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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen aktive Polster für den Aufprallschutz von Insassen in Kraftfahrzeugen und genauer ein aktives Polster mit einer aufblasbaren Blase, die durch eine Kunststoffplatte mit Falten ausgebildet ist, die sich während des Aufblasens entfalten, sodass sich das Polster gleichmäßig in eine Position zum Dämpfen eines auftreffenden Körpers bewegt.
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Ein aktives Polster ist eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung mit einer mit Gas aufblasbaren Blase, um Stöße zu dämpfen und während eines Zusammenstoßes Verletzungen der Insassen zu verringern. Im Gegensatz zu entfaltbaren Airbag-Kissen, die nach dem Aufblasen hinter verschiedenen Öffnungen hervortreten, verwenden aktive Polster die Innenverkleidungsoberfläche selbst, um sich am Anfang eines Zusammenstoßes auszudehnen und den Stoß zu dämpfen sowie die Energie durch die Wirkung eines Aufblasgases abzubauen. Die
US-Patentschrift 8,205,909 , erteilt am 26. Juni 2012, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird, offenbart ein aktives Kniepolster, das in einer Handschuhfachtür integriert, leicht und optisch ansprechend ist. Die anhängige US-Anmeldung mit Seriennummer 13/089,401, eingereicht am 19. April 2011, die hierin ebenfalls durch Bezugnahme aufgenommen wird, offenbart eine typische Struktur, wobei ein aktives Polster eine vordere Wand oder Platte aufweist, die zu einem Fahrzeuginsassen gerichtet ist und an einer Basiswand oder -platte entlang eines abgedichteten Randes befestigt ist. Eine oder beide Wände sind verformbar, um eine aufblasbare Blase bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Basiswand einen gefalteten (d. h. akkordeonähnlichen) Bereich aufweisen, der sich während des Aufblasens glättet. Die Wände sind zunächst in ihrem nicht aufgeblasenen Zustand vor dem Entfalten nahe voneinander beabstandet. Dadurch wird ein derartiges Eintreten des Aufblasgases ermöglicht, dass eine gleichmäßige Aufblasung in der gesamten Platte erzielt wird.
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Die vordere und die Basiswand eines typischen aktiven Polsters bestehen aus geformten thermoplastischen Materialien wie Polethylen, Polyolefin oder PVC. Sie sind typischerweise spritzgegossen, können jedoch auch blasgeformt sein. Wenn sie separat ausgebildet sind, müssen die vordere und die Basiswand um ihren Rand hermetisch verbunden sein, um die aufblasbare Blase zu bilden. Die Verbindungsstelle muss stark sein, um der Trennung infolge der hohen Drücke während des Aufblasens standzuhalten.
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Die Ausdehnung eines aktiven Polsters muss gleichmäßig sein, damit eine zuverlässige Anordnung in einer Position erreicht wird, in welcher der Körper eines auftreffenden Insassen optimal aufgenommen wird. Zum Beispiel ist bei einem aktiven Kniepolster, das in einer Handschuhfachtür befestigt ist, eine gleichmäßige Ausdehnung wünschenswert, um beide Knie des Insassen so zeitgleich wie möglich zu erfassen. Aufgrund der Notwendigkeit einer schnellen Entfaltung wird eine Aufblasvorrichtung mit einem relativ hohen Druck und hohem Volumen benutzt. Die hohen Kräfte aus dem Aufblasgas führen oftmals zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung des Polsters, die von Einheit zu Einheit variieren kann. Neben einer mangelnden Kontrolle über die Form oder Positionierung des Polsters während der Ausdehnung kann eine ungleichmäßige Ausdehnung dazu führen, dass sich ein Abschnitt der Blase viel schneller ausdehnt als andere Abschnitte, sodass eine erhöhte Spannung auf die hermetische Abdichtung an diesem Abschnitt ausgeübt wird. Folglich ist ein Versagen der Schweißnaht zwischen den Wänden der Blase während der Entfaltung wahrscheinlicher.
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Die vorliegende Erfindung verwendet eine Leitblechstruktur, die zum Ausdehnen bei einer konstanten Geschwindigkeit entlang des vollen Umfangs der Blase konfiguriert ist. Die Anordnung der Falten gewährleistet, dass sich der angelegte Druck während des Entfaltens einer Falte um den Umfang ausgleicht, bevor die nächste Falte beginnt sich zu entfalten.
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In einem Aspekt der Erfindung besteht ein aktives Polster zur Befestigung an einer Innenverleidungsoberfläche eines Kraftfahrzeugs aus einem kunststoffgeformten, dehnbaren Innenwand und einer kunststoffgeformten Außenwand, die um einen im Wesentlichen geschlossenen Umfang mit der Innenwand verbunden sind, um eine aufblasbare Blase zu bilden. Die Außenwand weist eine im Wesentlichen planare erste Blasenoberfläche auf, die der Innenwand gegenüberliegt, und die Innenwand weist eine zweite Blasenoberfläche auf, die der Außenwand gegenüberliegt. Eine Aufblasvorrichtung koppelt ein Aufblasgas in die aufblasbare Blase als Reaktion auf einen Zusammenstoß des Fahrzeugs. Die zweite Blasenoberfläche weist einen Inneren Behälterbereich mit einem im Wesentlichen planaren Abschnitt und einen äußeren gefalteten Bereich mit mehreren Umfangsfalten auf, wobei jede Falte eine Innenkante und eine Außenkante aufweist. Benachbarte Falten sind kontinuierlich, sodass die Innenkante einer äußeren Falte als die Außenkante einer inneren Falte gemeinsam genutzt wird. Die Faltenkanten weisen einen abgestuften Abstand von der ersten Blasenoberfläche auf, die von einer innersten Innenkante des gefalteten Bereichs zu einer äußersten Außenkante des gefalteten Bereichs progressiv abnimmt, wodurch sich benachbarte Falten während des Aufblasens entfalten, sodass sich eine innere der benachbarten Falten mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Druck entfaltet, wenn eine äußere der benachbarten Falten beginnt, sich zu entfalten.
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Es zeigen:
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1 eine auseinandergezogene perspektivische Außenansicht eines aktiven Kniepolster-Handschuhfachtür-Systems eines Typs, auf den die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
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2 eine Draufsicht einer Innen- und Außenwandanordnung eines aktiven Polsters.
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3 eine perspektivische Ansicht der Seite der Innenwand, die der Außenwand gegenüberliegt.
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4 eine perspektivische Ansicht der Außenwand aus 2 mit entfernter Innenwand.
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5 eine Querschnittsansicht des aktiven Polsters entlang der Linie 5-5 in 2.
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6 bis 10 Querschnittsansichten des gefalteten Abschnitts und eines Abschnitts der Außenwand an jeweiligen Ausdehnungsstufen während eines Entfaltungsvorgangs.
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11 einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform für die aufblasbare Blase mit einer erhöhten Anzahl von Falten.
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In Bezug auf 1 weist ein aktives Kniepolstersystem 10 eine
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Basisplattenkomponente 11 auf, die die Grundlage für das Polster bildet. Die Basis 11 kann entweder durch Aufhängen an einem Aufbewahrungshohlraum oder Handschuhfach 12, wie in 1 dargestellt, an dem Fahrzeug befestigt sein oder an einer anderen Struktur wie zum Beispiel einem Armaturenbrettträger unter einer Lenksäule befestigt sein. Solche Standorte sind für die Knie eines Individuums, das in einer entsprechenden Sitzposition in einem Fahrzeug fährt, zugänglich.
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Die Basis 11 wirkt als eine Reaktionsoberfläche zum Stützen einer aufblasbaren Blase, die durch eine Innenwand 13 und eine Außenwand 14 gebildet ist, die um ihren Rand 15 verbunden sind. Die Wände 13 und 14 bestehen vorzugsweise aus geformten Kunststoffen (wie thermoplastischem Polyolefin (TPO) und sind durch Kunststoffschweißen wie Heizelementschweißen verbunden, um eine Randdichtung um einen zentralen Bereich 17 zur Bildung der Blase zu bilden. Eine Aufblasgasquelle 16 ist zum Aktivieren während eines Zusammenstoßes elektronisch gesteuert, ein Gas zum Aufblasen des Polsters abzugeben. Die Außenwand 14 kann eine Innenverkleidungsoberfläche der Klasse A wie die Außenseite der Handschuhfachtür umfassen oder eine zusätzliche Beschichtung oder Abdeckung (nicht dargestellt) kann auf ihrer Außenfläche aufgebracht sein.
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2 ist eine Rückansicht einer aufblasbaren Blase 20 in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Eine kunststoffgeformte Außenwand 21 überlagert eine kunststoffgeformte dehnbare Innenwand 22. Die Wände 21 und 22 sind um einen geschlossenen Umfangsbereich 23 verbunden, um eine aufblasbare Blase zu bilden, die ein offenes zentrales Volumen zwischen den Wänden 21 und 22 aufweist, um während eines Zusammenstoßes ein Aufblasgas aus einer Aufblasvorrichtung 24 aufzunehmen, die in einer Aussparung 25 der Innenwand 22 befestigt ist. Die Innenwand 22 weist mehrere Falten wie 26 und 27 auf, um die Ausdehnung der Innenwand 22 während des Aufblasens zu ermöglichen. Mehrere Lochplatten 28 werden verwendet, um die Innenwand 22 an einer Reaktionsoberfläche zu befestigen. Entlüftungslöcher 30, die aus einem sternenförmigen Muster bestehen, das durch die Innenwand 22 geschnitten ist, können zum Entlüften des zentralen Volumens vor und während des Aufblasens enthalten sein.
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3 stellt eine Blasenoberflächenseite der Innenwand 22 dar, die der Außenwand gegenüberliegt. Ein Flansch 31 stimmt mit dem geschlossenen Umfangsbereich überein und umgibt einen gefalteten Bereich, der Falten 26 und 27 umfasst, und einen inneren Behälterbereich mit einem im Wesentlichen planaren Abschnitt 32, in dem der Aufnahmebehälter 25 und die Lochplatten 28 versenkt sind. 4 stellt die Außenwand 21 mit entfernter Innenwand 22 dar, sodass eine Blasenoberfläche 35 sichtbar ist, die der Innenwand gegenüberliegt. Mehrere aufrecht stehende Rippen 36 folgen dem geschlossenen Umfangsbereich 23 und sind mit dem Flansch 31 der Innenwand 22 durch Heißschweißen verbunden, um eine hermetische Abdichtung für die aufblasbare Blase zu schaffen. Die Rippen 37 sind zum Stützen der Aufblasvorrichtung bereitgestellt.
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5 stellt einen Querschnitt der aufblasbaren Blase entlang der Linien 5-5 aus 2 dar. Es ist zu sehen, dass die Außenwand 21 eine im Wesentlichen planare erste Blasenoberfläche aufweist, die der Innenwand 22 gegenüberliegt und von dieser beabstandet ist. Der innere Behälterbereich 32 an der Innenwand 22 ist zunächst von der Außenwand 22 um einen Abstand in der Ordnung von etwa 6 Millimetern beabstandet, um einen Anfangsraum zur Aufnahme von Aufblasgas aus der Aufblasvorrichtung 24 während des Aufblasens bereitzustellen. Die Falten 26 und 27 sind in der Innenwand 22 radial nach außen von dem inneren Behälterbereich 32 ausgebildet, wobei jede Falte eine Innenkante und eine Außenkante in jeweiligen Abständen von dem inneren Behälterbereich 32 definiert. Jede Kante entspricht einer Position der größten Annäherung zu der Außenwand 21 in der Form der Blase vor dem Aufblasen. Daher weist die Falte 26 eine Innenkante E1 und eine Außenkante E2 auf. Benachbarte Falten sind vorzugsweise kontinuierlich, sodass die Innenkante einer äußeren Falte als die Außenkante einer inneren Falte gemeinsam genutzt wird. Zum Beispiel ist die Kante E2 sowohl eine Außenkante der Falte 26 als auch eine Innenkante der Falte 27. Die Kante E3 ist eine Außenkante der Falte 27.
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Das Entfalten jeder Falte während des Aufblasens erfolgt dann, wenn Aufblasgas in den Bereich unter jeder Falte eintritt und eine Ausdehnung bewirkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Faltenkanten einen abgestuften Abstand von der Außenwand 21 auf, der von einer innersten Innenkante E1 zu einer äußersten Außenkante E3 der Falten progressiv abnimmt. In Ausführungsformen mit mehr als zwei Falten gilt die gleiche Beziehung, wobei der Abstand mit jeder aufeinanderfolgenden Faltenkante, die sich außerhalb von dem inneren Behälterbereich zu dem geschlossenen Umfang der aufblasbaren Blase bewegt, progressiv abnimmt.
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Durch Bereitstellen eines Abstands für jede entsprechende Falte, wobei ihre Innenkante von der Außenwand um einen größeren Abstand als ihre Außenkante beabstandet ist, tritt das Aufblasgas vollständiger in die Falte um den vollen Umfang ein, bevor das Aufblasgas beginnt, an der Falte vorbei zu strömen, um in die nachfolgende Falte einzutreten. Auf diese Weise entfalten sich benachbarte Falten während des Aufblasens, sodass sich eine innere der benachbarten Falten mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Druck entfaltet, während eine äußere der benachbarten Falten beginnt, sich infolge des Eintretens von Aufblasgas zu entfalten.
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Wie in 5 dargestellt, weist der innere Behälterbereich 32 (bis zur innersten Innenkante E1) vorzugsweise einen im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand von der Blasenoberfläche der Außenwand 21 auf. Da die äußerste Außenkante (E3) der äußersten Falte 27 mit dem hermetisch abgedichteten geschlossenen Umfang der Innenwand 22 übereinstimmt, ist der Abstand an der äußersten Außenkante effektiv null.
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6 stellt den progressiven Abstand der Faltenkanten genauer dar. Der innere Behälterbereich 32 der Innenwand 22 und die Innenkante der Falte 26 sind von der Außenwand 21 um einen Abstand D1 beabstandet. Die gemeinsam genutzte Außenkante der Falte 26 und die Innenkante der Falte 27 ist von der Außenwand 21 um einen Abstand D2 beabstandet. Die Außenkante der Falte 27 ist um einen Abstand D3 von der Außenwand 21 beabstandet. Gemäß der progressiven Verringerung der Erfindung ist D1 größer als D2 und D2 ist größer als D3. Da kein Aufblasgas radial nach außen aus der Falte 27 strömt, ist der Wert von D3 per definitionem null.
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7 bis 10 stellen das sequentielle Entfalten der Falten während des Aufblasens der Blase dar. Somit tritt in 7 Aufblasgas, das von der Aufblasvorrichtung erzeugt wird, in ein inneres Behältervolumen ein, das beginnt zu steigen, sodass sich die Außenwand 21 von einer Anfangsposition, die in gestrichelten Linien bei 40 dargestellt ist, in eine Ausdehnposition 41 bewegt. Die Falte 26 füllt sich aufgrund des anfänglichen Abstandes D1 ohne Weiteres mit Expansionsgas, jedoch strömt aufgrund eines kleineren Abstandes weniger Aufblasgas über die Außenkante der Falte 26 hinaus. Sobald das Expansionsgas in den vollen Umfang der Falte 26 eintritt, beginnt die Falte 26 sich mit einem im Wesentlichen gleichmäßigen Druck zu entfalten. Die Falte 26 entfaltet sich zunehmend, wie in 8 dargestellt, sodass sich die Außenwand 21 in eine weiter ausgedehnte Position 42 bewegt. Schließlich bewirkt die Ausdehnung, dass sich der Abstand an der Innenkante der Falte 27 öffnet, wie in 9 dargestellt. Der Druck bleibt um den gesamten Umfang im Wesentlichen gleichmäßig, während sich die Falte 27 entfaltet, wie in 10 dargestellt. Das geordnete Voranschreiten des Entfaltungsvorgangs führt zu einer gleichmäßigen, gesteuerten Bewegung der Außenwand in die gewünschte Position. Dadurch wird eine gleichmäßige Anwendung von Spannungen über den gesamten Umfang der hermetischen Abdichtung entlang des geschlossenen Umfangs der Blase aufrechterhalten.
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11 stellt eine alternative Ausführungsform dar, die drei aufeinanderfolgende Falten beinhaltet. Ein aktives Polster 50 weist eine Außenwand 51 und eine Innenwand 52 auf, die um einen geschlossenen Umfang durch eine hermetische Abdichtung 54 verbunden sind. Eine Rückplatte 53 ist an einem Fahrzeug befestigt und stellt eine Reaktionsoberfläche für die Ausdehnung bereit. Die Innenwand 52 weist einen inneren Behälterbereich 55 auf, der sich radial nach innen von einer Reihe Falten 56, 57 und 58 befindet. Der innere Behälterbereich 55 und eine Innenkante der Falte 56 sind von der Außenwand 51 um einen Abstand 60 beabstandet. Die Falte 56 weist eine Außenkante auf, die von der Außenwand 51 um einen Abstand 61 beabstandet ist. Da sich die Falte 57 ihre Innenkante mit der Außenkante der Falte 56 teilt, ist die Innenkante der Falte 57 von der Außenwand 51 um den Abstand 61 beabstandet. In ähnlicher Weise ist eine Kante zwischen den Falten 57 und 58 von der Außenwand 51 um einen Abstand 62 beabstandet. Die äußerste Außenkante, die Teil der Falte 58 ist, weist einen Abstand 63 auf, der null entspricht. Die anderen Abstände nehmen von der innersten Innenkante zu der äußersten Außenkante progressiv ab, sodass der Abstand 60 größer als der Abstand 61 ist, der Abstand 61 größer als der Abstand 62 ist und der Abstand 62 größer als der Abstand 63 ist. In einer besonderen Ausführungsform betrug der Abstand 60 6 Millimeter, der Abstand 61 betrug 4 Millimeter und der Abstand 62 betrug 2 Millimeter. Ein sequentielles Entfalten wurde durch Ausgleichen der Kräfte bezüglich des Umfangs für jede Falte erreicht, was zu einer Ausdehnung bei einer gleichen Rate um den Umfang resultierte. Daher wurden durch die vorliegende Erfindung eine zuverlässige und gleichmäßige Ausdehnungsbahn erzielt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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