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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivpolster für den Aufprallschutz von Insassen in Kraftfahrzeugen und insbesondere auf ein Aktivpolster mit einer aufblasbaren Blase, die durch Wandplatten aus Kunststoff gebildet ist, welche zur Bildung einer hermetischen Versiegelung heiß verschweißt sind, wobei eine Wand für ein kontrolliertes Freisetzen von Aufblasgas entlüftet wird.
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Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer mit Gas aufblasbaren Blase zur Aufnahme von Aufprallen und zur Reduzierung von Insassentrauma bei einem Zusammenstoß. Im Gegensatz zu entfaltbaren Airbag-Kissen, die aus verschiedenen Stoffen bestehen, welche beim Aufblasen von hinter verschiedenen Öffnungen hervortreten, wird bei Aktivpolstern die Innenverkleidungsfläche (zum Beispiel das Armaturenbrett, das Handschuhfach, die Beifahrertür oder die Rückenlehne) selbst zum Ausdehnen zu Beginn eines Aufprallereignisses zum Aufnehmen des Aufpralls und zum Abführen von Energie durch die Wirkung eines Aufblasgases verwendet. In dem am 26. Juni 2012 erteilten
US-Patent 8 205 909 , das hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird, wird ein in eine Handschuhfachklappe integriertes Aktivkniepolster offenbart, das leicht und optisch ansprechend ist. Das am 2. Juli 2013 erteilte
US-Patent 8 474 868 , das hierin auch durch Bezugnahme mit aufgenommen wird, offenbart eine typische Struktur, bei der ein Aktivpolster eine Vorderwand- oder Verkleidungsplatte enthält, die einem Fahrzeuginsassen zugewandt ist und entlang einem versiegelten Umfang an einer Hinterwand oder einem Blasenglied befestigt ist. Eine oder beide der Wände sind verformbar, um eine ausdehnbare, aufblasbare Blase bereitzustellen. Zum Beispiel kann das Blasenglied einen gefalteten (das heißt zieharmonikaartigen) Bereich aufweisen, der sich während des Aufblasens geradezieht.
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Die Vorder- und die Rückwand einer typischen Blase für ein Aktivpolster bestehen aus geformten Thermoplasten, wie zum Beispiel Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Sie sind in der Regel spritzgegossen, könnten aber auch blasgeformt sein. Bei getrennter Ausbildung müssen die Vorder- und die Rückwand zur Bildung der aufblasbaren Blase um ihren Umfang herum hermetisch verbunden werden. Die Verbindung muss so fest sein, dass sie einer Trennung widersteht, die sich aus hohen Aufblasdrücken beim Aufblasen ergeben könnten und die sich ergeben, wenn ein Insasse gegen das Polster prallt. Die Umfangsversiegelung wird beispielsweise durch Heißschweißen gebildet.
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Es ist bekannt, dass zur Optimierung der Abführung von Energie, wenn ein Insasse einen Airbag oder ein Aktivpolster berührt, Aufblasgas entlüftet werden sollte, um ein kontrolliertes Zusammenfallen des Airbags zu gestatten, der den aufprallenden Insassen sicher verlangsamt. Das am 13. Mai 2014 erteilte
US-Patent 8 720 943 , das hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird, offenbart eine aktive Entlüftungsstruktur zur Bereitstellung einer variablen Entlüftungsströmungsrate.
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Es sind verschiedene Arten von Strukturen und Stellen an einem gefalteten Blasenglied zum Entlüften von Aufblasgas während des Aufblasens und während einer Belastung durch einen aufprallenden Insassen offenbart worden. Entlüftungsstellen sind beispielsweise auf den mittleren, flachen Bereichen der Blasenwand, in dem gefalteten Leitbereich der Blasenwand und in Schweißdomen, die die Blasenwand zum Beispiel an einer Reaktionsfläche befestigen, offenbart worden. Es ist vorgeschlagen worden, dass Entlüftungen 1) in großer Nähe zu lokalen Bereichen, in denen die Spannungen von Aufblaskräften eine höchste Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Schweißnaht bewirken können, oder 2) mit einer räumlichen Verteilung, die die in verschiedenen Bereichen des Polsters bereitgestellten Rückhaltekräfte einstellt, platziert werden können. Da es wünschenswert ist, die Entlüftung(en) nahe der Heißschweißnaht zu positionieren, wird die äußerste Falte oftmals für die Entlüftungsstellen ausgewählt. Bei Spritzgießen des Blasenglieds sind die Fensteröffnungen für die Entlüftungen an der äußersten Falte oben (das heißt an der Spitze) der Falte positioniert worden, da dadurch der Spritzgießvorgang unterstützt wird und die Formwerkzeuge vereinfacht werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der sich ergebende Gasstrom unter gewissen Umständen nicht die beabsichtigte Verringerung der Schweißspannung während der anfänglichen Aufblasstadien bereitgestellt hat.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Aktivpolster an einer Innenverkleidungsfläche eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs angebracht. Eine aus Kunststoff geformte Verkleidungswand entfaltet sich in einer Entfaltungsrichtung zu einem Insassen im Innenraum. Ein aus Kunststoff geformtes Blasenglied ist entlang einem Außenumfang durch eine Heißschweißnaht mit der Vorderwand verbunden, um eine aufblasbare Blase zu bilden. Das Blasenglied enthält mindestens eine im Wesentlichen um den Umfang verlaufende Falte neben der Heißschweißnaht zum Auseinanderfalten als Reaktion auf das Einspeisen eines Aufblasgases in die aufblasbare Blase. Ein Reaktionsglied ist mit einem mittleren Bereich des Blasenglieds verbunden, um eine Reaktionsfläche zum Ausdehnen des Blasenglieds bereitzustellen.
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Die Falte weist eine nahe dem Reaktionsglied angeordnete Spitze auf und weist ein Außenband zwischen der Spitze und der Heißschweißnaht auf, von dem sich mindestens ein Teil senkrecht zum Reaktionsglied erstreckt. Eine Pufferzone ist das Außenband umgebend zwischen der Verkleidungsvorderwand und dem Reaktionsglied ausgebildet. Die Falte weist eine Entlüftungsöffnung auf, die zumindest teilweise in dem Außenband ausgebildet ist und einen hindernisfreien Weg für Aufblasgas von der aufblasbaren Blase zur Pufferzone bereitstellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine nach außen gerichtete perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Aktivkniepolster-Handschuhfachklappensystems eines Typs, auf den die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
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2 ist eine perspektivische Hinteransicht einer aufblasbaren Blasenanordnung eines Aktivpolsters.
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3 ist ein Seitenquerschnitt, der eine Aktivpolsteranordnung nach dem Stand der Technik zeigt.
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4 ist eine Draufsicht von hinten auf ein Blasenglied mit mehreren Entlüftungsöffnungen, die um eine äußerste Falte herum verteilt sind.
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5 ist eine perspektivische Hinteransicht einer aktiven Handschuhfachanordnung, wobei ein Rand teilweise weggebrochen ist.
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6 ist eine Vergrößerung eines Teils von 5, das eine Entlüftungsöffnung enthält.
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7 ist ein Querschnitt, der eine Grenzfläche einer Entlüftungsöffnung nach dem Stand der Technik mit einer Reaktionsfläche zeigt.
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8 ist ein Querschnitt, der eine modifizierte Entlüftungsöffnung der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine perspektivische Ansicht einer Entlüftungsöffnung in einem Blasenglied gemäß einer Ausführungsform.
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10 ist eine perspektivische Ansicht einer Entlüftungsöffnung in einem Blasenglied gemäß einer anderen Ausführungsform.
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11 ist eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Aktivpolsteranordnung der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine perspektivische Hinteransicht eines Blasenglieds und einer Verkleidungsplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, weist ein Aktivkniepolstersystem 10 nach dem Stand der Technik eine Basisplattenkomponente 11 auf, die das Fundament für das Polster bildet. Die Grundplatte 11 kann durch Anlenken an einem Aufbewahrungsfach oder Handschuhfach 12 am Fahrzeug befestigt sein, wie in 1 gezeigt, oder an einer anderen Struktur, wie zum Beispiel einem Armaturenbrettträger, der unter einer Lenksäule positioniert ist, angebracht sein. Solche Stellen befinden sich in der Nähe der Knie eines einzelnen Insassen, der sich in einer entsprechenden Sitzposition innerhalb eines Fahrzeugs befindet.
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Bei dieser Anordnung ist die Basis 11 eine Klappeninnenwand oder -auskleidung, die als eine Reaktionsfläche zum Tragen einer aufblasbaren Blase wirkt, die durch eine Hinterwand (Blasenwand) 13 und eine Vorderwand (Verkleidungswand) 14, die um ihren Umfang 15 verbunden sind, gebildet wird. Die Wände 13 und 14 bestehen vorzugsweise aus geformten Kunststoffen (wie z. B. thermoplastischem Polyolefin (TPO)) und sind durch Kunststoffheißschweißen, wie z. B. Heizelement- oder Vibrationsschweißen, verbunden, um zur Bildung einer aufblasbaren Blase eine Umfangsversiegelung um einen mittleren Bereich 17 zu bilden. Eine Aufblasgasquelle 16 wird elektronisch zum Aktivieren während eines Zusammenstoßes gesteuert, um Gas zum Aufblasen des Polsters freizusetzen. Die Vorderwand 14 kann die Class-A-Innenverkleidungsfläche, wie z. B. die Außenfläche der Handschuhfachklappe, umfassen, oder auf ihre äußere Fläche kann eine zusätzliche Haut oder Abdeckung (nicht gezeigt) aufgebracht sein.
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2 ist eine Hinteransicht einer aufblasbaren Blase 20 für ein Aktivpolster. Eine aus Kunststoff geformte Vorderwand oder Verkleidungsplatte 21 überlagert ein(e) aus Kunststoff geformte(s), ausdehnbare(s) Hinterwand oder Blasenglied 22. Die Wand 21 und das Blasenglied 22 sind durch Heißschweißen eines Flansches 23 an eine Innenfläche der Verkleidungswand 21 um einen geschlossenen Umfangsbereich 23 verbunden, um eine aufblasbare Blase zu bilden, die zwischen der Wand 21 und dem Blasenglied 22 ein offenes mittleres Volumen aufweist, um während eines Zusammenstoßereignisses ein Aufblasgas von einem Gasgenerator 24 zu empfangen, der in einer Vertiefung 25 des Blasenglieds 22 befestigt ist. Das Blasenglied 22 enthält mehrere Falten, wie z. B. 26 und 27, um der Ausdehnung des Blasenglieds 22 während des Aufblasens Rechnung zu tragen. Die Falte 27 ist eine äußerste Falte, die sich neben dem Schweißflansch 23 befindet. Von einem mittleren Bereich des Blasenglieds 22, der innerhalb der Leitfalten 26 und 27 angeordnet ist, stehen mehrere Befestigungsdome (d. h. Vorsprünge) 28 vor. Die Dome 28 werden dazu verwendet, das Blasenglied 22 an einer Reaktionsfläche (nicht gezeigt) zu befestigen. Ein Paar Entlüftungslöcher 30 und 31 durchdringen das Blasenglied 22 an einer Spitze der äußersten Falte 27.
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3 zeigt einen Querschnitt der Blase 20, die an einer Reaktionswand 34 angefügt ist. Der Befestigungsdom 28 kann zum Beispiel durch Heißschweißen mit der Reaktionswand 34 verbunden sein. Die Leitfalte 27 wird von einer Fensteröffnung 33 durchdrungen, um eine Entlüftung bereitzustellen. Während des Entfaltens infolge der Zufuhr eines Aufblasgases in einen Blasenhohlraum 36 entfaltet sich die Verkleidungsvorderwand 21 in einer Entfaltungsrichtung 35 zu einem Insassen im Innenraum eines Fahrzeugs.
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4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Blasenglieds 40 mit einem Umfangsschweißflansch 41 entlang einem Umfangsrand des Blasenglieds 40. Eine gefaltete Leitfläche umfasst eine Falte 42, die um den Umfang innerhalb des Schweißflansches 41 angeordnet ist und sich während einer Polsterentfaltung auseinanderfaltet. Mehrere Entlüftungsöffnungen 43 sind in der Falte 42 ausgebildet, da eine große Nähe zu der Heißschweißnaht ein besseres Spannungsabbauvermögen an der Schweißung gewährleistet.
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5 zeigt eine aktive Handschuhfachanordnung 45, die eine Klappeninnenauskleidungswand 46 enthält, welche eine Reaktionsfläche für ein aufblasbares Polster bereitstellt und ein Staufach 47 und eine Rastverriegelung 48 stützt. Eine Verkleidungsvorderwand 50 ist entlang einem Schweißflansch 52 an einem Blasenglied 51 befestigt. Eine äußerste Falte 53 ist neben dem Flansch 52 angeordnet. Ein mittlerer Bereich (nicht gezeigt) des Blasenglieds 51 ist an der Klappeninnenwand/Reaktionsfläche 46 befestigt.
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Wie in 6 gezeigt, enthält die äußerste Falte 53 eine Spitze 54, die sich der Reaktionswand 46 stark annähert. Ein Außenband 55 der Falte 53 erstreckt sich zwischen der Spitze 54 und dem Schweißflansch 52 derart, dass mindestens ein Teil des Außenbands 55 im Wesentlichen senkrecht zur Reaktionswand 46 ausgerichtet ist, das heißt, den Seiten des Polsters entlang einer radial nach außen verlaufenden Richtung des Blasenglieds 51 zugekehrt ist. In der Spitze 54 enthält die Falte 53 eine Entlüftungsöffnung 56 nach dem Stand der Technik. Wie in 7 gezeigt, wird ein Strömungspfad 57 für Aufblasgas, der durch die Entlüftungsöffnung 56 entleert wird, durch die große Nähe der Reaktionswand 46 teilweise blockiert. Folglich kann sich entlang der Schweißnaht, die den Flansch 52 mit der Verkleidungswand 50 verbindet, aufgrund der Reduzierung der effektiven Strömungsrate durch die Entlüftungsöffnung 56 übermäßiger Aufblasgasdruck ansammeln. Eine Vergrößerung der Abmessung der Entlüftungsöffnung 56 zum Erhöhen der anfänglichen Strömungsrate und zum Reduzieren der anfänglichen Spannung aus Druckaufbau kann unerwünscht sein, da dies zu einer zu hohen Strömungsrate führen würde, wenn die Falte 53 beginnt, sich auseinanderzufalten, und die Reaktionswand 46 keine Blockierung mehr darstellt.
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Wie in 8 gezeigt, nutzt die vorliegende Erfindung eine Pufferzone aus, die in der Regel in einer Aktivpolsteranordnung, wie zum Beispiel einer aktiven Handschuhfachklappe, vorgesehen ist. Somit ist ein Blasenglied 60 durch Heißschweißen entlang einem Schweißflansch 61 mit der Verkleidungsplatte 50 verbunden. Das Blasenglied 60 weist eine äußerste Falte mit einem Außenband 62, das einer Pufferzone 65 zugekehrt ist, und einer Spitze 63, die der Reaktionswand 46 zugekehrt ist, auf. Die Pufferzone 65 zwischen der Verkleidungswand 50 und der Reaktionswandfläche 46 definiert einen Raum, der ein Volumen aufweist, das größer ist als das Volumen in der äußersten Falte, und kann toroidal um den gesamten Umfang der äußersten Falte fortgeführt werden. Eine Entlüftungsöffnung 64 in der äußersten Falte ist in dem Außenband 62 zwischen der Spitze 63 und dem Schweißflansch 61 zumindest teilweise ausgebildet. Die Entlüftungsöffnung 64 weist einen unteren Rand 67 nahe dem Flansch 61 und im Außenband 62 auf. Ein Auslasspfad 66 von innerhalb des Blasenglieds 60 durch die Entlüftungsöffnung 64 direkt in die Pufferzone 65 wird für das Aufblasgas verfügbar. Da hier weniger Strömungswiderstand gegenüber der Seite des Blasenglieds 60 in die Pufferzone 65 besteht, erfolgt der Großteil des anfänglichen Gasstroms (das heißt, vor dem Auseinanderfalten der Falten und Bewegen der Verkleidungsplatte 50 von der Reaktionswand 46 weg) zu der Seite. Ein Teil der Entlüftungsöffnung 64 kann immer noch in der Spitze 63 ausgebildet sein (zum Beispiel für ein leichteres Formen). Die Spitze 63 erstreckt sich um eine Höhe h von der Verkleidungsplatte 50. Der proximale Rand 67 befindet sich näher an der Verkleidungsplatte 50, vorzugsweise auf einer Höhe, die kleiner als ungefähr zwei Drittel von h und besonders bevorzugt ungefähr die Hälfte von h ist.
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Entlüftungsöffnung 64 mit einem oberen Abschnitt 68, der in der Spitze 63 ausgebildet ist, und einem unteren Abschnitt 69 im Außenband 62 zeigt. 9 zeigt eine Modifikation einer bestehenden Blasenausführung mit Entlüftungsöffnungen in den Spitzen. Der untere Abschnitt 69 weist eine Breite von Seite zu Seite auf, die zur Bereitstellung eines Soll-Strömungskoeffizienten in Richtung der Pufferzone ausgewählt ist. Somit kann der untere Abschnitt 69 eine andere Breite als der obere Abschnitt 68 aufweisen. Ein zur Seite verlaufender Strömungspfad durch den unteren Abschnitt 69 kann während der anfänglichen Aufblasstadien vorherrschen, da er relativ ungehindert ist. Somit werden Spannungen an der durch den Flansch 61 gebildeten Heißschweißnaht nach Wunsch reduziert.
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10 zeigt eine alternative Ausführungsform für eine Entlüftungsöffnung 70 mit einem distalen Rand 71, einem proximalen Rand 72 und inneren Rändern 73 und 74, die zu einer Öffnung mit einer gleichförmigen Breite führen. Der proximale Rand 72 ist im Außenband 62 positioniert, um einen ungehinderten Pfad für Aufblasgas in die das Außenband 62 umgebende Pufferzone bereitzustellen. 11 zeigt die räumliche Beziehung zwischen der Verkleidungsplatte 50, der Reaktionswand 46 und der Entlüftungsöffnung 70, die die Pufferzone 65 erzeugt.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Blasenglied 60 mehrere Entlüftungsöffnungen 70, 75, 76 und 77 enthält, die in der äußersten Falte ausgebildet sind, wobei mindestens ein Teil jeder Entlüftungsöffnung teilweise im Außenband der äußersten Falte ausgebildet ist. Dadurch wird ein ungehinderter Pfad für Aufblasgas von innerhalb des Blasenglieds 60 in eine Pufferzone 80 bereitgestellt. Die Pufferzone 80 erstreckt sich auf allen Seiten des Blasenglieds 60 aufgrund der Schalenform der Reaktionswand 46.
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Durch Reduzieren des Strömungswiderstands durch die Entlüftungsöffnung(en) verbessert die Erfindung die Gesamtschweißleistung. Darüber hinaus verringert sie die Empfindlichkeit des Abgasstroms gegenüber der sich ändernden Ausrichtung der Entlüftungsöffnungen zu der Reaktionswand während des fortschreitenden Auseinanderfaltens des Blasenglieds.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8205909 [0002]
- US 8474868 [0002]
- US 8720943 [0004]
