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Die
Erfindung betrifft eine Knieschutzeinrichtung für Fahrzeuginsassen
mit einem Gassack und einem Gasgenerator, der den Gassack mit einem Entfaltungsgas
befüllt, wobei der Gassack zumindest eine obere und eine
untere Kammeranordnung aufweist, die in strömungstechnischer
Verbindung miteinander stehen und der Gasgenerator das Entfaltungsgas
in eine Kammeranordnung einleitet.
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Die
DE 10 2006 013 287
A1 beschreibt einen Gassack für ein Kraftfahrzeug
mit einem Strömungsdurchlass, über den zwei Druckkammern
miteinander verbunden sind, wobei ein Strömungsmedium, insbesondere
Gas, von einer Druckkammer durch den Strömungsdurchlass
in eine andere Druckkammer in eine Durchlassrichtung fließt.
Der Strömungsdurchlass umfasst eine Rückstromsicherung,
die das Strömen des Strömungsmediums in Durchlassrichtung
erlaubt, während das Strömen des Strömungsmediums
in eine der Durchlassrichtung entgegengesetzte Sperrrichtung weitgehend
unterbunden ist.
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Die
US 5,458,366 beschreibt
eine Kniepolstervorrichtung mit einem in einzelne Abteilungen unterteilten
Airbag. Ein Gasgenerator leitet Entfaltungsgas in eine Sam melkammer
ein, über die das Entfaltungsgas in die einzelnen Abteilungen
des Airbags eingeleitet wird. Die Sammelkammer ist mit den einzelnen
Abteilungen über jeweils ein Einwegeventil verbunden. Die
Sammelkammer ist in Fahrtrichtung hinter den einzelnen Abteilungen
angeordnet und trägt nicht zur Abstützung des
Kniepolsters bei.
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Die
DE 20 2006 005 872
U1 betrifft eine Knieschutzeinrichtung für Fahrzeuginsassen
mit einem Gassack und einem Gasgenerator, der über eine
Einlassöffnung mit dem Gassack verbunden ist, wobei der
Gassack wenigstens zwei Kammern aufweist, die im eingebauten, aufgeblasenen
Zustand im Wesentlichen übereinander liegen und über
wenigstens eine Überströmöffnung miteinander
verbunden sind. Die Einlassöffnung des Gasgenerators ist
der oberen Kammer zugeordnet, die Überströmöffnung ist
derartig ausgebildet, dass das Überströmen des Gases
von der oberen in die untere Kammer bis zum Erreichen eines einheitlichen
Druckes mit einem bestimmten Zeitverzug geschieht, um in der Kniekammer über
einen längeren Zeitraum einen höheren Druck aufrecht
zu erhalten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Knieschutzeinrichtung
bereitzustellen, mit der insbesondere eine Verringerung einer Knieverschiebung
bewirkt wird.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Knieschutzeinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Knieschutzeinrichtung für
Fahrzeuginsassen mit einem Gassack und einem Gasgenerator, der den
Gassack mit einem Entfaltungsgas befüllt, wobei der Gassack
zumindest eine obere und eine untere Kammeranordnung aufweist, die
in strömungstechnischer Verbindung stehen und der Gasgenerator
das Entfaltungsgas in eine Kammeranordnung einleitet, sieht vor,
dass zwischen der oberen und der unteren Kammeranordnung ein Einwegeventil
angeordnet ist, das ein Einströmen des Entfaltungsgases
in die obere Kammeranordnung zulässt, ein Rückströmen
von der oberen Kammeranordnung in die untere Kammeranord nung jedoch
sperrt. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb der oberen
Kammeranordnung ein separates Gassackvolumen bereitzustellen, so
dass sich bei einem Eindringen des Knies in den Gassack das Kammervolumen
der oberen Kammeranordnung schneller verringert als das Kammervolumen
der unteren Kammeranordnung, so dass in der oberen Kammeranordnung
ein deutlich schnellerer Druckanstieg als in der unteren Kammerordnung
entsteht, was zu einer entsprechend größeren Gegenkraft
auf das Knie führt. Dadurch ist es möglich, eine
deutlich geringere Knieverschiebung zu erreichen, als dies mit einer herkömmlichen
Knieschutzeinrichtung möglich wäre.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gasgenerator das
Entfaltungsgas in die untere Kammeranordnung einleitet, wodurch
es möglich ist, die gesamte Knieschutzeinrichtung in den Fußraum
des Fahrers oder Beifahrers anzuordnen, so dass der Bauraum optimal
ausgenutzt werden kann.
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Die
obere Kammeranordnung kann zumindest zwei Kammern aufweisen, die
strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Dadurch ist
es möglich, für jedes Knie eine separate Kammer
bereitzustellen, so dass die Kniekräfte für jedes
einzelne Knie unterschiedlich gesteuert werden können.
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Ebenfalls
kann die untere Kammeranordnung zwei Kammern aufweisen, die strömungstechnisch
voneinander getrennt sind, so dass neben einer separaten Steuerung
der Kniekräfte auch die auf die Unterschenkel wirkenden
Kräfte separat gesteuert werden können.
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In
der oberen Kammeranordnung kann zumindest eine Entlüftungsanordnung
angeordnet sein, um das Entfaltungsgas kontrolliert entweichen zu
lassen, wenn die Knieschutzeinrichtung nicht mehr benötigt
wird, also wenn eine ausreichende Zeit nach dem Auslösen
des Gasgenerators verstrichen ist.
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Die
obere Kammeranordnung weist in der Regel ein geringeres Volumen
als die untere Kammeranordnung auf, um möglichst schnell
hohe Gassackinnendrücke innerhalb der jeweiligen Kammeranordnung
bzw. innerhalb der jeweiligen Kammer bereitstellen zu können,
da die Verlagerungswege sehr gering sind und dementsprechend die
Entfaltungszeiten möglichst kurz sein müssen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a – eine
Knieschutzeinrichtung in herkömmlicher Bauart;
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1b – eine
erfindungsgemäße Knieschutzeinrichtung in schematischer
Seitenansicht;
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2a – eine
schematische Darstellung einer oberen Kammeranordnung in Draufsicht;
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2b – eine
Anordnung gemäß 2a mit zwei
getrennten Kammern;
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3a – eine
Belastungssituation einer Kammeranordnung gemäß 2a mit
einem Knie;
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3b – eine
Belastungssituation einer Kammeranordnung gemäß 2a;
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4a – einen
Schnitt durch einen Gassack mit einem eingebauten Ventil;
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4b – eine
Draufsicht auf das Ventil; sowie
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4c – eine
Schnittansicht des Ventils aus Insassensicht.
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1a zeigt
eine Knieschutzeinrichtung, die in einer Instrumententafel 1 angeordnet
ist. Die Knieschutzeinrichtung weist einen Gasgenerator 2 und
einen Gassack 3 auf, der in strömungstechnischer
Verbindung mit dem Gasgenerator 2 steht. In der 1a ist
ein herkömmlicher, einteiliger Gassack 3 dargestellt,
der von dem Gasgenerator 2 nach Vorliegen entsprechender
Sensordaten mit Entfaltungsgas befüllt wird. Bei einem
Frontalaufprall wird ein Insasse in Richtung auf die Instrumententafel 1 verlagert,
was durch den Pfeil V ausgedrückt wird. Dabei werden sowohl
der Unterschenkel als auch das Knie in Richtung auf den Gassack 3 verlagert.
Aufgrund des innerhalb des Gassackes 3 herrschenden Innendruckes
P1, wirkt zur Abstützung eine Kniekraft
FK und eine Schienbeinkraft FS dieser
Verlagerung entgegen. Bei einer wie in 1a dargestellten
einheitlichen Druckkammer, entstehen bei der zeitgleichen Eindringung
von Knie und Unterschenkel in den Airbag 3 durch die große
Kontaktfläche zu dem Unterschenkel erhebliche Kräfte.
Mit steigendem Gassackinnendruck steigen die Kniekräfte
FK und die Knieverschiebungskräfte
entsprechend ihres Flächenkontaktes gleichmäßig
an. Die Differenz dieser Kräfte kann dabei zu erheblichen
Knieverschiebungen führen.
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In
der 1b ist eine erfindungsgemäße Knieschutzeinrichtung
mit einem unterteilten Gassack 3 dargestellt. Der Gassack 3 ist
in eine untere Kammeranordnung 31 und eine obere Kammeranordnung 32 unterteilt.
Die Unterteilung erfolgt dabei über eine Trennebene 4,
in der ein Einwegeventil 5 angeordnet ist. Die Trennebene 4 unterteilt
den Gassack 3 in die untere Kammeranordnung 31 und
die obere Kammeranordnung 32, wobei der Gasgenerator 2 das
Entfaltungsgas zunächst in die untere Kammeranordnung 31 einleitet.
Von dort aus gelangt es durch das Einwegeventil 5 in die
obere Kammeranordnung 32.
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In
der 1b ist zu sehen, dass das Volumen der unteren
Kammeranordnung 31 geringer als das Volumen der oberen
Kammeranordnung 32 ist. Die Trennebene 4 ist dabei
so angeordnet, dass die obere Kammeranordnung 32 im Wesentlichen
den Kniebereich des Fahrzeuginsassen abdeckt, während die
unteren Kammeranordnung 31 dem Unterschenkelbereich zugeordnet
ist. Bei einer Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen wird das Volumen
der oberen Kammeranordnung 32 durch das Eindringen des
Knies deutlich schneller als das Volumen der unteren Kammeranordnung 31 durch
das Eindringen des Unterschenkels verringert. Dabei entsteht bei
einem vorhandenen Rückschlagventil 5 aufgrund
des zunächst einheitlichen Druckes innerhalb des Gassackes 3 in
der oberen Kammeranordnung 32 ein deutlich schnellerer
Druckanstieg als in der unteren Kammeranordnung 31. Dadurch
steigt auch bei einer geringen Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen
die Kniekraft FK deutlich schneller an als
die Unterschenkelkraft FS, wodurch die Gefahr
einer Knieverschiebung relativ zu dem Unterschenke! massiv verringert wird.
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In
der 2a ist in Draufsicht die obere Kammeranordnung 32 gezeigt,
bei der eine gemeinsame Kammer über die gesamte Breite
der Knieschutzeinrichtung ausgebildet ist. Aufgrund des einheitlichen
Innendruckes P1 innerhalb der oberen Kammeranordnung 32 führt
ein Eindringen zweier Knie in die obere Kammeranordnung 32 zu
einem gleichmäßigen Druckanstieg innerhalb der
oberen Kammeranordnung 32 und damit zu gleichen Kniekräften
FK1, FK2.
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In
der 2b ist eine Unterteilung der oberen Kammeranordnung 32 in
zwei unterschiedliche Kammern 321, 322 gezeigt.
Durch die Ausbildung unterschiedlicher Teilvolumina V1,
V2 in den verschiedenen Kammern 321, 322 können
unterschiedliche Druckanstiege innerhalb der einzelnen Kammern 321, 322 erreicht
werden, wodurch unterschiedliche Kniekräfte FK1,
FK2 erzeugt werden können. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das Kammervolumen V2 der
rechten Kammer 322 kleiner als das Kammervolumen V1 der linken Kammer 321. Bei eine gleichen
Eindringtiefe der Knie und entsprechend gleichen Anlageflächen
A1 und A2 erhöht
sich der Druck in der rechten Kammer 322 im Verhältnis
zu der linken Kammer 321, so dass sich eine entsprechend
größere Kniekraft FK2 für
das rechte Knie im Verhältnis zu der linken Kniekraft FK1 im linken Knie ergibt. Eine solche unterschiedliche
Kniekraft FK kann gewünscht oder
erforderlich sein, um eine höhere Kniekraft für
dasjenige Knie bereitzustellen, das einer Mittelkonsole zugewandt
ist, da dort in der Regel eine größere Kniekraft
erwünscht ist, die in herkömmlichen Systemen nicht
realisiert werden kann.
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Die 3a und 3b zeigen
den Belastungsfall, bei dem nur ein Knie in den Gassack 3 eindringt.
Dieser außergewöhnliche Belastungsfall hat zur
Folge, dass bei einer einteiligen Kammer in der oberen Kammeranordnung 32 ein
sehr geringer Druckanstieg aufgrund der relativ geringen Volumenänderung
erfolgt. Dieser Druckanstieg ist jedoch noch immer höher
als bei einer Knieschutzeinrichtung ohne Einwegeventil und Unterteilung
in eine obere Kammeranordnung 32 und eine untere Kammeranordnung 31.
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In
der 3b ist dieser besondere Lastfall bei einer Ausgestaltung
der oberen Kammeranordnung 32 mit zwei Kammern 321, 322 gezeigt.
Diese getrennte Kammeranordnung hat den Vorteil, dass ein deutlich
schnellerer Druckanstieg innerhalb der Kammer 321 erfolgt,
so dass eine größere Rückhaltekraft FK
für das Knie bereitgestellt wird. Bei einem solcher Art
ausgebildeten System mit zwei getrennten Kammern 321, 322 kann
die erforderliche hohe Rückhaltekraft bereitgestellt werden,
ohne dass eine größere Leistung des Gasgenerators 2 erforderlich ist.
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Darüber
hinaus hat ein System mit zwei getrennten Kammern 321, 322 in
der oberen Kammeranordnung 32 den Vorteil, dass die Kammern 321, 322 schneller
positioniert werden. Die untere Kammeranordnung 321 wird
relativ schnell befüllt, wodurch sich die untere Kammeranordnung 31 sehr schnell
in Richtung auf den Fahrer ausdehnt und auch in die noch nicht befüllte
obere Kammeranordnung 32 positioniert. Die Überströmung
von der unteren Kammeranordnung 31 in die obere Kammeranordnung 32 erfolgt
erst bei einem Mindestdruck innerhalb der unteren Kammeranordnung 31,
wodurch der Gassack 3 insgesamt schneller als bisher an
die Knie herangeführt werden, wodurch gleichzeitig eine Fehlentfaltung
des Gassackes 3 besser vermieden werden kann.
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In
der 4a ist ein Schnitt durch den Gassack 3 im
entfalteten Zustand dargestellt. Zu erkennen ist die obere Kammeranordnung 32 und
die untere Kammeranordnung 31, die über eine Trennebene 4,
die gleichzeitig als Fangband ausgebildet sein kann, voneinander
getrennt sind. Innerhalb der Trennebene 4 ist ein Einwegeventil 5 eingearbeitet,
das aus einem einzigen Zuschnitt eines Gewebes hergestellt werden
kann. Zwei Ventilbereiche liegen aneinander an und ermöglichen
den Gasaustausch von der unteren Kammeranordnung 31 in
die obere Kammeranordnung 32. Ist der Druck in der unteren
Kammeranordnung 31 größer als in der
oberen Kammeranordnung 32, strömt Entfaltungsgas
aus dem Gasgenerator in die obere Kammeranordnung 32. Bei Druckgleichheit
zwischen den Kammeranordnungen 31, 32 ist der
Gasaustausch beendet. Bei einem höheren Druck in der oberen
Kammeranordnung 32 blockiert das Ventil 5 einen
möglichen Gasrückfluss in die untere Kammeranordnung 31,
wobei das Ventil 5 bevorzugt aus einem Material hergestellt
ist, das mit dem übrigen Material des Gassackes 3 gleich
ist, also bevorzugt aus einem Gewebe besteht und dementsprechend
nur einen geringen Material und Fertigungsaufwand benötigt.
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Die
Draufsicht gemäß 4b zeigt,
dass vier Durchströmöffnungen 41 innerhalb
der Trennebene 1 angeordnet sind, die von dem Ventil 5 abgedeckt
werden. Zwischen den einzelnen Durchströmöffnungen 41 sind
innerhalb des Ventils 5 einzelne Nähte 51 angeordnet,
um eine Stabilisierung des Ventils 5 zu bewirken.
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Die
Nähte 51 sind in der Seitenansicht gemäß 4c gut
zu erkennen, wobei durch die Trennnähte 51 zusätzlich
eine Gasführung bereitgestellt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006013287
A1 [0002]
- - US 5458366 [0003]
- - DE 202006005872 U1 [0004]