DE102016104067B4

DE102016104067B4 - Verteilung von Aktivpolsterentlüftungsöffnungen zur Spannungs- und Belastungsbeeinflussung

Info

Publication number: DE102016104067B4
Application number: DE102016104067.3A
Authority: DE
Inventors: Kaitlin M. Cischke; Stacey H. Raines; Nicholas Andrew Mazzocchi
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2036-03-08
Also published as: US20160275235A1; US9376085B1; RU2016108452A3; US9824178B2; DE102016104067A1; MX369299B; RU2693614C2; MX2016003374A; TR201603338A2; BR102016005787A2; CN105984397A; CN105984397B; RU2016108452A

Abstract

Aktivpolster zur Befestigung an einer Innenverkleidungsoberfläche eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug, das Folgendes umfasst:eine aus Kunststoff geformte Vorderwand (21) zum Entfalten in einer Entfaltungsrichtung hin zu einem Insassen im Fahrgastraum;ein aus Kunststoff geformtes Blasenelement (40), das entlang eines äußeren Umfangs durch eine Warmschweißnaht (55) mit der Vorderwand (21) verbunden ist, um eine aufblasbare Blase (20) auszubilden, wobei das Blasenelement (40) wenigstens eine im Wesentlichen umlaufende gefaltete Trennwand umfasst; undeinen Gasgenerator (24) zum Einkoppeln eines Aufblasgases in die aufblasbare Blase (20) in Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs;wobei die gefaltete Trennwand mehrere - wenigstens fünf - Entlüftungsöffnungen (56) ausbildet, darunter wenigstens eine Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) neben einem Bereich höchster Spannung der Warmschweißnaht (55) und mehrere Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51), die bei einem Bereich geringster Rückhaltekraft der aufblasbaren Blase (20) konzentriert sind,dadurch gekennzeichnet, dass das Blasenelement (40) durch die Warmschweißnaht (55) entlang einer peripheren Falte (42) dicht mit der Vorderwand (21) verbunden ist und die mehreren Entlüftungsöffnungen (56) an der Falte (42) ausgebildet sind.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend.
AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG
Nicht zutreffend.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Aktivpolster für den Insassenaufprallschutz in Kraftfahrzeugen und insbesondere ein Aktivpolster mit einer aufblasbaren Blase, die durch Kunststoffwandplatten ausgebildet wird und zwecks einer gesteuerten Freisetzung von Aufblasgas entlüftet wird, um Höchstspannungen auf einer Schweißnaht zwischen den Platten zu reduzieren und Rückhaltekräfte, die an verschiedenen Stellen des Polsters bereitgestellt werden, abzustimmen.
Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer gasaufblasbaren Blase zum Absorbieren von Stößen und zum Reduzieren von Verletzungen von Insassen während eines Aufpralls. Im Gegensatz zu entfaltbaren Airbagkissen, die aus verschiedenen Geweben gefertigt sind und beim Aufblasen hinter verschiedenen Öffnungen hervortreten, verwenden Aktivpolster die Innenverkleidungsoberfläche selbst, um sich zu Beginn eines Aufprallereignisses durch die Wirkung eines Aufblasgases auszudehnen, um den Stoß zu absorbieren und Energie zu verteilen. US-Patent US 8,205,909 B2 , erteilt am 26. Juni 2012 offenbart ein aktives Kniepolster, das in eine Handschuhfachklappe integriert und leicht und optisch ansprechend ist. US-Patent US 8,474,868 B2 , erteilt am 2. Juli 2013 offenbart eine typische Struktur, wobei ein Aktivpolster eine Vorderwand oder Verkleidungsplatte umfasst, die einem Fahrzeuginsassen zugewandt ist und entlang einer abgedichteten Peripherie an einer Hinterwand oder einem Blasenelement befestigt ist. Eine oder beide der Wände ist/sind verformbar, um eine ausdehnbare, aufblasbare Blase bereitzustellen. Beispielsweise kann das Blasenelement einen gefalteten (d. h. akkordeonartigen) Bereich aufweisen, der sich während des Aufblasens glättet. Die Wände sind in ihrem nicht aufgeblasenen Zustand vor dem Entfalten anfangs geringfügig beabstandet. Dies gestattet Eindringen des Aufblasgases derart, dass ein gleichmäßiges Aufblasen über die Platte hinweg bewirkt wird.
Die Vorder- und Rückwand einer typischen Blase für ein Aktivpolster umfassen geformte Thermoplaste, wie z. B. Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Diese sind üblicherweise spritzgegossen, können aber auch blasgeformt sein. Wenn sie getrennt ausgebildet werden, müssen die Vorder- und Rückwand rund um ihre Peripherie hermetisch verbunden werden, um die aufblasbare Blase auszubilden. Die Naht muss fest sein, um einer Trennung zu widerstehen, zu der es infolge hoher Aufblasdrücke während des Aufblasens kommen könnte und die sich ergeben, wenn ein Insasse auf das Polster prallt. Die periphere Abdichtung wird beispielsweise durch Warmschweißen ausgebildet.
Es ist bekannt, dass zum Optimieren der Energieverteilung, wenn ein Insasse einen Airbag oder ein Aktivpolster berührt, Aufblasgas entlüftet werden sollte, um ein gesteuertes Zusammenfallen des Airbags zu gestatten, das den aufprallenden Insassen sicher abbremst. US-Patent US 8,720,943 B1 , erteilt am 13. Mai 2014 offenbart eine aktive Entlüftungsstruktur zum Bereitstellen einer variablen Entlüftungsdurchflussrate. Ein Entlüftungsfenster, das innerhalb des gefalteten Trennwandbereichs ausgebildet ist, umfasst eine Klappe, die sich in Reaktion auf den Gasdruck durchbiegt, um eine variable Fensteröffnung bereitzustellen.
Es sind verschiedene Arten von Strukturen und Stellen zum Entlüften von Aufblasgas während des Aufblasens und während einer Belastung durch einen aufprallenden Insassen offenbart worden. Entlüftungsstellen sind beispielsweise auf den mittigen, flachen Bereichen der Blasenwand, die der Vorderwand zugewandt sind, in dem gefalteten Trennwandbereich der Blasenwand und in Schweißdomen, welche die Blasenwand an einer Reaktionsoberfläche befestigen, offenbart worden. Es ist vorgeschlagen worden, dass eine aktive Entlüftungsöffnung in großer Nähe zu lokalen Bereichen platziert sein kann, wo die Spannungen von Aufblaskräften eine höchste Wahrscheinlichkeit eines Schweißnahtbruchs bewirken können. Die Platzierung und relativen Kapazitäten von Entlüftungsöffnungen können jedoch, gegenüber dem, was bisher auf dem Fachgebiet realisiert worden ist, zusätzliche Verbesserungen bei der Spannungsbeeinflussung und dem Abstimmen von Rückhaltekräften bereitstellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung ist ein Aktivpolster an einer Innenverkleidungsoberfläche eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug befestigt. Eine aus Kunststoff geformte Vorderwand entfaltet sich in einer Entfaltungsrichtung hin zu einem Insassen im Fahrgastraum. Ein aus Kunststoff geformtes Blasenelement ist entlang eines äußeren Umfangs durch eine Warmschweißnaht mit der Vorderwand verbunden, um eine aufblasbare Blase auszubilden. Das Blasenelement umfasst wenigstens eine im Wesentlichen umlaufende gefaltete Trennwand. Ein Gasgenerator koppelt in Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs ein Aufblasgas in die aufblasbare Blase ein. Die gefaltete Trennwand bildet mehrere - wenigstens fünf - Entlüftungsöffnungen aus, darunter wenigstens eine Spannungsabbauentlüftungsöffnung neben einem Bereich höchster Spannung der Warmschweißnaht und mehrere Abstimmungsentlüftungsöffnungen, die bei einem Bereich geringster Rückhaltekraft der aufblasbaren Blase konzentriert sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine nach außen gerichtete perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines aktiven Kniepolster-Handschuhfachklappensystems eines Typs, auf den die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
2 ist eine perspektivische Hinteransicht einer aufblasbaren Blasenanordnung eines Aktivpolsters.
3 ist ein seitlicher Querschnitt, der eine Aktivpolsteranordnung nach dem Stand der Technik zeigt.
4 ist eine Draufsicht von hinten auf ein Blasenelement ohne Entlüftungsöffnungen.
5 ist eine Draufsicht von hinten auf ein Blasenelement mit anfänglicher Platzierung von Spannungsabbauentlüftungsöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Draufsicht von hinten auf ein Blasenelement mit anfänglicher Platzierung von Abstimmungsentlüftungsöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Darstellung, die Bogenabschnitte zum Definieren einer Mindestbeabstandung zwischen Entlüftungsöffnungen zeigt.
8 ist eine Darstellung, die Entwicklungstesten eines Aktivpolsters zwecks Feinabstimmung der Entlüftungsöffnungen zeigt.
9 ist ein Diagramm, das vorliegende und gewünschte Rückhaltekräfte von dem Aktivpolster zeigt.
10 ist eine Draufsicht von hinten auf ein Blasenelement mit eingestellter Größe der Abstimmungsentlüftungsöffnungen nach der Prototyptestung.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, weist ein aktives Kniepolstersystem 10 nach dem Stand der Technik eine Grundplattenkomponente 11 auf, die das Fundament für das Polster bildet. Grundplatte 11 kann beispielsweise entweder aus einer Ablagemulde oder einem Handschuhfach 12 heraus klappbar am Fahrzeug befestigt sein, wie in 1 gezeigt, oder an einer anderen Struktur, wie z. B. einer Instrumententafelstütze, die sich unter einer Lenksäule befindet, montiert sein. Solche Stellen befinden sich in der Nähe der Knie eines einzelnen Insassen, der sich in einer entsprechenden Sitzposition innerhalb eines Fahrzeugs befindet.
In dieser Ausführungsform ist die Grundplatte 11 eine Klappeninnenwand oder - auskleidung, die als eine Reaktionsoberfläche zum Tragen einer aufblasbaren Blase wirkt, die durch eine Hinterwand (Blasenwand) 13 und eine Vorderwand (Verkleidungswand) 14, die rund um ihre Peripherie 15 verbunden sind, ausgebildet wird. Wände 13 und 14 umfassen vorzugsweise geformte Kunststoffe (wie z. B. thermoplastisches Polyolefin (TPO)) und sind durch Kunststoffwarmschweißen, wie z. B. Heizelement- oder Vibrationsschweißen, verbunden, um zum Ausbilden einer aufblasbaren Blase eine periphere Abdichtung rund um einen mittigen Bereich 17 auszubilden. Eine Aufblasgasquelle 16 wird elektronisch zum Aktivieren während eines Aufpralls gesteuert, um Gas zum Aufblasen des Polsters freizusetzen. Vorderwand 14 kann die Innenverkleidungsoberfläche der Klasse A, wie z. B. die Außenfläche der Handschuhfachklappe, umfassen, oder auf ihre äußere Oberfläche kann eine zusätzliche Haut oder Abdeckung (nicht gezeigt) aufgebracht sein.
2 ist eine Hinteransicht einer aufblasbaren Blase 20 für ein Aktivpolster. Eine aus Kunststoff geformte Vorderwand 21 überlagert ein(e) aus Kunststoff geformte(s), ausdehnbare(s) Hinterwand oder Blasenelement 22. Wand 21 und Blasenelement 22 sind rund um einen geschlossenen Umfangsbereich 23 verbunden, um eine aufblasbare Blase auszubilden, die zwischen der Wand 21 und dem Blasenelement 22 ein offenes mittiges Volumen aufweist, um während eines Aufprallereignisses ein Aufblasgas von einem Gasgenerator 24 aufzunehmen, der in einer Vertiefung 25 des Blasenelements 22 befestigt ist. Blasenelement 22 umfasst mehrere Falten, wie z. B. 26 und 27, um die Ausdehnung des Blasenelements 22 während des Aufblasens zu fassen. Von einem mittigen Bereich des Blasenelements 22, der innerhalb der Trennwandfalten 26 und 27 angeordnet ist, stehen mehrere Befestigungsdome (d. h. Vorsprünge) 28 vor. Die Dome 28 werden verwendet, um das Blasenelement 22 an einer Reaktionsoberfläche (nicht gezeigt) zu befestigen. Entlüftungslöcher 30, die ein sternförmiges Muster umfassen, durchschneiden das Blasenelement 22, um die Blasenkammer zu entlüften.
3 zeigt einen Querschnitt der Blase 20, die an einer Reaktionswand 34 angebaut ist. Trennwandfalte 27 wird von einer Fensteröffnung 33 durchdrungen, um eine Entlüftungsöffnung bereitzustellen. Während einer Entfaltung infolge der Zufuhr eines Aufblasgases in einen Blasenhohlraum 36 entfaltet sich die vordere Verkleidungswand 21 in einer Entfaltungsrichtung 35 hin zu einem Insassen im Fahrgastraum eines Fahrzeugs.
4 zeigt ein Blasenelement 40 mit einem peripheren Schweißflansch 41 entlang eines umlaufenden Randes des Blasenelements 40. Eine gefaltete Trennwand umfasst eine Falte 42, die umlaufend innerhalb des Schweißflansches 41 angeordnet ist und sich während einer Polsterentfaltung ausfaltet. In der bevorzugten Ausführungsform sind alle Entlüftungsöffnungen in der Falte 42 ausgebildet, da eine große Nähe zu der Warmschweißnaht eine bessere Fähigkeit zum Reduzieren von Spannung auf der Schweißnaht bereitstellt.
Die Größe und peripheren Stellen der Entlüftungsöffnungen werden durch zwei getrennte Faktoren bestimmt, nämlich i) dem Bewirken eines Spannungsabbaus bei einem Bereich höchster Spannung der Warmschweißnaht und ii) dem Abstimmen von Rückhaltekräften über die Blase hinweg, um die gewünschte Rückhaltewechselwirkung mit einem aufprallenden Insassen bereitzustellen. In Bezug auf den Spannungsabbau werden Bereiche höchster Spannung der Warmschweißnaht bestimmt, die beim Nichtvorhandensein einer erheblichen Entlüftung auftreten würden. Ein typisches Aktivpolster weist eine verlängerte Form auf, die sich in einem Fahrzeug horizontal erstreckt, wie in 4 gezeigt. Spannung, die entlang der Schweißnaht auftritt, wenn sich die Blase aufbläst und dann einen Stoß erfährt, wird als Teil des durch Ingenieure genutzten herkömmlichen Gestaltungsprozesses unter Verwendung rechnergestützter Entwicklung (computer aided engineering, CAE) modelliert. Besonders typisch treten die höchsten Spannungen entlang der längsten geraden Seiten einer Schweißnaht auf, wie z. B. bei den Bereichen A und B der Schweißnaht in 4 gezeigt.
Beabsichtigte Variationen der Rückhaltekraft, die über ein Aktivpolster hinweg bewirkt wird, können sich aus einer Gesamtrückhaltestrategie für ein bestimmtes Fahrzeug unter Berücksichtigung vieler Faktoren, wie z. B. der relativen Insassenpositionierung und des Einflusses anderer Rückhaltevorrichtungen, ergeben. Sollwerte für Durchbiegungskräfte, die bei verschiedenen Bereichen eines Aktivpolsters bereitgestellt werden, würden allgemein durch eine Gestaltungsgruppe, die sich mit den Sicherheits-/Rückhaltespezifikationen für eine Fahrzeugausgestaltung befasst, bestimmt werden. Beispielsweise ist es oft wünschenswert, dass eine linke oder rechte Seite eines Aktivpolsters eine größere Rückhaltekraft bereitstellt als die andere. Im Fall eines Aktivpolsters, das in eine Handschuhfachklappe integriert ist, kann eine geschwungene (d. h. abgewinkelte) Oberfläche der Instrumententafel/Handschuhfach-Kombination eine bestimmte Seite des Aktivpolsters näher an dem Insassen platzieren als die andere Seite. Um eine gleiche Belastung des linken und rechten Knies des Insassen während eines Aufpralls zu erhalten, sollte die nächstliegende Seite des Aktivpolsters dem entsprechenden Knie eine geringere Rückhaltekraft bereitstellen. In dem Beispiel von 4 entspricht ein Bereich C einem Bereich geringster Rückhaltekraft, weil er mit dem linken Knie eines Insassen zusammenwirkt. Wie unten beschrieben, erreicht eine Konzentration von Entlüftungsöffnungen, die einem Bereich geringster Rückhaltekraft entspricht, eine gewünschte Reduzierung der Knierückhaltekraftbelastung infolge einer entsprechenden lokalen Zunahme der Entlüftung.
Wie in 5 gezeigt, platziert die Erfindung zuerst eine Spannungsabbauentlüftungsöffnung 43 neben dem Bereich höchster Spannung A der Warmschweißnaht. Im Fall, dass herausgefunden wird, dass eine bestimmte Ausgestaltung zusätzliche Bereiche hoher Spannung aufweist, kann mehr als eine Abbauentlüftungsöffnung verwendet werden. Beispielsweise ist eine zweite Spannungsabbauentlüftungsöffnung 44 neben dem Bereich höchster Spannung B angeordnet. Wenn unter Verwendung von CAE-Analyse zusätzliche Bereiche hoher Spannung ermittelt werden, können mehr als zwei Entlüftungsöffnungen genutzt werden. Vorzugsweise weisen die Spannungsabbauentlüftungsöffnungen eine feststehende erste Öffnungsfläche auf, die relativ groß ist (verglichen mit den Abstimmungsentlüftungsöffnungen, die nachfolgend beschrieben werden), um einen ausreichenden Spannungsabbau für die Schweißnaht bereitzustellen. Darüber hinaus wird die Gesamtfläche (d. h. die Querschnittsdurchflusskapazität), die durch die Spannungsabbauentlüftungsöffnungen bereitgestellt wird, etwas geringer gewählt als die Gesamtentlüftungskapazität, die dem gewünschten Aufprallenergieabsorptionsniveau, das für das Aktivpolster vorgegeben ist, entspricht. Dies reserviert eine zusätzliche Durchflusskapazität, die durch die Abstimmungsentlüftungsöffnungen bereitzustellen ist. Die Spannungsabbauentlüftungsöffnungen 43 und 44 können eine Schlitzform aufweisen, wie gezeigt, oder können kreisförmig sein. Die erste Öffnungsfläche kann beispielsweise typischerweise der eines Lochs von 10 mm Durchmesser entsprechen.
Wie in 6 gezeigt, platziert die Erfindung mehrere Abstimmungsentlüftungsöffnungen so entlang der Falte 42, dass die Abstimmungsentlüftungsöffnungen bei einem Bereich geringster Rückhaltekraft C konzentriert sind. Somit sind die Abstimmungsentlüftungsöffnungen 45-49 in der Falte 42 entlang des rechten Seitenrandes von 6 platziert worden, was dem linken Knie des Insassen entspricht, wenn das Blasenelement 40 in eine Handschuhfachklappe (nicht gezeigt) eingebaut ist. Um rund um die gesamte Warmschweißnaht ausreichend Aufprallenergieabsorption/-verformung aufrechtzuerhalten, sind entlang der linken Seite von 6 zusätzliche Abstimmentlüftungsöffnungen 50 und 51 platziert. Vorzugsweise sind Entlüftungsöffnungen (darunter sowohl Spannungsabbauentlüftungsöffnungen als auch Abstimmungsentlüftungsöffnungen) derart entlang des äußeren Umfangs des Blasenelements 40 verteilt, dass jede mögliche Drehposition eines 90°-Bogens entlang des peripheren Schweißflansches 41 wenigstens eine Entlüftungsöffnung umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine anfängliche Größe für jede Abstimmungsentlüftungsöffnung 45-51 eine feststehende Öffnungsfläche auf, die gemäß dem kleinsten Loch bestimmt wird, das durch das Spritzgießverfahren, das verwendet wird, um das Blasenelement 40 zu fertigen, zuverlässig ausgebildet werden kann (z. B. ungefähr 3 mm). Basierend auf der Größe und Anzahl der Abstimmungsentlüftungsöffnungen kann die Gesamtentlüftungskapazität, die auf der anfänglichen Auslegung der Spannungsabbausowie Abstimmungsentlüftungsöffnungen basiert, die in 6 gezeigt ist, geringer sein als die insgesamt gewünschte Entlüftungskapazität, so dass Modifikationen der relativen Rückhaltekraft, die über das Blasenelement 40 hinweg bereitgestellt wird, durch Ändern (z. B. Vergrößern) der Öffnungsfläche verschiedener Entlüftungsöffnungen eingestellt werden können, wie unten beschrieben.
Um Spannungsungleichgewichte und übermäßig große Unterschiede der Rückhaltekraftverformung zwischen verschiedenen Abschnitten des Aktivpolsters zu vermeiden, kann die vorliegende Erfindung eine Entlüftungsöffnungsbeabstandungsanforderung ansetzen, die lange Abschnitte der Schweißnaht ohne Entlüftungsöffnung vermeidet. Wie in 7 gezeigt, erstreckt sich der geschlossene Pfad einer Warmschweißnaht 55 rund um eine Mitte 57 und entlang einer Peripherie eines Blasenelements. Rund um den Pfad sind mehrere Entlüftungsöffnungsstellen 56 verteilt. Wenn ein Bogen einer vorgegebenen Winkelgröße rund um die Mitte 57 gedreht wird, ist stets eine Entlüftungsöffnung vorhanden. Beispielsweise enthält ein Bogen 58, der 90° zwischen einer radialen Linie 59 und einer radialen Linie 60 überspannt, eine Entlüftungsöffnung. Ein Drehen des Bogens in eine Position 61 zwischen radialen Linien 62 und 63 ergibt infolge einer Konzentration von Abstimmungsentlüftungsöffnungen drei enthaltene Entlüftungsöffnungen. Durch Sicherstellen, dass angrenzende Entlüftungsöffnungen nicht um mehr als die vorgegebene Bogengröße getrennt sind, kann eine anschließende Einstellung der Rückhaltekräfte bei jedem Abschnitt der Blase feinabgestimmt werden, wie unten beschrieben.
Um das Aufblas- und Aufprallverhalten des Aktivpolsters mit dem gewünschten Verhalten, das durch die Gestaltungsspezifikationen bestimmt wird, in Übereinstimmung zu bringen, werden physische Prototypen, die ein Blasenelement verwenden, das die anfänglichen Entlüftungsöffnungsgrößen und -stellen aufweist, einem Crashtest unterzogen, wie in 8 gezeigt. Es wird also eine Instrumententafel 64 mit einem aktiven Handschuhfachpolster 65 in einem Testaufbau angeordnet, der einen prototypischen oder simulierten Fahrgastraum mit einem Insassensitz 66 umfassen kann. Beim Testen zum Simulieren eines Aufpralls entfaltet sich das Aktivpolster in eine Position 68, um einen Stoß einer Crashpuppe 67 aufzunehmen, die Sensoren umfasst, die mit einer Datenerfassungs-/Prozessorvorrichtung 70 verbunden ist. Die Sensoren messen ein vorliegendes Rückhalteprofil (d. h. eine Rückhaltekrafterzeugung während eines Aufprallereignisses an verschiedenen Stellen auf dem Aktivpolster), das mit der anfänglichen Platzierung und Größe der Entlüftungsöffnungen erhalten wird. Das vorliegende Rückhalteprofil kann mit dem gewünschten Rückhalteprofil verglichen werden, um Abweichungen festzustellen, wo das Polster ein größeres als das gewünschte Maß an Rückhaltekraft bereitstellt. In Reaktion auf Abweichungen können ausgewählte Entlüftungsöffnungen, die den Abweichungsbereichen am nächsten sind, in ihrer anfänglichen Öffnungsfläche vergrößert werden, wodurch die Rückhaltekraft, die in dem entsprechenden Bereich bereitgestellt wird, reduziert und die Abweichung reduziert wird.
9 bildet ein gewünschtes Rückhalteprofil 75 ab, in dem die gewünschte Größenordnung der Rückhalte-/Verformungskraft gemäß der linken/rechten horizontalen Position über das Aktivpolster hinweg variiert. Eine Linie 76 stellt ein beim Prototyptesten gemessenes vorliegendes Rückhalteprofil dar. Positionen auf dem Aktivpolster, wo Linie 76 über Linie 75 liegt, werden verwendet, um Stellen entlang der Schweißnaht festzustellen, wo die enthaltenen Entlüftungsöffnungen vergrößert werden. Da die Öffnungsgrößen eingestellt werden und keine Änderungen der Positionen von Entlüftungsöffnungen nötig ist, kann das für das Blasenelement entwickelte Prototypwerkzeug leicht angepasst und für die endgültige Produktion verwendet werden. Unter Verwendung eines Iterationsverfahrens aus CAE-Analyse und Prototyptestung werden endgültige Öffnungsgrößen für die Abstimmungsentlüftungsöffnungen 45-51 bestimmt, wie in 10 gezeigt.
Ein Verfahren zum Auslegen von Entlüftungsöffnungen in einem Aktivpolster ist in 11 ausführlicher gezeigt. Während der anfänglichen Fahrzeugentwicklung in Schritt 80 legt ein Fahrzeuggestaltungsteam einen Fahrgastraum, Innenverkleidungsoberflächen, Insassensitze und Rückhaltesollspezifikationen aus, wie auf dem Fachgebiet bekannt. In Schritt 81 wird gemäß den Fahrzeugspezifikationen ein Aktivpolster entworfen, umfassend die Bestimmung der Formen für das Blasenelement und die vordere Verkleidungswand, der zu verwendenden Materialien, der Gasgeneratorausgestaltung und der grundlegenden Fertigungsverfahren zum Herstellen des Aktivpolsters. Beispielsweise entspricht die Größe und Anzahl von Falten in der gefalteten Trennwand einer gewünschten Ausdehnungsform des Blasenelements, die auf der Ausdehnungsstrecke und einer Abwinklung einer Instrumententafel oder Handschuhfachklappe in Bezug auf einen Insassensitz (die eine Seite des Aktivpolsters näher an den Knien des Insassen platziert als die andere Seite) basiert.
In Schritt 82 wird ein CAE-Modell des Aktivpolsters entwickelt, um eine Entfaltung des Polsters, die Schweißnahtspannung und die Rückhaltekräfte zu modellieren. In Schritt 83 werden Bereiche hoher Spannung entlang der Warmschweißnaht ermittelt (wobei die Modellierung auf einer unvollständigen Entlüftung basiert). Das Verwenden einer unvollständigen Entlüftung hilft, die Bereiche hoher Spannung zu ermitteln. Wenigstens anfänglich kann die CAE-Modellierung auch von keinerlei Entlüftung ausgehen. Alternativ können Bereiche hoher Spannung ohne CAE-Modellierung ermittelt werden, wie z. B. durch Gleichsetzen der längsten geraden Seiten mit einem Bereich hoher Spannung.
In Schritt 84 werden in Reaktion auf ein gewünschtes Rückhalteprofil, das durch eine Sicherheits-/Rückhaltegestaltungsgruppe vorgegeben wird, die für eine Modellierung von Aufprallkräften während verschiedener Fahrzeugaufpralle verantwortlich ist, Bereiche geringer Rückhaltekraft entlang des Polsters ermittelt (z. B. unter Verwendung entsprechender CAE- oder anderer Werkzeuge, die auf dem Fachgebiet bekannt sind).
Basierend auf den Stellen von Bereichen hoher Spannung und Bereichen geringer Rückhaltekraft fährt das Verfahren in Schritt 85 damit fort, nahe den Bereichen hoher Spannung Spannungsabbauentlüftungsöffnungen zu platzieren. In Schritt 86 werden Abstimmungsentlüftungsöffnungen so platziert, dass sie bei dem/den Bereich(en) geringer Rückhaltekraft konzentriert sind. Vorzugsweise weist/weisen das/die Spannungsabbauentlüftungsöffnung(en) eine erste Öffnungsfläche auf, deren anfänglicher Wert größer ist als die kleinste herstellbare Größe, die mit dem Spritzgießverfahren und verwendeten Werkzeugen erhalten wird. Jede der Abstimmungsentlüftungsöffnungen weist eine anfängliche Öffnungsfläche auf, die kleiner als die erste Öffnungsfläche und vorzugsweise gleich einer kleinsten herstellbaren Größe ist. Darüber hinaus wird eine Entlüftungsöffnungsbeabstandung derart aufrechterhalten, dass ein bogenförmiger Abstand zwischen angrenzenden Entlüftungsöffnungen kleiner ist als 90° (was bedeutet, dass die Gesamtzahl an Entlüftungsöffnungen größer oder gleich fünf ist).
In Schritt 87 wird ein prototypisches Aktivpolster gebaut und getestet (mit den anfänglichen und/oder vorläufigen, modifizierten Öffnungsflächen für die Entlüftungsöffnungen). Während einer Crashtestung werden Profile für die vorliegende(n) Rückhaltekräfte/Verformung erfasst. In Schritt 88 werden die vorliegenden Rückhalteprofile mit dem gewünschten Rückhalteprofil (d. h. dem Soll) verglichen. Basierend auf Unterschieden zwischen dem vorliegenden und gewünschten Rückhalteprofil werden in Schritt 89 ausgewählte Abstimmungsentlüftungsöffnungen so vergrößert, dass die Soll-Rückhalteeigenschaften erhalten werden.

Claims

Aktivpolster zur Befestigung an einer Innenverkleidungsoberfläche eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug, das Folgendes umfasst: eine aus Kunststoff geformte Vorderwand (21) zum Entfalten in einer Entfaltungsrichtung hin zu einem Insassen im Fahrgastraum; ein aus Kunststoff geformtes Blasenelement (40), das entlang eines äußeren Umfangs durch eine Warmschweißnaht (55) mit der Vorderwand (21) verbunden ist, um eine aufblasbare Blase (20) auszubilden, wobei das Blasenelement (40) wenigstens eine im Wesentlichen umlaufende gefaltete Trennwand umfasst; und einen Gasgenerator (24) zum Einkoppeln eines Aufblasgases in die aufblasbare Blase (20) in Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs; wobei die gefaltete Trennwand mehrere - wenigstens fünf - Entlüftungsöffnungen (56) ausbildet, darunter wenigstens eine Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) neben einem Bereich höchster Spannung der Warmschweißnaht (55) und mehrere Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51), die bei einem Bereich geringster Rückhaltekraft der aufblasbaren Blase (20) konzentriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Blasenelement (40) durch die Warmschweißnaht (55) entlang einer peripheren Falte (42) dicht mit der Vorderwand (21) verbunden ist und die mehreren Entlüftungsöffnungen (56) an der Falte (42) ausgebildet sind.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) eine feststehende erste Öffnungsfläche aufweist und wobei die Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) jeweils eine entsprechende feststehende Öffnungsfläche aufweisen, die kleiner ist als die erste Öffnungsfläche.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) entsprechende Öffnungsflächen aufweisen, die darauf abgestimmt sind, während eines Zusammenstoßes mit einem Insassen eine gewünschte Kraft/Verformung zu erzeugen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Warmschweißnaht (55) einer allgemein verlängerten Form folgt und wobei die Entlüftungsöffnungen (56) zwei Spannungsabbauentlüftungsöffnungen (43, 44) umfassen, die neben den zwei längsten Seiten der verlängerten Form angeordnet sind.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei das Aktivpolster ein Kniepolster umfasst, wobei die Warmschweißnaht (55) einer allgemein verlängerten Form folgt und wobei sich der Bereich geringster Rückhaltekraft an einer seitlichen Seite der lang gestreckten Form befindet, die einem Knie eines Insassen entspricht.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Entlüftungsöffnungen (56) so entlang des äußeren Umfangs des Blasenelements (40) verteilt sind, dass jeder Bogen von 90° des äußeren Umfangs wenigstens eine Entlüftungsöffnung (56) umfasst.
Verfahren zur Auslegung des Aufblasens eines Aktivpolsters zur Befestigung an einer Innenverkleidungsoberfläche eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug, wobei das Polster umfasst: eine aus Kunststoff geformte vordere Verkleidungswand (21) zum Entfalten in einer Entfaltungsrichtung hin zu einem Insassen im Fahrgastraum, ein aus Kunststoff geformtes Blasenelement (40), das entlang eines äußeren Umfangs durch eine Warmschweißnaht (55) mit der Verkleidungswand (21) verbunden ist, um eine aufblasbare Blase (20) auszubilden, wobei das Blasenelement (40) wenigstens eine im Wesentlichen umlaufende gefaltete Trennwand umfasst, und einen Gasgenerator (24) zum Einkoppeln eines Aufblasgases in die aufblasbare Blase (20) in Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Auslegen der Formen der Verkleidungswand (21) und des Blasenelements (40), um Spezifikationen für das Kraftfahrzeug zu erfüllen; Ermitteln wenigstens eines ersten Bereichs höchster Spannung auf der Warmschweißnaht (55), der durch ein Aufblasen der Blase (20) ohne vollständige Entlüftung bedingt ist; Ermitteln wenigstens eines zweiten Bereichs geringster gewünschter Rückhaltekraft, basierend auf einem Zusammenwirken zwischen einer Entfaltungstrajektorie der vorderen Verkleidungswand (21) und einem gewünschten Rückhalteprofil (75) für einen entsprechenden Insassen; Platzieren einer Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) auf dem Blasenelement (40) neben dem ersten Bereich und mit einer ersten Öffnungsfläche; und Verteilen mehrerer Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) entlang der Warmschweißnaht (55), wobei die Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) in dem zweiten Bereich konzentriert sind, wobei die Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) jeweils eine entsprechende anfängliche Öffnungsfläche aufweisen, die kleiner ist als die erste Öffnungsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blasenelement (40) durch die Warmschweißnaht (55) entlang einer peripheren Falte (42) dicht mit der Verkleidungswand (21) verbunden ist und die Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) sowie die mehreren Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) an der Falte (42) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Spannungsabbauentlüftungsöffnung (43, 44) und Abstimmungsentlüftungsöffnungen (45-51) so entlang des äußeren Umfangs des Blasenelements (40) verteilt sind, dass jeder Bogen von 90° des äußeren Umfangs wenigstens eine Entlüftungsöffnung (56) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend die Schritte: Testen eines vorliegenden Rückhalteprofils (76) unter Verwendung der entsprechenden anfänglichen Öffnungsflächen; Vergleichen des vorliegenden Rückhalteprofils (76) mit dem gewünschten Rückhalteprofil (75), um eine Abweichung zu bestimmen; und Vergrößern ausgewählter der entsprechenden anfänglichen Öffnungsflächen, um die Abweichung zu reduzieren.