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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Strukturen, die für einen Aufprallschutz und/oder
ein Aufprallenergiemanagement etwa zu dem Zeitpunkt eines Fahrzeugaufpralls
verwendet werden, und im Spezielleren ein Mittel zum Entfalten mechanischer
Strukturen, die volumetrisch wieder konfigurierbar sind wie z. B.
dass sie ein kleines Volumen einnehmen, wenn sie in einem ruhenden
Zustand sind, und dann schnell zu einem größeren Volumen in einem entfalteten
Zustand expandieren, wenn sie benötigt werden, um einen Aufprallschutz
und/oder ein Aufprallenergiemanagement bereitzustellen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Fahrzeug kann zusätzlich
zu den inhärenten
Knautscheigenschaften seiner Struktur speziell vorgesehene Aufprallenergiemanagementstrukturen
besitzen. Deren Funktion besteht ausschließlich darin, Energie im Falle
eines Aufpralls abzuleiten. Solche speziell vorgesehene Strukturen
besitzen vorbestimmte Knautscheigenschaften, die zu dem resultierenden
Verzögerungsimpuls,
dem die Insassen unterworfen sind, beitragen.
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Im
Stand der Fahrzeugtechnik gibt es zwei bekannte Arten von solchen
speziell vorgesehenen Aufprallenergiemanagementstrukturen: jene,
die passiv sind, und jene, die aktiv sind.
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Ein
Beispiel einer passiven speziell vorgesehenen Aufprallenergiemanagementstruktur
ist ein expandiertes Wabenzellenmaterial, das in einem beschränkten Maß in bestimmten
Fahrzeugen verwendet wurde. 1 zeigt
beispielhaft den Prozess einer Herstellung eines Wabenzellenmaterials.
Eine Rolle 10 aus einem bahnförmigen Material mit einer vorgewählten Breite
W wird zerschnitten, um eine Anzahl von Substratbahnen 12 bereitzustellen,
wobei jede Bahn eine Anzahl von eng beabstandeten Klebestreifen 14 aufweist.
Die Bahnen 12 werden gestapelt und der Klebstoff abgebunden,
um dadurch einen Block zu bilden, der als HOBE® (eingetragenes
Warenzeichen der Hexcel Corporation)-Block 16 bezeichnet wird
und eine Dicke T aufweist. Der HOBE-Block wird dann in geeignete
Längen
L geschnitten, um dadurch HOBE-Wabenkörper 18 bereitzustellen.
Der HOBE-Wabenkörper
wird dann durch seine oberen und unteren Flächen 20, 22,
die voneinander getrennt sind, expandiert, wobei die Klebestreifen
während dessen
als Knoten dienen, wo sich berührende
Bahnen aneinander befestigt werden. Ein vollständig expandierter HOBE-Wabenkörper besteht
aus einem Wabenzellenmaterial 24 mit deutlich erkennbaren sechseckigen
Zellen 26. Das Verhältnis
der ursprünglichen
Dicke T zu der expandierten Dicke T' liegt zwischen 1 zu 20 und 1 zu 60.
Ein expandiertes Wabenzellenmaterial stellt ein Aufprallenergiemanagement
parallel zu der Zellenachse auf Kosten eines Fahrzeugraums bereit,
der durch diese speziell vorgesehene Energiemanagementstruktur dauerhaft eingenommen
wird ist.
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Typischerweise
besitzen Aufprallenergiemanagementstrukturen eine statische Konfiguration,
in der ihr Ausgangsvolumen ihr fixes, wirksames Volumen ist, d.
h., sie leiten Energie ab und wandeln die Zeitablaufeigenschaften
des Verzögerungsimpulses um,
indem sie von einem größeren zu
einem kleineren Volumen zusammengedrückt werden (d. h., Eindrücken oder
Hubvergrößerung eines
Kolbens in einem Zylinder). Da diese passi ven Aufprallenergiemanagementstrukturen
ein maximales Volumen in dem nicht eingedrückten/nicht hubvergrößerten,
ursprünglichen
Zustand einnehmen, nehmen sie schon an sich Fahrzeugraum ein, der
speziell für
ein Aufprallenergiemanagement vorgesehen sein muss, wobei der Kontraktionsraum
andernfalls nicht stabil ist. Anders ausgedrückt verwenden passive Aufprallenergiemanagementstrukturen
wertvollen Fahrzeugraum, der gleich ihrem ursprünglichen Volumen ist, der über die
gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs ausschließlich speziell für das Aufprallenergiemanagement
vorgesehen ist, obwohl es sein kann, dass es niemals oder nur einmal
während
dieser Zeitspanne zu einem Aufprall kommt. Dieser eingenommene Kontraktionsraum
ist für
andere Zwecke nicht verfügbar,
einschließlich
Funktionen wie z. B. ein geräumigeres
Fahrzeuginneres und Designflexibilität zu ermöglichen.
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Die
fixe vordere und hintere Anordnung eines Kniefängers kann beschränken, wie
weit der untere Abschnitt des Armaturenbretts vor und weg von den
Knien eines Insassen angeordnet werden kann. Diese Einschränkung kann
den Komfort des Insassen beeinträchtigen.
Die Position von derzeitigen, in Position fixierten Kniefängersystemen
schränkt
auch eine innere Geräumigkeit
ein. Es ist bekannt, dass die Verwendung von aufblasbaren Kniefängersystemen
die Anordnung des unteren Abschnitts des Armaturenbretts nach hinten
bringt, falls bevorzugt. Solche durch einen Aufprall ausgelöste aufblasbare Kniefängersysteme
ziehen sich jedoch typischerweise nicht automatisch zurück und könnten nach
einer Betätigung
einen vollständigen
Austausch erfordern. Solch ein Austausch ist kostspielig, Kosten,
die von dem Konsumenten getragen werden.
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Aktive
Aufprallenergiemanagementstrukturen haben eine vorbestimmte Größe, die
zum Zeitpunkt eines Aufpralls expandiert, um ihren Beitrag zu einem
Aufprallenergiemanagement zu erhöhen.
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Eine
Art von speziell vorgesehener aktiver Aufprallenergiemanagementstruktur
ist eine Hubvergrößerungsvorrichtung,
prinzipiell in der Form einer Kolben- und Zylinderanordnung. Hubvergrößerungsvorrichtungen
weisen geringe Kräfte
bei einer Ausdehnung und deutlich größere Kräfte bei einem Zusammendrücken auf
(wie z. B. ein ausziehbares/einziehbares Dämpfersystem), das beispielsweise
an entweder dem vorderen oder hinteren Ende des Fahrzeugs montiert
und in der erwarteten Richtung eines aufprallinduzierten Knautschens
orientiert ist. Die Stangen solcher Vorrichtungen würden ausgedehnt
sein, um die zuvor leeren Räume
bei der Detektion eines bevorstehenden Aufpralls oder eines stattfindenden
Aufpralls zu überspannen
(wenn sie vor der Eindrückfront
angeordnet sind). Diese Ausdehnung könnte alternativ durch Signale
von einem Voraufprall-Warnsystem oder von Aufprallsensoren ausgelöst werden
oder eine mechanische Reaktion auf den Aufprall selbst sein. Ein
Beispiel wäre
eine Vorwärtsausdehnung
der Stange auf Grund ihrer Trägheit
unter einem Aufprallimpuls mit einem hohen G. Die Nachteile solch
eines Ansatzes umfassen eine große Masse und ein begrenztes
Expansionsverhältnis
(1 zu 2 anstelle von 1 zu 20 bis 1 zu 60, die mit einem zusammengedrückten Wabenzellenmaterial möglich sind).
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Eine
weitere Art von aktiver speziell vorgesehener Aufprallenergiemanagementstruktur
umfasst aufblasbare Airbags oder pyrotechnische Druckluftdosen.
Die Nachteile solcher Systeme umfassen zusätzlich zu den oben erläuterten
geringe Kraftniveaus und niedrige Verhältnisse von Eindrückkraft
zu hinzugefügter
Masse auf Grund des Mangels an mechanischer Steifigkeit dieser Systeme.
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Demgemäß wird in
der Fahrzeugtechnik nach wie vor eine speziell vorgesehene Fahrzeugaufprallenergiemanagementstruktur
benötigt,
die in Zeiten, in denen kein Aufprallereignis stattfindet, offene
Räume für andere Zwecke
als ein Aufprallimpulsmanagement bereitstellt, ein hohes Zusammendrückverhältnis, große Eindrückkraft
und ein niedriges Verhältnis
von Eindrückkraft
zu Masse bereitstellt.
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Beispiele
solcher aktiver und passiver Vorrichtungen sind in dem US-Patent Nr. 6 702
366, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, im Detail
beschrieben. Das US-Patent Nr. 6 702 366 sieht sowohl aktive als
auch passive Aufprallenergiemanagementstrukturen vor. Im Speziellen
beschreibt das US-Patent Nr. 6 702 366 die Verwendung eines Wabenzellenmaterials,
wie das oben beschriebene, das etwa zum Zeitpunkt eines Aufpralls aus
einem ruhenden Zustand in einen entfalteten Zustand expandiert.
Das US-Patent Nr. 6 702 366 sieht kein spezielles Entfaltungsmittel
des Wabenzellenmaterials vor.
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Insassenschutzvorrichtungen
und Aufprallenergiemanagementvorrichtungen wurden nicht mit Entfaltungsmitteln
versehen, da die meisten solcher Vorrichtungen eine ausgewählte Größe und Anordnung
aufweisen und sich nur verformen, um Aufprallenergie zu absorbieren
oder Fahrzeuginsassen oder Fußgänger zu
schützen.
Als solches gab es eine langsame Entwicklung von Entfaltungsmitteln
für solche
Vorrichtungen.
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Demgemäß gibt es
im Stand der Fahrzeugtechnik nach wie vor Bedarf an einem Mittel
zum Entfalten einer volumenfüllenden
mechanischen Struktur in Bezug auf ein Fängersystem, das eine Entfaltung
der volumenfüllenden
mechanischen Struktur aus einem ruhenden Zustand in einen entfalteten
Zustand etwa zum Zeitpunkt eines Aufprallereignisses bewirkt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einer Ausführungsform
hierin ist eine volumenfüllende
mechanische Struktur zum Umwandeln eines Aufpralls vorgesehen, die
umfasst: ein Fängersystem,
das durch einen äußeren Fänger und
einen inneren Fänger
definiert ist; ein Wabenzellenmaterial, das aus einem ruhenden Zustand
in einen entfalteten Zustand expandierbar ist, wobei das Wabenzellenmaterial
zwischen dem äußeren und
inneren Fänger
angeordnet ist, die zusammenwirkend mit dem Wabenzellenmaterial
positioniert sind, um Flächen abzudecken,
die das Wabenzellenmaterial in dem entfalteten und ruhenden Zustand
definieren; ein Mittel zum Entfalten des Wabenzellenmaterials aus
dem ruhenden Zustand in den entfalteten Zustand, das bewirkt, dass
der äußere Fänger sich
von dem inneren Fänger
geradlinig weg bewegt; und ein Halteseil, das ein Ende des Wabenzellenmaterials
mit dem Mittel zum Entfalten des Wabenzellenmaterials aus dem ruhenden
Zustand in den entfalteten Zustand wirksam verbindet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
hierin ist auch ein System zum Nutzbarmachen von Energie aus einer
Entfaltung eines Airbags vorgesehen, um eine Fahrzeugvorrichtung
anzutreiben, das umfasst:
ein Airbagmodul; einen Airbag, der
an dem Airbagmodul angeordnet ist; einen Airbag-Gasgenerator, der
an dem Airbagmodul angeordnet ist, wobei der Airbag-Gasgenerator
in wirksamer Verbindung mit dem Airbag steht, um diesen aufzublasen;
eine Spule, die drehbar um den Airbag-Gasgenerator angeordnet ist;
und ein Halteseil mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende,
wobei zumindest ein Abschnitt des ersten Endes des Halteseils auf
die Spule gewickelt wird, die drehbar durch eine Entfaltung des Airbags
ist, und ein zweites Ende in Verbindung mit der Fahrzeugvorrichtung
steht; wobei die Spule empfänglich
für eine
Drehung ist, wenn sie durch aufprallende Gasgeneratorgase von dem
Airbag-Gasgenerator belastet wird, um das Halteseil, das verwendet wird,
um die Fahrzeugvorrichtung anzutreiben, aufzuwickeln.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform hierin
ist ein Verfahren zum Dämpfen
einer Fahrzeugunfall-Energieeinwirkung bereitgestellt. Das Verfahren
umfasst ein Befestigen einer volumenfüllenden mechanischen Struktur
an einem Fängersystem,
das durch einen äußeren Fänger und
einen inneren Fänger
eines Fahrzeugs definiert ist, wobei die volumenfüllende mechanische
Struktur ein Wabenzellenmaterial umfasst, das aus einem ruhenden
Zustand in einen entfalteten Zustand expandierbar ist. Das Wabenzellenmaterial
ist zwischen dem äußeren und
inneren Fänger
angeordnet ist, die zusammenwirkend mit dem Wabenzellenmaterial
positioniert sind, um Flächen
abzudecken, die das Wabenzellenmaterial in dem entfalteten und ruhenden
Zustand definieren. Die volumenfüllende
mechanische Struktur umfasst ferner ein Mittel zum Entfalten der
volumenfüllenden mechanischen
Struktur aus dem ruhenden Zustand in den entfalteten Zustand. Ein
Halteseil verbindet wirksam ein Ende des Wabenzellenmaterials mit dem
Mittel zum Entfalten des volumenfüllenden mechanischen Struktur
aus dem ruhenden Zustand in den entfalteten Zustand und das Wabenzellenmaterial
expandiert durch das Mittel zum Entfalten bei etwa einer Energieeinwirkung
auf das Fahrzeug, die bewirkt, dass der äußere Fänger sich von dem inneren Fänger geradlinig
weg bewegt, wobei das Wabenzellenmaterial kinetische Energie von
der Energieeinwirkung absorbiert.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform hierin
ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das mit einer Aufprallenergiemanagementstruktur
ausgestattet ist, die umfasst: ein Fängersystem; eine Aufprallenergiemanagementstruktur,
die mit dem Fängersystem
verbunden ist, wobei die Aufprallenergiemanagementstruktur eine
volumenfüllende
mechanische Struktur um fasst, die mit dem Fängersystem verbunden ist, wobei
die volumenfüllende
mechanische Struktur von einem ersten Volumen zu einem zweiten Volumen
expandierbar ist, wobei das zweite Volumen größer als das erste Volumen ist;
eine freiliegende Fängerfläche, die
zusammenwirkend mit der mechanischen Struktur positioniert ist,
um selektiv eine Fläche
des ersten und zweiten Volumens abzudecken, wobei die freiliegende
Fängerfläche einen
ruhenden Zustand für
das erste Volumen und einen entfalteten Zustand für das zweite
Volumen aufweist; ein Mittel für
eine Entfaltungsexpansion der mechanischen Struktur von dem ersten
Volumen zu dem zweiten Volumen und zum Regeln eines Übergangs
aus dem ruhenden Zustand in den entfalteten Zustand der freiliegenden
Fängerfläche; und
ein Halteseil, das ein Ende des Wabenzellenmaterials mit dem Mittel
für eine
Entfaltungsexpansion des Wabenzellenmaterials von dem ersten Volumen
zu dem zweiten Volumen wirksam verbindet.
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Die
oben angeführten
Ausführungsformen sorgen
für eine
mechanische, aktive, speziell vorgesehene Aufprallenergiemanagementstruktur
zum Bereitstellen eines Aufprallschutzes und/oder eines Aufprallenergiemanagements,
wobei die Struktur ein ruhendes (anfängliches) Zustandsvolumen aufweist, aber
dann im Fall eines Aufpralls verschiedene Entfaltungsmittel verwendet,
die zeitgerecht zu einem viel größeren entfalteten
Volumen zum Bereitstellen eines Managements von Energie eines erwarteten Aufpralls
expandieren.
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Die
aktive, speziell vorgesehene Aufprallenergiemanagementstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung
ist direkt auf den nachteiligen Platzraub von Aufprallenergiemanagementstrukturen
nach dem Stand der Technik gerichtet. Dies speziell deshalb, da
sie ein geringes ruhendes Volumen (während normaler Fahrbedingungen)
besitzt, was einen leeren Raum daneben zulässt, um ein geräumigeres Fahrzeuginneres
und Designflexi bilität
zu ermöglichen,
und erst vor oder in Ansprechen auf einen Aufprall ein größeres entfaltetes
Volumen annimmt.
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Die
grundlegende Ausführungsform
der Aufprallenergiemanagementstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Wabenzellenmaterial-Wabenkörper (Wabenkörper) vor
einer Expansion wie z. B. hergestellt von Hexcel Corp., Pleasanton,
Calif., wobei eine Expansion des Wabenkörpers in einer Ebene quer zu
der Zellenachse seiner Zellen erfolgt und ein Aufpralleindrücken parallel
zu der Zellenachse vorgesehen ist.
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Der
Wabenkörper
nimmt ein Volumen von irgendwo zwischen ca. 1/20 bis 1/60 des Volumens ein,
das er annimmt, wenn er vollständig
entfaltet (das Expansionsverhältnis)
zu einem entfalteten Wabenzellenmaterial (entfalteter Wabenkörper) ist,
abhängig
von den ursprünglichen
Zellenabmessungen und der Wanddicke. Wabenkörpergeometrien mit kleineren
Werten des Expansionsverhältnisses
liefern allgemein größere Eindrückkräfte und
die Wahl des Wabenzellenmaterials ist abhängig von der Eindrückkraft
(Steifigkeit), die in einer bestimmten Aufprallenergiemanagementanwendung
(d. h., weichere oder härtere
Metalle oder Verbundstoffe) erwünscht ist.
Entfaltetes Wabenzellenmaterial besitzt exzellente Aufprallenergiemanagementeigenschaften,
jedoch nur parallel zu der Zellenachse, wie hierin oben stehend
erläutert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
hierin sorgen verschiedene Vorrichtungen für ein Mittel zum Entfalten
einer volumenfüllenden
mechanischen Struktur wie z. B. einen expandierbaren Wabenkörper, der
innerhalb eines Armaturenbretts angeordnet ist, wie er z. B. in
dem Armaturenbrett mit dem Handschuhfachdeckel oder der Lenksäulenabdeckleiste
vorhanden ist. Der Wabenkörper
ist derart angeordnet, dass die gemeinsame Zellenachse seiner Zellen
parallel zu einer vorhergesehenen Aufprallachse, d. h., der Richtung
eines Aufpralls, für
die er als Energieabsorber dienen soll, orientiert ist. Eine steife
Endkappe ist jeweils an jeder der wechselseitig gegenüberliegenden oberen
und unteren Endflächen
des Wabenkörpers (die
Enden, die rechtwinkelig zu der Querebene und parallel zu der Aufprallachse
stehen) befestigt.
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Im
Fall eines Aufpralls ist entweder ein aktives oder passives Entfaltungsmittel
vorgesehen, um die Endkappen voneinander weg zu bewegen, so dass
der Wabenkörper
in der Querebene in den zuvor freien quer benachbarten Raum hinein
expandiert. Eine Bewegung der Endkappen kann z. B. durch eine pyrotechnische
Explosion, Luftdruck, eine pneumatische Feder, eine Spannung eines
flexiblen Seils, ein Schaltmagnet, ein aktives Material und dergleichen
ausgelöst
werden. Bei einer Expansion wird der zuvor freie Raum nun wirksam
für ein
Aufprallenergiemanagement dienen.
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Verschiedene
Ausführungsformen
werden vorgeschlagen, die ein Zurückkehren des Wabenzellenmaterials
aus dem entfalteten Zustand in den ruhenden Zustand in dem Fall,
dass sich ein schwerer Unfall nicht ereignet, zulassen. Während verschiedene
automatische Mittel vorstellbar sind, würde eine Ausführungsform
ein manuelles Zurücksetzen,
z. B. durch einen geschulten Mechaniker bei einem Händler, beinhalten.
Beispielsweise würde
der Mechaniker das Wabenzellenmaterial zurück in den ruhenden Zustand
zusammendrücken,
einen Expansionsvermittler (d. h., eine Feder) zusammendrücken und eine
Arretierung des Entfaltungsmittels, das das Wabenzellenmaterial
in dem ruhenden Zustand, bereit für eine Expansion im Fall eines
bevorstehenden Aufpralls, hält,
zurücksetzen.
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Demgemäß stellt
eine Ausführungsform
hierin eine speziell vorgesehene Aufprallenergiemanagementstruktur
bereit, die eine volumenfüllende Struktur
mit einem Entfaltungsmittel zum Entfalten der volumenfüllenden
Struktur von einem kleinen, ruhenden Zustandsvolumen, das im Fall
eines Aufpralls zeitgerecht in ein viel größeres entfaltetes Volumen expandiert,
um für
ein Management eines erwarteten Aufprallimpulses zu sorgen, umfasst.
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Diese
und zusätzliche
Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung
besser verständlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Reihe perspektivischer Darstellungen eines Herstellungsprozesses
zum Bereitstellen eines Wabenzellenmaterials nach dem Stand der
Technik.
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2 ist
eine perspektivische Darstellung einer Aufprallenergiemanagementvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in einem Zustand vor einer Expansion (ruhend) gezeigt
ist.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung der Aufprallenergiemanagementvorrichtung
von 2, die in einem expandierten (entfalteten) Zustand
gezeigt ist.
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4 ist
eine perspektivische weggeschnittene Darstellung einer Aufprallenergiemanagementvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die ein Beispiel eines aktiven Aktivierungssystems zeigt.
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5 ist
eine weggebrochene Draufsicht, die einen Auslöser des Aktivierungssystems
von 4 zeigt.
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Lenksäulenanordnung
in Verbindung mit einem Abschnitt eines Armaturenbretts, die ein
Vorspannelement in Verbindung mit einer Aufprallenergiemanagementvorrichtung über ein
Halteseil gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
zeigt.
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7 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
des Vorspannelements von 6, die eine Druckfeder zeigt,
die um eine Lenksäule
herum angeordnet ist.
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8 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Spannfeder, die als
Vorspannelement verwendet wird, die die Spannfeder in dem ruhenden Zustand
in einer alternativen beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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9 ist
eine schematische Querschnittsansicht von 8, die die
Spannfeder in einem entfalteten Zustand zeigt.
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10 ist
eine Querschnittsansicht eines Schraubenfedermechanismus, die das
Vorspannelement als eine Schraubenfeder, die mit dem Halteseil wirksam
verbunden ist, in einer alternativen Ausführungsform zeigt.
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11 ist
eine Querschnittsansicht von einem trennbaren inneren und äußeren Fänger, die
die Aufprallenergiemanagementvorrichtung dazwischen angeordnet aufweisen,
gemäß einer
alternativen beispielhaften Ausführungsform.
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12–14 ist
ein Fortschreiten einer Entfaltung der Aufprallenergiemanagementvorrichtung
von 11, das eine Schwenkbewegung davon und eine Expansion
davon veranschaulicht.
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15 ist
eine Querschnittsansicht des Wabenzellenmaterials, das in einem
Handschuhfachdeckel in einer nicht expandierten Form angeordnet
und über
das Halteseil mit einem beifahrerseitigen aufblasbaren Rückhaltesystem
wirksam verbunden ist.
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16 ist
eine perspektivische Darstellung eines Airbagmodulgehäuses mit
einem Gasgenerator zur Verwendung als ein Entfaltungsmittel des
Wabenzellenmaterials.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht einer Spule mit Flügeln, die um den Gasgenerator
herum angeordnet sind, und wobei ein oder mehrere Halteseil/e an
der Spule befestigt ist/sind gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform.
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18 ist
eine alternative Ausführungsform von 17,
die die Spule an einem Ende des Gasgenerators angeordnet veranschaulicht.
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19 ist
eine Seitenansicht der in 18 veranschaulichten
perspektivischen Darstellung.
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20 ist
eine Querschnittsansicht von Dichtungen, die zwischen der Spule
und dem Gasgenerator angeordnet sind.
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21 ist
eine Querschnittsansicht eines Airbagmoduls, das für Anwendungen
verwendet wird, wo der Gasgenerator Gas in ein Kissen z. B. mit einem
Dachholmairbag leitet, gemäß einer
alternativen beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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22 ist
eine perspektivische Darstellung eines Stopfens in 21,
durch den das Halteseil durchführt.
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23 ist
eine perspektivische Teilansicht der Spule und des Gasgenerators,
die die Befestigung eines Halteseils an der Spule veranschaulicht.
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24 ist
eine perspektivische Teilansicht einer/es weiteren Spule und Gasgenerators,
die die Befestigung des Halteseils an der Spule gemäß einer alternativen
Ausführungsform
zeigt.
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25 ist
eine perspektivische Darstellung des als Metallband ausgeführten Halteseils.
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26 ist
schematisch ein unteres Halteseil, das in einem Dachholmairbag geführt ist,
wobei das untere Halteseil unter Verwendung des oben unter Bezugnahme
auf die 17–25 beschriebenen Ansatzes
gespannt werden kann.
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27–29 ist
ein Fortschreiten einer Entfaltung, welches das untere Halteseil,
das an einer Klappe in einer Dachholmairbaganwendung befestigt ist
und zum Positionieren dieser verwendet wird, wie es während einer
Entfaltung des Gasgenerators straff gezogen wird, veranschaulicht.
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30 ist
eine schematische Darstellung des Halteseils, das an einem Abschnitt
eines Airbagkissens, das während
einer Entfaltung gezogen wird, befestigt ist, gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform.
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31 ist
eine Seitenansicht des Halteseils mit einer Reißnaht als ein Energieabsorptionselement
am Ende einer Entfaltung.
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32 veranschaulicht
eine/n sequentielle Montage und Betrieb einer alternativen beispielhaften
Ausführungsform
eines Freigabemechanismus für
das Halteseil am Ende einer Entfaltung.
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33 ist
eine perspektivische Darstellung von einem Ende des Halteseils,
das zwei Falten umfasst und an einer Endkappe befestigt ist, um
eine Entfaltung zu erleichtern.
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34 ist
eine vergrößerte Darstellung
von 33 und veranschaulicht eine der zwei Falten im Detail.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Offenlegung sieht eine Aufprallenergiemanagementstruktur
vor, die eine expandierbare, volumenfüllende mechanische Struktur zum
Zurückhalten
und Abpolstern von Insassen in dem Fahrzeug bei Zusammenstößen sowohl
mit inneren als auch äußeren Objekten
umfasst, wobei die volumenfüllende
mechanische Struktur ein Mittel, in dem Fall eines Aufpralls, zum
zeitgerechten Expandieren zu einem entfalteten Volumen zur Bereitstellung
einer Energieabsorption eines erwarteten Aufpralls aufweist. Ungefähr zu der
Zeit eines Aufprallereignisses in oder um ein/em Fahrzeug und/oder
etwa eines Energiestoßes
kann das Mittel zum Entfalten der volumenfüllenden Struktur betätigt werden.
Die aktuelle Offenlegung verwendet die volumenfüllenden mechanischen Strukturen
wie z. B. ein Wabenzellenmaterial 104 mit einem Kniefänger für einen Fahrer
oder Beifahrer in dem Fahrzeug. Solch eine Verwendung erlaubt eine Änderung
aktueller Richtlinien für
Kniefängerkonstruktionen,
während
es für eine
einfache Entfaltung des Wabenzellenmaterials 104 aus einem
ruhenden Zustand in einen entfalteten Zustand ohne beträchtliche
Kosten oder Komplexität sorgt.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen die 2 bis 34 bevorzugte
Ausführungsformen
einer aktiven, speziell vorgesehenen Aufprallenergiemanagementstruktur 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Wabenkörper 102,
der aus einem Wabenzellenmaterial 104 besteht, ist z. B.
gemäß einem Herstellungsverfahren,
das verwendet wird, um HOBE®-Wabenkörper bereitzustellen,
vorgesehen, wie hierin oben stehend erläutert. Der Wabenkörper 102 ist
nicht expandiert, so dass er sich in seinem kompaktesten Zustand
befindet. An den oberen und unteren Flächen 106, 108 des
Wabenkörpers 102 sind entsprechende
Endkappen 110, 112 befestigt (wie z. B. durch
einen Klebstoff). Die Endkappen 110, 112 sind
steif und dienen als Führungselemente
zum Definieren der Konfiguration des Wabenzellenmaterials 104 zwischen
einem ruhenden Zustand, wie bei 2 gezeigt,
und einem entfalteten Zustand, wie bei 3 gezeigt.
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Die
Endkappen 110, 112 müssen nicht notwendigerweise
eben sein. Tatsächlich
müssen
sie nicht die gleiche Form oder Größe aufweisen, für ein minimales
nicht expandiertes Volumen sollten die Endkappen aber die gleiche
Größe und Form
besitzen. Beispielsweise können,
bei einer Entfal tung in einem Kniefängerbereich, die Endkappen
eine leicht gekrümmte
Form aufweisen, die allgemein mit der Krümmung des Kniefängerbereiches
entsprechend einem unteren Abschnitt des Armaturenbretts, der sich
entlang einer das Fahrzeug definierenden Breite erstreckt, übereinstimmt.
Als weiteres Beispiel kann für
eine Expansion in einen sich verengenden, keilförmigen Raum die Endkappe, die
sich bewegt, wenn das Wabenzellenmaterial expandiert, kürzer als
die feststehende Endkappe sein, so dass das expandierte Wabenzellenmaterial
eine komplementäre
Keilform aufweist.
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Ein
Aktivierungsmechanismus 114 ist mit den Endkappen 110, 112 verbunden.
Der Aktivierungsmechanismus 114 steuert den Zustand des Wabenzellenmaterials
insofern, als bei einer Aktivierung eine schnelle Expansion aus
dem ruhenden Zustand in den entfalteten Zustand stattfindet. Ein
oder mehrere Montagebügel 115 kann/können mit
einer von den Endkappen 110, 112 verbunden sein,
so dass die Aufprallmanagementstruktur 100 mit einer ausgewählten Komponente
eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Alternativ kann eine
von den Endkappen 110, 112 ohne irgendwelche Montagebügel fest
direkt an einer ausgewählten
Komponente des Kraftfahrzeugs befestigt sein, wie hierin ausführlicher
erläutert.
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Ein
Beispiel eines Aktivierungsmechanismus 114 ist in den 4 und 5 gezeigt.
Ein Expansionsvermittler in der Form einer steif zusammengedrückten Feder 116 ist
anliegend zwischen den Endkappen 110, 112 angeordnet.
Die Feder 116 wird stark zusammengedrückt selektiv von einem Auslöser 118 gehalten.
Der Auslöser 118 umfasst
eine Scheibe 120, die drehbar an einer Endkappe 110 montiert
ist, wobei die Scheibe ein Paar gegenüberliegender Finger 122 aufweist,
die von einem Paar gegenüberliegender
Schlitze 124, die in der Endkappe ausgebildet sind, aufgenommen werden
können. In
einer aktiven Form wird der Aktivierungsmechanismus 114 durch
ein Signal von einem Aufprallsensor 126 ausgelöst, wobei
das Signal von einem elektronischen Steuermodul 128 ausgewertet
wird, das in Ansprechen ein Aktivierungssignal an einen Schaltmagnet 130 sendet.
Das Aktivierungssignal bewirkt eine Drehung der Scheibe 120,
um zu bewirken, dass die Finger 122 in die Schlitze 124 fallen
und daraufhin die Feder sich schnell entspannt, was darin resultiert, dass
das Wabenzellenmaterial schnell aus dem ruhenden Zustand von 2 in
den entfalteten Zustand von 3 expandiert.
Neben einer zusammengedrückten
Feder können
andere Expansionsvermittler eine pyrotechnische Vorrichtung oder
einen Druckzylinder umfassen. Alternativ kann der Aktivierungsmechanismus
passiv sein und durch einen Aufprall auf Grund einer durch den Aufprall
hervorgerufenen Bewegung von Fahrzeugkomponenten mechanisch ausgelöst werden.
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Die 6 bis 15 zeigen
illustrative Beispiele von Anordnungen eines Kniefängerfaches 140 der
aktiven, speziell vorgesehenen Aufprallenergiemanagementstruktur 100.
Die Anordnungen 140 können
sich z. B. auch an einem Handschuhfachdeckel für einen Beifahrer (11–15)
oder zwischen der Armaturenbretthalterung 342 und der Lenksäulenabdeckleiste 144 für einen
Fahrer (6 und 7) befinden.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 6 und 7 umfasst
eine Anordnung 140 eine Lenksäulenanordnung, die in Verbindung
mit einem Abschnitt eines Armaturenbretts 142, der sich
von einer Halterung 143 weg erstreckt, die einem unteren Lenksäulenverkleidungsbereich
oder der Lenksäulenabdeckleiste 144 entspricht,
veranschaulicht ist. Die Lenksäulenanordnung 140 umfasst
ein Handlenkrad 146, das mit einer Lenksäule 148 wirksam gekoppelt
ist. Ein Gehäuse 150 ist
feststehend relativ zu der Lenksäule 148 befestigt,
allgemein bei 152 bezeichnet. Lager 154 sind an jedem
Ende, die das Gehäuse 150 definieren,
angeordnet und lagern drehbar die Lenksäule 148.
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Ein
Vorspannelement 155 ist in dem Gehäuse 150 angeordnet.
In einer beispielhaften Ausführungsform
umfasst das Vorspannelement eine Druckfeder 156, die gegen
ein Lager 154 neben dem Handlenkrad 146 über eine
in dem Gehäuse 150 verschiebbar
angeordnete Scheibe 158 zusammengedrückt wird. Die Scheibe 158 umfasst
eine Öffnung 160,
die mit der Lenksäule 140 ausgerichtet
ist, und die Lenksäule 148 durch
sich hindurch lässt.
Die Scheibe 148 umfasst ferner ein Ende 162 eines
Halteseils 164, das mit diesem wirksam gekoppelt ist und
sich davon weg erstreckt. Ein gegenüberliegendes Ende 146 des
Halteseils 164 ist mit einer ersten steifen Endkappe 110 wirksam
gekoppelt, die wiederum mit dem Wabenzellenmaterial 104 gekoppelt
ist. Das Wabenzellenmaterial ist in einem ruhenden Zustand in einem
Raum 168 angeordnet, der zwischen einem äußeren Fänger 170 und
einem inneren Fänger 172,
die die Lenksäulenabdeckleistenabdeckung 144 definieren,
definiert ist.
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Der
Entfaltungsmechanismus zum Entfalten des Wabenzellenmaterials in
einer beispielhaften Ausführungsform
und noch immer unter Bezugnahme auf die 6 und 7 umfasst
ein Erfassungssystem (nicht gezeigt) für einen fahrerseitigen Airbag (nicht
gezeigt), um das fahrerseitige Niedrigenergiemanagementsystem zu
betätigen.
Das System verwendet ein Halteseil 164, um das expandierbare
Wabenzellenmaterial 104 an der Druckfeder 156 zu
befestigen, die um die Lenksäule 148 herum
in dem Gehäuse 150 montiert
ist. Eine Hülse 174 ist
zwischen einer Feder 156 und dem Gehäuse 150 angeordnet, um
eine geradlinige Bewegung eines beweglichen Endes 176 der
Feder 156 in dem Gehäuse 150 zu
erleichtern. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Hülse 174 eine
Nylonhülse.
Wenn das Fahrzeug einen Zusammenstoß detektiert, gibt ein Schaltmag net 178 oder
ein anderer Mechanismus die Feder 156 frei. Die in der
Feder 156 gespeicherte Energie expandiert das metallische
Wabenzellenmaterial 104 über das Halteseil 164.
In einer beispielhaften Ausführungsform
wird Aluminiumwabenzellenmaterial 104 verwendet, das bis
zum 60fachen seiner ursprünglichen
Dicke expandiert und mit 1/10 der Energie entfaltet werden kann,
die das Material bewältigt, wenn
es entfaltet wird.
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Das
expandierbare Wabenzellenmaterial 104 kann in dem unteren
oder oberen Abschnitt der Lenksäulenabdeckleiste 144 montiert
sein und das Halteseil 164 kann entweder nach oben oder
nach unten ziehen. Als solches ist der oben beschriebene Entfaltungsmechanismus
geeignet für
eine Verwendung bei einer Entfaltung eines Energiemanagementsystems
für den
unteren Lenksäulenabdeckungsbereich.
Ein Energiemanagemententfaltungssystem wie beschrieben kann problemlos
von einer Fahrzeugkonstruktion zu einer anderen mit minimalem Aufwand übertragen
werden. Des Weiteren benötigt
solch ein System weniger Packageraum als eine Konstruktion mit einem
getrennten Entfaltungssystem.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 8 und 9 umfasst
ein Vorspannelement 155 eine Spannfeder 180. Dieser
Entfaltungsmechanismus ist ein Spannfedersystem, das eine Spannfeder 180 umfasst,
die gezogen wird, um die Energie zu speichern, die benötigt wird,
um ein expandierbares Aluminiumwaben-Fängersystem zu entfalten. Die Spannfeder 180 ist
in einem Zylindergehäuse 150 beherbergt,
das dem Gehäuse 150 in
den 6 und 7, das mit der Druckfeder 156 verwendet
wird, ähnlich
ist. Das Zylindergehäuse 150 für die Spannfeder 180 weist
eine Länge
auf, die im Wesentlichen gleich einer Länge der federfreien Länge (siehe 9)
und einer Länge
(L) des gewünschten
Fängerschutzes,
allgemein bei 182 angezeigt, ist. Das System verwendet
ein Halteseil 164, das an einem Ende 162 mit der
Spannfeder 180 befestigt ist und an einem gegenüberliegenden
Ende 166 mit dem nicht expandierten Aluminiumwabenzellenmaterial 104 wirksam
gekoppelt ist. Wenn der Aufprallsensor 126 einen Zusammenstoß erfasst,
gibt ein Schaltmagnet (nicht gezeigt) die Spannfeder 180 frei.
Die freigegebene Feder zieht das Halteseil 164 hinein und
zwingt das Aluminiumwabenmaterial zum Expandieren, wie oben beschrieben.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 10 ist
ein Schraubenfedermechanismus 184 veranschaulicht, der
ein Vorspannelement 155 als eine Schraubenfeder 186 in
einer alternativen beispielhaften Ausführungsform zeigt. Der Schraubenfedermechanismus
umfasst ein Gehäuse 250 mit
einer Öffnung 190,
die aufnahmefähig
für das
Halteseil 64 ist, das sich durch sie hindurch erstreckt.
Eine Spule 192 ist drehbar in dem Gehäuse 250 angeordnet.
Bezug nehmend auf 6 ist ein Ende 162 des
Halteseils 164 um die Spule 192 herum gewickelt,
während
ein gegenüberliegendes
Ende davon mit der ersten steifen Endkappe 110 wirksam
verbunden ist, die ihrerseits mit dem Wabenzellenmaterial 104 gekoppelt
ist. Die Schraubenfeder 186 ist mit der Spule 192 wirksam
verbunden, wobei beide in dem Gehäuse 250 angeordnet
sind. Die Schraubenfeder 186 ist empfänglich für ein Speichern von Energie,
um das Wabenzellenmaterial 104 durch Wickeln des nahen
Endes 162 des Halteseils 164 um die Spule 192 zu
entfalten.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
wird die Schraubenfeder 186 gewickelt, um die Energie zu speichern,
die zum Entfalten eines expandierbaren Aluminiumwabenfängersystems
erforderlich ist. Das System verwendet ein Halteseil 164,
das an einem Ende 162 an der Schraubenfeder 186 befestigt
ist, und das gegenüberliegende
Ende 166 ist an dem nicht expandierten Aluminiumwabenmaterial 104 (z. B.
im ruhenden Zustand) befestigt. Wenn der Aufprallsensor oder das
Erfassungs- und Diagnose modul (SDM) einen Zusammenstoß erfasst,
gibt ein Schaltmagnet (nicht gezeigt), aber ähnlich den Schaltmagneten 130, 170,
den Federmechanismus frei. Die freigegebene Feder 186 wickelt
das Halteseil 164 ein und zwingt das Aluminiumwabenmaterial zum
Entfalten innerhalb des Fängersystems ähnlich jenem,
das unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 11–14 ist
eine weitere alternative beispielhafte Ausführungsform eines Entfaltungsmechanismus
für Wabenzellenmaterial 104 veranschaulicht. Im
Speziellen ist ein Armaturenbrett 142 in Verbindung mit
einem Handschuhfachdeckel 188 gezeigt, der durch einen äußeren Fänger 170 und
einen inneren Fänger 172 definiert
ist. Der innere und äußere Fänger sind
trennbar, allgemein bei 191 in 12 angezeigt.
Wabenzellenmaterial 104 ist in einem ruhenden Zustand (12)
in einem Raum 168, der zwischen dem äußeren Fänger 170 und inneren
Fänger 172,
die den Handschuhfachdeckel 188 definieren, definiert ist,
angeordnet. Das gegenüberliegende
Ende 166 des Halteseils 164 ist mit der ersten steifen
Endkappe 110 wirksam gekoppelt, die wiederum mit dem Wabenzellenmaterial 104 gekoppelt
ist.
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Ein
Ende 193 der zweiten steifen Endkappe 112 gegenüber der
ersten Endkappe 110 mit einem Material 104 dazwischen
steht verschwenkbar mit dem inneren Fänger 172 in Eingriff,
allgemein bei 194 bezeichnet. In einer beispielhaften Ausführungsform wie
veranschaulicht umfasst das Drehgelenk 194 ein Scharnier 194.
Das Scharnier 194 ist in dem inneren Fänger 172 über eine
Platte 196, die sich von diesem verschwenkend weg erstreckt,
verankert. Die Platte 196 ist an dem inneren Fänger 172 unter
Verwendung eines mechanischen Befestigungselements wie z. B. eines
Gewindebolzens 198, der sich durch eine Öffnung 199 in
der Platte 196 erstreckt und schraubbar in dem inneren
Fänger 172 aufgenommen
ist, befestigt, wie am besten in 11 zu
sehen.
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Die
erste und zweite steife Endkappe 110, 112 sind
jeweils im Wesentlichen parallel zu Flächen, die den inneren und äußeren Fänger 172 bzw. 170 definieren,
in einer ersten Ebene angeordnet, entsprechend einer Y-Achse, wie in 12 zu
sehen. Ein Ende 166 des Halteseils 164 ist mit
der ersten steifen Endkappe 110 wirksam gekoppelt und ist empfänglich für ein Verschwenken
der Endkappen 110 und 112 um das Scharnier 194 herum,
um das Wabenzellenmaterial 104 in eine zweite Ebene zu ziehen,
die im Wesentlichen quer zu der ersten Ebene steht, was zulässt, dass
das Wabenzellenmaterial expandiert, wie am besten in 14 zu
sehen. Die zweite Ebene entspricht einer X-Achse, die im Wesentlichen
normal zu der Y-Achse steht, wie in 12 veranschaulicht.
Die Expansion des Wabenzellenmaterials 104 (14)
verhindert ein weiteres Verschwenken der zweiten steifen Endkappe 112 um das
Scharnier 194 herum, da zugelassen wird, dass das Wabenzellenmaterial 104 in
dem Raum 168 zwischen dem inneren und äußeren Fänger 172 bzw. 170 expandiert.
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Auf
die oben beschriebene Weise ist das nicht expandierte Wabenzellenmaterial 104 derart
in dem Armaturenbrett kompakt eingebaut, dass die Endkappen 110 und 112 im
Wesentlichen parallel zu einer Sichtfläche (z. B. einer freiliegenden
Fläche
eines Armaturenbretts oder einem Armaturenbrettdeckel in einem Beifahrerabteil
eines Fahrzeugs) stehen. Ein Anordnen des Wabenzellenmaterials parallel
zu der Sichtfläche
erlaubt ein besseres Packaging und ein geräumigeres Fahrzeuginneres.
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15 veranschaulicht
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
eines Entfaltungsmechanismus zum Expandieren des Wabenzellenmaterials 104 für ein Kniefängersystem.
Im Spezielleren ist ein Handschuhfach 200 mit einem Handschuhfachdeckel 202,
der im Wesentlichen bündig
mit dem Armaturenbrett 142 ist, veranschaulicht. Der Handschuhfachdeckel 202 umfasst
einen inneren Fänger 172 und
einen äußeren Fänger 170 mit
einem dazwischen angeordneten Wabenzellenmaterial 104.
Wie unter Bezugnahme auf die 6 und 11–14 beschrieben,
umfasst das Wabenzellenmaterial 104 Endkappen 110 und 112,
die an gegenüberliegenden Enden
davon befestigt sind.
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Die
Endkappe 110 ist empfänglich
für ein Koppeln
mit dem Ende 166 des Halteseils 164, um eine Entfaltung
zu unterstützen
oder Wabenzellenmaterial 104 in einen entfalteten Zustand
zu vergrößern. In
einer beispielhaften Ausführungsform
wie veranschaulicht, ist die Endkappe 110 ein oberes Kunststoffträgermaterial
zum Unterstützen
einer Entfaltung des Materials 104.
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Die
Endkappe 110 umfasst wie veranschaulicht einen Keil 204,
der sich von gegenüberliegenden Enden
weg erstreckt, die die Endkappe 110 (nur eine gezeigt)
definiert. Jeder Keil 204 ist durch einen spitzen Abschnitt
definiert, der sich in einen Leerraum 168 erstreckt, der
zwischen dem Inneren und äußeren Fänger 172 bzw. 170 definiert
ist, wobei das Wabenzellenmaterial 104 nicht vorhanden
und in dem ruhenden Zustand ist. Obwohl der Keil 204 derart
beschrieben ist, dass er an gegenüberliegenden Enden der Endkappe 110 angeordnet
ist, wird in Erwägung gezogen,
dass der Keil 204 sich über
eine Gesamtlänge
davon oder entlang eines beliebigen Abschnitts, der eine Längskappe 110 definiert,
erstrecken kann. Auf diese Weise erleichtert der Keil 204 eine
Expansion des äußeren Fängers 170 von
dem inneren Fänger 172,
wenn Wabenzellenmaterial 104 aktiviert wird, um entfaltet
zu werden und den Leerraum 168 zwischen dem inneren und äußeren Fänger 172 und 170 zu
füllen.
Der Keil 204 führt
und erleichtert somit eine Expansion des Wabenzellenmaterials 104.
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Ein
gegenüberliegendes
Ende des Halteseils 164 ist mit einem beifahrerseitigen
aufblasbaren Rückhalte(PSIR)-System 210 wie
z. B. einem beifahrerseitigen aufblasbaren Airbag (nicht gezeigt)
wirksam verbunden. Das Ende 162 des Halteseils 164 ist derart
an dem beifahrerseitigen Airbag befestigt, dass, wenn der Airbag
entfaltet wird, das Halteseil 164 gezogen wird und das
expandierende Wabenzellenmaterial 104 dazu zwingt, den
Handschuhfachdeckel zu expandieren und den Raum 168 zwischen dem
Handschuhfachdeckel, der durch den inneren und äußeren Fänger 172 bzw. 170 definiert
ist, zu füllen.
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Das
expandierbare Wabenmaterial ist in einer beispielhaften Ausführungsform
Aluminium und kann in dem unteren oder oberen Abschnitt des Handschuhfachdeckels
montiert sein und das Halteseil kann entweder nach oben oder nach
unten ziehen. Wenn die Zugrichtung nach oben ist, wie in 15 veranschaulicht,
wird einzusehen sein, dass eine Kopplung (nicht gezeigt) notwendig
ist, um ein Öffnen
des Handschuhfachdeckels zuzulassen.
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Der
oben beschriebene Entfaltungsmechanismus benötigt weniger Packagingraum
als eine Konstruktion mit einem speziell vorgesehenen Entfaltungssystem
für das
expandierbare Wabenzellenmaterial. Des Weiteren reduziert die Verwendung
des PSIR zum Entfalten des Wabenzellenmaterials Kosten und Masse
im Vergleich mit einem System mit einem speziell vorgesehenen Entfaltungsmechanismus.
-
Bezug
nehmend auf die 16–29 ist
in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ein weiterer Entfaltungsmechanismus
zum nutzbar machen von Energie von einem PSIR-System beschrieben. 16 veranschaulicht
ein Airbagmodul 302. Das Airbagmodul 302 umfasst
ein Gehäuse 304,
einen Gasgenerator 306 und ein Kissen oder einen aufblasba ren
Airbag (nicht gezeigt), das/der unter Verwendung verschiedener bestehender,
im Stand der Technik bekannter Verfahren an dem Gehäuse 304 befestigt
ist.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 17 weist
der Gasgenerator 306 Gasauslassöffnungen 308 auf,
wo Gasgeneratorgas bei einer Gasgeneratorentfaltung freigesetzt
wird. Eine Spule 310 mit Flügeln 312 ist derart
um den Gasgenerator 306 herum angeordnet, dass die Flügel 312 mit
den Gasgeneratorgasauslassöffnungen 308 ausgerichtet
sind. Ein oder mehrere Halteseil/e 314, 316 ist/sind
an der Spule 310 befestigt. Das Halteseil 314 kann
zu einer Komponente innerhalb des Airbagmoduls 302 führen, während das
Seil 316 zu einer anderen Komponente außerhalb des Airbagmoduls 302 führen kann. Das
Halteseil 316 verläuft
durch eine Öffnung 318 in dem
Airbaggehäuse 304 und
durch einen Stopfen 320, der die Öffnung 318 derart
ausrichtet, dass das Halteseil 316 nicht durch eine Kante
des Airbaggehäuses 304,
das die Öffnung 318 definiert,
abgeschnitten wird.
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Bei
einer Entfaltung des Gasgenerators 306 treten Gasgeneratorgase
aus den Gasauslassöffnungen 308 aus
und mit den Spulenflügeln 312 in Kontakt.
Die Spule 312 beginnt dann sich zu drehen und die Halteseile 314, 316 werden
auf die Spule 310 gewickelt. Die Halteseile 314, 316 können verwendet werden,
um eine Funktion entweder innerhalb oder außerhalb des Airbagmoduls 302 anzutreiben.
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Die
Spule 310 kann um einen Gasgenerator 306 herum angeordnet
und entweder an einem Mittelabschnitt des Gasgenerators 306 positioniert
sein, wie in 17 gezeigt, oder die Spule 310 kann
an einem Ende des Gasgenerators 306 positioniert sein, wie
in 18 gezeigt. In 18 ist
die Spule 310 an einem Bolzen 326 mit einer Mutter 328 zurückgehalten, der
sich von einem Ende des Gasgenerators 306 weg erstreckt.
In 17 ist die Spule 310 optional in einem
Mittelabschnitt des Gasgenerators 306 durch Vorsprünge 330 gehalten,
die sich von dem Gehäuse 304 weg
erstrecken. Alternativ können
sich die Vorsprünge
von dem Gasgenerator (nicht gezeigt) weg erstrecken oder ein getrenntes
Stück wie
z. B. eine Kissenhalterung oder ein Clip (nicht gezeigt) sein.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf 19 ist,
nachdem die Spule 310 eine Drehung beendet, ein optionales
Rücklauf-Verhinderungselement 332 optional
umfasst, um eine Rückwärtsbewegung
der Spule 310 zu verhindern. Es ist vorstellbar, dass das Rücklauf-Verhinderungselement 332 aus
einem federnden Material hergestellt ist und mit den Spulenflügeln 312 oder
einem anderen Element auf der Spule wie z. B. einem Vorsprung (nicht
gezeigt) in Eingriff steht. Das Rücklauf-Verhinderungselement 332 ist
optional eine Komponente des Airbagmodulgehäuses 304 oder eine
benachbarte Struktur (nicht gezeigt).
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Um
ein Blockieren des Gasgenerators 306 als ein Ergebnis von
Korrosion zu verhindern, um glatte Lagerflächen 333 zu erzeugen
und um Aufblasgase abzudichten, kann es wünschenswert sein, Dichtungen 334 zu
verwenden, wie in 20 gezeigt. Die Dichtungen 334 können verschiedenartig ausgebildet
sein und können
dort angeordnet sein, wo die Spule 310 andernfalls mit
einem feststehenden Abschnitt des Airbagmoduls 302 in Kontakt
steht. Die Dichtungen 334 können z. B. aus Silikon hergestellt
sein, sind aber nicht darauf beschränkt.
-
21 zeigt
einen Abschnitt eines Airbaggehäuses 304,
der für
Anwendungen verwendet wird, wo ein Gasgenerator 324 Gas
in ein Kissen (nicht gezeigt) leitet. Das Kissen umfasst einen Dachholmairbag
(nicht gezeigt). Eine Spule 322 ist an dem Ende des Gasgenerators 324 unter
Verwen dung einer Mutter 328 befestigt. Das Gehäuse 304 umfasst
einen ersten Abschnitt 336 und einen zweiten Abschnitt 338,
der auf diesen geschraubt oder sonst wie mechanisch daran befestigt
ist. Unter Bezugnahme auf die 21 und 22 ist
der Stopfen 320, durch den das Halteseil 316 hindurch
führt,
von einer anderen Form als der in 17 gezeigte.
In den 21 und 22 umfasst
der Stopfen 320 einen äußeren Ring 340,
der derart ausgebildet ist, dass er Aufblasgase innerhalb des Gehäuses 304 hält. Dichtungen
(nicht gezeigt) können
verwendet werden, um einen Gasaustritt zu verhindern und glatte
Flächen
für die
Spule 322 zu erzeugen, an die sie anschließt. Darüber hinaus
ist optional eine Schale 341 umfasst, die ein Lenken von
Gasgeneratorgasen in Richtung einer Auslassöffnung 343 in dem
Gehäuse 304 unterstützt.
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Die
Halteseile 314, 316 können aus verschiedenen Materialien
hergestellt sein. Wenn ein Gewebe verwendet wird, können die
Halteseile 314, 316 auf verschiedene Arten an
der Spule 310, 322 befestigt sein. Wie in den 17 und 23 gezeigt ist
das Halteseil 314, 316 um einen Clip 342, 344 herum
genäht,
der in Löchern 346, 348 an
der Spule 310, 322 angeordnet ist. Wie in 24 gezeigt
ist das Halteseil 314, 316 optional um einen Vorsprung (eine
Lasche) 350 in der Spule 310, 322 herum
angeordnet. Es ist auch möglich,
dass ein Halteseil 314, 316 ein Metallband 352 ist,
wie in 25 gezeigt. In diesem Fall ist
das Metallband 352 mit einer gebogenen Lasche 354 ausgebildet,
die in einer Öffnung 346 an
der Spule 310, 322 angeordnet ist. Alternativ
oder zusätzlich
kann das Metallband 352 an die Spule 310, 322 geschweißt sein.
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Ein
System mit einem Gasgenerator 306 und einer Spule 310, 322 mit
einem wirksam befestigten Halteseil 314, 316,
wie in den beispielhaften Ausführungsformen
oben stehend unter Bezugnahme auf die 17–25 beschrieben,
kann verwendet werden, um zahlreiche Funktionen in einem Fahrzeug
anzutreiben. Beispielsweise kann solch ein System verwendet werden,
um einen Kniefänger auszufahren,
wie unter Bezugnahme auf die 6–15 beschrieben.
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Wie
in 26 gezeigt ist ein unteres Halteseil 356 in
einem Dachholmairbag 358 geführt, wobei das untere Halteseil 356 unter
Verwendung des oben stehend unter Bezugnahme auf die 17–25 beschriebenen
Ansatzes gespannt ist. Eine Halteseilführung 360 wird optional
verwendet, um das Einführen
des Halteseils 356 in das Gehäuse 304 zu unterstützen.
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Wie
in dem Fortschreiten einer Entfaltung in den 27–29 gezeigt,
kann das untere Halteseil 356 an einer Klappe 362 in
einer Dachholmairbaganwendung befestigt sein und verwendet werden, um
diese zu positionieren, wenn sie während einer Entfaltung des
Gasgenerators 306 straff gezogen wird.
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Darüber hinaus,
wie in 30 gezeigt, kann es gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
möglich
sein, dass Halteseil 314 an einem Abschnitt eines Airbagkissens 364 zu
befestigen und diesen Abschnitt des Kissens 364 während einer
Entfaltung einzuziehen.
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In
allen Fällen
kann eine anfängliche
Schlaffheit in dem Haltseil 314, 316 vorhanden
sein oder nicht. Der Betrag an vorhandener Schlaffheit wird optional
verwendet, um den zeitlichen Ablauf und die Aggressivität des Zugs
an dem Halteseil 314, 316 abzustimmen. Wenn eine
Funktion eines ziehenden Halteseils 314, 316 beendet
ist, gibt es verschiedene Wege, einen übermäßigen Spannungsaufbau in dem Halteseil 314, 316 zu
verhindern. In einem Beispiel kann das Haltseil 314, 316 aus
einem dehnbaren Material hergestellt sein, das sich dehnt, sobald
die Funktion beendet ist.
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Alternativ
umfasst das Halteseil 314, 316 optional ein Energieabsorptionselement.
Ein solches Energieabsorptionselement umfasst z. B. eine Reißnaht 366,
wie in 31 veranschaulicht.
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32 veranschaulicht
eine/n sequentielle Montage und Betrieb einer alternativen beispielhaften
Ausführungsform
eines Freigabemechanismus für
das Halteseil 314, 316. Ein Ende 368 des
Halteseils 314, 316 wird an einem Teil 370 befestigt,
das anfänglich
freigebbar von an einem Block 372 zurück gehalten wird, der verschiebbar
zwischen einem Paar von Aufnahmeelementen 374, 376 angeordnet wird.
Wenn das Halteseil 314, 316 gezogen wird, so dass
die Funktion beendet ist, wird das Teil 370 an einem Ende
des Halteseils 314, 316 von dem Block 372 freigegeben,
da ein Hohlraum 378, der das Teil 370 aufnimmt,
frei und nicht zwischen den Elementen 374, 376 liegt.
Es wird jedoch für
den Fachmann einzusehen sein, dass es zahlreiche Arten gibt, ein
Halteseil an einem Mechanismus zu halten und von diesem freizugeben,
der sich von den Komponenten unterscheidet, die unter Bezugnahme
auf 32 beschrieben sind. Beispielsweise ist vorhersehbar, dass
das Halteseil 314, 316 mit einer Messerklinge
in Kontakt stehen kann und von der Messerklinge abgeschnitten wird,
sobald das Halteseil an eine Position gezogen wurde, wo die Funktion
beendet ist. Es wird ferner einzusehen sein, dass der Block 372 mit
der ersten steifen Endkappe 110 wirksam befestigt werden
kann.
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Unter
nunmehriger Bezugname auf die 33 und 34 sind
die erste und zweite steife Endkappe 110 bzw. 112 veranschaulicht,
die nicht expandiertes Wabenzellenmaterial 104 dazwischen
angeordnet aufweisen. Ein Ende 166 des Halteseils 164 ist
mit der ersten steifen Endkappe 110 wirksam gekoppelt.
Im Speziellen ist ein Ende 166 des Halteseils 164,
das an der ersten steifen Endkappe wirksam befestigt ist, durch
einen ersten und zweiten Abschnitt 380 bzw. 382 definiert,
die einen Zwischenab schnitt 384 dazwischen aufweisen. Eine
flache breite Seite, die eine Fläche
des Zwischenabschnitts 384 des Halteseils 164 definiert,
ist an der ersten steifen Endkappe 110 befestigt. Der Zwischenabschnitt
ist durch äußere Enden 386 und 388 definiert,
die Falten 390 bzw. 392 entsprechen, die den entsprechenden
ersten und zweiten Abschnitt 380 bzw. 382 definieren, die
sich von den äußeren Enden 386, 388 des
Zwischenabschnitts weg erstrecken. Der erste und zweite Abschnitt 380, 382,
die jeweils terminale Enden gegenüber den entsprechenden Falten 390, 392 definieren,
sind miteinander gekoppelt, allgemein bei 394 angezeigt,
wie am besten in 33 zu sehen. Der erste und zweite
Abschnitt 380, 382 lenken Energie von dem Entfaltungsmittel
(nicht gezeigt) derart, dass der äußere Fänger 170 geradlinig
nach hinten bewegt wird (6 und 11–15).
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Im
Spezielleren wird, wenn das Halteseil 164 sich an den entsprechenden
Falten 390, 392 entfaltet, der äußere Fänger 170 gezwungen,
sich geradlinig sich nach hinten zu bewegen und einen Weg zum Expandieren
des Wabenzellenmaterials 104 bereitzustellen. Die Falte
leitet eine Drehung und richtige Orientierung des nicht expandierten
Aluminiumwabenmaterials ein und lenkt die Energie von dem mit dem
Ende 162 des Halteseils 164 wirksam verbundenen
Entfaltungssystem derart, dass der äußere Fänger 170 sich geradlinig
nach hinten bewegt und eine Bahn für das Wabenzellenmaterial 104 bereitzustellen,
wenn es expandiert. Die Halteseilfalten 390, 392 erlauben
es, dass nicht expandierte Wabenzellenmaterial in dem Armaturenbrett
parallel zu einer Sichtfläche
kompakt einzubauen. Wenn der Aufprallsensor oder das SDM einen Zusammenstoß erfasst,
wird das Halteseil 164 gezogen. Wenn die Halteseilfalten 390, 392 sich
entfalten, wird der äußere Fänger 170 gezwungen,
sich geradlinig nach hinten zu bewegen und das Wabenzellenmaterial 104 wird
in die richtige Entfaltungsrichtung gezogen. Auf diese Weise kann der äußere Fänger 170 ohne
einen hinzugefügten Mechanismus
entfaltet werden, während
ein geräumigeres
Wageninneres ermöglicht
wird.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform
wird ein expandierbares Aluminiumwabenzellenmaterial 104 verwendet,
um ein Energiemanagement zum Schutz von nicht angegurteten Insassen
vorzusehen. Das Wabenmaterial ist zwischen der Armaturenbretthalterung
oder dem inneren Fänger 172 und
der Lenksäulenabdeckleiste
oder dem äußeren Fänger 170 in
einem nicht expandierten Zustand eingebaut. Wenn die Fahrzeugsensoren
einen Frontalzusammenstoß detektieren,
erzeugt ein Sensor ein Signal an einen Entfaltungsmechanismus zum
Betätigen und
Expandieren des Wabenzellenmaterials 104 über das
Halteseil 164, das an der ersten starren Endkappe 110 zieht,
die mit einem beweglichen Ende des Wabenzellenmaterials wirksam
gekoppelt ist. Das Wabenzellenmaterial expandiert dann und zwingt
dem äußeren Fänger 170 nach
hinten in Richtung einer gewählten
Fängerzone.
Diese Entfaltung kann unter Verwendung verschiedener Mittel wie oben
stehend in den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben und
für den
Fachmann verständlich und
offensichtlich bewerkstelligt werden.
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Das
Aluminiumwabenmaterial expandiert bis zum 60fachen seiner ursprünglichen
Dicke und kann mit 1/10 der Energie entfaltet werden, die das Material
bewältigt,
wenn es entfaltet wird. Die Verwendung des metallischen Wabenzellenmaterials
wie z. B. Aluminium kann einen Insassenschutz verbessern wie auch
eine Geräumigkeit
oder Ausgewogenheit dieser beiden verbessern.
-
Die
oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sehen ein Energiemanagemententfaltungssystem
vor, das einfach mit minimalem Aufwand von einer Fahrzeugkonstruktion
zu einer anderen übertragen werden
kann und ein einfaches Abstimmen auf spezielle Fahrzeugparameter
erlaubt und einem größeren Bereich
von Insassengrößen Rechnung
trägt.
Des Weiteren verbessert das Energiemanagemententfaltungssystem ein
Aufprallverhalten, während
es ein geräumigeres
Interieur und mehr Designflexibilität ermöglicht. Beispielsweise kompensiert
das Energiemanagemententfaltungssystem abgewinkelte Handschuhfachdeckel-
und Lenksäulenabdeckleistendesigns,
während
es bei Bedarf eine parallele Belastungsfläche bereitstellt.
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Für den Fachmann
des Gebietes der Erfindung kann die oben stehend beschriebene bevorzugte
Ausführungsform
einer Änderung
oder Abwandlung unterzogen werden. Solch eine Änderung oder Abwandlung kann
durchgeführt
werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, der allein durch
den Umfang der beiliegenden Ansprüche begrenzt sein soll.