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Die Erfindung betrifft ein in einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges angeordnetes Airbagmodul, welches in einem Airbagmodulträger gehalten ist, der mit einem Instrumententafelträger fest verbunden ist, wobei bei einer Krafteinwirkung auf das Airbagmodul in Richtung des Instrumententafelträgers eine definierte Bewegung des Airbagmoduls in Richtung des Instrumententafelträgers zugelassen wird.
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Insassenschutzsysteme mit aufblasbaren Gassäcken, so genannten Airbags, gehören mittlerweile zur Standardausstattung moderner Personenkraftwagen. Der Frontairbag für den Fahrzeuglenker ist in der Regel im Lenkrad untergebracht, wohingegen der Frontairbag für den Beifahrer in der Instrumententafel platziert ist. Wird ein nicht angeschnallter Beifahrer zum Beispiel durch eine abrupte Abbremsung des Fahrzeuges relativ zur Instrumententafel beschleunigt, so stellt die Instrumententafel eine Aufprallfläche für den Beifahrer dar. Gerade ein Aufprall des Kopfes des Beifahrers kann bei nicht auslösendem Airbag erhebliche Verletzungen am Kopf des Beifahrers hervorrufen.
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Aus der
DE 101 39 593 A1 ist eine Airbageinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der in einem Generatorgehäuse ein Kopfaufschlagelement an einer ersten Kanalwand des Generatorgehäuses einseitig schwenkbeweglich angeordnet ist und gleichzeitig in einer zweiten ortsfesten Kanalwand des Generatorgehäuses über eine Verbindung einhängbar und in einer Laststellung ausknüpfbar ist. Dadurch wird bei einem Kopfaufprall das Kopfaufschlagelement gegenüber der zweiten Kanalwand nach unten verschwenkt sowie ausgeknüpft, das heißt die harte Kante der Schusskanalwand der Airbageinrichtung wird in die Einrichtung hineinbewegt bzw. verschwenkt und somit der Aufschlag vermindert.
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In der
DE 44 39 576 A1 wird ein Airbagmodul beschrieben, welches an Trägern mittels Haltebuchsen befestigt ist, in die jeweils ein Gummielement eingebracht ist, um damit den Ruck am Ende des Aufblasvorgangs des Luftsacks zu dämpfen.
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Die
DE 44 30 588 C1 offenbart ein Gassack-System, welches zum Teil vom Fahrzeuginsassen wegbewegbar an einem Kraftfahrzeug befestigt ist, um die Verletzungsgefahr des Insassen beim Aufblasen des Gassackes zu verringern. Ein Gassack-System für einen Beifahrersitz ist mittels Biegeblechen an der Kraft- fahrzeugkarosserie befestigt und wird nach Zündung des Gasgenerators unter Verformung der Biegebleche vom Insassen weg verschoben.
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Die
DE 203 10 345 U1 beschreibt ein Gassack-System mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Airbagmodul der eingangs genannten Art anzugeben, das beim Aufschlag des Kopfes des Beifahrers auf das Airbagmodul möglichst geringe Verletzungen am Kopf des Beifahrers hervorruft.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Lösung ermöglicht eine einer einwirkenden Kraft nachgebende und durch konstruktive Maßnahmen bestimmbare Bewegung des Airbagmoduls. Durch dieses Nachgeben des Airbagmoduls zum Beispiel im Falle eines Kopfaufschlages, können schwere Kopfverletzungen vermieden werden, was einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung der Kraftfahrzeuginsassensicherheit darstellt.
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Bei einer Weiterbildung ist die Bewegung des Airbagmoduls in Richtung des Instrumententafelträgers durch ein Verriegelungselement im Airbagmodulträger begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass das Airbagmodul bei einem starken Krafteintrag nicht aus dem Airbagmodulträger gleiten kann.
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Bei einer nächsten Weiterbildung weist das Deformationselement eine definierte Kraft-Steifigkeitskennlinie auf. Die Kraft-Steifigkeitskennlinie kann dabei so modelliert werden, dass der auftreffende Beifahrerkopf möglichst wenig verletzt wird.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Deformationselement plastisch verformbar. Eine eingetragene Kraft wird durch das Deformationselement aufgenommen und der mit der Kraft übertragene Impuls wird nicht reflektiert, so dass die Belastung des auf die Prallfläche auftreffenden Beifahrerkopfes möglichst gering bleibt.
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Alternativ dazu ist das Deformationselement elastisch verformbar. Hierdurch wird das Airbagmodul, nach dem erfolgten Aufschlag und der damit verbundenen Verschiebung des Airbagmoduls, annähernd in seine ursprüngliche Position zurückbewegt.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren erläutert werden. Diese zeigen in:
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1: eine Instrumententafel 1 für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug,
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2: eine vergrößerte Ansicht des Deformationselementes,
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3: eine Ausgestaltung der Erfindung
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4: eine mögliche Ausgestaltung des Deformationselementes.
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1 zeigt eine Instrumententafel 1 für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Instrumententafel 1 ist dabei üblicherweise im Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeugführer und dem Beifahrer angeordnet. Frontal zum Beifahrer ist in modernen Personenkraftwagen unter der Instrumententafeloberfläche 2 ein Airbagmodul 4 angeordnet. Das Airbagmodul 4 wird dabei von einem Airbagmodulträger 7 gehalten, der wiederum fest mit dem Instrumententafelträger 6 verbunden ist. Der Instrumententafelträger 6 ist fest im Fahrzeug zwischen den hier nicht dargestellten A-Säulen hinter einer Spritzwand montiert.
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Bei einer scharfen Abbremsung des Kraftfahrzeuges kann sich der Kopf des Beifahrers, vor allem wenn der Beifahrer nicht angeschnallt ist, abrupt in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 bewegen. Hierbei kann der Kopf des Beifahrers auf die Kopfaufprallfläche 15 prallen, wobei es zu erheblichen Verletzungen des Kopfes des Beifahrers kommen kann. Darüber hinaus ist es denkbar, dass der Airbag bei einem Frontalunfall auf Grund einer Fehlfunktion nicht aus dem Airbagmodulträger 4 austritt, wobei auch in dieser Situation der Kopf des Beifahrers in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 bewegt wird und auf die Kopfaufprallfläche 15 trifft.
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Um das harte Auftreffen des Kopfes des Beifahrers auf die Kopfaufprallfläche 15 zu mildern, ist zwischen dem Airbagmodul 4 und dem Airbagmodulträger 7 ein Deformationselement 8 angeordnet. Trifft der Kopf des Beifahrers auf die Aufprallfläche 15, so wirkt eine Kraft, die das Airbagmodul 4 in die Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 beschleunigt. Da das Airbagmodul 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 beweglich im Airbagmodulträger 7 gelagert ist und das Deformationselement 8 beim Überschreiten einer vorbestimmten Kraft eine Deformation erfährt, verschiebt sich das Airbagmodul 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7, was die am Kopf des Beifahrers wirkenden Aufschlagkräfte verringert.
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Die Grenze, bis zu der sich das Airbagmodul 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 bewegen kann, ist durch das Verriegelungselement 9 vorgegeben. Das Verriegelungselement 9 besteht in diesem Beispiel aus einem am Airbagmodulträger 7 ausgebildeten Langloch 16 und einem am Airbagmodul 4 ausgebildeten Bolzen 17, der in das Langloch 16 eingreift. Der Bolzen 17 kann sich in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 einige Zentimeter im Langloch 16 bewegen. Wenn sich der Bolzen 17 nach einem Kopfaufschlag auf das Airbagmodul 4 vollständig entlang des Langloches 16 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 bewegt hat, ist der Kraftabsorbtionsweg des Airbagmoduls 4 ausgeschöpft. Die Funktion der Kraftabsorbtion über den Kraftabsorbtionsweg wird durch das Deformationselement 8 bestimmt. Hierzu sind unterschiedlichste Ausgestaltungen des Deformationselementes 8 denkbar. Eine davon wird später in 4 näher beschrieben. Durch unterschiedliche Abstimmungen des Deformationselementes 8 und des Langlochs 16 sind individuelle Kraft-Weg-Kennlinien realisierbar.
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Neben der Kopfaufschlagrichtung, die der Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 entspricht, ist in 1 die Airbagentfaltungsrichtung 5 dargestellt. Bei einem Frontalunfall und dem fehlerfreien Funktionieren des Airbagsystems wird im Gasgenerator 14 eine Gasmenge produziert, die in den hier nicht dargestellten, im Airbagmodul 4 platzierten Gassack eingeschossen wird, wodurch der Gassack die Instrumententafeloberfläche 2 durchdringt und sein volles Volumen entfaltet, um den Kopfaufschlag des Beifahrers abzufangen.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Deformationselementes 8, das zwischen dem Airbagmodul 4 und dem Airbagmodulträger 7 angeordnet ist. Das Deformationselement 8 ist hier als in erster Linie zylinderförmiges Bauelement ausgebildet, dessen Zylinderwand durch eine Kraft in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 deformiert wird.
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Auch das Verriegelungselement 9 wird in 2 vergrößert dargestellt. Zu erkennen ist das am Airbagmodulträger 7 ausgebildete Langloch 16 und der am Airbagmodul 4 ausgebildete Bolzen 17. Der Bolzen 17 kann sich entlang der Strecke x im Langloch 16 in Richtung 3 hin zum Airbagmodulträger 7 bewegen. Dazu ist das Airbagmodul 4 derart im Airbagmodulträger 7 gelagert, dass diese Bewegung nur durch das Deformationselement 8 gezielt behindert wird. Die Kraft, die das Deformationselement 8 der Bewegung des Airbagmoduls 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 entgegensetzt, darf eine bestimmte Größe nicht überschreiten, um die Verletzungen am Kopf des Beifahrers beim Aufprall auf die Kopfaufprallfläche 15 möglichst gering zu halten.
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In 3 wird der aus 1 bekannte Aufbau der Instrumententafel 1 mit einem Airbagmodul 4 und dem das Airbagmodul 4 haltenden Airbagmodulträger 7 gezeigt. Auch hier ist der Airbagmodulträger 7 am Instrumententafelträger 6 ausgebildet. Im Unterschied zu 2 ist das Deformationselement 8 nun zwischen dem Airbagmodul 4 und dem Instrumententafelträger 6 angeordnet. Wobei die Funktion des Deformationselementes 8 in der 3 der Funktion des Deformationselementes 8 in der 2 entspricht.
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Auch in 3 findet sich das Verriegelungselement 9 mit dem Langloch 16, das am Airbagmodulträger 7 ausgebildet ist und dem Bolzen 17 der am Airbagmodul 4 ausgebildet ist. Die Funktion des Verriegelungselementes 9 in der 3 entspricht der Funktion des Verriegelungselementes 9 in der 1. Beim Kopfaufschlag in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 auf der Kopfaufprallfläche 15 verschiebt sich das Airbagmodul 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7. Der maximale Verschiebungsweg wird durch das Langloch 16 im Airbagmodulträger 7 begrenzt. Durch die Verschiebung des Airbagmoduls 4 in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 werden die auf den aufprallenden Kopf wirkenden Kräfte möglichst niedrig gehalten. Die Funktion der auf den Kopf wirkenden Kräfte entlang des Weges der Verschiebung in Richtung 3 zum Airbagmodulträger 7 wird durch die Ausgestaltung des Deformationselementes 8 bestimmt. Damit können die unterschiedlichsten Kraft-Weg-Kennlinien realisiert werden.
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Durch die in den 1, 2 und 3 gezeigten Anordnungen mindestens eines Deformationselementes 8 zwischen dem Airbagmodul 4 und dem Airbagmodulträger 7 bzw. zwischen dem Airbagmodul 4 und dem Instrumententafelträger 6 wird ein direkter Aufprall des Kopfes des Beifahrers auf die Kopfaufprallfläche 15 bei nicht auslösendem Airbag möglichst sanft abgefangen. Dies ist ein wichtiger Beitrag zur Insassensicherheit.
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Eine mögliche Ausgestaltung des Deformationselementes 8 wird in 4 näher dargestellt. Dieses Deformationselement 8 ist im Wesentlichen als zylindrische Struktur mit einem inneren Durchmesser 11 und einem äußeren Durchmesser 12 ausgebildet. Der Abstützbereich 19 des Deformationselementes 8 liegt unbeweglich entweder auf dem Airbagmodulträger 7 oder dem Instrumententafelträger 6 auf. Bei einem Aufschlag des Kopfes des Beifahrers entstehen Kräfte, die hier durch die Kraftvektoren 10 gekennzeichnet sind. Diese Kräfte werden über den Krafteinleitungsbereich 18 des Deformationselementes 8 in das Deformationselement 8 eingeleitet, wobei es zur Verformung des Deformationselementes 8 im zylindrischen Bereich 20 kommt. Hierbei wird der zylindrische Bereich 20 verformt, und es entstehen lokale Spannungen 13 auf den Wänden des zylindrischen Bereiches 20.
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Es ist denkbar, dass der zylindrische Bereich 20 sowohl plastisch als auch elastisch verformbar ausgebildet ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass der zylindrische Bereich 20 durch lokale Spannungen 13 beim Überschreiten einer vorbestimmten Kraft und/oder beim Erreichen der Bruchdehnung des verwendeten Werkstoffes in sich zerbricht. Bei der Ausgestaltung des Deformationselementes 8 besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, und die Funktion der Kraftaufnahme entlang der Strecke x kann hinsichtlich des besten Insassenschutzes optimiert werden. Als Beispiel ist im Diagramm 21 zunächst eine mit dem Weg x linear ansteigende Funktion der Kraft F(x) dargestellt, die beim Erreichen der Position x1 in eine exponentiell ansteigende Kraftfunktion F(x) übergeht. Die Funktion F(x) ist im Diagramm 21 nur exemplarisch gewählt. Es ist denkbar, mit dem Deformationselement 8 jede mögliche Kraftfunktion F(x) zu realisieren. Die Kraftfunktion F(x) wird hierbei dem optimalen Insassenschutz angepasst. Das Deformationselement 8 kann in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet sein und es sind verschiedene Federmechanismen denkbar.
