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Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Gattungsgemäße Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme mit einem Gassackmodul sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 196 33 883 A1 , bekannt. Da das bereitgestellte Gasvolumen zum Aufblasen des im Gassackmodul vorgesehenen Gassacks von nicht vorhersehbaren Umgebungsbedingungen wie Luftdruck und Temperatur abhängig ist, und da der Fahrzeuginsasse nicht von dem aufgeblasenen Gassack abprallen, sondern eine dämpfende Wirkung erfahren soll, wurden bereits frühzeitig Abströmöffnungen im Gassack bzw. in einem festen Bauteil des Gassackmoduls vorgesehen. Allerdings strömt bei Abströmöffnungen, die ständig offen sind, bereits während des Aufblasvorgangs Gas ab. Damit verlängert sich die Zeit bis zur vollständigen Entfaltung des Gassacks, und es sind größere Gasgeneratoren nötig, um das in der Anfangsphase ausgeströmte Gas zusätzlich freizusetzen.
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In jüngerer Zeit wurde auf vielfältige Art und Weise versucht, Abströmöffnungen zu konstruieren, deren Querschnitt veränderlich ist. In der Regel ist dabei in irgendeiner Weise der Gassackinnendruck proportional an den Abströmquerschnitt gekoppelt. Mit diesen variablen Abströmöffnungen soll ein möglichst optimales Rückhalten des Fahrzeuginsassen erreicht werden.
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Die optimalen Rückhaltebedingungen eines Fahrzeuginsassen hängen dabei allerdings sehr stark vom Gewicht des Fahrzeuginsassen ab. Bekannte Rückhaltesysteme sehen deshalb bereits Belastungssensoren in einem Fahrzeugsitz oder Vorrichtungen zur Bestimmung der Sitzposition vor. Diese Systeme sind alle sehr aufwendig und mit dementsprechend hohen Kosten verbunden.
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Die eingangs genannte
DE 196 33 883 A1 zeigt ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, das bedeutend weniger aufwendig ist und trotzdem eine variable Ausströmöffnung im Gassack aufweist. Der Querschnitt der Abströmöffnung ist dabei in erster Linie von den Spannungen innerhalb einer Gassackwand des Gassacks und damit vom Gassackinnendruck abhängig, berücksichtigt dadurch aber auch in gewissem Maße ein Insassengewicht. Benötigt werden dafür immer noch Gassackmaterialien mit unterschiedlicher Dehnbarkeit, besondere Nähte und/oder Abdecklappen, die an die Gassackwand angenäht werden müssen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine weiter vereinfachte adaptive Steuerung des Abströmquerschnitts eines Gassackmoduls zu erreichen, die hauptsächlich von dem Gewicht und/oder dem Aufprallimpuls des Insassen abhängt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Gassackmodul durch das kennzeichnende Merkmal von Patentanspruch 1 gelöst.
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Dilatante Materialien sind Stoffe, deren Viskosität mit steigender Schergeschwindigkeit oder Schubspannung zunimmt. Sie zeigen daher ein gegensätzliches Verhalten zu strukturviskosen Materialien. Bekannte dilatante Materialien sind Mischungen von Wasser und Stärke sowie eine unter der Marke ”Silly Putty” von Dow Chemicals vertriebene dilatante Knete, die im wesentlichen ein Polydimethylsiloxan enthält. Erfindungsgemäß wird diese Eigenschaft von dilatanten Materialen zur Bereitstellung einer selbstregulierenden dynamischen Abströmöffnung ausgenutzt. Bei einer hohen Belastung des Gassacks, beispielsweise infolge des Aufpralls eines schweren Fahrzeuginsassens, steigt der Innendruck im Gassack. Der Öffnungsquerschnitt der Abströmöffnung bleibt jedoch klein, da das dilatante Material wegen der auf das Abströmsteuerelement einwirkenden höheren Kräfte härter wird. Auf diese Weise wird eine übermäßige Aufweitung des Öffnungsquerschnitts der Abströmöffnung bei steigendem Innendruck im Gassack ausgeschlossen. Der Gassack ist damit härter und ein Durchschlagen des schweren Fahrzeuginsassen auf harte Fahrzeugteile kann somit sicher verhindert werden.
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Beim Aufprall eines leichteren Fahrzeuginsassen ist dagegen das dilatante Material im Abströmsteuerelement wegen der geringeren Belastung des Gassacks weicher und der Öffnungsquerschnitt der Abströmöffnung wird größer. Da somit mehr Gas aus dem Gassack entweichen kann, wird der Gassack weicher und ein Durchschlagen des schweren Fahrzeuginsassen auf harte Fahrzeugteile kann somit sicher verhindert werden.
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Beim Aufprall eines leichteren Fahrzeuginsassen ist dagegen das dilatante Material im Abströmsteuerelement wegen der geringeren Belastung des Gassacks weicher und der Öffnungsquerschnitt der Abströmöffnung wird größer. Da somit mehr Gas aus dem Gassack entweichen kann, wird der Gassack weicher und ein Rückprallen des auf den Gassack auftreffenden leichten Fahrzeuginsassen ist ausgeschlossen.
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In einer ersten Ausführungsform ist die Abströmöffnung mit dem Abströmsteuerelement im Gassack, vorzugsweise seitlich des auf den aufgeblasenen Gassack aufprallenden Fahrzeuginsassen, angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Abströmöffnung in einer mit der Gassackwand durch eine Naht- oder Klebeverbindung befestigten Kunststoffmembran, insbesondere einer Silikonmembran, gebildet. Das Abströmsteuerelement mit dem dilatanten Material kann in die Kunststoffmembran eingebracht sein und die Abströmöffnung ringförmig umgeben. Insbesondere kann die Kunststoffmembran das dilatante Material schlauchartig einhüllen. Auf diese Weise wird eine einfach konstruierte Abströmöffnung bereitgestellt, die ohne zusätzliche Sensorik eine vom Gewicht oder der Aufprallenergie des Fahrzeuginsassen abhängige Steuerung des Abströmquerschnitts ermöglicht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Abströmöffnung und das Abströmsteuerelement mit dem dilatanten Material nicht in der Gassackwand, sondern im Lenkrad oder in einem festen Bauteil des Gassackmoduls vorgesehen. Bei diesem Bauteil kann es sich um ein Träger- oder Rahmenteil des Gassackmoduls oder um eine Abdeckung handeln. Die Abströmöffnung und das Abströmsteuerelement sind jedoch im wesentlichen so aufgebaut, wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der beigefügten Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Bauteil mit dem erfindungsgemäßen Abströmsteuerelement;
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2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1;
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3 einen erfindungsgemäßen Gassack im entfalteten Zustand;
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4 den Gassack 3 im Belastungsfall; und
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5 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls mit dem Abströmsteuerelement im Rahmenteil.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch den Wandabschnitt eines Bauteils 10 mit einer hier kreisrunden Abströmöffnung 12, die wenigstens teilweise von einer Kunststoffmembran 14, beispielsweise aus Silikon, verschlossen ist. Die Abströmöffnung 12 und die Kunststoffmembran 14 sind ringförmig von einem Abströmsteuerelement 16 umgeben, das ein dilatantes Material 18 enthält. Bei der hier gezeigten Ausführungsform wird das dilatante Material 18 schlauchförmig von der Kunststoffmembran 14 umhüllt. Das Abströmsteuerelement 16 ist also in die Kunststoffmembran 14 eingebracht. An ihren der Abströmöffnung 12 gegenüberliegenden Rändern ist die Kunststoffmembran 14 über eine Naht- oder Klebeverbindung an der Wandung des Bauteils 10 befestigt.
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In 3 ist ein Gassack 30 gezeigt, der von dem Gasgenerator des schematisch dargestellten Gassackmoduls 28 mit Gas befüllt wurde und sich dabei aus dem Modul heraus entfaltet hat. Die Wand des Gassacks 30 kann unabhängig von den Zuschnitten, aus denen der Gassack 30 gebildet ist, in einen vorderen Wandabschnitt 20, der eine primäre Aufprallfläche für einen Fahrzeuginsassen 22 darstellt, und einen gegenüberliegenden rückseitigen Wandabschnitt 24 und dazwischenliegende seitliche Wandabschnitte 26 unterteilt werden.
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In einem oberen Bereich des Gassacks 30 ist in einem der seitlichen Wandabschnitte 26 eine Abströmöffnung 12 mit einem Abströmsteuerelement 16 der oben beschriebenen Art vorgesehen.
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Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassackmoduls ist in 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Gasgenerator 32 auf einer Trägerplatte 34 des Gassackmoduls 28 befestigt. Die Ränder der Trägerplatte 34 sind zu einem Rahmenteil 36 umgebogen, an dem der Gassack 30 in üblicher Weise festgelegt ist. Die Trägerplatte 34 und das Rahmenteil 36 können, wie gezeigt, einstückig miteinander gebildet sein, aber auch aus unterschiedlichen Bauteilen bestehen. In einem Wandabschnitt des Rahmenteils 36 ist eine Abströmöffnung 12 gebildet, die wenigstens teilweise von dem Abströmsteuerelement 16 überdeckt ist. Das Abströmsteuerelement 16 kann auf die in den 1 und 2 gezeigte Weise gebildet und innenseitig auf den Wandabschnitt des Rahmenteils 36 aufgebracht sein. Ferner ist es möglich, das Abströmsteuerelement 16 mit dem darin enthaltenen dilatanten Material 18 in den Wandabschnitt des Rahmenteils 36 einzubringen. Besonders bevorzugt ist das Abströmsteuerelement 16 integral mit dem Wandabschnitt 36 gebildet. Abweichend von der in 5 gezeigten Anordnung kann das Abströmsteuerelement 16 auch auf der Außenseite des Rahmenteils 36 angeordnet sein. Schließlich kann die Abströmöffnung 12 mit dem Abströmsteuerelement 16 auch in der Trägerplatte 34 oder in jedem anderen Teil des Gassackmoduls 28, beispielsweise einer Modulabdeckung (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein.
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Das in 5 gezeigte Gassackmodul ist zur Anordnung in einem Fahrzeuglenkrad vorgesehen. Das Abströmsteuerelement kann hier auch im Lenkrad angeordnet und strömungsmäßig mit dem Gassackmodul verbunden sein.
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Bei allen Ausführungsformen steigt im Falle einer Belastung des Gassacks 30 durch den aufprallenden Fahrzeuginsassen 22 der Innendruck im Gassack 30 erheblich. Dadurch vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt der Abströmöffnung 12. Die Größe des Öffnungsquerschnitts ist dabei abhängig von der Intensität des Aufpralls, die unter anderem von dem Gewicht des Fahrzeuginsassen 22 beeinflußt wird.
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Da das dilatante Material 18 im Abströmsteuerelement 16 bei steigender Belastung härter wird, ist der Öffnungsquerschnitt der Abströmöffnung 12 beim Auftreffen eines schweren Fahrzeuginsassen kleiner als beim Auftreffen eines leichteren Fahrzeuginsassen 22. Somit kann in der Zeiteinheit weniger Gas aus dem Gassack abströmen. Dies bewirkt den gewünschten Effekt, daß der Gassack beim Aufprall einer schweren Person oder einem größeren Aufprallimpuls härter ist als bei einer leichten Person bzw. einem geringeren Aufprallimpuls. Damit wird verhindert, daß schwere Insassen auf das Armaturenbrett durchschlagen und leichte Insassen von einem zu harten Gassack abprallen und zurückgeschleudert werden.
