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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Richtungsgeber für
die Entfaltung einer Airbags, insbesondere auf einen Richtungsgeber
für Beifahrer-Frontairbags.
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Stand der Technik
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Heutzutage
in Kraftfahrzeugen eingesetzte Airbags entfalten sich unter hohem
Druckaufbau und mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, und treten
dabei, nach dem Auslösen durch ihre Airbagabdeckung, die
aus einer oder mehreren Klappen besteht, aus. Die Entfaltung des
Airbags wird unter anderem durch die Masse der Airbagklappe, durch
die Explosionskraft und Faltung des Airbagmoduls, sowie die tatsächliche
Aufdrückkraft vorgegeben, wobei letztere die außerhalb
der Airbagabdeckung wirkende Entfaltungskraft ist und im Wesentlichen
durch die Art der in die Airbagabdeckung eingebrachten Schwächung
und die Steifigkeit der Airbagklappenscharniere bestimmt wird.
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Insbesondere
auf der Beifahrerseite ist der Airbag so angeordnet, dass die Airbagabdeckung
mit ihren Klappen auf der oberen, zur Windschutzscheibe gelegenen
Seite der Instrumententafel liegt, so dass die Gefahr besteht, dass
beim Auslösen der sich rasant ausdehnende Airbag gegen
die Windschutzscheibe drückt und diese zerstört
oder aus dem Scheibenrahmen drückt. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
haben zudem gezeigt, dass bei intakt bleibender Windschutzscheibe
die Instrumententafel durch das Zwischenspreizen des Airbags hohen
Belastungen ausgesetzt ist und sich stark nach unten bewegen kann.
Beide Umstände sind mit großen Gefahren für
die Insassen verbunden.
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Besonders
bei stark geneigten Windschutzscheiben wird dieses Problem noch
verschärft, insbesondere da bei einem Hersteller projektübergreifend
häufig die selbe Instrumententafel (und damit das selbe
Airbagmodul mit Abdeckung) bei Modellen mit gegebenenfalls stark
unterschiedlich geneigten Windschutzscheiben zum Einsatz kommt.
Eine projektoptimierte Entwicklung des Airbagmoduls ist damit nicht
möglich.
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Ein
Ansatz zur Minderung der Gefahr, die von der Berührung
der Windschutzscheibe durch den Airbags ausgeht, bestand darin,
Opferlagen wie zum Beispiel Textilbänder mit Sollbruchlinie
bei Airbagmodulen einzusetzen, die zwar den Druck des Airbags auf
die Scheibe verkleinern, jedoch nicht verhindern können.
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Im
Stand der Technik sind weiter Lösungen bekannt, die die
Airbagentfaltung durch Ausgestaltung des Schusskanals lenken oder
durch Sensoren in Abhängigkeit der Insassensitzposition
die Öffnungsgeometrie der Airbagklappen beeinflussen. Die letztere
Lösung ist zum Beispiel aus der
EP 0 929 419 B1 bekannt.
Ebenso sind Lösungen bekannt, bei denen die Airbagklappen
selbst daran gehindert werden sollen, auf die Windschutzscheibe
aufzutreffen, wobei die
DE
103 58 896 A1 dies über ein Begrenzungsband an
der Unterseite der Airbagabdeckung erreicht. In der
DE 103 07 964 A1 wird hingegen
neben einem Schusskanal eine Verbindungslasche der Airbagklappe
offenbart, die verhindern soll, dass bei Auslösen des Airbags
die sich schlagartig öffnenden Klappen Passagiere verletzen
können.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Richtungsgebende Vorrichtung
zu entwickeln, die einen Airbag während seiner Entfaltung
so von der Windschutzscheibe ablenkt, dass die oben genannten, bei
bisherigen Airbags vorhandenen Probleme und Gefahren bei der Airbagentfaltung
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Richtungsgeber für die Entfaltung
eines Airbags gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1
aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Der
erfindungemäße Richtungsgeber für die Entfaltung
eines Airbags umfasst ein die Airbagentfaltung ausrichtendes, flexibles
Ablenkelement, das bei Auslösen des Airbags während
der gesamten Airbagentfaltungsphase auf diesen einen gerichteten, richtungsbeeinflussenden
Druck ausübt. Auf diese Weise wird der Airbag bei seiner
Entfaltung von der Windschutzscheibe weggelenkt, eine Beschädigung oder
Zerstörung der Windschutzscheibe beim Auslösen
des Airbags verhindert und somit der Schutz der Fahrzeuginsassen
wesentlich verbessert. Durch die Flexibilität des Ablenkelements
wird der zum Weglenken des Airbags von der Windschutzscheibe notwendige
Druck (Kraft) optimal im Hinblick auf die tatsächliche
Aufdrückkraft und die vorgegebene Entfaltungsrichtung des
Airbags eingestellt. Wie bereits erwähnt hängt
die tatsächliche Aufdrückkraft von mehreren Faktoren
wie Explosionskraft und in die Airbagklappe eingebrachte Schwächung
ab. Wenn sich somit sowohl Airbagmodul- wie Fahrzeugmodell-abhängig Änderungen
in der tatsächlichen Aufdrückkraft ergeben, wird
durch diese Ausgestaltung des Ablenkelements in jedem Fall der Schutz
der Fahrzeuginsassen unter kleinstmöglicher Beanspruchung des
Airbags durch den Druck des Ablenkelements sichergestellt.
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Bevorzugt
ist ein Ablenkelement, das um ein steifes Scharnier schwenkbar ist,
so dass seine Orientierung beim Auslösen durch geeignete
bzw. gewählte Steifigkeit vorbestimmbar wird.
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Das
Ablenkelement ist vorteilhafter Weise bei Auslösung des
Airbags bis maximal zu einer Position verschwenkbar, in der das
Ablenkelement im Wesentlichen parallel zur Windschutzscheibe liegt. Auf
diese Weise wird auch bei hohen tatsächlichen Aufdrückkräften
jederzeit sichergestellt, dass es zu keinem gefährlichen
Kontakt zwischen Airbag und Windschutzscheibe kommen kann, wobei
bei geringeren tatsächlichen Aufdrückkräften
des Airbags eine geringere Verschwenkung mit entsprechend geringerer
Beanspruchung des Airbags aufgrund des Drucks des Ablenkelements
ermöglicht wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Richtungsgeber einen im
Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf, dessen langer
Abschnitt das Ablenkelement bildet und dessen kurzer Abschnitt ein Befestigungsabschnitt
ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Richtungsgeber flexibel
in einer Vielzahl von Airbaganordnungen eingesetzt werden, wobei
es die L-Form ermöglicht, die Befestigungsrichtung des
Richtungsgebers senkrecht zur Druckbeauschlagung, durch den sich
ausdehnenden Airbag, zu wählen.
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Im
Hinblick auf eine effektive Umlenkung des sich ausdehnenden Airbags
ist es von Vorteil, dass hierbei eine Lamelle aus dem Befestigungsabschnitt des
Richtungsgebers hervorsteht. Auf diese Weise wird bereits vor Erreichen
des Ablenkelements ein umlenkender Druck von der Lamelle auf die
Airbagoberfläche ausgeübt, so dass frühzeitig
eine erste Richtungsänderung des Airbags stattfindet und
ein Kontakt des Airbags mit der Windschutzscheibe zuverlässig
vermieden wird.
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Die
Richtfunktion des Ablenkelements wird bevorzugt durch die teilweise
Flexibilität des Richtungsgebers vorgegeben. Die Kombination
aus Steifigkeit und Flexibilität sorgt somit sowohl für
die notwendige Umlenkung des Airbags und die korrekte Befestigung
des Richtungsgebers als auch für die kleinstmögliche
Belastung der Airbagoberfläche.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Ablenkelement eine Versteifungsrippe
auf. Hierdurch wird die notwendige Steifigkeit auf strukturell einfache
Weise bereitgestellt.
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Der
Richtungsgeber ist bevorzugt am Instrumententafelträger,
an einem unter dem Instrumententafelträger gebildeten Airbag-Schusskanal
oder an einem den gefalteten Airbag enthaltenden Airbagmodul fixierbar
oder jeweils darin integrierbar, wobei das Ablenkelement einen Druck
von der Windschutzscheibe weg ausübt. Auf diese Weise kann
der Richtungsgeber mit unterschiedlichen Fahrzeugmodellen und Airbaganordnungen
verwendet werden, wodurch die Entwicklung der modellspezifischen
Instrumententafeln sowie der Kosten- und Montagestandort-abhängigen
vereinfacht und kostengünstiger gestaltet werden kann.
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Der
Richtungsgeber weist besonders bevorzugt eine von lösbar
in unlösbar umwandelbare Fixierung auf. Dadurch kann der Übergang
vom Entwicklungsstadium zur Serienproduktion vereinfacht und günstiger
gestaltet werden, da derselbe Richtungsgeber in beiden Stadien eingesetzt
werden kann.
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Bevorzugt
besteht der Richtungsgeber aus einer oder mehreren Materialkomponenten
oder einem diese(s) umfassenden Verbundmaterial, wobei die Materialkomponenten
aus der Gruppe der Duroplaste und/oder der Thermoplaste ausgewählt
sind. Durch diese Materialien lassen sich die notwendigen Steifigkeits-/Flexibilitätskriterien
des Richtungsgebers optimal erfüllen.
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Hierbei
umfasst (umfassen) die Materialkomponente(n) bevorzugt ein Füllmaterial
wie Fiberglas und/oder Einlagen wie Maschenware, nicht maschenbildende
Systeme, schwingungsfähiges Metall und/oder Glasmatten.
Diese Füllmaterialien bzw. Einlagen sind im Hinblick auf
die notwendige Steifigkeit besonders geeignet.
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Der
Richtungsgeber umfasst vorteilhafter Weise eine steife Schicht und
eine Gleitschicht. Die Gleitschicht dient dazu, mit dem sich expandierenden
Airbag in Kontakt zu kommen und ihn dabei nicht zu beschädigen,
während die steife Schicht für die notwendige
Richtfunktion und Stabilität des Richtungsgebers sorgt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben, die mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht werden, in denen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3 eine
schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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5 eine
schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 eine
schematische Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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7 schematische
Darstellungen der Airbagentfaltung ohne (a) und mit (b–d)
erfindungsgemäßem Richtungsgeber sind.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Richtungsgebers für die Entfaltung eines Airbags gezeigt,
die in einer Airbaganordnung eines Beifahrer-Airbags eingebaut ist.
Die Airbaganordnung umfasst einen formstabilen Instrumententafelträger 1,
an dessen Unterseite ein Airbagschusskanal 2 angeordnet
ist. Unterhalb des Schusskanals 2 schließt sich
ein Airbagmodul 6 an, das einen gefalteten Airbag enthält.
Der formstabile Träger 1 ist mit Schwächungen 5a, 5b versehen,
die den Träger 1 in (in diesem Beispiel) zwei
Airbagklappen unterteilen und die beim Airbagauslösen durch den
Explosionsdruck des sich entfaltenden Airbags gebrochen werden,
so dass sich die Klappen öffnen und den Airbag aus der
Instrumententafel austreten lassen. Ferner ist auch die Ausgestaltungsform
einer Airbagklappe (nicht gezeigt) mit nur einer Schwächung,
z. B. Aufbruch- oder Scharnierlinie 5b möglich.
Oberhalb der Instrumententafel 1 ist zudem die Windschutzscheibe 7, 8 mit
zwei verschiedenen Scheibenneigungen angedeutet.
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Der
Richtungsgeber 3 dieser Ausführungsform ist L-förmig
ausgebildet und sein dem kurzen Abschnitt des L entsprechender Befestigungsabschnitt 3a ist
mithilfe einer durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Fixierung,
z. B. einer zum formstabilen Träger 1 im Wesentlichen
parallelen Verschraubung, an einer Seite des Schusskanals 2 befestigt.
Obwohl es hier nicht explizit gezeigt ist, kann diese Fixierung
sowohl eine lösbare, temporäre Fixierung (z. B.
durch ein geeignetes Steckstift-System) als auch eine permanente
Befestigung darstellen. Auch kann der Befestigungsabschnitt 3a des Richtungsgebers 3 mit
dem Schusskanal 2 integriert ausgebildet sein. An der Unterseite des
formstabilen Trägers 1 befindet sich das flexible
Ablenkelement 3b des Richtungsgebers 3, das über
ein steifes, durch eine Materialdickenschwächung des Richtungsgebers 3 gebildetes
Scharnier 4 mit dem Befestigungsabschnitt 3a schwenkbar
verbunden ist und sich bis zur Schwächung des formstabilen
Trägers 1 erstreckt, wobei die Länge
X des Richtungsgebers 3, wie auch der Abstand der Airbagschwächung
variabel gestaltbar sind. Das Ablenkelement 3b, das Scharnier 4 und
der Befestigungsabschnitt sind einstückig bzw. einteilig
geformt. Das Ablenkelement 3b kann weiterführend
mit einer dem Airbag zugewandten Gleitschicht versehen sein, um
den Airbag bei dessen Auftreffen nicht zu beschädigen.
Ferner kann das Ablenkelement 3b mit dem formstabilen Träger 1 fest,
zueinander verschiebbar oder gar nicht verbunden (nicht gezeigt)
sein.
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Bei
der Expansion (Entfaltung) des Airbags kommt die Airbagoberfläche
mit dem Ablenkelement 3b und dem formstabilen Träger 1 in
Kontakt und übt Druck auf sie aus. Der Träger 1 wird
wie erwähnt an seinen Schwächungen 5a, 5b aufgebrochen
und klappt nach oben weg, sofern das Ablenkelement 3b lose
(nicht gezeigt) mit dem Träger 1 verbunden ist. Ist
der formstabile Träger 1 fest oder zueinander
verschiebbar (nicht dargestellt) mit dem Ablenkelement verbunden,
so schwingt das Trägerelement bei der Airbagentfaltung
(nicht dargestellt) auf und übt somit eine konstante Kraft
auf den sich zu entfaltenden Airbag (nicht gezeigt) aus. Das flexible
Ablenkelement 3b hingegen biegt sich und verschwenkt nach
oben, wobei die Schwenkbewegung durch das steife Scharnier 4 sowie
die Materialeigenschaften des Ablenkelements 3b bei Erreichen
einer Verschwenkposition begrenzt wird, in der das Ablenkelement
ungefähr parallel zur Windschutzscheibe 7, 8 liegt.
Dadurch wird die Entfaltung des Airbags so abgelenkt, dass die der
Windschutzscheibe zugewandte Seite des Airbags keinen übermäßigen
Druck auf sie ausüben kann und sie somit nicht beschädigen
oder aus ihrer Fassung drücken kann.
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Gleichzeitig
wird auch eine durch den expandierenden Airbag erzeugte Spreizkraft
nach unten auf die Instrumententafel 1 begrenzt.
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Wahlweise
ist parallel zum Ablenkelement 3b eine aus dem Befestigungsabschnitt 3a des
Richtungsgebers 3 hervorstehende Lamelle 11 vorgesehen.
Diese Lamelle 11 kommt als erste mit dem expandierenden
Airbag in Kontakt und bewirkt so bereits eine erste Richtungsänderung
des Airbags. Die Lamelle ist, ebenso wie das Ablenkelement 3b,
an seiner Oberfläche mit einer Gleitschicht versehen, die
auf dem Airbag bei dessen Entfaltung abgleitet.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Richtungsgebers gezeigt, in welcher der Richtungsgeber 3 ein-
oder mehrteilig ausgeführt sein kann. Wie in der ersten
Ausführungsform der 1 ist das
Ablenkelement 3a an der Unterseite des formstabilen Trägers 1 angeordnet.
Jedoch erstreckt sich der Befestigungsabschnitt 3b' seitlich
als Verlängerung des Ablenkelements 3a und ist
mit einem in der Seite des Schusskanals vorgesehenen Federelement 9 verbunden,
von dessen unterem Teil sich eine Versteifungsrippe 12 zum
Ablenkelement 3b erstreckt. Das Federelement 9 und
die Versteifungsrippe 12 begrenzen die maximale Verschwenkung
des Ablenkelements 3b um das Scharnier 4 und bestimmen
so dessen Endlage. Durch geeignete Wahl der Form und des Materials
des Federelements 9 und der Versteifungsrippe 12 kann
somit die Endlage den verschiedenen Scheibenneigungen 7, 8 angepasst
werden.
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Eine
dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Richtungsgebers ist in 3 gezeigt. Wie in der ersten
Ausführungsform ist hier der Richtungsgeber 3 wieder
L-förmig ausgebildet und wie in Bezug auf 1 besprochen
angeordnet und befestigt. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsformen
ist in diesem Ausführungsbeispiel kein direktes Scharnier
vorgesehen. Die Verschwenkbarkeit des Ablenkelements wird allein
durch die Flexibilität des Richtungsgebermaterials gewährleistet,
das im Vergleich zu den ersten beiden Ausführungsformen
weicher ist. Um jedoch ein übermäßiges
Verschwenken zu verhindern, ist wie in der zweiten Ausführungsform
eine Versteifungsrippe 12 vorgesehen, die sich hier vom
unteren Teil des Befestigungsabschnitts 3a zum Ablenkelement 3b erstreckt
und die Endlage des verschwenkbaren Ablenkelements bestimmt. Wieder
kann durch geeignete Wahl des Materials bzw. der Form der Versteifungsrippe
bzw. des Richtungsgebers die Endlage der Neigung der Windschutzscheibe 7, 8 angepasst
werden.
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In
der vierten Ausführungsform ist der Richtungsgeber im Vergleich
zu den bisherigen Ausführungsformen einfacher gestaltet.
Wie in der zweiten Ausführungsform erstreckt sich der Befestigungsabschnitt 3a als
Verlängerung des Ablenkelements 3b, mit dem es über
das Scharnier 4 verbunden ist, im Wesentlichen parallel
zum formstabilen Träger 1. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Befestigungsabschnitt 3a direkt an der Seitenwand
des Schusskanals 2 fixiert, zum Beispiel durch eine (hier
zum formstabilen Träger senkrechte) Verschraubung. Im vorliegenden
Fall wird die Endlage lediglich durch die Materialeigenschaften
des Richtungsgebers bzw. die Art des darin vorgesehenen Scharniers 4 bestimmt und
durch die geeignete Materialwahl der Neigung der Scheibe 7, 8 angepasst.
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In 5 ist
eine fünfte Ausführungsform des Richtungsgebers
der Erfindung veranschaulicht. Diese ist der Ausführungsform
der 4 ähnlich mit dem Unterschied, dass hier
der Richtungsgeber 3 mit seinem Befestigungsabschnitt 3a direkt
am Airbagmodul 6 befestigt ist. Bei Auslösung
des Airbags findet somit dessen Richtungsumlenkung unmittelbar bei
Austritt aus dem Airbagmodul statt. Der gefaltete Airbag kann hierbei
etwas tiefer im Modul untergebracht sein, so dass kein separater
Schusskanal benötigt wird.
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6 stellt
eine sechste Ausführungsform der Erfindung dar, in der
Richtungsgeber 3 aus zwei an der Vorder- und Rückseite
des Schusskanals 2 beispielsweise durch Verschraubung befestigten
Ablenkelementen 3b und 3c besteht. Diese Ablenkelemente
definieren einen sich verjüngenden Durchtritt für
den sich expandierenden Airbag, wobei die Neigung der nach innen
gerichteten Wände der Ablenkelemente 3b und 3c die
Umlenkung des Airbags bestimmen. Diese besonders einfache und kostengünstige
Gestaltung ist insbesondere bei wenig geneigten Scheiben, wie jenen
von Kleintransportern, von Vorteil.
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In 7 ist
schließlich eine Nebeneinanderstellung der Airbagentfaltung
bei einem herkömmlichen System (7a)
sowie bei Systemen mit Richtungsgebern der Erfindung (7b, c, d) gezeigt. In 7a ist
deutlich sichtbar, wie die Airbagklappe der Instrumententafel nach
oben klappt und gegen die Windschutzscheibe 7 schlägt,
während der Airbag bei seiner Expansion zusätzlich
gegen die Windschutzscheibe 7 drückt. In 7b stößt die Abdeckklappe
bei Aufklappen zwar ebenfalls gegen die Windschutzscheibe 7,
jedoch wird die Entfaltung des Airbags dank des Ablenkelements 3b abgelenkt,
so dass der Airbag die Windschutzscheibe 7 nicht zerstört,
da er keinen Druck auf sie ausübt. In 7c wird
die Ablenkung durch die Lamelle 11 noch verstärkt
und das Risiko einer Beschädigung der Windschutzscheibe 7 weiter
gesenkt. In 7d schließlich
ist das Ablenkelement 3b in den formstabilen Träger 1 integriert,
so dass nun auch dieser nicht mehr gegen die Windschutzscheibe 7 schlägt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0929419
B1 [0006]
- - DE 10358896 A1 [0006]
- - DE 10307964 A1 [0006]