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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, einer Innenraumverkleidung und einer Sicherheitseinrichtung.
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Aus der
DE 10 2005 052 532 B3 ist ein aufblasbares Airbagkissen mit einem geblasenen Elastomerkern bekannt, das bei Befüllung aus einem Airbaggehäuse austritt, um eine sehr flexible Prallfläche mit undefinierter Oberflächenkontur für einen Insassen zu bilden.
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Aus der
DE 102 54 488 A1 ist eine elastische, vollständig vorgefüllte Membran bekannt, bei der die Membran selber eine Oberfläche der Innenraumverkleidung bildet und entsprechend beschädigungsgefährdet ist.
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Die
DE 103 53 447 A1 offenbart eine A-Säule für eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer außenseitigen Abdeckung, die zum Schutz von Passanten durch ein pneumatisches Stellelement mit einer elastischen Membran ausgefahren werden kann. Zum Insassenschutz trägt dies nicht bei.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Sicherheitseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die wenigstens einen der vorgenannten Nachteile verringert oder vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugkarosserie sowie eine Innenraumverkleidung auf, die relativ zu der Fahrzeugkarosserie beweglich und/oder elastisch und/oder plastisch deformierbar ist. Die Innenraumverkleidung kann vorzugsweise eine Innenverkleidung einer Säule, insbesondere einer A-Säule, B-Säule, C-Säule oder D-Säule, der Fahrzeugkarosserie, eine Verkleidung eines Dachhimmels und/oder -rahmens, einer Lenksäule, eines Fußraumes oder eines Fahrzeugsitzes, oder eine Instrumententafel sein. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Innenraumverkleidung zwei- oder mehrteilig ausgebildet, wobei in einer wiederum bevorzugten Weiterbildung nur ein oder mehrere Teile der Innenraumverkleidung relativ zu der Fahrzeugkarosserie beweglich und/oder deformierbar sind.
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Unter einer elastischen oder plastischen Deformierbarkeit wird vorliegend insbesondere eine Deformierbarkeit weg von und/oder hin zu der Fahrzeugkarosserie oder einem Träger verstanden, der relativ zur Fahrzeugkarosserie fest ist, beispielsweise einer Lenksäule, wobei vorzugsweise durch eine nachfolgend erläuterte Sicherheitseinrichtung und/oder einen unfallbedingten Aufprall eines Insassen auf die Innenraumverkleidung eine Deformierung von wenigstens 5 mm, vorzugsweise wenigstens 10 mm bewirkt wird. Eine entsprechende Beweglichkeit kann insbesondere durch Scharniere, Führungen und dergleichen vorgesehen sein.
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Das Kraftfahrzeug weist eine Sicherheitseinrichtung mit einem oder mehreren Expansionskörpern mit einer elastischen Membran auf, die jeweils wenigstens einen Hohlraum begrenzt, wobei auch der vollständig befüllte Expansionskörper noch zwischen der Innenraumverkleidung bzw. deren beweglichen Teilen und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind ein oder mehrere der Hohlräume dauerhaft vollständig oder wenigstens teilweise mit einem Füllfluid, vorzugsweise einem Gas, insbesondere Luft, vorgefüllt, so dass die Membran bzw. Membrane, wenigstens teilweise, elastisch gedehnt sind. Zusätzlich oder alternativ kann eine Füllfluidquelle zur Befüllung eines oder mehrerer Hohlräume unter, gegebenenfalls weiterer, elastischer Expansion der Membran und eine Steuereinrichtung zur unfallbasierten Aktivierung der Füllfluidquelle vorgesehen sein.
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Durch eine passive Sicherheitseinrichtung mit dauerhaft vollständig vorgefüllten Expansionskörpern kann die passive Sicherheit des Fahrzeugs erhöht werden, da die Innenraumverkleidung bei einem Aufprall eines Fahrzeuginsassen unter weiterer elastischer Deformation des bzw. der Expansionskörper zur Fahrzeugkarosserie hin nachgeben kann. Gleichwohl wird durch die Innenraumverkleidung die elastische und somit in der Regel empfindliche Membran vor Umwelteinflüssen, insbesondere einer Beschädigung geschützt.
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Durch eine aktive Sicherheitseinrichtung, bei der ein oder mehrere Expansionskörper durch die Füllfluidquelle befüllt werden, kann im Bedarfsfall die Innenraumverkleidung zum Insassen hin zugestellt und eine Nachgiebigkeit zur Verfügung gestellt werden, während ohne Aktivierung der Füllfluidquelle die elastische Membran sehr platzsparend zwischen Innenraumverkleidung und Fahrzeugkarosserie gestaut werden kann. Zudem kann durch die vor dem Expansionskörper verbleibende Innenraumverkleidung eine definierte Oberfläche und gegebenenfalls durch ihre Beweglichkeit bzw. Deformierbarkeit eine vorgegebene Expansionskinematik dargestellt werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind beide Konzepte miteinander kombiniert, indem ein oder mehrere Expansionskörper bereits vor einem Unfall dauerhaft teilweise befüllt sind und unfallbasiert durch die Füllfluidquelle vollständig befüllt werden. Dies reduziert die von der Füllfluidquelle zur Verfügung zu stellende Füllfluidmenge und kann auch ohne Aktivierung der Füllfluidquelle bereits passiven Schutz bieten. Zusätzlich oder alternativ zur weiteren Befüllung eines oder mehrerer bereits dauerhaft teilweise vorgefüllter Hohlräume kann dabei vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Hohlräume nur dauerhaft vorgefüllt und/oder ein oder mehrere Hohlräume nur unfallbasiert befüllt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung sind ein oder mehrere Expansionskörper an der einem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite der Innenraumverkleidung befestigt. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Expansionskörper an der Fahrzeugkarosserie befestigt sein. Sie können gleichermaßen an einem Träger befestigt sein, der relativ zu der Fahrzeugkarosserie fest ist – auch ein an einem solchen Träger befestigter Expansionskörper ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zwischen der Innenraumverkleidung und der Fahrzeugkarosserie angeordnet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen einem nicht vorgefüllten oder dauerhaft teilweise vorgefüllten Expansionskörper und der Innenraumverkleidung, einem Träger oder der Fahrzeugkarosserie ein Abstand vorgesehen. Hierdurch kann einerseits zusätzlich eine Nachgiebigkeit aufgrund der Beweglichkeit und/oder Deformierbarkeit der Innenraumverkleidung zur Verfügung gestellt und eine Abnutzung des Expansionskörpers durch eine ihm gegenüberliegende, beabstandete Innenraumverkleidung, Fahrzeugkarosserie bzw. Träger im unfallfreien Betrieb vermieden oder wenigstens verringert werden. Bei einer aktiven Sicherheitseinrichtung kann zudem eine anfängliche freie Befüllung des Expansionskörpers vorteilhaft sein, die zunächst nicht durch eine bereits anliegende Innenraumverkleidung, Fahrzeugkarosserie bzw. Träger behindert wird.
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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, und/oder eine gewünschte Kraftverteilung des jeweiligen Expansionskörpers auf die Innenraumverkleidung 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 neben der Beweglichkeit bzw. Deformierbarkeit der Innenraumverkleidung insbesondere durch die Form der elastischen Membran und in einer vorteilhaften Weiterbildung durch Verstärkungselemente vorgegeben sein kann.
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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°/360° = 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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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 einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
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2A–2C jeweils einen Schnitt längs der Linie II-II in 1 für verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt stark schematisiert von Innen gesehen einen Innenraum eines Personenkraftwagens mit einer B-Säule 10.
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Diese ist zum Innenraum hin mit einer zweiteiligen Innenraumverkleidung mit einem unteren, karosseriefesten Teil 4 und einem oberen Innenraumverkleidungsteil verkleidet, der in den Schnitten der 2A–2C näher dargestellt ist.
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Wie hierin erkennbar, weist der zweilagige obere Innenraumverkleidungsteil eine Struktur- oder Polsterschicht 3.2, beispielsweise aus Kunststoff, auf, die innenraumseitig durch einen Bezug 3.1, beispielsweise aus Leder, Kunstleder und/oder Textilmaterial abgedeckt ist.
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Dieser Innenraumverkleidungsteil 3.1, 3.2 verkleidet die B-Säule 10, die, wie in den Schnitten der 2A–2C erkennbar, als Hohlprofil 1.1, 1.2 einen Teil der Fahrzeugkarosserie bildet. Dies ist nur exemplarisch, gleichermaßen könnten andere Teil der Fahrzeugkarosserie oder dieser gegenüber fester Träger verkleidet sein, wobei Träger im Sinne der vorliegenden Erfindung keinerlei Einschränkungen in Hinblick auf Form, Festigkeit, Funktion und dergleichen impliziert.
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Nach einer im Schnitt der 2A dargestellten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine passive Sicherheitseinrichtung vorgesehen, indem zwischen Innenraumverkleidung 3.2 und Fahrzeugkarosserie 1.2 ein Expansionskörper 2 angeordnet ist, der eine elastische Membran 2.1 aus Natur- oder synthetischem Kautschuk aufweist, welche einen Hohlraum 2.2 begrenzt.
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Der Expansionskörper 2 bzw. seine Membran 2.1 ist stoffschlüssig mit der Innenraumverkleidung 3.2 verbunden, beispielsweise verklebt, verschweißt oder vulkanisiert.
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Sein Hohlraum 2.2 ist dauerhaft vollständig mit Luft befüllt, d. h. es ist keine weitere Befüllung der bereits elastisch gedehnten Membran 2.1 vorgesehen.
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Zwischen dem Expansionskörper 2 und der Fahrzeugkarosserie 1.2 ist ein Abstand vorgesehen, so dass Relativbewegungen der Innenraumverkleidung 3.2 nicht zu einem Abrieb des Expansionskörpers 2 an der Fahrzeugkarosserie 1.2 führen.
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Bei einem unfallbedingten Aufprall eines Insassen auf die Innenraumverkleidung 3.1 gibt diese elastisch oder plastisch oder in nicht dargestellten Gelenken, insbesondere Führungen oder Scharnieren, zur Fahrzeugkarosserie 1.2 hin nach, wobei zunächst der anfängliche Abstand zwischen Expansionskörper 2 und Fahrzeugkarosserie 1.2 aufgebraucht wird, bevor anschließend der sich dabei zwischen Fahrzeugkarosserie 1.2 und Innenraumverkleidung 3.1 deformierende Expansionskörper 2 eine Bewegung des Insassen abbremst.
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2B zeigt in 2A entsprechender Darstellung eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede zur Ausführung der 2A eingegangen wird.
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Zum Einen ist hier der Expansionskörper 2 nicht an der Innenraumverkleidung 3.2, sondern an der Fahrzeugkarosserie 1.2 befestigt.
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Zum Anderen handelt es sich bei der zweiten Ausführung um eine aktive Sicherheitseinrichtung. Hierzu weist diese eine Füllfluidquelle in Form eines Mikrogasgenerators 5 auf, die durch eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) aktiviert wird, wenn diese einen bevorstehenden oder eingetretenen Unfall erfasst.
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In diesem Fall füllt der Mikrogasgenerator 5 den Hohlraum 2.2 des im unfallfreien Betrieb nicht elastisch deformierten Expansionskörpers 2, so dass dieser sich unter elastischer Dehnung der Membran 2.1 ausdehnt, dabei an die Innenraumverkleidung 3.2 anstößt und diese unter Deformation oder Bewegung der Verkleidung in Gelenken zum Insassen hin, d. h. zum Fahrzeuginnenraum hin zustellt (nach unten in 2B).
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Um diesen Vorgang zu veranschaulichen, sind in 2B strichliert der undeformierte, unbefüllte Zustand des Expansionskörpers sowie der undeformierten bzw. unbewegten Innenraumverkleidung angedeutet. Ausgezogen und mit einem Apostroph unterschieden sind der vollständig befüllte Zustand des expandierten Expansionskörpers 2' mit elastisch gedehnter Membran 2.1' und vollständig befülltem Hohlraum 2.2' sowie die zum Insassen zugestellte Innenraumverkleidung 3.1', 3.2' dargestellt.
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2C zeigt in 2A, 2B entsprechender Darstellung eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede zu den Ausführungen der 2A, 2B eingegangen wird.
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Bei der Ausführung der 2C sind die beiden vorstehenden Konzepte zu einer aktiv-passiven Sicherheitseinrichtung kombiniert. Hierzu ist der Expansionskörper bereits dauerhaft teilweise vorgefüllt und weist in diesem Zustand, wie in 2C strichliert angedeutet, in etwa die Form des Expansionskörpers 2 der Ausführung der 2A auf. Erfasst die Steuereinrichtung einen bevorstehenden oder eingetretenen Unfall, so befüllt sie den Expansionskörper vollständig in der mit Bezug auf 2B erläuterten Weise, wobei seine Membran 2.1 weiter in den Zustand 2.1' gedehnt wird und er nun die Innenraumverkleidung 3.1', 3.2' zum Insassen hin zustellt.
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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
| 1.1, 1.2, 10 | B-Säule (Fahrzeugkarosserie) |
| 2(') | Expansionskörper (durch Füllfluidquelle befüllt) |
| 2.1(') | elastische Membran (durch Füllfluidquelle gedehnt) |
| 2.2(') | Hohlraum (durch Füllfluidquelle befüllt) |
| 3.1 | Bezug (Innenraumverkleidung) |
| 3.2 | Polsterung, Struktur (Innenraumverkleidung) |
| 4 | unterer, fester Teil der B-Säule |
| 5 | Mikrogasgenerator (Füllfluidquelle) |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005052532 B3 [0002]
- DE 10254488 A1 [0003]
- DE 10353447 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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