DE102013003239A1

DE102013003239A1 - Knieairbag

Info

Publication number: DE102013003239A1
Application number: DE102013003239.3A
Authority: DE
Inventors: Marc Schock; Karl-Heinz Sommer
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: WO2014131818A1; US9469271B2; US20160001734A1; DE102013003239B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Knieairbag mit einer Einströmöffnung (6) für Entfaltungsgas aus einem Gasgenerator (4) zum Einströmen in eine erste Kammer (10), zumindest eine sich an die erste Kammer (10) anschließende zweite Kammer (20, 30), die von der ersten Kammer (10) durch zumindest eine Trennwand (25) getrennt ist, wobei zwischen der ersten Kammer (10) und der zweiten Kammer (20, 30) zumindest eine verschließbare Überströmöffnung (40) vorgesehen ist, durch die Entfaltungsgas von der ersten Kammer (10) in die zweite Kammer (20, 30) strömen kann, wobei zumindest eine Schließeinrichtung (50) für die Überströmöffnung (40) oder die Überströmöffnung (40) dem Eindringbereich der Knie (5) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Knieairbag mit einer Einströmöffnung für Entfaltungsgas aus einem Gasgenerator zum Einströmen in eine erste Kammer, zumindest eine sich an die erste Kammer anschließende zweite Kammer, die von der ersten Kammer durch zumindest eine Trennwand getrennt ist, wobei zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer zumindest eine verschließbare Überströmöffnung vorgesehen ist, durch die Entfaltungsgas von der ersten Kammer in die zweite Kammer strömen kann.
Knieairbags sind Knieschutzeinrichtungen, die sowohl im Fahrbereich als auch im Beifahrerbereich eingesetzt werden können. Sie dienen zum Schutz der Insassen bei einem Frontalunfall und haben einerseits die Aufgabe, den Kontakt des Kniebereiches und der Schienbeine mit dem Instrumentenpaneel zu verhindern und darüber hinaus die Sitzposition des Insassen beizubehalten. Dazu ist vorgesehen, dass aus einem Gasgenerator Entfaltungsgas eingeleitet wird und sich der Knieairbag in der Regel aus dem Fußraum heraus von unten vor das Instrumentenpaneel entfaltet.
Knieairbags sind üblicherweise in mehr oder weniger stark gegeneinander abgetrennte Kammern aufgeteilt, um eine möglichst gute Positionierung entlang der Außenkontur des Instrumentenpaneels zu erreichen. Die unmittelbar im Bereich der Einströmöffnung befindlichen Kammern weisen in der Regel die höchsten Druckspitzen auf und dienen in funktionaler Hinsicht dazu, den Knieairbag zu positionieren und in der gewünschten Position zu halten. Ein direkter Kontakt mit Körperteilen, insbesondere mit Knien oder Schienbeinen findet nur in einem geringen Umfang statt.
Im Falle einer Frontalkollision taucht der Insasse mit seinen Beinen in den bereits positionierten Knieairbag ein. Dabei kommt es zunächst im unmittelbaren Eintauchbereich der Knie oder Schienbeine und mit einer Verzögerung auch in den darunter liegenden Airbagkammern zu einer Volumenverringerung, was zu einem Druckanstieg führt. Im Falle eines Unfalls entweicht das Entfaltungsgas also vom unmittelbaren Interaktionsbereich zwischen Knie- und Knieairbag in Bereiche, die für die Rückhaltung eine untergeordnete Bedeutung aufweisen. Um die Eindringtiefe des Knies trotzdem wie gewünscht zu begrenzen, ist eine höhere Gasgeneratorleistung notwendig, die wiederum zu höheren Druckspitzen innerhalb der unteren, ersten Kammern führen, was zu Integritätsproblemen des Airbagmaterials führen kann.
Die DE 10 2008 029 655 A1 betrifft eine Knieschutzeinrichtung für Fahrzeuginsassen, bei denen der Gassack zumindest eine obere und eine untere Kammeranordnung aufweist, die in strömungstechnischer Verbindung miteinander stehen. Zwischen der oberen und der unteren Kammeranordnung ist ein Ventil angeordnet, das ein Einströmen des Entfaltungsgases in die obere Kammeranordnung zulässt, ein Rückströmen von der oberen Kammeranordnung in die untere Kammeranordnung jedoch sperrt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Knieairbag bereitzustellen, mit dem einerseits eine schnelle Entfaltung und Befüllung der knienahen Kammern erreicht werden kann und andererseits keine vergrößerten Gasgeneratordrücke benötigt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Knieairbag mit den Merkmalen des Haupanspruches gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
Der Knieairbag mit einer Einströmöffnung für Entfaltungsgas aus einem Gasgenerator zum Einströmen in eine erste Kammer, zumindest eine sich an die erste Kammer anschließende zweite Kammer, die von der ersten Kammer durch zumindest eine Trennwand getrennt ist, wobei zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer zumindest eine verschließbare Überströmöffnung vorgesehen ist, durch die Entfaltungsgas von der ersten Kammer in die zweite Kammer strömen kann, sieht vor, dass zumindest eine Schließeinrichtung für die Überströmöffnung oder die Überströmöffnung den Eindringbereich der Knie zugeordnet ist. Dadurch ist es möglich, dass die Überströmöffnung mechanisch durch das Eindringen der Knie verschlossen werden kann, wodurch ein Rückströmen von Entfaltungsgas aus der knienahen Kammer verhindert wird. Die Volumenänderung durch eindringende Knie bewirkt eine Druckerhöhung, wobei das Entfaltungsgas aus der knienahen Kammer aufgrund des Verschließens der Überströmöffnung durch die Knie nicht entweichen kann. Dadurch findet eine effektive Abstützung des Kniebereiches durch die verschlossene Kammer oder die verschlossenen Kammern statt. Solange noch kein Kniekontakt mit dem Knieairbag vorhanden ist, findet eine ungestörte Befüllung der Kammern statt, wodurch der Gasgeneratordruck auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann, ohne dass von der Abstützungsfunktionalität Abstriche gemacht werden müssten.
Die Schließeinrichtung kann als Teil des Airbags, als Teil eines Fangbandes oder einer Trennwanddurchführung ausgebildet sein, um so auf einfache Art und Weise eine mechanische Blockierung der Überströmöffnung bei Kniekontakt oder bei einem definierten Eindringen des Knies oder der Knie in die zweite Kammer zu bewirken. Auch ist es möglich, statt nur eines Fangbandes mehrere Fangbänder vorzusehen, die bei einem Eindringen der Knie in die zweite Kammer dazu führen, dass die Überströmöffnung geschlossen wird oder sich schließt.
Die Schließeinrichtung kann zumindest ein Fangband aufweisen, das im befüllten, unbeeinflussten Zustand des Knieairbags die Überströmöffnung öffnet, diese Einwirkung jedoch bei Eindringen des Knies in den Knieairbag und die Verformung der zweiten Kammer aufgehoben und dadurch die Überströmöffnung geschlossen wird. Die Schließeinrichtung verschließt somit nicht aktiv die Überströmöffnung, vielmehr ermöglicht die Schließeinrichtung das Schließen der Überströmöffnung, beispielsweise aufgrund des Kammerinnendruckes oder einer aufgehobenen Sperrwirkung, die die Überströmöffnung zwangsweise offen hält.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass beiden Eindringbereichen der Knie in den Knieairbag eine Schließeinrichtung zugeordnet ist, so dass eine individuelle Beeinflussung der Überströmöffnung oder der Überströmöffnungen durch das Eindringen eines oder beider Knie möglich ist.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die erste und/oder in Strömungsrichtung nachfolgende Kammern voneinander abgetrennte Teilkammern ausbilden, die separat befüllt werden, indem diese mit jeweils einer Überströmöffnung versehen sind, so dass eine strömungstechnische Verbindung zwischen einander nachfolgenden Kammern erfolgen kann. Dadurch ist es möglich, eine Befüllung einer Teilkammer auch dann weiterhin zu gewährleisten, wenn eine Überströmöffnung in der benachbarten Teilkammer bereits geschlossen ist, beispielsweise aufgrund eines versetzten Eindringens eines Knies oder im Falle eines sogenannen out-of-position-Unfalls, bei dem der Fahrzeuginsasse sich nicht in der normalerweise vorgesehenen Sitzposition befindet.
Die Schließeinrichtung kann eine erste Spanneinrichtung aufweisen, die im befüllten Zustand des Knieairbags unter Spannung steht und die Überströmöffnung offen hält, wobei eine zweite Spanneinheit der Überströmöffnung zugeordnet ist, die der ersten Spanneinrichtung entgegenwirkt, so dass im nicht durch die Knie belasteten Zustand die Überströmöffnungen offen gehalten werden. Wenn die erste Spanneinrichtung, beispielsweise Fangbänder, nicht mehr unter Spannung steht, bewirkt die zweite Spanneinrichtung ein Schließen der Überstromöffnung und damit eine strömungstechnische Sperre der zweiten Kammer. Dies kann beispielsweise durch eine längenabgestimmte Anordnung von Fangbändern geschehen, bei der relativ kurze Fangbänder eine Überstromöffnung öffnen. Wenn diese ersten Fangbänder bei einer Volumenverringerung der Kammer in Richtung auf die Überstromöffnung bewegt werden, schließt sich die Überstromöffnung und die zweiten Fangbänder oder Spannbänder werden durch die Veränderung der Kammergeometrie gespannt und schließen die Überströmöffnung.
Die ersten und zweiten Spanneinrichtungen können somit als Fangbänder ausgebildet sein, alternativ ist es möglich, dass die zweite Spanneinrichtung durch Festlegung von Trennwandabschnitten an der Airbagwandung ausgebildet sein kann, um den oben beschriebenen Effekt zu erreichen.
Die erste Kammer ist in Schwerkraftrichtung vorteilhafterweise unterhalb der zweiten Kammer oder den weiteren Kammern angeordnet, um eine Positionierung und Abstützung derjenigen Kammern zu erreichen, die mit den Knien oder Schienbeinbereichen in Kontakt stehen.
In der Trennwand kann im Eindringbereich der Knie ein Abschnitt mit Überstromöffnungen oder ein Überströmtubus angeordnet sein, die oder der durch eindringende Knie verschließbar ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Knieairbags mit drei Kammern;
2a eine Schnittdarstellung senkrecht zur Entfaltungsrichtung mit geöffneten Überstromöffnungen,
2b eine Darstellung gemäß 2a mit geschlossenen Überstromöffnungen;
3a bis 3c einen Entfaltungsablauf einer Variante;
4 eine Schnittdarstellung einer Variante in einem senkrechten Schnitt; sowie
5 – eine Variante der 4.
In der 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Knieairbags dargestellt, der in einem Instrumentenpaneel 2 im Fußraum angeordnet ist. Ein Gasgenerator 4 ist mit einer in den Fußraum gerichteten Ausströmeinrichtung für Entfaltungsgas versehen, das durch eine Einströmöffnung 6 in eine erste Kammer 10 einströmt. Die erste Kammer 10 dient überwiegend dazu, den übrigen Airbagbereich vor das Instrumentenpaneel 2 zu positionieren und dort im entfalteten Zustand, wie er in der 1 gezeigt ist, zu halten. In Strömungsrichtung schließen sich zwei weitere Kammern 20, 30 an die erste Kammer 10 an, die durch eine Trennwand 25 voneinander getrennt sind. Zwischen den Kammern 10, 20, 30 sind nicht dargestellte Überstromöffnungen vorgesehen, durch die Entfaltungsgas von der ersten Kammer 10 in die zweite Kammer 20 und von der zweiten Kammer 20 in die dritte Kammer 30 strömen kann. Alternativ zu der dargestellten dreikammerigen Ausgestaltung ist es möglich, dass eine zweikammerige Ausgestaltung des Knieairbags vorgesehen ist, ebenso können vier oder mehr hintereinander angeordnete Kammern vorhanden sein. Vor dem Knieairbag ist der Insasse positioniert, dessen Knie 5 an der dritten Kammer 30 anliegt, das Schienbein ist vor der zweiten Kammer 20 positioniert. Als Einströmöffnung 6 kann auch die Überstromöffnung zwischen der zweiten Kammer 20 und der dritten Kammer 30 angesehen werden, so dass die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte zweite Kammer 20 als erste Kammer und die zweite Kammer 30 als zweite Kammer angesehen werden kann.
In der 2a ist ein Schnitt senkrecht zur Entfaltungsrichtung des Knieairbags gezeigt. Das Instrumentenpaneel 2 ist ebenso zu erkennen wie die vor dem Knieairbag positionierten Knie 5. Die obere, zweite Kammer 30 ist in zwei Teilkammern 31, 32 unterteilt, die jeweils über eine Überstromöffnung 40 mit der der Strömungsrichtung davorliegenden ersten Kammer 20 strömungstechnisch verbunden sind. Jede Teilkammer 31, 32 ist vor einem Knie 5 angeordnet, die Teilkammern 31, 32 sind durch eine mittig angeordnete Sperrwand voneinander getrennt. Die Überstromöffnungen 40 sind als kreissegmentartige Ausschnitte in der Trennwand 25 ausgebildet und lassen Entfaltungsgas ungehindert in die obere Kammer 30 bzw. in die oberen Teilkammern 31, 32 einströmen.
In der 2b ist die Position dargestellt, in der die Knie 5 in den Airbag eingedrungen sind. Die Knie 5 haben die äußere Hülle des Airbags im Eindringbereich der Knie 5 in Richtung auf das Instrumentenpaneel 2 verlagert, wodurch die äußere Wandung im Eindringbereich des Airbags in Anlage an die Trennwand 25 gerät und die Überstromöffnungen 40 verschließt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wandung des Airbags im Eindringbereich der Knie 5 als Schließeinrichtung 50 ausgebildet. Die Überstromöffnungen 40 werden durch die Knie 5 verkleinert, die Airbagwandung verschließt beim Knieeintauchen die Überstromöffnungen 40, so dass eine mechanische Blockierung der Überstromöffnung 40 vorliegt.
Eine Variante der Erfindung ist in den 3a bis 3c dargestellt, bei der die Trennwand 25 zwischen den Kammern 20, 30 eine zentrale Überstromöffnung 40 aufweist, die sich in der Mitte der Trennwand 25 befindet. Die Überstromöffnung 40 ist schlitzförmig ausgebildet und öffnet sich im Verlauf der Entfaltung des Airbags. In der 3a ist der Knieairbag im nicht vollständig entfalteten Zustand gezeigt, die einander gegenüberliegenden Kanten der schlitzförmigen Überstromöffnung 40 werden aufgrund der noch nicht vorhandenen Spannung in der Trennwand 25 nur locker gegeneinander gehalten und lassen Entfaltungsgas in die obere Kammer 30 einströmen. Zentral an der Trennwand angeordnet sind vier Fangbänder 50 als Spanneinrichtungen. Die Knie 5 stehen noch nicht in Kontakt mit dem Knieairbag.
In der 3b ist der Knieairbag im vollständig entfalteten Zustand gezeigt, die Fangbänder 50 sind an den Stellen der Airbagaußenwand angeordnet, an denen die Knie 5 mit dem Knieairbag in Kontakt treten. Die Länge der Fangbänder 50 ist so bemessen, dass die schlitzförmige Überstromöffnung 40 auseinandergezogen ist, so dass sich eine kreisförmige oder annähernd kreisförmige Kontur der Überstromöffnung 40 ergibt. Die Fangbänder 50 sind im nicht vollständig entfalteten Zustand, wie in der 3a gezeigt ist, im zentralen Bereich der Trennwand 25 in der Mitte der Überstromöffnung 40 befestigt, so dass sich beim vollständigen Entfalten und Erreichen des vollständigen Umfanges des Knieairbags die einander gegenüberliegenden Ränder der schlitzförmigen Überstromöffnung 40 auseinandergezogen werden.
In der 3c ist der Knieairbag nach dem Eindringen der Knie 5 gezeigt. Aufgrund der Anordnung der Fangbänder 50 im Bereich der Eindringstelle der Knie 5 werden die Fangbänder 50 in Richtung auf den Anlenkpunkt im Bereich der Überstromöffnung 40 verlagert, dadurch wird die Spannwirkung durch die insassenseitigen Fangbänder 50 aufgehoben und die Überstromöffnung 40 schließt sich wieder, wie es in der 3c dargestellt ist. Der Schließeffekt wird durch die Zugkraft im Bereich zwischen den Knien 5, wie sie durch den Pfeil angedeutet ist, verstärkt.
In der 4 ist eine Variante der Erfindung in Längsschnitt gezeigt, bei der von der Trennwand 25 ausgehend Y-förmig zwei Wände abzweigen, in denen jeweils eine Überstromöffnung 40 angeordnet ist. Durch diese Überstromöffnung 40 strömt das Entfaltungsgas von der unteren Kammer 20 in die obere, den Knien gegenüberliegende Kammer 30. Durch die Y-förmigen Wände, die sich schräg nach oben und unten erstrecken, wird eine Auswölbung in Richtung auf die Knie im Knieeindringbereich ausgebildet, so dass ein sich nach vorne wölbender Abschnitt 45 mit Überstromöffnungen 40 ausgebildet ist, der sich unmittelbar im Eindringbereich der Knie 5 befindet. In der linken Darstellung ist das Knie 5 noch nicht in Kontakt mit dem Airbag, in der rechten Darstellung hat das Knie 5 den Abschnitt 45 in Richtung auf die Trennwand 25 verlagert und die Überstromöffnungen 40 verschlossen.
In der 5 ist eine Variante gezeigt, bei der statt des Abschnittes 45 ein Überströmtubus 44 als Durchleitung des Entfaltungsgases von der unteren Kammern 20 in die obere Kammer 30 vorgesehen ist. Dieser Überströmtubus 44 ist ebenfalls im Eindringbereich der Knie 5 angeordnet und wird verschlossen, sobald die Knie 5 gegen die Außenwand des Knieairbags drücken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008029655 A1 [0005]

Claims

Knieairbag mit einer Einströmöffnung (6) für Entfaltungsgas aus einem Gasgenerator (4) zum Einströmen in eine erste Kammer (10), zumindest eine sich an die erste Kammer (10) anschließende zweite Kammer (20, 30), die von der ersten Kammer (10) durch zumindest eine Trennwand (25) getrennt ist, wobei zwischen der ersten Kammer (10) und der zweiten Kammer (20, 30) zumindest eine verschließbare Überströmöffnung (40) vorgesehen ist, durch die Entfaltungsgas von der ersten Kammer (10) in die zweite Kammer (20, 30) strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schließeinrichtung (50) für die Überströmöffnung (40) oder die Überströmöffnung (40) dem Eindringbereich der Knie (5) zugeordnet ist.
Knieairbag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (50) als Teil des Airbags, eines Fangbandes oder mehrerer Fangbänder oder einer Trennwanddurchführung ausgebildet ist.
Knieairbag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (50) zumindest ein Fangband aufweist, das im befüllten, unbeeinflussten Zustand des Knieairbags die Überströmöffnung (40) öffnet.
Knieairbag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Eindringbereichen der Knie (5) eine Schließeinrichtung (50) zugeordnet ist.
Knieairbag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und/oder zweiten Kammer (10, 20, 30) voneinander abgetrennte Teilkammern (31, 32) ausgebildet sind, die über jeweils zumindest eine Überströmöffnung (40) mit der benachbarten Kammer (10, 20, 30) verbunden sind.
Knieairbag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (50) eine erste Spanneinrichtung aufweist, die im befüllten Zustand des Knieairbags unter Spannung steht und die Überströmöffnung (40) offen hält, und eine zweite Spanneinrichtung der Überströmöffnung (40) zugeordnet ist, die der ersten Spanneinrichtung entgegenwirkt.
Knieairbag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Spanneinrichtungen als Fangbänder ausgebildet sind.
Knieairbag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (10) in Schwerkraftrichtung unterhalb der zweiten Kammer (20, 30) angeordnet ist.
Knieairbag nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (25) im Eindringbereich der Knie ein Abschnitt (45) mit Überströmöffnungen (40) oder ein Überströmtubus (44) angeordnet ist, die oder der durch eindringende Knie (5) verschließbar ist.