DE102007042044A1

DE102007042044A1 - Vorhanggassack-Anordnung, Kraftfahrzeug, Baugruppe zur Verwendung in einer Vorhanggassack-Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Vorhanggassack-Anordnung

Info

Publication number: DE102007042044A1
Application number: DE200710042044
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Schaper; Eduard Huber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Autoliv Development AB
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Autoliv Development AB
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: DE102007042044B4

Abstract

Es wird eine Vorhanggassack-Anordnung mit einem im Bereich des Dachrahmens (74) des Kraftfahrzeugs angeordneten Vorhanggassack (10), welcher bei Betätigung eines Gasgenerators (20) in den Innenraum des Kraftfahrzeugs expandiert, einem im Bereich des Dachrahmens (74) angeordneten Gasgenerator (20) zur Befüllung des Vorhanggassacks (10) und einem Gasleitelement (30), welches Gasgenerator (20) und Vorhanggassack (10) verbindet, wobei der Dachrahmen (74) wenigstens eine Wandung mit einer ersten und einer zweiten Seite (76a, 76b) aufweist, wobei die erste Seite (76a) in Richtung des Innenraums weist, beschrieben. Um eine platzsparende und leistungsfähige Anordnung zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass sich der Gasgenerator (20) auf der zweiten Seite (76b) der Wandung befindet, dass die Wandung eine Öffnung (78) aufweist, durch welche das Gasleitelement (30) von der ersten Seite auf die zweite Seite durchtritt, und dass ein Verschlusselement vorgesehen ist, welches die Öffnung bis auf den Durchtrittsbereich (42) des Gasleitelements (30) verschließt (Fig. 6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorhanggassack-Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Fahrzeug nach Anspruch 14, eine Baugruppe zur Verwendung in einer Vorhanggassack-Anordnung nach Anspruch 15 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Vorhanggassack-Anordnung nach Anspruch 19.
Sogenannte Vorhanggassäcke sind in der Automobiltechnik weit verbreitet und beispielsweise in der EP 0 808 257 B1 beschrieben. Eine solche Vorhanggassack-Anordnung besteht mindestens aus einem Vorhanggassack, dessen Oberkante im Bereich des Dachrahmens mit der Fahrzeugstruktur verbunden ist, einem Gasgenerator zur Befüllung des Vorhanggassacks sowie den notwendigen Befestigungselementen. Weiterhin ist in der Regel ein Gasleitelement vorhanden, welches das vom Gasgenerator kommende Gas in den Vorhang-Gassack leitet.
In einer möglichen Variante befindet sich der Gasgenerator an der A- oder an der C-Säule und das Gas wird mittels einer langen dünnen Metalllanze in den Vorhanggassack geleitet. In einer anderen Variante befindet sich der Gasgenerator im wesentlichen im Bereich der B-Säule und das Gas wird über ein relativ kompaktes Gasleitelement, welches abschnittsweise L- oder T-förmig ausgebildet sein kann, in den Vorhanggassack geleitet.
Diesen beiden Konzepten ist gemeinsam, dass sie relativ viel Platz für den Gasgenerator benötigen, welcher sich zwischen einem tragenden Strukturteil und der Innenverkleidung des Kraftfahrzeugs befinden muss. Bei vielen Fahrzeugtypen, insbesondere bei Kleinwagen und Sportwagen, steht in den genannten Bereichen jedoch nur wenig Einbauraum zur Verfügung, was entsprechende konstruktive Probleme aufwirft oder zu Kompromissen zwingt.
Zur Lösung des oben dargelegten Problems wurde beispielsweise in der DE 199 55 023 A1 vorgeschlagen, den Gasgenerator außerhalb des Dachrahmens, beispielsweise im Motorraum anzuordnen und den in der Regel rohrförmig ausgebildeten Dachrahmen, welcher sich häufig einstückig vom unteren Ende der A-Säule zum unteren Ende der C-Säule erstreckt, als Gasleitelement zu nutzen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass der Dachrahmen ohne Modifikationen eine zu geringe Gasdichtigkeit aufweist. Ein weiteres Problem besteht hier darin, dass der Dachrahmen ein relativ großes Innenvolumen aufweist, was es zum einen notwendig macht, dass die vom Gasgenerator erzeugte Gasmenge größer ist, und was zum anderen die Vorhanggassack-Anordnung träge macht.
Die WO 99/30932 beschäftigt sich damit, in einem solchen System das Strukturelement des Kraftfahrzeuges, welches der Gasleitung dienen soll, gasdicht auszuführen. Die grundsätzlichen und praktischen Probleme, welches sich durch die Nutzung eines Teils der Fahrzeugstruktur zur Gasleitung ergeben, haben sich bislang als so groß dargestellt, dass die Idee nicht in die serienreife Praxis umgesetzt werden konnte.
Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Möglichkeit zu finden, wie der Gasgenerator einer Vorhanggassack-Anordnung platzsparend angeordnet werden kann, ohne hierbei Nachteile in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Vorhanggassack-Anordnung in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorhanggassack-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorzugsweise wird hierbei eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 15 eingesetzt und die Herstellung geschieht vorzugsweise gemäß einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19.
Grundgedanke der Erfindung ist es, den Gasgenerator, welcher zur Befüllung des Vorhanggassackes dient, in den Dachrahmen hinein zu verlegen. Der Dachrahmen weist eine Wandung mit zwei Seiten auf, wobei eine Seite in Richtung des Innenraums des Kraftfahrzeugs weist. Im Falle, dass der Dachrahmen ein Rohr ist, ist diese erste Seite ein Teil der Wandung die Außenseite des Rohres und der Gasgenerator befindet sich dann innerhalb des Rohres.
Der Dachrahmen ist ein Teil der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs und wird zu einem sehr frühen Zeitpunkt der Herstellung des Kraftfahrzeuges fertiggestellt. Da zu diesem Zeitpunkt zahlreiche Schweißarbeiten an der Fahrzeugkarosserie durchgeführt werden, ist es schon aus Sicherheitsgründen nicht möglich, den Gasgenerator bereits zu diesem Zeitpunkt an dem erfindungsgemäß vorgesehenen Ort anzuordnen. Dies bedeutet, dass der Gasgenerator vom Innenraum her montiert werden muss, woraus sich wiederum zwingend die Notwendigkeit ergibt, dass eine Wandung des Dachrahmens eine Öffnung aufweist, durch welche der Gasgenerator montiert wird. Um dies zu ermöglichen, muss die Öffnung relativ groß sein, was ohne weitere Maßnahmen zu einer Schwächung des Dachrahmens führen würde. Eine Verringerung der Stabilität des Dachrahmens ist natürlich unerwünscht. Es ist deshalb ein Verschlusselement vorgesehen, welches die Öffnung in der Wandung des Dachrahmens bis auf einen Durchtrittsbereich des Gasleitelementes, welches vorhanden ist, um den Gasgenerator mit dem Vorhanggassack zu verbinden, verschließt. Dieses Verschlusselement ist massiv und vorzugsweise aus Stahl ausgeführt, so dass es hohe Kräfte übertragen kann, und sich somit keine wesentliche Schwächung des Dachrahmens ergibt. Es ist auch notwendig, das Verschlusselement fest mit dem Dachrahmen zu verbinden, wobei ein Verschrauben in der Regel zu bevorzugen ist. Vorzugsweise bilden das Verschlusselement und der Gasgenerator eine vormontierte Baugruppe, welche dann leicht am Fahrzeug angeordnet werden kann. Weiter vorzugsweise ist auch das notwendige Gasleitelement Teil der Baugruppe, welches weiter vorzugsweise einstückig mit dem Verschlusselement ausgebildet ist, was zu einer weiteren Verbesserung der Stabilität beiträgt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 Einen Abschnitt des Dachbereichs eines Kraftfahrzeugs aus einer Ansicht vom Innenraum des Kraftfahrzeugs,
2 eine Baugruppe bestehend aus einer Verschlussplatte und einem Gasgenerator,
3a ein Gasleitelement,
3b das Gasleitelement aus 3a in einer Ansicht aus Richtung A aus 3a,
4 die Baugruppe aus 2 mit dem montierten Gasleitelement aus den 3a und b,
5 das in 1 Gezeigte mit der montierten Baugruppe aus 4,
6 einen Schnitt entlang der Ebene E-E aus 5, wobei auch der montierte Vorhanggassack dargestellt ist,
6a eine alternative Ausgestaltung der Verschlussplatte in einer der 6 entsprechenden Darstellung,
7 ein Verschlusselement mit einstückig angeformten Gasleitelement und
8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 5 entsprechenden Darstellung.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die Figur zeigt einen Abschnitt des Dachbereiches eines Kraftfahrzeugs in einer stark schematisierten Darstellung, wobei die Innenverkleidung nicht montiert ist. Man erkennt die beiden Seitenfenster F1 und F2, welche von der B-Säule 72 getrennt sind, das Außenblech des Daches 82 und den sich zwischen dem Außenblech des Daches und den Fenstern befindenden rohrförmig ausgebildeten Dachrahmen 74, welchen man auch als Dachholm bezeichnen könnte. Dieser Dachrahmen erstreckt sich vom unteren Ende der A-Säule bis zum unteren Ende der C-Säule. Im Dachrahmen 74 ist im Bereich der B-Säule eine Öffnung 78 vorgesehen. Um die Öffnung herum sind Befestigungslöcher 79 angeordnet. Die Öffnung 78 dient dazu, einen Gasgenerator von der Innenseite des Kraftfahrzeugs her im Inneren des Dachrahmens 74 anordnen zu können.
Die 2 zeigt eine Baugruppe, welche zur Anordnung am Dachrahmen der 1 vorgesehen ist. Die Baugruppe umfasst die als Verschlusselement dienende Verschlussplatte 40 und den an der Verschlussplatte 40 befestigten Gasgenerator 20 mit einem Ausströmbereich 22. Zur Befestigung des Gasgenerators 20 an der Verschlussplatte 40 dienen Befestigungsschellen 26. Die Verschlussplatte 40 weist einen als Ausstanzung ausgeführten Durchtrittsbereich 42 auf, durch welchen im fertig montierten Zustand ein Gasleitelement 30 tritt, welches in den 3a und 3b dargestellt ist, wobei die 3b eine Draufsicht aus Richtung A in 3a ist:
Das Gasleitelement 30 weist einen Aufnahmeabschnitt 32 auf, welcher den Ausströmbereich 22 des Gasgenerators 20 aufnimmt. Von hier erstreckt sich ein erster Leitungsabschnitt 34 und von diesem ersten Leitungsabschnitt 34 senkrecht ein zweiter Leitungsabschnitt 36, welcher im fertig montierten Zustand durch den Durchtrittsbereich 42 der Verschlussplatte 40 durchtritt. An den zweiten Leitungsabschnitt 36 schließt sich ein dritter Leitungsabschnitt 38 und an diesen ein T-förmiger Abschnitt 39 mit zwei Austrittsöffnungen 39a und 39b an.
4 zeigt die Baugruppe aus 2, an der weiterhin das Gasleitelement 30 aus den 3a und 3b montiert ist, so dass sich eine weitere Baugruppe ergibt. Man erkennt, dass sich Gasgenerator 20, Aufnahmeabschnitt 32 und erster Leitungsabschnitt 34 auf einer Seite der Verschlussplatte 40 befinden, während sich dritter Leitungsabschnitt 38 und T-förmiger Abschnitt 39 auf der anderen Seite der Verschlussplatte befinden. Der zweite Leitungsabschnitt 36 tritt durch den Durchtrittsbereich 42 durch.
Die 5 zeigt die Situation, nachdem die weitere Baugruppe aus 4 am Dachrahmen der 1 montiert ist. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Ebene E-E in 5, wobei in 6 auch der bereits montierte Vorhanggassack 10 dargestellt ist, welcher in 5 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Dieser Vorhanggassack 10 ist mittels einer Schlauchschelle 14 gasdicht am Gasleitelement 30 gehalten.
Man sieht, dass sich der Gasgenerator 20 vollständig im Inneren des als Rohr ausgebildeten Dachrahmens 74 befindet. Insbesondere weist der Dachrahmen 74 einen Wandungsabschnitt 76 auf, dessen erste Seite 76a in Richtung des Innenraumes des Kraftfahrzeuges zeigt, während dessen zweite Seite 76b ins Innere des Dachrahmens 74 zeigt. Der Gasgenerator befindet sich also auf der zweiten Seite 76b dieses Wandungsabschnittes 76. Der als länglicher Zylinder ausgebildete Gasgenerator erstreckt sich auch parallel zu diesem Wandungsabschnitt 76 und somit auch parallel zur eben ausgebildeten Verschlussplatte 40. Die Verschlussplatte 40 ist mittels Befestigungsschrauben 44 mit dem Dachrahmen 74 verschraubt, so dass sie auch zur Kraftaufnahme und Kraftübertragung innerhalb des Dachrahmens 74 geeignet ist, wodurch durch die Öffnung 78 im Dachrahmen 74 keine wesentliche Schwächung erfolgt. Der Durchtrittsbereich 42 in der Verschlussplatte 40 ist wesentlich kleiner als die Öffnung 78 im Dachrahmen 74. Um die hieraus gegebenenfalls noch resultierende Schwächung auszugleichen, kann die Verschlussplatte 40 eine größere Wandstärke als der Dachrahmen 74 aufweisen, was in 6 in übertriebenem Maßstab dargestellt ist.
Wie man der 6a entnimmt, welche eine alternative Ausgestaltung der Verschlussplatte 40 zeigt, kann an die Verschlussplatte 40 eine Rampe 46 angeformt sen, welche den Vorhanggassack zu einer frühen Expansionsphase leitet und insbesondere verhindert, dass ein Teil des expandierenden Gassackes zwischen tragende Strukturelemente und Innenverkleidung gerät.
Zweites Ausführungsbeispiel
7 zeigt ein einstückiges Bauteil 50, welches Gasleitelement 51 und Verschlussplatte 60 umfasst. Dies hat gegenüber dem oben gezeigten Ausführungsbeispiel den Vorteil noch größerer Stabilität, da der Durchtrittsbereich der Schlussplatte 60 nur den Innendurchmesser des entsprechenden Leitungsabschnitts, hier nämlich des zweiten Leitungsabschnitts 56, aufweist. Weiterhin kann der rohrförmige zweite Leitungsabschnitt 56 selbst hohe Kräfte aufnehmen. Ver schlussplatte 60 und Gasleitelement 51 bestehen vorzugsweise aus Stahl und sind im Bereich des zweiten Leitungsabschnittes 56 miteinander verschweißt. Hierdurch trägt die Verschlussplatte 60 auch das Gasleitelement 51, was weiterhin dahingehend genutzt werden kann, dass das Gasleitelement 51 den Gasgenerator zumindest mitträgt, wozu dieser z. B. in den Aufnahmeabschnitt 52 eingeschraubt oder verklemmt sein kann. Auch hier schließt sich an den Aufnahmeabschnitt 52 der erste Leitungsabschnitt 54 an, welcher in den zweiten Leitungsabschnitt 56 übergeht. In diesem Ausführungsbeispiel schließt sich der T-förmige Abschnitt 58 unmittelbar an den zweiten Leitungsabschnitt 56 an.
Die 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung des einstückigen Bauteils 50 der 7 und eines Gasgenerators 20 in einer der 5 entsprechenden Darstellung. Auch hier weist der Dachrahmen 74 eine Öffnung 78 auf, durch welche der bereits mit dem Aufnahmeabschnitt 52 des Gasleitelementes 51 verbundene Gasgenerator 50 in den Dachrahmen 74 eingeführt wird. Die Verschlussplatte 60 wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel auch, mittels Befestigungsschrauben 64 mit dem Dachrahmen 74 verschraubt. In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine weitere Öffnung 80 im Dachrahmen 74 vorgesehen, welche durch eine weitere Verschlussplatte 82 verschlossen wird. Weitere Öffnung 80 und weitere Verschlussplatte 82 befinden sich auf Höhe des dem Ausströmbereich 22 des Gasgenerators 20 gegenüberliegenden Ende des Gasgenerators 20. Dieses zweite Ende des Gasgenerators 20 wird mittels eines sich vom Gasgenerator 20 erstreckenden Stehbolzens 84 und einer Mutter 85 mit der weiteren Verschlussplatte 82 verschraubt, so dass der Gasgenerator an zwei Befestigungspunkten bezüglich der Fahrzeugstruktur festgelegt ist und somit nicht schwingen kann. Alternativ zur Verschraubung kann der zylindrische Gasgenerator an einer Aufnahme der weiteren Verschlussplatte 82 verrastet sein. Weiterhin ist durch ein Loch 86 in der weiteren Verschlussplatte das Zündkabel 24 für den Gasgenerator 20 geführt. Vorzugsweise weist die weitere Verschlussplatte 82 einen Herausziehschutz für das Zündkabel 24 auf (nicht dargestellt).

10: Vorhanggassack
14: Schlauchschelle
20: Gasgenerator
22: Ausströmbereich
24: Zündkabel
26: Befestigungsschelle
30: Gasleitelement
32: Aufnahmeabschnitt
34: erster Leitungsabschnitt
36: zweiter Leitungsabschnitt
38: dritter Leitungsabschnitt
39: T-förmiger Abschitt
40: Verschlussplatte
42: Durchtrittsbereich
44: Befestigungsschrauben
46: Rampe
50: einstückiges Bauteil
51: Gasleitelement
52: Aufnahmeabschnitt
54: erster Leitungsabschnitt
56: zweiter Leitungsabschnitt
58: T-förmiger Abschnitt
60: Verschlussplatte
64: Befestigungsschrauben
70: Fahrzeugstruktur
72: B-Säule
74: Dachrahmen
76: Wandungsabschnitt
78: Öffnung
79: Befestigungslöcher
80: weitere Öffnung
82: weitere Verschlussplatte
84: Stehbolzen
85: Mutter
86: Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0808257 B1 [0002]
- DE 19955023 A1 [0005]
- WO 99/30932 [0006]

Claims

Vorhanggassack-Anordnung mit einem im Bereich des Dachrahmens (74) eines Kraftfahrzeugs angeordneten Vorhanggassack (10), welcher bei Betätigung eines Gasgenerators (20) in den Innenraum des Kraftfahrzeugs expandiert, einem im Bereich des Dachrahmens (74) angeordneten Gasgenerator (20) zur Befüllung des Vorhanggassacks (10) und einem Gasleitelement (30), welches Gasgenerator (20) und Vorhanggassack (10) verbindet, wobei der Dachrahmen (74) wenigstens eine Wandung mit einer ersten und einer zweiten Seite (76a, 76b) aufweist, wobei die erste Seite (76a) in Richtung des Innenraums weist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gasgenerator (20) auf der zweiten Seite (76b) der Wandung befindet, dass die Wandung eine Öffnung (78) aufweist, durch welche das Gasleitelement (30) von der ersten Seite auf die zweite Seite durchtritt, und dass ein Verschlusselement vorgesehen ist, welches die Öffnung bis auf den Durchtrittsbereich (42) des Gasleitelements (30) verschließt.
Vorhanggasack-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachrahmen (74) ein Rohr ist, so dass die erste Seite der Wandung die Außenseite des Rohres und die zweite Seite die Innenseite des Rohres ist und sich der Gasgenerator im Inneren des Rohres befindet.
Vorhanggassack-Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator mit dem Verschlusselement verbunden ist.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator als länglicher Zylinder ausgebildet ist und sich die Längsachse im wesentlichen parallel zur Wandung erstreckt.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement plattenförmig ausgebildet ist.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement und das Verschlusslement unmittelbar miteinander verbunden sind.
Vorhanggassack-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Gasleitelements, welcher durch das Verschlusselement durchtritt, den Durchtrittsbereich des Verschlusselements vollständig ausfüllt.
Vorhanggassack-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Gasleitelement und Verschlusselement ein einstückiges Bauteil bilden.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement mit der Wandung verschraubt ist.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement mit der Wandung verrastet ist.
Vorhanggasack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement aus Stahl besteht.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Verschlusselement eine Rampe (46) angeformt ist, welche die Bewegungsrichtung des expandierenden Gassacks beinflusst.
Vorhanggassack-Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung eine weitere Öffnung (80) aufweist, welche durch ein weiteres Verschlusselement (82) verschlossen ist.
Kraftfahrzeug mit einer Vorhanggassack-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Baugruppe zur Verwendung in einer Vorhanggassack-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Baugruppe ein plattenförmiges Verschlusselement mit einem Durchtrittsbereich für ein Gasleitelement und einen fest mit dem Verschlusselement verbundenen Gasgenerator aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator als länglicher Zylinder ausgebildet ist, welcher sich im wesentlichen parallel zum Verschlusselement erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein Gasleitelement, welches durch das Verschlusselement durchtritt, aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement einstückig mit dem Gasleitelement ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorhanggassack-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei in einem Verfahrensschritt der Gasgenerator mit dem Verschlusselement und in einem späteren Verfahrensschritt das Verschlusselement mit dem Dachrahmen verbunden wird.