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Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gassackmodule zum Schutz des Fahrers oder Beifahrers bei einem frontalen Zusammenprall sind weithin bekannt. Im Falle eines Gassackmoduls für den Fahrer ist das Gassackmodul zumeist im Nabenbereich des Lenkrades angeordnet, im Falle eines Gasackmoduls zum Schutz des Beifahrers ist das Gassackmodul in der Regel im Armaturenbrett angeordnet. Ein solches Gassackmodul besteht aus einem Gehäuse, einer in das Gehäuse eingefalteten Gassackhülle, welche einen Gasraum umschließt, und einer Aufblasvorrichtung zum Aufblasen der Gassackhülle.
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Häufig sind mit der Innenseite der Gassackhülle Fangbänder oder Trennwände verbunden, um die Ausdehnung der Gassackhülle zu begrenzen und/oder um den von der Gassackhülle umschlossenen Gasraum in mehrere Kammern zu unterteilen. Solche Fangbänder oder Trennwände erhöhen zwangsläufig den Luftwiderstand, so dass es sich um den Luftwiderstand erhöhende Elemente handelt. Beispielsweise die gattungsbildende
DE 298 07 424 U1 zeigt solche Trennwände.
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Ein Problem, welches bei solchen Frontgassäcken grundsätzlich besteht, ist folgendes: Zum einen ist erwünscht, dass sich die Gassackhülle nach Zünden der Aufblasvorrichtung, beispielsweise des Gasgenerators, rasch vor dem zu schützenden Insassen entfaltet, um schon zu einem frühen Zeitpunkt eine Schutzwirkung zu entfalten, was insbesondere bei nicht angegurteten Insassen wichtig ist. Andererseits soll vermieden werden, dass ein Insasse, dessen Kopf und Brustbereich sich nahe am Gehäuse des Gassackmoduls befindet, beispielsweise weil er vornübergebeugt auf seinem Sitz sitzt (Out of Position), durch die aus dem Gehäuse herausschießende Gassackhülle zu stark belastet wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe ein Gassackmodul und eine Gassackhülle zum Einsatz in einem solchen Gassackmodul zu schaffen, wobei es erreicht wird, dass zum einen die Gassackhülle bei Betätigung der Aufblasvorrichtung schnell expandiert und vor dem Insassen positioniert wird und andererseits die Krafteinwirkung auf einen vornübergebeugten sitzenden Insassen (out-of-position) durch den sich entfaltenden Gassack gering ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gassackmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei bisherigen Frontgassackmodulen wird durch die Aufblasvorrichtung im von der Gassackhülle umgebenen Gasraum ein Überdruck erzeugt und aufgrund dieses Überdrucks entfaltet sich die Gassackhülle. Somit korreliert die Entfaltungsgeschwindigkeit unmittelbar mit dem statischen Überdruck innerhalb der Gassackhülle. Das bedeutet, dass man zur Erreichung einer schnellen Entfaltung einen hohen statischen Überdruck im Gasraum benötigt. Ein hoher statischer Überdruck innerhalb des Gasraumes führt jedoch dazu, dass die Gassackhülle beim Auftreffen auf ein Hindernis während der Entfaltung hohe Kräfte auf dieses Hindernis überträgt.
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Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, für die Entfaltung der Gassackhülle nicht nur den im Gasraum herrschenden statischen Druck, sondern auch einen dynamischen Druck zu nutzen. Durch das von der Aufblasvorrichtung kommende Gas wird nicht nur ein steigender statischer Druck innerhalb des Gasraumes aufgebaut, sondern es existieren auch Gasströme, welche sich von der Aufblasvorrichtung in den Gasraum erstrecken. Grundidee ist es, den dynamischen Druck eines solchen Gasstroms oder mehrerer solcher Gasströme zu nutzen, um die Entfaltung der Gassackhülle unabhängig vom statischen Innendruck innerhalb des Gasraumes zu beschleunigen. Das heißt, dass die Entfaltungsgeschwindigkeit der Gassackhülle vom statischen Innendruck im Gasraum, welcher von der Gassackhülle umschlossen wird, zumindest teilweise entkoppelt wird. Um dies zu erreichen, sind den Luftwiderstand erhöhende Elemente auf der Innenseite der Gassackhülle angeordnet und fest mit der Gassackhülle verbunden. An ein solches den Luftwiderstand erhöhendes Element kann ein von der Aufblasvorrichtung kommender Gasstrom angreifen und die Gassackhülle aus dem Gehäuse herausziehen und im Inneren des Kraftfahrzeuges positionieren. Das heißt, dass die Gassackhülle nicht nur vom statischen Innendruck im Gasraum nach außen gedrückt, sondern auch vom dynamischen Druck gezogen wird.
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Es sind mehrere den Luftwiderstand erhöhende Elemente vorhanden und vorzugsweise über eine größere Fläche auf der Innenseite der Gassackhülle verteilt.
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Die den Luftwiderstand erhöhenden Elemente sind in Form von Taschen ausgebildet, welche zumindest nach einer Seite hin offen sind. Diese Taschen bestehen aus einem flexiblen Material und sind mit der Gassackhülle vernäht, verklebt oder verschweißt.
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Um den Effekt der den Luftwiderstand erhöhenden Elemente zu vergrößern ist es nach Anspruch 2 zu bevorzugen, Gasleitelemente derart vorzusehen, dass zumindest ein Teil-Gasstrom in Richtung der Taschen gelenkt wird.
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Weiter bevorzugt werden die Taschen nach Anspruch 5 durch wenigstens einen flexiblen Materialstreifen gebildet, welcher auf der Innenseite der Gassackhülle angeordnet ist.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher beschriebenen Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigen:
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1 Einen Längsschnitt durch den vorderen Bereich eines Kraftfahrzeuges wobei sich im Armaturenbrett ein Gassackmodul in seinem Ruhezustand befindet,
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2 Das in 1 Gezeigte zu einer frühen Expansionsphase der Gassackhülle,
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3 Das in 2 Gezeigte bei vollständig expandierter Gassackhülle,
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4 Das in den 1 bis 3 gezeigte, wobei sich die Gassackhülle in einem frühen Expansionsstadium befindet und der Insasse in einer vornübergebeugten Position ist,
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5 Eine Darstellung einer Gassackhülle, wie sie in einem Gassackmodul in den 1 bis 4 verwendet werden kann in einer 3-dimensionalen Darstellung,
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6 Einen Abschnitt der Innenseite der Gassackhülle mit einem darauf angeordneten Gewebestreifen,
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7 Das in 6 Gezeigte wobei sich der Gewebestreifen bis in ein Seitenteil der Gassackhülle erstreckt,
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8 Eine alternative Ausgestaltung des in 6 gezeigten Gewebestreifens.
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1 ist ein schematischer Schnitt durch den Beifahrerbereich eines Kraftfahrzeuges. Es ist ein Insasse I auf seinem Sitz S dargestellt, wobei sich der Insasse in seiner Standard-Sitzposition befindet.
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Im Armaturenbrett A befindet sich ein Gassackmodul. Dieses besteht aus einem Gehäuse 10, einer in das Gehäuse 10 eingefalteten Gassackhülle 20 und einem Gasgenerator 16, welcher als Aufblasvorrichtung dient. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Gasgenerator 16 um einen sogenannten Submarine-Gasgenerator, dessen Erzeugungsbereich 17 sich außerhalb des Gehäuses 10 befindet. Vom Erzeugungsbereich 17 erstreckt sich ein Ausströmbereich 18 in das Gehäuse 10 hinein, so dass sich die Ausströmungsöffnungen 18a innerhalb des Gehäuses 10 befinden. Ein solcher Submarine-Gasgenerator ist für das hier beschriebene Gassackmodul besonders geeignet. In der in 1 dargestellten Ruheposition ist das Gehäuse 10 von einem Abdeckelement 11 abgedeckt.
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Das Gehäuse 10 weist zwei Abschnitte auf, nämlich den flachen Abschnitt 14, in welchem sich der Ausströmbereich 18 des Gasgenerators 16 befindet, und die in Richtung des Insassen neben dem flachen Abschnitt 14 angeordnete Vertiefung 12, welche den größten Teil des gefalteten Gassackpackets 21 aufnimmt. Der Ausströmbereich 18 des Gasgenerators 16 ist ein stehender Zylinder, wobei sich die Ausströmöffnungen 18a auf der Mantelfläche des Zylinders befinden, so dass bei Betätigung des Gasgenerators 16 Gas im Wesentlichen radial und somit horizontal aus dem Ausströmbereich 18 ausströmt.
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Die 2 zeigt eine frühe Expansionsphase der Gassackhülle 20 nach Betätigung des Gasgenerators 16. Wie man sieht, sind auf der Innenseite der Gassackhülle 20 den Luftwiderstand erhöhende Elemente in Form von Taschen 34 angeordnet und fest mit der Gassackhülle 20 verbunden. Das aus den Ausströmöffnungen 18 in Richtung des Insassen I ausströmende Gas strömt zunächst im wesentlichen waagrecht, also parallel zum Boden des Gehäuses 10, wobei es durch einen Deflektor 19 leicht nach oben abgelenkt werden kann. Hieran anschließend strömt es weiter im wesentlichen parallel zu dem sich gerade aus dem Gehäuse 10 entfaltenden Abschnitt der Gassackhülle 20 und füllt hierbei die Taschen 34. Durch den sich in den Taschen aufbauenden dynamischen Druck wird eine relativ große Zugkraft auf den entsprechenden Abschnitt der Gassackhülle 20 übertragen, so dass der gerade entfaltete Abschnitt der Gassackhülle 20 den sich noch im Gehäuse 10 befindenden Rest der Gassackhülle 20 herauszieht, wobei dieses Herausziehen überwiegend eine Folge des aerodynamischen Drucks in den Taschen 34 und nicht des aerostatischen Drucks im gesamten Gasraum G ist.
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Die 3 zeigt die vollständig expandierte Position der Gassackhülle 20. Nachdem die Gassackhülle 20 vollständig entfaltet und der von der Gassackhülle 20 umschlossene Gasraum G vollständig gefüllt ist, unterscheidet sich die Gassackhülle in ihrem Verhalten nicht von einer gewöhnlichen Gassackhülle. Das heißt, der in die Prallfläche 20a der Gassackhülle 20 eintauchende, von seiner Standard-Sitzposition startende Insasse spürt zu einer Gassackhülle beziehungsweise einem Gassackmodul nach dem Stand der Technik keinen Unterschied.
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Der Vorteil des eben beschriebenen Gassackmoduls zeigt sich dann, wenn sich ein Insasse in einer vornübergebeugten Stellung befindet, insbesondere so, dass sich sein Kopf zu nahe an der Austrittsöffnung des Gassacks befindet, wie dies in 4 dargestellt ist. Wie bereits erwähnt, wird die eingefaltete Gassackhülle 20 schnell aus dem Gehäuse herausgezogen, so dass sich der entfaltende Gassack auch schnell im Bereich zwischen Windschutzscheibe W, Armaturenbrett A und Insasse I positioniert, wobei jedoch der im Gasraum G herrschende Druck noch recht gering ist. Das bedeutet, dass bei einem vornübergebeugt sitzenden Insassen I, wie dies in 4 dargestellt ist, die Gassackhülle 20 zu einem frühen Zeitpunkt an den Insassen I ankoppelt, die Kraftübertragung auf den Insassen beim Aufprall der Gassackhülle 20 auf den Insassen aufgrund des geringen Innendrucks jedoch gering ist. Das heißt, der Insasse wird nicht, wie dies bei Gassackmodulen nach dem Stand der Technik vorkommen kann, mit großer Wucht ”angeschossen”. Nach dem Ankoppeln der Gassackhülle 20 an einen Insassen I füllt sich der Gasraum G natürlich weiterhin mit Gas, wodurch sich der Innendruck im Gasraum G erhöht und der Insasse vom nun langsamer expandierenden Gassack zurück in Richtung der Sitzlehne gedrückt wird.
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Mit Bezug auf die 5 bis 8 wird nun erläutert, wie die Taschen 34 konkret ausgestaltet sind. 5 zeigt eine 3-dimensionale Ansicht einer Gassackhülle 20, wie sie im Gassackmodul der 1 bis 4 verwendet werden kann. Diese Gassackhülle 20 weist ein Mittelteil 22 und zwei Seitenteile 24 auf, wobei Mittelteil 22 und Seitenteile 24 jeweils aus Gewebe bestehen. Wenigstens ein Seitenteil 24 weist eine Ventilationsöffnung 25 auf.
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Auf der Innenseite des Mittelteils 22 sind Materialstreifen 30 angeordnet, beispielsweise vernäht oder verklebt, wie dies in 6 dargestellt ist. Bei dem Materialstreifen 30 wechseln sich Befestigungsabschnitte 32, welche mit der Gassackhülle verbunden sind, und Taschen 34 ab, welche sich zwischen den Befestigungsabschnitten 32 ins Innere der Gassackhülle 20, also in den Gasraum G wölben. Die Taschen 34 weisen eine erste offene Seite 36 und eine zweite offene Seite 38 auf, wobei der Querschnitt der ersten offenen Seite 36 größer ist als der Querschnitt der zweiten offenen Seite 38. Die ersten offenen Seiten 36 weisen in Richtung des Gasgenerators 16, wie dies auch in 2 eingezeichnet ist. Strömt Gas durch die ersten offenen Seiten 36 in die Taschen 34, so baut sich aufgrund der konischen Form der Taschen 34 ein dynamischer Druck in den Taschen 34 auf, welcher zu einer Kraft in Richtung F führt, wodurch der oben beschriebene Effekt eintritt. Dadurch dass Gas durch die offenen Seiten 38 in die dahinterliegende Tasche strömen kann, wird auch in dieser der dynamische Druck aufrechterhalten.
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Um eine schnelle Positionierung über die gesamte Breite des Gassackhülle 20 zu erreichen, erstrecken sich die Materialstreifen 30 vorzugsweise über die gesamte Breite des Mittelteils 22. Wie man der 7 entnimmt, können sich die Materialstreifen 30 bis in die Seitenteile 24 erstrecken.
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Wie in 8 gezeigt, können die Mitten der Taschen 34 mittels Reißnähten 39 mit der Gassackhülle 20 verbunden sein. Übersteigt der dynamische Druck in den Taschen 34 einen vorbestimmten Wert, so reißt die Reißnaht 39 und das Volumen der Tasche 34 vergrößert sich entsprechend, wodurch durch den Gasstrom eine noch größere Kraft in die Tasche eingeleitet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 11
- Abdeckelement
- 12
- Vertiefung
- 14
- flacher Abschnitt
- 16
- Gasgenerator
- 17
- Erzeugungsbereich
- 18
- Ausströmbereich
- 18a
- Ausströmöffnungen
- 19
- Deflektor
- 20
- Gassackhülle
- 20a
- Prallfläche
- 22
- Mittelteil
- 24
- Seitenteil
- 25
- Ventilationsöffnung
- 30
- Materialstreifen
- 32
- Befestigungsabschnitt
- 34
- Tasche
- 36
- erste offene Seite
- 38
- zweite offene Seite
- 39
- Reißnaht
- A
- Armaturenbrett
- I
- Insasse
- G
- Gasraum
- S
- Sitz
- W
- Windschutzscheibe
