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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Expansionskörper und einer Füllfluidquelle zur Befüllung eines Hohlraums des Expansionskörpers sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Aus der
DE 10 2005 052 532 B3 und der
EP 0 895 903 A1 ist jeweils eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Expansionskörper mit einer elastischen Membran, die einen Hohlraum begrenzt, einer Füllfluidquelle zur Befüllung des Hohlraums unter elastischer Expansion der Membran bekannt. Beide Druckschriften schlagen einen einkammerigen Expansionskörper mit nur einem Hohlraum vor. Dies limitiert die mit vertretbarem Aufwand darstellbare Geometrie des befüllten Expansionsköpers auf einfache geometrische Grundkörper.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Fahrzeuginsassen eines Personenkraftwagens, einen oder mehrere Expansionskörper mit einer elastischen Membran, die wenigstens einen Hohlraum ganz oder teilweise begrenzt, und eine Füllfluidquelle zur Befüllung dieses Hohlraums unter elastischer Expansion der Membran auf.
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Unter einer Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Körper verstanden, dessen Wandstärke im Verhältnis zu seiner Oberfläche in einem elastisch nicht verformten Zustand klein ist, insbesondere ein Körper, bei dem der Quotient von Wandstärke dividiert durch Oberfläche höchstens 0,05%, bevorzugt höchstens 0,01% beträgt, wie dies beispielsweise bei einer rechteckigen Platte mit 10 cm Kantenlänge und 1 mm Wandstärke der Fall ist (1/(100 × 100) = 0,01%).
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Unter einer elastischen Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Membran verstanden, die elastisch stark verformbar ist, insbesondere eine Membran, deren Reißdehnung, beispielsweise im Zugversuch nach DIN 53504, wenigstens 100% und vorzugsweise wenigstens 500% beträgt und/oder deren Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur höchstens 0,5 GPa, vorzugsweise höchstens 0,1 GPa beträgt.
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Eine elastische Membran weist in einer bevorzugten Ausführung ein oder mehrere Elastomere auf, in einer bevorzugten Weiterbildung besteht sie hieraus. Ein Elastomer kann insbesondere Natur- oder synthetischer Kautschuk, Gummi, Silikon oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) sein.
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Vorzugsweise ist eine elastische Membran fluiddicht bezüglich eines Füllfluids. Wenn jedoch ein ausreichend großer Füllfluidstrom zur Verfügung steht, kann eine Membran auch eine gewisse Fluidpermeabilität aufweisen.
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Eine Membran kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Insbesondere können an einer Membran lokal Verstärkungselemente wie etwa Bänder, Flächenelemente oder Netze, vorzugsweise aus Textilmaterial, angeordnet sein, die einen größeren Elastizitätsmodul aufweisen und sich daher bei einem Befüllen weniger ausdehnen. Verstärkungselemente können insbesondere stoffschlüssig stellenweise oder im Wesentlichen mit einer kompletten Seite mit der Innen- und/oder Außenseite der Membran verbunden, beispielsweise verklebt, verschweißt, einlaminiert oder an- bzw. aufvulkanisiert sein. Die elastische Membran expandiert dann beim Befüllen im Wesentlichen gefesselt durch stellenweise mit ihr verbundene und als Fangbänder fungierende Verstärkungselemente bzw. neben den komplett mit ihr verbundenen Verstärkungselementen, so dass diese die Gestalt und Expansionscharakteristik der befüllten Membran beeinflussen.
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Die Füllfluidquelle ist zur Befüllung wenigstens eines Hohlraums wenigstens eines Expansionskörpers mit einem Füllfluid eingerichtet, insbesondere mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft. Die Füllfluidquelle kann insbesondere einen oder mehrere pyrotechnische und/oder Druckgasgeneratoren aufweisen. Die Füllfluidquelle kann einen oder mehrere Hohlräume eines oder mehrerer Expansionskörper beliefern, sie kann zusätzlich auch einen oder mehrere weitere entfaltbare Luftsäcke beliefern. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr Füllfluidquellen zur Befüllung desselben Hohlraums vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist eine Füllfluidquelle einen oder mehrere Mikrogasgeneratoren (MGG) auf. Insbesondere dann kann in einer bevorzugten Weiterbildung eine Füllfluidquelle in demselben Bauteil wie der Expansionskörper angeordnet, vorzugsweise als bauliche Einheit mit diesem ausgebildet und insbesondere direkt an oder sogar in einem Hohlraum des Expansionskörpers angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Füllfluidquelle mit einer Steuereinrichtung der Sicherheitseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Aktivierungssignals, welches beispielsweise von einem oder mehreren Abstands-, Verzögerungs-, Verformungs- und/oder Kraftsensoren an die Steuereinrichtung übertragen wird, einen oder mehrere Hohlräume des Expansionskörpers oder der Expansionskörper zu befüllen. Die Steuereinrichtung kann hierzu insbesondere eine Recheneinheit zur Verarbeitung des Aktivierungssignals, eine Ventileinrichtung, um die Füllfluidquelle strömungstechnisch mit dem Hohlraum bzw. den Hohlräumen zu verbinden, und/oder eine Zündeinrichtung zur pyrotechnischen Freisetzung von Füllfluid aufweisen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen ein oder mehrere Expansionskörper jeweils einen Hohlraum und einen oder mehrere weitere Hohlräume auf. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, einerseits einzelne Hohlräume geometrisch in Hinblick auf ihre Herstellung und/oder Befüllung zu optimieren. Auf der anderen Seite kann durch die Kombination von zwei oder mehr befüllbaren Hohlräumen eine gewünschte Außenkontur, insbesondere Umhüllende, des jeweiligen Expansionskörpers in einem Auslegungsfüllzustand dargestellt werden.
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Als Auslegungsfüllzustand wird vorliegend insbesondere ein Zustand bezeichnet, in dem der Expansionskörper mit dem Füllfluid bei Referenzbedingungen gefüllt ist, insbesondere bei einer Referenztemperatur, die beispielsweise –10°C, 0°C, 10°C, 20°C oder andere Normtemperaturen für den Betrieb des Kraftfahrzeugs betragen kann, mit einem Referenzfülldruck, mit einer Referenzfüllfluidmenge, bei einer Referenzmaximaldehnung, die beispielsweise 100%, 250% oder 500% betragen kann, oder dergleichen. In einem solchen Auslegungsfüllzustand nimmt der Expansionskörper eine vorgegebene Außenkontur an, die insbesondere durch die Form der elastischen Membran und in einer vorteilhaften Weiterbildung durch Verstärkungselemente vorgegeben ist.
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In einer bevorzugten Ausführung weisen zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand unterschiedliche Volumina und/oder Außenkonturen auf. Gleichermaßen können zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand gleiche Volumina und/oder Außenkonturen aufweisen. Bevorzugten Außenkonturen sind insbesondere geometrische Grundkörper wie Polyeder, insbesondere Quader, Zylinder, Kegel, Ellipsoide, insbesondere Kugeln, Pyramiden oder dergleichen. Durch Kombination mehrere gleicher und/oder unterschiedlicher Volumina und/oder Außenkonturen können so Expansionskörper mit verschiedensten Umhüllenden durch einfach herzustellende und/oder zu befüllende Hohlräume dargestellt werden.
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Als Umhüllende wird in fachüblicher Weise eine, insbesondere glatte, d. h. stetig gekrümmte, Fläche bezeichnet, die bei minimaler Flächengröße alle Hohlräume einschließt. Anschaulich kann eine Umhüllende etwa als über die Außenkonturen der Hohlräume gespannte Gummihaut gedacht werden. Die Umhüllende kann rein virtuell sein und so die Gesamtaußenkontur der Hohlräume mathematisch beschreiben. So weist beispielsweise ein zylindrischer Hohlraum, der außen von weiteren zylindrischen Hohlräumen geringerer Höhe umgeben ist, eine kegelförmige virtuelle Umhüllende auf.
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Gleichermaßen kann in einer bevorzugten Ausführung eine, insbesondere gefaltete, vorzugsweise textile, und/oder eine elastische Hülle vorgesehen sein, die zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume, gemeinsam ganz oder teilweise umhüllt und so insbesondere eventuelle Kanten der einzelnen Hohlräume glättet. Zusätzlich oder alternativ kann der Expansionskörper eine Hülle aufweisen, die eine elastische Membran vollständig oder teilweise umschließt. Auch diese Hülle kann insbesondere gefaltet, vorzugsweise textil, und/oder elastisch, insbesondere aus Membranmaterial sein.
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In einer bevorzugten Ausführung weisen zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume im Auslegungsfüllzustand unterschiedliche Fülldrücke auf. Durch unterschiedliche Fülldrücke können vorteilhaft lokal unterschiedliche Elastizitäten und Dämpfungen dargestellt werden. Insbesondere können auch drucklose bzw. Hohlräume vorgesehen sein, in denen nur Umgebungsdruck herrscht. Gleichermaßen können zwei oder mehr, insbesondere alle Hohlräume eines Expansionskörpers im Auslegungsfüllzustand gleiche Fülldrücke aufweisen, was die Auslegung und/oder Befüllung erleichtern kann.
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Der Fülldruck eines Hohlraumes im Auslegungsfüllzustand kann zum Einen durch eine Steuereinrichtung zur Einstellung des Befüllungsverhaltens beeinflusst werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Fülldruck eines Hohlraumes im Auslegungsfüllzustand durch eine Einrichtung zur Entleerung beeinflusst werden, beispielsweise eine oder mehrere, vorzugsweise steuerbare, Entlüftungsöffnungen.
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Eine solche Einrichtung zur Einstellung des Befüllungs- und/oder Entleerungsverhaltens kann insbesondere ein oder mehrere Ventile, Drosseln oder dergleichen aufweisen, die zwischen dem Hohlraum und der Füllfluidquelle bzw. einer Füllfluidsenke, insbesondere der Umgebung, angeordnet sind. Insbesondere, wenn in einer bevorzugten Ausführung eine Fluidpassage zwischen zwei oder mehr Hohlräumen vorgesehen ist, um so die Hohlräume durch dieselbe(n) Füllfluidquelle(n) zu befüllen bzw. in dieselbe Füllfluidsenke zu entleeren, kann diese Fluidpassage durch die Steuereinrichtung veränderbar sein, etwa, indem ein Ventil – wenigstens teilweise – geöffnet bzw. geschlossen wird. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung zur Einstellung unterschiedlicher Befüllungs- und/oder Entleerungsverhalten von zwei oder mehr Hohlräumen eingerichtet.
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Der bzw. die weiteren Hohlräume werden in einer bevorzugten Ausführung jeweils ganz oder teilweise durch eine weitere elastische Membran begrenzt. Die Membrane, die verschiedene Hohlräume begrenzen, können miteinander verbunden sein. In einer bevorzugten Weiterbildung sind zwei oder mehr, insbesondere alle Membrane, die jeweils einen Hohlraum begrenzen, miteinander lösbar oder stoffschlüssig verbunden, so dass sich ein zusammenhängender Expansionskörper mit mehreren Hohlräumen ergibt. Hierzu können die Membrane einzeln hergestellt und anschließend, insbesondere durch Knöpfen, Klammern, Kleben, Schweißen, Vulkanisieren oder dergleichen, miteinander verbunden werden. Gleichermaßen können Membrane, die verschiedene Hohlräume begrenzen, auch integral miteinander hergestellt werden, wobei diese gesamte Membran dann gedanklich in die verschiedenen, die einzelnen Hohlräume begrenzenden Membrane unterteilbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umschließen ein oder mehrere Hohlräume gemeinsam und/oder jeweils wenigstens eine ein- oder beidseitig offene Aussparung wenigstens teilweise, die nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung von einer Abdeckung verschlossen sein kann. Die Abdeckung ist vorzugsweise direkt mit der Membran, insbesondere stoffschlüssig, etwa durch Verkleben, Verschweißen, Vulkanisieren oder dergleichen, oder indirekt, insbesondere über Bänder oder dergleichen, verbunden.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung umschließt beispielsweise ein ring- oder doughnutförmiger Hohlraum vollständig eine beidseitig offene Aussparung, ein Hohlraum mit achterförmigem Querschnitt vollständig zwei beidseitig offene Aussparungen, ein Quader mit einer sacklochartigen Tasche vollständig eine einseitig offene Aussparung und ein C-Ring-förmiger Hohlraum, d. h. mit einem kreisförmigen Querschnitt und einer Lücke in Umfangsrichtung, eine Aussparung teilweise. Ein Hohlraum umschließt eine Aussparung im Sinne der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise insbesondere dann, wenn der vom Hohlraum begrenzte Umfang der Aussparung wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 85% ihres Gesamtumfanges begrenzt. So umschließt beispielsweise ein Kreisringsegment, welches sich über einen Winkelbereich von 315% erstreckt, d. h. eine Lücke von 45% aufweist, 87,5% der innenliegenden Aussparung (315°/364° = 87,5%). Solche Lücken im Umfang, d. h. eine nur teilweise Umschließung ist möglich, wenn die die Lücke(n) begrenzenden Stirnseiten des Hohlraumes durch die Abdeckung und/oder Haltemittel, insbesondere ein oder mehrere Bänder, Seile oder dergleichen, aneinander gefesselt sind. Dies verhindert eine übermäßige Vergrößerung der Aussparung unter Auseinanderbewegung der Hohlraumstirnseiten. In einer bevorzugten Ausführung umschließen der oder die Hohlräume die Aussparung vollständig bzw. über deren gesamten Umfang. Beispielsweise umschließen vier an ihren Enden miteinander zu einem Kreisring verbundene Hohlräume, die jeweils einen viertelkreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, gemeinsam die Aussparung in der Mitte des Kreisringes.
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In bevorzugter Weiterbildung verschließt eine Abdeckung die Aussparung. Hierzu kann die Abdeckung geschlossen bzw. durchgehend ausgebildet sein, insbesondere aus demselben Material wie die elastische Membran und/oder aus einem textilen Stoff. Gleichermaßen kann die Abdeckung auch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen und insbesondere netz- oder gitterartig ausgebildet sein, vorzugsweise wiederum aus textilem und/oder Membranmaterial. Unter einer textilen netz- bzw. gitterartigen Abdeckung wird insbesondere eine Abdeckung aus, vorzugsweise verseilten, Fäden verstanden.
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Weist die Abdeckung Membranmaterial auf, kann sie sich beim Befüllen des Hohlraums elastisch dehnen, um die sich vergrößernde Aussparung abzudecken. Ist die Abdeckung, wenigstens teilweise, aus textilem und mithin weniger elastischen Material als die Membran, kann sie sich in einer vorteilhaften Weiterbildung beim Befüllen entfalten und so der sich vergrößernden Aussparung anpassen.
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Bei einem Auffangen eines Körperteils, insbesondere Kopfes, eines Fahrzeuginsassen kann die Abdeckung in Richtung der Aussparung vorteilhafterweise um ein vorgegebenes Maß ausweichen, beispielsweise unter weiterer Dehnung einer elastischen Abdeckung, weiterer elastischer Deformation der den Hohlraum begrenzenden Membran, an der die Abdeckung befestigt ist, elastischer Deformation von Haltebändern, die Membran und Abdeckung verbinden, und/oder Verkleinerung der Aussparung, insbesondere ihres Durchmessers.
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Durch die Abdeckung einer von einem oder mehreren Hohlräumen umschlossenen Aussparung kann ein Expansionskörper zur Verfügung gestellt werden, der einerseits nur ein geringeres Befüllungsvolumen gegenüber einem Hohlraum ohne Aussparung erfordert, das durch die elastische Membran gut realisierbar ist, und andererseits mit der Abdeckung gleichwohl eine große Auffangfläche bietet.
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Vorteilhafterweise kann die Außenkontur bzw. Umhüllende, die durch mehrere Hohlräume definiert wird, einen aufzufangenden Körperteil eines Fahrzeuginsassen, insbesondere dessen Kopf, zu der Aussparung hin zentrieren, die von den Hohlräumen umschlossen wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Hohlraum einen aufzufangenden Körperteil eines Fahrzeuginsassen, insbesondere dessen Kopf, wulstartig zur Aussparung hin zentrieren, die von dem Hohlraum umschlossen wird. Hierzu kann die Aussparung in einer bevorzugten Ausführung jeweils einen wenigstens im Wesentlichen runden oder ovalen ersten Querschnitt aufweisen, der vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen einer Außenkontur des aufzufangenden Körperteils entspricht bzw. demgegenüber geringfügig größer ist. In einer hierzu vorzugsweise senkrechten Ebene kann die Aussparung einen wenigstens im Wesentlichen pilzförmigen, zylindrischen oder kegelförmigen Querschnitt aufweisen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein oder mehrere Hohlräume jeweils teilweise von einem Stoff begrenzt, der sich bei Befüllung entfaltet. Nach diesem Aspekt wird also die Vergrößerung des Hohlraumes beim Befüllen durch Kombination der elastischen Expansion der Membran und der Entfaltung eines demgegenüber weniger elastischen Stoffes dargestellt. Hierdurch kann insbesondere die Gestalt und Expansionscharakteristik beeinflusst werden, es können auch gegenüber Expansionskörpern, deren Hohlräume sich nur durch Expansion einer elastischen Membran vergrößern, größere Befüllungsvolumina realisiert werden.
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Unter einem Stoff wird vorliegend ein ein- oder mehrlagiges Gewebe verstanden, wie es beispielsweise von herkömmlichen Airbags mit sich entfaltenden Luftsäcken bekannt ist. Der Stoff kann mit der elastischen Membran insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, verschweißt oder anvulkanisiert sein.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Be- und/oder eine Entlüftungsöffnung in dem Stoff angeordnet. Auf diese Weise kann die Belastung, die am Umfang einer solchen Öffnung auftritt, über den hierfür besser geeigneten Stoff in den Expansionskörper eingetragen werden.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die elastische Membran an einem Träger, der den Hohlraum mit begrenzt, lösbar befestigt. Nach einem anderen Aspekt wird sie durch Um- oder Urformen des Trägers und/oder der Membran und/oder stoffschlüssig, insbesondere durch Vulkanisieren, Kleben und/oder Schweißen an dem Träger befestigt.
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Der Träger kann insbesondere ein Flansch eines Gasgenerators der Füllfluidquelle, ein Expansionskörpergehäuse, in dem der nicht befüllte Expansionskörper und vorzugsweise auch der Gasgenerator angeordnet ist, oder eine Expansionskörperabdeckung bilden, die dazu vorgesehen ist, von dem expandierenden Expansionskörper weggeklappt und/oder zerstört zu werden. Gleichermaßen kann der Träger ein Element der Fahrzeugstruktur, insbesondere der Fahrzeugkarosserie und vorzugsweise eines Dachrahmens des Fahrzeugs, ein Element der Fahrzeuginnenverkleidung wie insbesondere einer Instrumententafel, eines Lenkrades, einer Tür- oder Säulenverkleidung oder eines Dachhimmels, oder ein Element eines Fahrzeugsitzes sein. Der Träger kann auch ein Teil eines der vorgenannten Bauteile bilden, beispielsweise den Boden eines Expansionskörpergehäuses oder eine Strebe der Fahrzeugkarosserie. Vorzugsweise dient der Träger zur Fixierung des expandierenden Expansionskörpers am Fahrzeug, er kann zusätzlich mittels der Befestigungskontur lokal die Form des Expansionskörpers im befüllten Zustand vorgeben.
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Insbesondere hierzu kann der Träger rahmenartig ausgebildet sein. Gleichermaßen kann der Träger auch als ebene oder gekrümmte Platte ausgebildet sein. In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens eine Be- und/oder wenigstens eine Entlüftungsöffnung in dem Träger angeordnet. Auf diese Weise kann die Belastung, die am Umfang einer solchen Öffnung auftritt, über den hierfür besser geeigneten Träger aufgenommen werden.
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Der Träger definiert lokal mit seinem an die Befestigungskontur angrenzenden Bereich zusammen mit der elastischen Membran den bzw. die Hohlräume. Hierzu ist der Träger vorzugsweise aus einem, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff und/oder einem Metall hergestellt und füllfluiddicht ausgebildet. Wenn ein ausreichend großer Füllfluidstrom zur Verfügung steht, kann der Träger auch eine gewisse Fluidpermeabilität aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführung wird die Membran an dem Träger klemmschlüssig, insbesondere durch Verschrauben oder Falzen, befestigt. Die Membran kann, insbesondere durch Verschrauben, lösbar an dem Träger befestigt werden. Dies kann vorteilhafterweise eine einfache Montage und insbesondere einen Ersatz einer beschädigten oder benutzten Membran ermöglichen. Um eine ausreichend fluiddichte Befestigung zwischen Membran und Träger zu erreichen, können in einer bevorzugten Weiterbildung Schrauben so dicht nebeneinander angeordnet sein, dass die durch sie bewirkten lokalen Anpressungen der Membran ineinander übergehen, d. h. die Membran längs der gesamten Befestigungskontur gegen den Träge gepresst und so reibschlüssig an diesem gehalten wird. Zusätzlich oder alternativ kann auf der dem Träger abgewandten Oberfläche der Membran ein Stützelement, beispielsweise in Form einzelner Unterlegscheiben oder eines, insbesondere rahmenartigen, Flansches mit Bohrungen für mehrere Schrauben, angeordnet sein, welches die von den Schrauben aufgeprägte Normalkraft großflächiger in die Membran einleitet.
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Die Membran kann insbesondere durch Falzen des Trägers an diesem befestigt werden. Hierzu kann dieser entsprechend plastisch umgeformt werden, worunter insbesondere ein Bördeln, Taumeln, Verstemmen und dergleichen verstanden wird. Unter einem Falzen des Trägers wird insbesondere die Ausbildung eines Abstandes zwischen zwei einander gegenüberliegenden, zusammenhängenden Oberflächen des Trägers verstanden, in dem ein Rand der Membran klemm- und/oder stoffschlüssig gehalten wird. Dabei kann zunächst die Membran auf einer der Oberflächen platziert und anschließend der Träger plastisch umgeformt werden. Gleichermaßen kann zunächst der Träger entsprechend umgeformt oder auch, insbesondere aus Kunststoff, mit dem Abstand urgeformt und anschließend der Rand der Membran in diesen eingeführt werden, wobei dieser in einer bevorzugten Weiterbildung im undeformierten Zustand eine größere Wandstärke als der Abstand aufweist, unter elastischer Deformation in den Abstand eingeführt wird und dort nur teilweise entspannt, so dass er zwischen den Oberflächen des Trägers reibschlüssig geklemmt ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Membran auch stoffschlüssig mit einer oder beiden Oberflächen des Trägers verbunden, insbesondere verklebt werden.
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Die Membran kann insbesondere an dem Träger befestigt werden, indem ein Rand von einem von der Membran und dem Träger in einer Nut von dem anderen von dem Träger und der Membran befestigt wird. Hierzu kann zunächst die Nut hergestellt und dann der Rand in ihr urgeformt werden. Gleichermaßen kann zunächst der Rand hergestellt und beim Urformen des anderen von dem Träger und der Membran von diesem teilweise umschlossen werden, so dass sich die Nut ausbildet. Insbesondere kann die Membran an ihrem Rand mit den Träger bildendem Kunststoff umspritzt werden. Nut bzw. Rand können in einer bevorzugten Weiterbildung einen schmäleren Stegbereich aufweisen, der in einen demgegenüber breiteren Bereich übergeht, welcher einem Herausziehen des Randes aus der Nut formschlüssig entgegenwirkt.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Membran an dem Träger befestigt werden, indem ein oder mehrere Vorsprünge von einem von der Membran und dem Träger in Aussparungen in dem anderen von dem Träger und der Membran befestigt werden. Dabei können zunächst die Vorsprünge und die Aussparungen hergestellt und dann die Vorsprünge unter elastischer Deformation von Vorsprung und/oder Aussparung in die Aussparungen eingeführt werden. Gleichermaßen ist es möglich, die Aussparungen um die Vorsprünge urzuformen oder umgekehrt die Vorsprünge in den Aussparungen urzuformen. Ein Vorsprung kann einen schmäleren Stegbereich aufweisen, der in einen demgegenüber breiteren Bereich übergeht, welcher einem Herausziehen des Vorsprungs aus der Aussparung formschlüssig entgegenwirkt. Zusätzlich oder alternativ können Rand und Nut bzw. Aussparungen und Vorsprünge reib- und/oder stoffschlüssig aneinander befestigt, insbesondere miteinander verklebt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung wird die Membran an dem Träger durch Vulkanisieren befestigt. Dies kann insbesondere mit einem der vorgenannten formschlüssigen Befestigungen kombiniert sein. Gleichermaßen kann die Membran auch an den Träger aufvulkanisiert werden und so an ihm haften, ohne dass hierbei ein gesonderter Klebstoff erforderlich ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Hohlraum eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen auf. Durch deren Größe und/oder Anordnung kann eine gewünschte Charakteristik, insbesondere Befüllungskinematik, Steifigkeit und/oder Dämpfung, des Expansionskörpers vorgegeben werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1 ein Lenkrad mit einer Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Querschnitt längs der Linie I-I in 2; und
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2 die Sichereinseinrichtung der 1 in einer Draufsicht.
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1 zeigt in einem Querschnitt längs der Linie I-I in 2 ein Fahrzeuglenkrad 1 mit einer Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Diese weist eine Füllfluidquelle in Form eines schematisch angedeuteten Mikrogasgenerators 4 sowie einen Expansionskörper auf, der in den 1, 2 im befüllten, expandierten Auslegungsfüllzustand dargestellt ist.
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Der Expansionskörper weist einen, im Ausführungsbeispiel zentralen, mit dem Lenkradtopf des Lenkrades 1 verbundenen Hohlraum 2.1 auf, der durch eine elastische Membran 3.1 aus Natur- oder synthetischem Kautschuk begrenzt wird. Der Hohlraum 2.1 weist, wie aus der Zusammenschau der 1, 2 erkennbar, im Auslegungsfüllzustand Zylinderform auf.
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Der Expansionskörper weist vier viertelkreissegmentförmige weitere Hohlräume auf, von denen in 1 zwei Hohlräume 2.2, 2.3 erkennbar sind. Diese vier weiteren Hohlräume werden jeweils durch weitere elastische Membrane 3.2, 3.3, 3.7 bzw. 3.8 aus Natur- oder synthetischem Kautschuk begrenzt, die mit der Membran 3.1 des Hohlraums 2.1 stoffschlüssig durch Vulkanisieren verbunden oder integral durch gemeinsames Urformen ausgebildet sind. Jeder dieser Hohlräume umschließt jeweils zwei sacklochartige Aussparungen 5. Hierdurch kann das Dämpfungsverhalten des Expansionskörpers verändert werden.
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Der Expansionskörper weist außenliegend vier weitere viertelkreissegmentförmige Hohlräume auf, von denen in 1 zwei Hohlräume 2.4, 2.5 erkennbar sind. Diese vier weiteren Hohlräume werden jeweils durch weitere elastische Membrane 3.4, 3.5, 3.9 bzw. 3.10 aus Natur- oder synthetischem Kautschuk begrenzt, die mit den Membranen 3.2, 3.3, 3.7 bzw. 3.8 stoffschlüssig durch Vulkanisieren verbunden oder integral durch gemeinsames Urformen ausgebildet sind.
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Die durch die Membrane 3.2, 3.3, 3.7 bzw. 3.8 begrenzten mittleren weiteren Hohlräume kommunizieren über Füllfluidpassagen 6 einerseits mit dem Hohlraum 2.1 und andererseits mit den außenliegenden weiteren Hohlräumen, die durch die Membrane 3.4, 3.5, 3.9 bzw. 3.10 begrenzt werden, so dass der Mikrogasgenerator 4 alle Hohlräume des Expansionskörpers mit Füllfluid befüllt. Hierdurch expandiert dieser aus einem elastisch undeformierten oder sogar komprimierten Ausgangszustand in den in 1, 2 dargestellten Auslegungsfüllzustand.
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In diesem umschließen die Hohlräume gemeinsam eine Aussparung mit kegelförmigem Querschnitt, die den Kopf eines Fahrers im Falle eines Aufpralls zur Aussparung hin zentriert.
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In einer nicht dargestellten Abwandlung können mehrere, insbesondere alle, Hohlräume von einer Hülle umgeben sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Abdeckung die von den Hohlräumen gemeinsam gebildete Aussparung verschließen und so eine ebene Prallfläche darstellen.
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In dem Ausgangszustand kann der Expansionskörper hinter einer Abdeckung im Lenkradtopf verborgen sein, die er bei Expansion öffnet (nicht dargestellt).
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Durch Drosseln in den Füllfluidpassagen 6 und/oder Entlüftungsöffnungen (nicht dargestellt), können in den verschiedenen Hohlräumen unterschiedliche Fülldrücke eingestellt werden. Wie aus den 1, 2 erkennbar, weisen die der Hohlraum 2.1, die mittleren Hohlräume 2.2, 2.3 sowie die außenliegenden Hohlräume 2.4, 2.5 unterschiedliche Außenkonturen und Volumina auf. Hierdurch kann eine Steifigkeit und Dämpfung des Expansionskörpers lokal vorgegeben werden.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Lenkrad (Träger) |
| 2.1 | Hohlraum |
| 2.2–2.5 | weiterer Hohlraum |
| 3.1 | Membran |
| 3.2–3.10 | weitere Membran |
| 4 | Mikrogasgenerator (Füllfluidquelle) |
| 5 | sackförmige Aussparung in einem Hohlraum |
| 6 | Füllfluidpassage |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005052532 B3 [0002]
- EP 0895903 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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