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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivpolster zum Aufprallschutz von Insassen in Kraftfahrzeugen und im Einzelnen auf das Verhindern, dass ein auftreffender Insasse von einem Aktivpolster abrutscht, anstatt durch es abgepolstert zu werden.
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Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer mit Gas aufblasbaren Blase zur Aufprallabsorbierung und zur Insassentraumareduzierung bei einem Aufprall. Im Gegensatz zur Entfaltung von Airbag-Kissen durch verschiedene Öffnungen hindurch nutzen Aktivpolster die Innenverkleidungsoberfläche selbst, um sich am Beginn eines Aufprallereignisses auszudehnen, um den Aufprall zu absorbieren und Energie durch die Wirkung eines Aufblasgases abzubauen. Aus
US2011/0316300A1 ist ein in eine Handschuhfachtür integriertes Aktivkniepolster bekannt, das leicht und optisch ansprechend ist.
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In einer typischen Struktur weist ein Aktivpolster eine vordere Wand oder Platte auf, die einem Fahrzeuginsassen gegenüberliegt und entlang einem abgedichteten Umfang an einer hinteren Wand oder Platte angebracht ist. Eine oder beide Wände sind deformierbar, um eine aufblasbare Blase bereitzustellen. Die Wände sind anfangs voneinander beabstandet, während sie in ihrem nicht aufgeblasenen Zustand sind. Dadurch kann das Aufblasgas so einströmen, dass ein gleichmäßiges Aufblasen über die Platte hinweg erzielt wird.
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Die vordere und hintere Wand eines herkömmlichen Aktivpolsters bestehen aus geformten Thermoplasten wie Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Sie können blasgeformt oder spritzgegossen sein. Aufgrund des Vorliegens von beabstandeten Wänden kann sich ein „Blechverwerfungs“-Effekt zu einem Problem entwickeln. Unter Blechverwerfung versteht man das Hinein- und Herausspringen einer flachen Platte senkrecht zur Plattenebene. Blechverwerfung ist nicht nur wegen des Entstehens eines trommelartigen Geräuschs, sondern auch deswegen unerwünscht, weil der Eindruck entsteht, dass ein Mangel an baulicher Qualität und Integrität vorliegt. Ferner können sich Vibrationen während des Betriebs eines Fahrzeugs am Polster konzentrieren, wodurch zusätzlicher Lärm entsteht. Wie aus der US-Anmeldung Nummer
US2011/0316300A1 bekannt, kann das innere Feld der Blasenwände zur Verbesserung der Steifigkeit und der Vermeidung von Blechverwerfung mehrere Verbindungen enthalten. Da sich die vordere Wand während des Aufblasens von der Rückseite oder der hinteren Wand weg bewegt, müssen die Verbindungen zwischen den Wänden während des Aufblasens reißen oder sich abtrennen. Wie bereits bekannt, sind die Verbindungen zwischen den Wänden so fest ausgeführt worden, dass Blechverwerfung verhindert wird, während sie trotzdem schwach genug sind, dass sie keinen Teil des Aufblasens stören oder verlangsamen.
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Da die durch die vordere und hintere Wand des Polsters gebildete übliche Blase relativ flach und um den Umfang herum über eine Dichtung verbunden ist, die unaufgebrochen bleibt, wird in der Mitte der Blase ein größeres Maß an Ausdehnung (d. h. Bewegung der Polsterungsfläche zum Insassen hin) erzeugt als am Umfang. Somit sind die Ränder der Blase, die aufgeblasen wird, so geneigt ausgeführt worden, dass der auftreffende Körper eines Insassen dazu neigen kann, vom Polster wegzurutschen, wenn der Hauptaufprall an den Rändern erfolgt. Zur Vermeidung dieses Problems ist die Gesamtabdeckungsfläche (z. B. Breite) des Aktivpolsters so groß ausgeführt worden, dass alle auf der Grundlage potenzieller Insassengrößen und -positionen erwarteten Aufprallpunkte innerhalb der Ränder des Polsters bleiben. Durch eine Übergröße des Polsters erhöhen sich jedoch dessen Kosten und werden das Styling und das Erscheinungsbild, mit denen der Kraftfahrzeuginnenraum ausgestaltet werden kann, eingeschränkt.
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In einem Aspekt der Erfindung wird ein Aktivpolster zum Schutz eines Insassen in einem Kraftfahrzeug während eines Aufprallereignisses bereitgestellt. Eine hintere Wand ist an einer starren Struktur des Fahrzeugs montiert. Eine vordere Wand liegt über der hinteren Wand und bildet ein Innenverkleidungsteil des Fahrzeugs. Die hintere Wand hat eine erste Fläche, die der vorderen Wand gegenüberliegt, und die vordere Wand hat eine zweite Fläche, die der hinteren Wand gegenüberliegt. Die hintere Wand und die vordere Wand bestehen aus geformten Kunststoffkomponenten, und die hintere Wand und die vordere Wand sind um einen Umfang herum verbunden und bilden eine aufblasbare Blase mit einem anfangs offenen Raum zwischen der ersten und der zweiten Fläche. Die hintere Wand ist mit mindestens einer entlang dem Umfang angeordneten Falte ausgebildet, wobei sich die Falte während des Aufblasens der Blase auffaltet, damit sich die vordere Wand zum Insassen hin ausdehnen kann. Die vordere Wand weist mehrere Abreißrippen auf, die sich von einem mittleren Bereich der zweiten Fläche erstrecken und so mit der ersten Fläche der hinteren Wand verbunden sind, dass sie nach einem vorbestimmten Aufblasmaß der Blase abreißen. Die Abreißrippen begrenzen das Ausdehnen im mittleren Bereich bezüglich eines umliegenden Bereichs der vorderen Wand zwischen dem mittleren Bereich und dem Umfang ohne Abreißrippen, so dass sich der umliegende Umfangsbereich vor dem vorbestimmten Aufblasmaß über eine größere Strecke zum Insassen hin ausdehnt, was zu einer konturierten Gestalt während des Aufblasens führt, die einen Teil eines aufprallenden Insassen zum mittleren Bereich hin ablenkt. Die Abreißrippen trennen sich nach dem vorbestimmten Aufblasmaß von der hinteren Wand ab, so dass sich der mittlere Bereich ausdehnt, um ein Polster für den Teil des aufprallenden Insassen bereitzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Draufsicht der inneren Fläche einer hinteren Wand zum Bilden einer Blase.
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2 ist ein Seitenquerschnitt durch die vordere und hintere Wand nach Trennung einer Fuge zur Vermeidung von Blechverwerfung.
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3 ist eine Vorderansicht eines Polsters mit einer Darstellung der Platzierung von gleichmäßig über ein Polster angebrachten Fugen zur Vermeidung von Blechverwerfung.
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4 zeigt eine bekannte Ausrichtung von Kreuzblöcken zur Bereitstellung von Fugen zur Vermeidung von Blechverwerfung.
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5A und 5B sind horizontale Querschnitte eines bekannten Aktivpolsters vor dem Aufblasen bzw. während des Aufblasens.
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6A ist ein horizontaler Querschnitt eines erfindungsgemäßen Aktivpolsters während des Aufblasens, und 6B und 6C zeigen das Aktivpolster während des Aufblasens.
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7 ist eine Perspektivansicht einer inneren Seite der vorderen Wand einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine bekannte Basiswand oder hintere Wand 10 zum Bilden einer Hälfte einer aufblasbaren Blase von ihrer nach vorne weisenden (d. h. inneren) Seite. Ein Halter 11 nimmt einen nicht gezeigten Kanister auf, der Druckaufblasgas enthält.
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Umfangsrippen
12 sind um den Umfang der hinteren Wand
10 herum vorgesehen, um an eine nicht gezeigte vordere Wand angeschweißt zu werden, um zwischen den Wänden eine hermetisch abgedichtete Aufblaskammer zu erzeugen. Eine derartige hermetische Dichtung ist aus der gemeinsam anhängigen, am 19. April 2011 eingereichten US-Anmeldung mit der lfd. Nummer 13/089,401 und dem Titel „Active Bolster with Hermetic Seal“ (Aktivpolster mit hermetischer Dichtung“) bekannt, die durch Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit mit eingegliedert wird. Vorsprünge
13 erstrecken sich von der hinteren Wand
10, um über zerbrechliche Verbindungen mit der vorderen Wand verbunden zu werden, wie in der gemeinsam anhängigen Anmeldung
US2011/0316300A1 beschrieben, um für Stabilität zu sorgen und Blechverwerfung zu vermeiden.
2 zeigt die hintere Wand
10 und eine vordere Wand
15 nach dem Aufblasen der Blase. Während des Aufblasens ist eine zerbrechliche Schweißverbindung zwischen dem Vorsprung
13 und der vorderen Wand
15 zerrissen worden, so dass sich eine Fläche
16 von der vorderen Wand
15 abgetrennt hat. Die Festigkeit der gemäß dem Stand der Technik hergestellten zerbrechlichen Schweißnaht war ausreichend gering, dass sie aufreißen würde, bevor sie eine Änderung der Entfaltungsgestalt der vorderen Wand
15 hervorrufen würde, da die Verbindung nur benötigt wurde, um Blechverwerfung oder eine andere Bewegung vor dem Aufblasen der Blase zu verhindern.
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3 und 4 zeigen eine weitere bekannte Ausführungsform, bei der zerbrechliche Verbindungen zwischen der vorderen und der hinteren Wand zur Vermeidung von Blechverwerfung zum Einsatz kommen, wie aus der gemeinsam anhängigen, am 30. März 2011 eingereichten US-Anmeldung mit der lfd. Nummer 13/075,294 und dem Titel „Active Bolster with Internal Tear Joints“ (Aktivpolster mit internen Aufreißfugen) bekannt, die durch Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit mit eingegliedert wird. Ein Polster 20 mit einer vorderen und hinteren Wand ist um einen geschweißten Umfang 21 herum verbunden. Mehrere interne Aufreißfugen 22 bestehen jeweils aus zusammenpassenden Paaren aufrechter Blöcke, die sich von jeder Wand erstrecken. In jedem Paar treffen sich die quer ausgerichteten Blöcke 23 und 24 an einem Schnittpunkt 25 mit einer Fläche, die lediglich einen Bruchteil der Größe der Blöcke hat. An den Schnittpunkten 25 sind Schweißnähte ausgebildet. Die Beabstandung von Aufreißfugen 22 und die Größe jedes jeweiligen Schweißnahtbereichs lassen sich leicht durch Auslegung steuern, so dass eine gewünschte Rückhaltekraft erzielt wird, die ein Biegen der vorderen Wand unter Zusammendrückkräften vor dem Entfalten im Wesentlichen verhindert und gestattet, dass sich die Aufreißfugen unter Spannung während des Aufblasens der Blase trennen, ohne die Gestalt oder den Zeitpunkt des Aufblases der Blase zu beeinträchtigen.
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5A und 5B zeigen eine Ausdehnung eines herkömmlichen Aktivpolsters. Diese Ausdehnung wurde erzielt, obwohl nicht gezeigte Fugen zur Vermeidung von Blechverwerfung vorhanden waren. Eine vordere Wand 30 ist um ihren Umfang herum über eine hermetische Dichtung 32 wie eine Schweißnaht mit einer hinteren Wand 31 verbunden. Die Wände 30 und 31 können spritzgegossen sein. Die hintere Wand 31 weist mehrere Falten 33 und 34 auf, die eine Ausdehnung in Richtung eines Fahrzeuginsassen gestatten, wenn Aufblasen aufgrund der Freisetzung von Druckgas von einem Gaskanister 35 erfolgt. Vor dem Ausdehnen liegt zwischen den Wänden 30 und 31 anfangs ein offener Raum oder eine offene Kammer 36 vor (5A). Während des Aufblasens ist, wie in 5B gezeigt, eine Ausdehnungsstrecke 37 in einem mittleren Bereich des Polsters größer als eine Ausdehnungsstrecke 38 in einem umliegenden Bereich zwischen dem mittleren Bereich und dem Umfang. Die unterschiedliche Ausdehnung erzeugt eine geneigte Fläche 39 an der vorderen Wand 30. Wenn sich Knie 40 während eines Aufprallereignisses nach vorne bewegen, können die Knie 40 von der vorderen Wand 30 abrutschen, anstatt in den Genuss einer vollständigen Polsterungswirkung zu kommen.
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Bei der vorliegenden Erfindung kommen sich in Längsrichtung erstreckende Abreißrippen zum Einsatz, die eine höhere Abreißkraft als bekannte Blechverwerfungsfugen benötigen, um während der Ausdehnung eine konturierte Gestalt zu erzeugen und um einen Insassen während eines Aufpralls zu fangen, wie in 6A–6C gezeigt. Eine vordere Wand 45 ist um ihren Umfang über eine Schweißnaht 47 mit einer hinteren Wand 46 verbunden, um eine Kammer 48 zu erzeugen. Mehrere Abreißrippen 50 erstrecken sich in einem mittleren Bereich von einer inneren Fläche 51 der vorderen Wand 45 zu einer inneren Fläche 52 der hinteren Wand 46. Abreißrippen 50 sind so mit einer Fläche 52 der hinteren Wand 46 verbunden, dass ein Abreißen erst bei einem vorbestimmten Aufblasmaß der Blase erfolgt. Die erforderliche Rückhaltekraft lässt sich leicht durch Steuerung des Kontaktbereichs der Abreißrippen 50 und der Anbringeinzelheiten einstellen. Wenn beispielsweise eine Kunststoffschweißnaht (z. B. Vibrationsschweißen oder Heißelementschweißen) verwendet wird, können das Ausmaß des Schmelzens und/oder die Eindringtiefe zusammen mit dem Kontaktbereich aufeinander abgestimmt werden, um die gewünschte Kraft zu erreichen. Zur Verbindung der Abreißrippen 50 mit der hinteren Wand 46 könnten auch Klebstoffe verwendet werden, wobei ein spezieller Klebstoff auf der Grundlage seiner Klebekraft ausgewählt wird.
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Im Ausgangszustand vor dem Entfalten (siehe 6A) weist die hintere Wand 46 Falten 54 und 55 auf, während die vordere Wand 51 flach oder glatt gekrümmt ist, je nach dem Styling der Innenverkleidungsoberfläche des Fahrzeugs. Wenn das Aufblasen beginnt (6B), dehnt sich die Kammer 48 aus und die Falten 54 und 55 fangen an, sich zu dehnen. Die Umfangsränder der vorderen Wand 50 dehnen sich zum Insassen hin aus, während sich die mittleren Bereiche 57 und 58 gegenüber den Abreißrippen 50 noch nicht ausgedehnt haben, weil das vorbestimmte Aufblasmaß noch nicht eingetreten ist. Bei Erreichen des vorbestimmten Aufblasmaßes trennen sich die Abreißrippen 50 von der hinteren Wand 46, und die Kammer 48 beginnt, sich im mittleren Bereich 60 auszudehnen wie in 6C gezeigt. Zum Zeitpunkt des Insassenaufpralls ist also über die gesamte Front der vorderen Wand 50 hinweg, einschließlich des mittleren Bereichs 60, für Polsterung gesorgt. Da sich der umliegende Umfangsbereich anfangs jedoch um eine größere Strecke zum Insassen hin ausdehnt, liegt während mindestens eines Teils der Aufblaszeit eine konturierte Gestalt vor, so dass geneigte Flächen 61 und 62 innerhalb des mittleren Bereichs 60 dazu neigen, den Insassen (z. B. Knie 40) zur Mitte des Polsters zu bringen. Ein Teil eines aufprallenden Insassen wird zum mittleren Bereich 60 hin abgelenkt, so dass sich die Polsterungswirkung des Polsters auf den Insassen auswirkt.
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Die Abreißrippen 50 erstrecken sich in Längsrichtung über den mittleren Bereich hinweg, wie in 7 gezeigt. Symmetrisch platzierte Rippen 50a–50f erstrecken sich vorzugsweise allgemein vertikal und verlaufen allgemein parallel zueinander. Sie können auch eine leichte Krümmung aufweisen, die allgemein konzentrisch zu einem Paar Knieaufprallzonen 64 und 65 verläuft. Dank ihrer allgemein vertikalen Richtung setzen die Rippen 50a–50f nach dem Abreißen vertikalem Biegen weniger Widerstand als horizontalem Biegen des mittleren Bereichs entgegen. Somit wird die mittlere Vertiefung im mittleren Bereich nach dem Trennen der Abreißrippen 50 länger aufrechterhalten, wobei die Knie besser aufgefangen werden.
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Die Abreißrippen 50 können durchgehend flach sein, wie durch Rippen 50a–50e gezeigt. Andere Formen oder Profile entlang der Länge der Rippen sind auch möglich, wie etwa eine gezahnte Rippe 50f. Die Verwendung von verschiedenen Profilen entlang verschiedenen Abschnitten der Rippen sorgt für zusätzliche Flexibilität bei der Steuerung der Abreißfestigkeit und folglich der konturierten Gestalt während des Aufblasens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0316300 A1 [0002, 0004, 0015]
