DE102016001457A1

DE102016001457A1 - Kniegassackmodul

Info

Publication number: DE102016001457A1
Application number: DE102016001457.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Elija; Werner Freisler
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-10
Also published as: CN108698552A; WO2017137387A1; US10994685B2; US20190031131A1; CN108698552B

Abstract

Ein Kniegassackmodul eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems umfasst ein Außengehäuse (12), das eine Vorderseite (14) mit einer Entfaltungsöffnung (18) sowie eine entgegengesetzte Rückseite (16) hat, einen Gassack (20) und einen Gasgenerator (32), der Füllgas zur Entfaltung des Gassacks (20) bereitstellt. Der Gassack (20) ist gefaltet und von einer flexiblen Gassackumhüllung (34) im gefalteten Zustand unter Bildung eines Gassackpakets (24) gehalten, wobei das Gassackpaket (24) eine vormontierte Einheit bildet und die flexible Gassackumhüllung (34) zumindest abschnittsweise das Kniegassackmodul (10) nach außen abschließt. Es ist ein starres Außengehäuseteil (42) vorgesehen, das eine im Bereich des Gassackpakets (24) positionierte Abstützfläche (54) aufweist, an der sich der Gassack (20) während der Entfaltung abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kniegassackmodul eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems.
Kniegassackmodule schützen bei einem Unfall den Fahrzeuginsassen vor einem Aufprall im Beinbereich. Oft ist das Kniegassackmodul in einem unteren Abschnitt der Instrumententafel oder unterhalb dieser im Fahrzeuginnenraum platziert, und bei der Aktivierung des Gassackmoduls entfaltet sich der Kniegassack entlang der Instrumententafel in Richtung des Fahrzeuginsassen zwischen der Instrumententafel und den Beinen des Fahrzeuginsassen.
Da das Kniegassackmodul hinter oder unter der Instrumententafel verborgen ist, gibt es Überlegungen, das normalerweise bei einem Gassack vorgesehene starre Gehäuse, das den Gasgenerator und das gefaltete Gassackpaket vollständig umgibt, durch lediglich eine flexible Umhüllung zu ersetzen. Dabei stellte sich allerdings heraus, dass sich das Entfaltungsverhalten des Gassacks gegenüber einem starren Gehäuse verändert.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kniegassackmodul zu schaffen, das sowohl kostengünstig zu fertigen ist und klein baut als auch ein definiertes, reproduzierbares Entfaltungsverhalten des Gassacks zeigt.
Die Aufgabe wird durch ein Kniegassackmodul eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems gelöst, mit einem starren Außengehäuse, das eine Vorderseite mit einer Entfaltungsöffnung sowie eine entgegengesetzte Rückseite hat, einem Gassack und einem Gasgenerator, der Füllgas zur Entfaltung des Gassacks bereitstellt. Der Gassack ist gefaltet und von einer flexiblen Gassackumhüllung im gefalteten Zustand unter Bildung eines Gassackpakets gehalten. Das Gassackpaket bildet dabei eine vormontierte Einheit. Die flexible Gassackumhüllung schließt zumindest abschnittsweise das Kniegassackmodul nach außen ab. Es ist ein starres Außengehäuseteil vorgesehen, das eine im Bereich des Gassackpakets positionierte Abstützfläche aufweist, an der sich der Gassack während der Entfaltung abstützt.
Erfindungsgemäß wird also darauf verzichtet, das Kniegassackmodul komplett mit einem starren Außengehäuse zu umgeben, was Material- und Bauraumersparnis bringt. Abschnittsweise wird die äußere Begrenzung des Kniegassackmoduls allein durch die flexible Gassackumhüllung gebildet, ohne dass diese von einer weiteren Schicht oder einem Gehäuseteil umgeben wäre. Allerdings ist im Bereich des Gassackpakets abschnittsweise eine starre, stabile Abstützfläche vorgesehen, die ein Widerlager für die bei der Entfaltung des Gassacks im Anfangszustand auf das Gassackpaket wirkenden Kräfte bildet und so eine Abstützfläche zur Erzielung einer definierten Kraftkomponente in Richtung zur Entfaltungsöffnung bereitstellt. Da die Abstützfläche starr gestaltet ist, kann sie den wirkenden Kräften effektiv eine vorbestimmbare, definierte Gegenkraft entgegensetzen. In anderen Abschnitten entlang des Außenumfangs des Gassackpakets, an denen ein starres Gehäuse nicht notwendig ist, kann dieses erfindungsgemäß weggelassen werden.
Die Abstützfläche liegt vorzugsweise der Entfaltungsöffnung gegenüber. Bei der anfänglichen Entfaltung des Gassacks entsteht eine Kraftkomponente, die zur Rückseite des Außengehäuses hin gerichtet ist. Die Abstützfläche erzeugt eine Gegenkraft, die in Richtung zur Entfaltungsöffnung weist, sodass auf das Gassackpaket im Endeffekt eine zur Entfaltungsöffnung hin gerichtete Kraft resultiert, die das restliche, noch gefaltete Gassackpaket aus dem Außengehäuse herausschiebt.
Die Abstützfläche kann einen Abschnitt einer der Entfaltungsöffnung gegenüberliegenden Rückwand des Außengehäuses bilden. Das starre Außengehäuseteil schließt dabei jedoch im Bereich der Rückseite des Außengehäuses das Kniegassackmoduls vorzugsweise nur abschnittsweise nach außen ab, sodass Abschnitte des Gassackpaketes über das starre Außengehäuseteil hinaus ragen. Das starre Außengehäuseteil kann beispielsweise als abgewinkeltes Bauteil aus einem Metallblech gestaltet sein.
Vorzugsweise ist das starre Außengehäuse ein separates, einstückiges Bauteil. Das starre Außengehäuseteil kann beispielsweise außen auf die flexible Gassackumhüllung aufgesetzt werden, kann aber auch im Inneren der flexiblen Gassackumhüllung angeordnet sein. Es ist auch denkbar, die flexible Gassackumhüllung nicht im Bereich des starren Außengehäuseteils vorzusehen, sondern dort abschnittsweise zu unterbrechen.
Insbesondere kann das starre Außengehäuseteil im Querschnitt L-förmig sein, wobei ein Schenkel des L eine Seitenwand des Außengehäuses und der andere Schenkel des L einen Teil der Rückseite des Außengehäuses bildet. Insgesamt kann das starre Außengehäuseteil eine längliche, L-förmig abgewinkelte Gestalt aufweisen, wobei die beiden Schenkel vorzugsweise einen Winkel von etwa 90° einschließen. Die gegenüberliegenden Stirnseiten des starren Außengehäuseteils sind vorzugsweise offen.
Die Abstützfläche verläuft vorzugsweise eben, um über die gesamte Fläche des Gassackpakets eine definiert gerichtete Kraft senkrecht zu Entfaltungsöffnung aufzubringen.
Das starre Außengehäuseteil kann beispielsweise die Rückseite des Außengehäuses des Kniegassackmoduls zu maximal 75% bilden, während der restliche Teil der Außenfläche des Moduls zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig, von der flexiblen Gassackumhüllung gebildet ist.
Im Prinzip muss das starre Außengehäuseteil nur eine ausreichend große Abstützfläche bilden, die reproduzierbar eine definierte in den Fahrzeuginnenraum gerichtete Kraft auf das Gassackpaket bei der Aktivierung des Kniegassackmoduls ausübt. An den Bereichen des Außengehäuses, an denen eine abstützende Wirkung nicht benötigt wird, kann das starre Außengehäuseteil weggelassen werden.
Vorzugsweise hat das Gassackpaket in seinem gefalteten Paketabschnitt einen Einblasabschnitt, der sich zu Beginn des Entfaltungsvorgangs entfaltet, wobei der Einblasabschnitt an die Abstützfläche angrenzend angeordnet ist. Bei der anfänglichen Befüllung des Gassacks wird zuerst der Einblasabschnitt befüllt und vergrößert sein Volumen, woraus eine auf die Abstützfläche wirkende Kraft und eine von der Abstützfläche resultierende Gegenkraft in Richtung zu Entfaltungsöffnung resultiert. Auf diese Weise kann der Einblasabschnitt das noch teilweise gefaltete Gassackpaket in den Fahrzeuginnenraum bewegen, wo sich der Gassack dann vollständig entfaltet.
Das Gassackpaket weist beispielsweise mehrere, separat gefaltete Abschnitte auf, wobei der Einblasabschnitt einen dieser Abschnitte bildet. Über die Faltung und Anordnung der einzelnen Gassackabschnitte lässt sich unter anderem das Entfaltungsverhalten des Gassacks entlang der Instrumententafel beeinflussen.
Der Einblasabschnitt kann beispielsweise durch eine einzige Falte des Gassacks gebildet sein. Es wäre auch ausreichend, nur einen einzigen, parallel zur Abstützfläche verlaufenden Abschnitt des Gassacks als Einblasabschnitt vorzusehen, wobei das zwischen die Außenwandlungen des Gassacks einströmendes Füllgas den Einblasabschnitt aufbläht und so die notwendige Kraft erzeugt, um das restliche, noch gefaltete Gassackpaket durch die Entfaltungsöffnung in den Fahrzeuginnenraum vor die Instrumententafel zu schieben.
Das Kniegassackmodul weist vorzugsweise eine zu einem Fahrzeuginnenraum weisende, die Entfaltungsöffnung vor der Entfaltung des Gassacks verschließende Abdeckung auf. Diese Abdeckung kann Teil des Außengehäuses bilden, kann aber auch Teil der Instrumententafel oder Teil einer Verkleidung im Fußraum des Fahrzeugs sein.
Die Gassackumhüllung ist bevorzugt ein nicht eigensteifes Teil und kann insbesondere aus einem Gewebematerial oder einer Folie gebildet sein.
Die Gassackumhüllung kann auch den Gasgenerator umhüllen, sodass auch dieser Teil der vormontierten Einheit ist. In diesem Fall können das gefaltete Gassackpaket und der Gasgenerator mit der flexiblen Gassackumhüllung umschlossen und anschließend in das starre Außengehäuseteil eingesetzt werden. Natürlich ist es auch möglich, das starre Außengehäuseteil zuerst um das Gassackpaket zu platzieren und dann die Baugruppe aus Gasgenerator, Gassackpaket und starrem Außengehäuseteil mit der flexiblen Gassackumhüllung zu umgeben. Die flexible Gassackumhüllung ist dabei so straff über das Gassackpaket gespannt, dass es dieses in seinem gefalteten Zustand hält.
Das starre Außengehäuseteil kann einen Befestigungsabschnitt aufweisen, über den das Außengehäuse am Fahrzeug fixierbar ist. Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt ein nach außen abgewinkelter Lappen an dem L-förmig abgewinkelten Blech sein, in dem beispielsweise eine Befestigungsöffnung vorgesehen ist, über den das starre Außengehäuseteil mit einem Karosserieträger verschraubt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, in dem die Seitenwand bildenden Schenkel des starren Außengehäuseteils Befestigungsöffnungen vorzusehen, durch die die Befestigungsbolzen des Gasgenerators, die normalerweise zur Befestigung des Kniegassackmoduls am Fahrzeug verwendet werden, hindurch ragen, sodass das starre Außengehäuseteil zusammen mit dem Gasgenerator am Fahrzeug fest fixiert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kniegassackmoduls; und
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines starren Außengehäuseteils des Kniegassackmoduls aus 1.
1 zeigt ein Kniegassackmodul 10 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems. Das Kniegassackmodul 10 hat ein Außengehäuse 12, das eine Vorderseite 14 sowie eine dieser entgegengesetzte Rückseite 16 aufweist. In der Vorderseite 14 ist eine Entfaltungsöffnung 18 vorgesehen, die bei der Aktivierung des Kniegassackmoduls 10 freigegeben wird und durch die ein im Inneren des Außengehäuses 12 aufgenommener Gassack 20 in einen Fahrzeuginnenraum 22 austreten kann.
Das Kniegassackmodul 10 ist im Fußraum eines Personenkraftwagens angeordnet und ist beispielsweise in einer Ausnehmung der Instrumententafel oder im Fußraumbereich anschließend an ein unteres Ende der Instrumententafel angeordnet.
Vor seiner Entfaltung ist der Gassack 20 zu einem Gassackpaket 24 gefaltet, das mehrere, separat in unterschiedlichen Faltungsarten gefaltete Abschnitte 26, 28, 30 aufweist.
Das zum Aufblasen des Gassacks 20 benötigte Füllgas wird von einem ebenfalls im Außengehäuse 12 aufgenommenen Gasgenerator 32 geliefert.
Das Gassackpaket 24 und in diesem Beispiel auch der Gasgenerator 32 sind von einer flexiblen Gassackumhüllung 34 umgeben, die so straff um das Gassackpaket 24 gewickelt ist, dass sie dieses im gefalteten Zustand zusammenhält. Die flexible Gassackumhüllung 34 kann beispielsweise aus einem Gewebe, insbesondere einem beschichteten Gassackgewebe oder einer Folie bestehen.
Die flexible Gassackumhüllung 34 kann die Baugruppe aus Gasgenerator 32 und Gassackpaket 24 vollständig umgeben. Gasgenerator 32 und Gassackpaket 24 bilden hier eine vormontierte Einheit.
An seiner Vorderseite 14 ist das Außengehäuse 12 von einer Abdeckung 36 verschlossen, die vor der Entfaltung des Gassacks 20 die Entfaltungsöffnung 18 überdeckt. Die Abdeckung 36 besteht beispielsweise aus einem starren Kunststoff. In der Abdeckung 36 sind eine oder mehrere Schwächungszonen 38 ausgebildet, die eine Klappe 40 definieren, die bei der Aktivierung des Kniegassackmoduls 10 in den Fahrzeuginnenraum 22 aufschwenkt und so die Entfaltungsöffnung 18 freigibt, durch die der Gassack in den Fahrzeuginnenraum 22 gelangen kann.
Die Abdeckung 36 kann Teil der Instrumententafel oder der Fußraumabdeckung sein, kann aber auch Bestandteil des Kniegassackmoduls 10 sein.
Außerdem weist das Außengehäuse 12 ein starres Außengehäuseteil 42 auf, das ein eigensteifes, von den restlichen Bestandteilen des Außengehäuses 12 und von der Abdeckung 36 separates Bauteil ist. Das starre Außengehäuseteil 42 besteht beispielsweise aus einem Metallblech oder aus einem geeigneten Kunststoff.
2 zeigt das starre Außengehäuseteil 42 alleine und in größerem Detail.
Das starre Außengehäuseteil 42 ist in diesem Beispiel ein etwa L-förmig abgewinkeltes Bauteil, das einen ersten Schenkel 44 sowie einen zweiten, an den ersten Schenkel 44 angrenzenden Schenkel 46 hat, der sich in etwa im 90° Winkel zum ersten Schenkel 44 erstreckt. Die Stirnseiten 47 des starren Außengehäuseteils 42 sind offen.
Im zweiten Schenkel 46 ist hier ein Befestigungsabschnitt 48 vorgesehen, der in diesem Fall aus zwei Befestigungsöffnungen 50 im zweiten Schenkel 46 sowie einem am zweiten Schenkel 46 abstehenden Lappen 52 mit einer weiteren Befestigungsöffnung besteht.
Wie in 1 zu erkennen ist, kann durch die Befestigungsöffnung im Lappen 52 eine Verschraubung mit einem (nicht dargestellten) Karosserieträger des Fahrzeugs erfolgen, während durch die Befestigungsöffnungen 50 Befestigungsbolzen 53 des Gasgenerators 32 hindurchragen, über die der Gasgenerator 32 fahrzeugfest fixiert ist.
Das starre Außengehäuseteil 42 ist im Kniegassackmodul 10 so angeordnet, dass der erste Schenkel 44 das Gassackpaket 24 an der Rückseite 16 des Außengehäuses 12 teilweise, hier zu etwa 75%, überdeckt. Der das Gassackpaket 24 überdeckende Abschnitt des starren Außengehäuseteils 42 bildet eine Abstützfläche 54 für den sich entfaltenden Gassack 20.
Der Befestigungsabschnitt 48 ist einfach an unterschiedliche Befestigungsgeometrien im Fahrzeug anpassbar, ohne dass die Geometrie der Abstützfläche 54 verändert werden müsste.
Das starre Außengehäuseteil 42 umschließt die vormontierte Einheit aus Gasgenerator 32 und Gassackpaket 24 jedoch nicht vollständig, sondern nur an einer Seite über den zweiten Schenkel 46, der einen Teil einer Seitenwand des Außengehäuses 12 bildet sowie teilweise an der Rückseite 16 durch den ersten Schenkel 44.
Somit wird an den Stirnseiten, der dem Schenkel 46 gegenüberliegenden Seitenwand sowie an Teilen der Rückseite 16 das Außengehäuse 12 ausschließlich durch die flexible Gassackumhüllung 34 gebildet. Diese schließt das Kniegassackmodul 10 in diesen Abschnitten nach außen ab.
An der Vorderseite 14 ist in diesem Fall das Kniegassackmodul 10 durch die Abdeckung 36 begrenzt.
Im gezeigten Beispiel liegt das starre Außengehäuseteil 42 außerhalb der flexiblen Gassackumhüllung 34. Es wäre jedoch auch möglich, das starre Außengehäuseteil 42 innerhalb der Gassackumhüllung 34 anzuordnen oder diese im Bereich des starren Außengehäuseteils zu unterbrechen und die Ränder der flexiblen Gassackumhüllung 34 am starren Außengehäuseteil 42 zu fixieren.
Bei der Aktivierung des Kniegassackmoduls 10 gelangt durch den Gasgenerator 32 bereitgestelltes Füllgas zunächst in den gefalteten Gassackabschnitt 26, der dem Gasgenerator 32 am nächsten liegt und der einen Einblasabschnitt bildet, der das Auswerfen des Gassackpakets 24 aus dem Außengehäuse 12 unterstützt. In diesem Beispiel ist dieser Einblasabschnitt direkt an der Rückseite 16 des Außengehäuses 12 und unmittelbar unterhalb der Abstützfläche 54 des starren Außengehäuseteils 42 angeordnet.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform besteht der Einblasabschnitt 26 lediglich aus einer einzigen Falte des Gassacks 20 bzw. lediglich aus einem Bereich, in dem die zwei Außenwandungen des Gassacks 20 parallel zueinander verlaufen. Beim Einströmen des Füllgases wird das Volumen des Einblasabschnitts erhöht, was auch eine Kraft in Richtung zur Rückseite 16 des Außengehäuses 12 zur Folge hat. An dieser Stelle trifft der sich aufblähende Einblasabschnitt auf die am ersten Schenkel 44 des starren Außengehäuseteils 42 vorgesehene Abstützfläche 54, die als Widerlager dient und die eine entsprechend entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft F senkrecht zur Abstützfläche 54 erzeugt. Die Gegenkraft F weist damit im gezeigten Beispiel zur Entfaltungsöffnung 18 und ist in etwa senkrecht zur Ebene der Entfaltungsöffnung 18 gerichtet.
Auf diese Weise wird eine definierte Kraftkomponente in Richtung zur Entfaltungsöffnung 18 bereitgestellt, die dafür sorgt, dass die Abdeckung 36 an den Schwächungszonen 38 geöffnet wird und die Klappe 40 in den Fahrzeuginnenraum 22 aufschwenken kann und die Entfaltungsöffnung 18 freigibt.
Der sich ausdehnende Einblasabschnitt schiebt dann das größtenteils noch gefaltete Gassackpaket 24 aus dem Außengehäuse 12 hinaus in den Fahrzeuginnenraum 22, wo das weiter in den Gassack 20 einströmende Füllgas die anderen gefalteten Abschnitte 28, 30 nacheinander befüllt und entfaltet, sodass sich der Gassack entlang der Instrumententafel entfaltet (nicht näher dargestellt).

Claims

Kniegassackmodul eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, mit einem Außengehäuse (12), das eine Vorderseite (14) mit einer Entfaltungsöffnung (18) sowie eine entgegengesetzte Rückseite (16) hat, einem Gassack (20) und einem Gasgenerator (32), der Füllgas zur Entfaltung des Gassacks (20) bereitstellt, wobei der Gassack (20) gefaltet und von einer flexiblen Gassackumhüllung (34) im gefalteten Zustand unter Bildung eines Gassackpakets (24) gehalten ist, wobei das Gassackpaket (24) eine vormontierte Einheit bildet und die flexible Gassackumhüllung (34) zumindest abschnittsweise das Kniegassackmodul (10) nach außen abschließt, und wobei ein starres Außengehäuseteil (42) vorgesehen ist, das eine im Bereich des Gassackpakets (24) positionierte Abstützfläche (54) aufweist, an der sich der Gassack (20) während der Entfaltung abstützt.
Kniegassackmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützfläche (54) der Entfaltungsöffnung (18) gegenüberliegt.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützfläche (54) einen Abschnitt einer der Entfaltungsöffnung (18) gegenüberliegenden Rückseite (16) des Außengehäuses (12) bildet, wobei das starre Außengehäuseteil (42) im Bereich der Rückseite (16) das Kniegassackmodul (10) nur abschnittsweise nach außen abschließt.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das starre Außengehäuseteil (42) im Querschnitt L-förmig ist und ein Schenkel (46) eine Seitenwand des Außengehäuses (12) und der andere Schenkel (44) einen Teil der Rückseite (16) des Außengehäuses (12) bildet.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuseteil (42) die Rückseite (16) des Außengehäuses (12) des Kniegassackmoduls (10) zu maximal 75% bildet und der restliche Teil zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig, von der flexiblen Gassackumhüllung (34) gebildet ist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassackpaket (24) in. seinem gefalteten Paketabschnitt einen Einblasabschnitt (26) hat, der sich zu Beginn des Entfaltungsvorgangs entfaltet, wobei der Einblasabschnitt (26) an die Abstützfläche (54) angrenzend angeordnet ist.
Kniegassackmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einblasabschnitt (26) durch eine einzige Falte des Gassacks gebildet ist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniegassackmodul (10) eine zu einem Fahrzeuginnenraum (22) weisende, die Entfaltungsöffnung (18) verschließende Abdeckung (36) aufweist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das starre Außengehäuseteil (42) ein separates, einstückiges Bauteil ist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Gassackumhüllung (34) ein nicht eigensteifes Teil ist und insbesondere aus Gewebematerial oder einer Folie gebildet ist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Gassackumhüllung (34) auch den Gasgenerator (32) umhüllt, so dass dieser Teil der vormontierten Einheit ist.
Kniegassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das starre Außengehäuseteil (42) einen Befestigungsabschnitt (48) aufweist, über den das starre Außengehäuseteil (42) am Fahrzeug fixierbar ist.