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Die
Erfindung betrifft ein Gassackmodul für einen Personenkraftwagen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch ein ein Gassackmodul mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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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.
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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.
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Weiter
vorzugsweise hat das Fangelement weiterhin eine gasleitende Funktion
und es unterteilt den Gassack in einen dem Insassen zugewandten Be reich
und eine Art Wulst oder Blase zwischen dem Armaturenbrett und der
Windschutzscheibe.
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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.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die Figuren näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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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,
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2–5 das
in 1 Gezeigte bei zunehmender Expansion des Gassacks,
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6 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Zuschnitts für
ein Fangelement,
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7 einen
schematischen Querschnitt durch eine eingesetzte Gasgenerator-Einheit,
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8 einen
Zuschnitt für
ein Fangelement gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels,
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9 einen
ersten Faltungsschritt des in 8 gezeigten
Zuschnitts,
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10 das
aus dem in 8 gezeigten Zuschnitt entstandene
Fangelement.
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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 ange ordnet ist.
Im Ruhezustand ist die Gassackhülle 14 in
das Gassackgehäuse 10 eingefaltet; 1 zeigt
einen frühen
Zustand bei der beginnenden Expansion der Gassackhülle 14.
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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.
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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.
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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. Da durch, 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Gas sack 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.
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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.
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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.
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- 10
- Gassackgehäuse
- 10a
- Boden
- 12
- Gasgenerator
- 14
- Gassackhülle
- 14a
- Prallbereich
- 14b
- oberer
Abstützbereich
- 14c
- unterer
Abstützbereich
- 15
- Gasraum
- 20
- Fangelement
- 20a
- unterer
Verbindungsbereich
- 20b
- oberer
Verbindungsbereich
- 21
- Seitenfläche
- 22
- Gewebezuschnitt
- 24
- Ausnehmung
- 26
- Bein
- 28
- Giebel
- 28a
- erster
abgeschrägter
Bereich
- A
- Armaturenbrett
- W
- Windschutzscheibe
- D
- Dummy
- B
- Bereich
- g
- Gerade
- B
- Blase