der Prallfläche liegen bleibt. Dies soll verhindert werden.

Wie in 5 gezeigt, können die Schlitze 15 unterschiedlich tief ausgebildet sein, je nach spezieller Ausbildung kann eine sehr genaue Abstimmung des Verhaltens des Frontgassackes erreicht werden.

Wie in 6 gezeigt, ist es auch möglich, nur einen Schlitz bzw. Spalte vorzusehen, wobei im in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel die Spalte den Kopfbereich 16a vom Brust- und Abdomenbereich 16b trennt. Hier kann vom oberen Abschnitt 16c weiterhin Zugspannung auf das Gewebe des Kopfabschnittes 16a übertragen werden, so dass die Kraft, welche auf den eindringenden Kopf wirkt, hier etwas größer als im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist.

Um eine gute Konturierung der expandierten Hülle 12 des Frontgassacks zu erreichen, können neben Fangbändern 35, wie sie in 2 dargestellt sind, auch Gewebeelemente 30 vorgesehen sein, wie dies in 7 dargestellt ist. In 7 ist gezeigt, dass Gewebeelemente 30 an den Seitenzuschnitten 14 angeordnet sind, und die beiden Schlitze 15 zumindest in einer gewissen Breite überdecken, wobei die Gewebeelemente 30 nur an ihren Enden über die Nähte mit den Befestigungsnähten 34 mit den Seitenzuschnitten 34 verbunden sind. Hierdurch wird der Gassack im expandierten Zustand konturiert, ohne dass der oben beschriebene Effekt reduziert wird. Durch Gewebeelemente 30, wie sie in 7 dargestellt ist, wird insbesondere erreicht, dass die Spalten währen der Expansion geschlossen bleiben.

Um die Spalten während der Expansion oder auch im vollständig expandierten Zustand möglichst geschlossen zu halten, können auch, wie in 8 dargestellt, Nähte 32 vorgesehen sein, welche die Flanken der Schlitze 15 in einem oberen Bereich miteinander verbinden. Diese Nähte 32 können auch als Opfernähte ausgebildet sein, die spätestens bei Auftreffen des Insassen und der daraus resultierenden Verformung der Gassackhülle 12 reißen.

Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, dass zum Erreichen des erfindungsgemäßen Erfolges es lediglich notwendig ist, dass das erste Niveau 24 des Kopfabschnittes 16a des Prallbereiches 17 an einer ersten Stufe 20 sprungartig auf ein zweites Niveau 26 abfällt. Auf den weiteren Verlauf dieses zweiten Niveaus 26 kommt es nicht an, insbesondere ist es, wie in 10 gezeigt, auch möglich, dass das zweite Niveau 26 nicht mehr ansteigt. Wichtig ist jeweils die erste Stufe 20, die eine Übertragung von Zugspannung auf den Kopfabschnitt 16a verhindert oder stark dämpft. Die erste Stufe ist ein in eine Richtung wirkender Zugspannungsentkoppler, nämlich dahingehend, dass eine Übertragung von Zugspannung vom Kopfabschnitt 16a auf den oberen Abschnitt 16c möglich ist, die Übertragung von Zugspannung vom oberen Abschnitt 16c auf den Kopfabschnitt 16a hingegen nicht.

10
Frontgassack
12
Hülle
14
Seitenzuschnitt
14'
Rand
15
Schlitz
15a
Spalte
16
Mittelzuschnitt
16a
Kopfgabschnitt
16b
Brust- und Abdomenabschnitt
16c
oberer Abschnitt
17
Prallbereich
16a
Kopfabschnitt
20
erste Stufe
22
zweite Stufe
24
erstes Niveau
26
zweites Niveau
30
Gewebeelement
32
Naht
34
Befestigungsnaht
35
Fangband
40
Gasgenerator
A
Armaturenbrett
I
Insasse
W
Windschutzscheibe


Anspruch[de]
Gassackeinrichtung zum Schutz eines Insassen in einem Kraftfahrzeug mit einem Frontgassack mit einer einen Gasraum umschließenden Hülle (12), welche aus wenigstens zwei sich gegenüberliegenden, jeweils einen umlaufenden Rand (14') aufweisenden Seitenzuschnitten (14) und einem entlang der Ränder (14') der Seitenzuschnitte (14) mit den Seitenzuschnitten (14) verbundenen, einen Prallbereich (17) aufweisenden Mittelzuschnitt (16) besteht, wobei der Prallbereich (17) einen dem Kopf eines Insassen zugeordneten Kopfabschnitt (16a) aufweist und wobei die beiden Seitenzuschnitte (14) jeweils wenigstens eine erste Stufe (20) derart aufweisen, dass der Mittelzuschnitt (16) ebenfalls eine erste Stufe (20) aufweist und in vollständig expandiertem Zustand an dieser ersten Stufe (20) aus Sicht des Insassen von einem ersten Niveau (24) auf ein zweites Niveau (26) sprungartig abfällt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (16a) dem ersten Niveau (24) zugeordnet ist. Gassackeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die erste Stufe (20) eine zweite Stufe (22), an der der Mittelzuschnitt (16) wieder auf das erste Niveau (24) ansteigt, anschließt. Gassackeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stufen (20,22) unmittelbar aneinander anschließen, so dass in den Seitenzuschnitten jeweils ein Schlitz (15) und im Mittelzuschnitt eine Spalte (15a) entsteht. Gassackeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einem Seitenzuschnitt (14) ein Gewebeelement (30) angeordnet ist, welches den Schlitz (15) zumindest teilweise abdeckt. Gassackeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Stufen (20) vorhanden sind und der Kopfabschnitt (16a) zwischen diesen beiden ersten Stufen liegt.






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