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Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul nach Anspruch 1, ein Lenkrad mit einem solchen Gassackmodul nach Anspruch 10 und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenkrad nach Anspruch 11.
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Die hier beschriebene Erfindung betrifft hauptsächlich sogenannte Fahrergassackmodule, welche ein Teil eines Lenkrades eines Fahrzeugs sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Fahrergassackmodule beschränkt, sie kann auch auf andere Arten von Frontgassackmodulen, insbesondere auf sogenannte Beifahrergassackmodule, angewendet werden.
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Nahezu jedes Kraftfahrzeug besitzt ein Fahrergassackmodul, welches ein Teil eines Lenkrades dieses Kraftfahrzeugs ist. Dieses Fahrergassackmodul weist einen Gassack auf, welcher sich im Falle eines Frontalunfalls vor dem Fahrer aufbläst. Heutzutage wird fast jeder Personenkraftwagen permanent vom Fahrer gefahren, was bedeutet, dass der Fahrer seine Hände am Lenkrad haben muss, so dass der Abstand zwischen dem Lenkrad und dem Fahrer innerhalb relativ geringer Toleranzen, welche hauptsächlich von der Größe und den Gewohnheiten des Fahrers abhängen, bekannt ist. Normalerweise liegen diese Toleranzen in einem Bereich von etwa 10 bis 30 Zentimeter. Somit kann das Fahrergassackmodul für diese etwa bekannte Distanz zwischen Lenkrad und Fahrer ausgestaltet werden.
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Wegen der schnellen Entwicklung von Computersystemen und Sensoren ist es sehr wahrscheinlich, dass in naher Zukunft Kraftfahrzeuge weithin benutzt werden, welche manuell gefahren werden können, so wie derzeitige Fahrzeuge, oder autonom, was bedeutet, dass der Fahrer zumindest in Situationen wie beim Fahren auf einer Autobahn seine/ ihre Hände nicht am Lenkrad haben muss. Um es dem Fahrer in Situationen, in denen er/ sie das Lenkrad für längere Zeit nicht berühren muss, bequemer zu machen, wurde es diskutiert, Kraftfahrzeuge (insbesondere Personenkraftwagen) so zu gestalten, dass in diesen Situationen der Sitz des Fahrers vom Lenkrad weg bewegt, oder das Lenkrad vom Fahrer weg bewegt werden kann. Hieraus folgt, dass der Abstand zwischen Lenkrad und Fahrer denn in Situationen, in welchen der Fahrer das Auto aktiv lenkt, im Vergleich zu Situationen, in welchen das Kraftfahrzeug autonom fährt, stark unterschiedlich sein wird.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Gassackmodul zur Verfügung zu stellen, welches für ein oben beschriebenes Fahrzeug optimiert ist, was bedeutet, dass der Gassack dieses Gassackmodules dem Fahrer in Fällen, in welchen das Lenkrad relativ nah zum Fahrer ist (so dass der Fahrer das Lenkrad in den Händen halten kann) und in Fällen, in welchen das Lenkrad relativ weit weg vom Fahrer ist (so dass der Fahrer das Lenkrad nicht leicht berühren kann) guten und sicheren Schutz bietet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gassackmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Lenkrad mit einem solchen Gassackmodul ist in Anspruch 10 angegeben und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenkrad ist in Anspruch 11 angegeben.
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Wie jedes Gassackmodul, weist das erfindungsgemäße Gassackmodul einen Träger (meist ein Gehäuse oder ein Teil eines Gehäuses), eine Aufblasvorrichtung und einen vom Träger gehaltenen, einen Gasraum umschließenden Gassack auf.
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Der Gassack weist einen einen ersten Teilbereich des Gasraums umschließenden ersten Teil und einen einen zweiten Teilbereich des Gasraums umschließenden zweiten Teil auf. Der erste Teil hat einen Verbindungsbereich, welcher wenigsten indirekt dauerhaft mit dem Träger verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ein Zwischenteil vorgesehen. In einem Ausgangszustand ist dieser Zwischenteil mittels Rückhaltemitteln am Träger zurückgehalten. Das Gassackmodul weist weiterhin wenigstens ein aktives Lösemittel zum Außerkraftsetzen des Rückhaltemittels auf. Das aktive Lösemittel kann (normalerweise elektrisch) mit einem Steuergerät des Fahrzeugs verbunden sein.
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Dies bedeutet, dass solange der Zwischenteil am Träger zurückgehalten ist, sich nur der zweite Teil ausdehnt, wenn die Aufblaseinrichtung betätigt wird. Dieser zweite Teil kann im Wesentlichen die Größe und die Form eines traditionellen Fahrergassackes haben. Wenn sich das Fahrzeug in seinem manuellen Fahrzustand befindet und sich ein Frontalunfall ereignet, wird die Aufblasvorrichtung ausgelöst, jedoch nicht das Lösemittel. Als Folge hiervon dehnt sich lediglich der zweite Teil des Gassacks aus und für den Fahrer gibt es keinen Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Gassackmodul und einem traditionellen Gassackmodul. Wenn sich das Fahrzeug in seinem autonomen Fahrzustand befindet und sich ein Frontalunfall ereignet, werden die Aufblasvorrichtung und das Lösemittel ausgelöst. Als Folge hiervon dehnt sich der erste Teil und der zweite Teil des Gassacks aus und der Gassack gewinnt an Tiefe, so dass eine größere Distanz zwischen dem Lenkrad und dem Fahrer ausgeglichen wird. In diesem Fall befindet sich der zweite Teil des Gassacks „oben auf“ dem ersten Teil. Die Prallfläche ist dieselbe wie im manuellen Fahrzustand. Dies bedeutet, dass der Fahrer immer den zweiten Teil des Gassackes trifft.
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Es gibt eine Mehrzahl von Möglichkeiten, wie die Rückhaltemittel und das Lösemittel ausgestaltet werden können. Bevorzugte Möglichkeiten sind in den Unteransprüchen angegeben und/oder sind im Detail weiter unten beschrieben. In manchen Fällen kann ein Element beides sein: Ein Teil der Rückhaltemittel und ein Teil der Lösemittel.
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Aus Sicherheitsgründen ist es bevorzugt, dass die rückhaltende Verbindung zwischen dem Zwischenteil und dem Träger nur gelöst wird, wenn das Lösemittel aktiv angesteuert wird. Bei einer Fehlfunktion bläst sich somit nur der zweite Teil des Gassackes auf.
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Der erste Teil und/ oder der zweite Teil können mit wenigstens einem formenden Fangband und/oder mit wenigstens einer aktiven oder passiven Ventilationsvorrichtung ausgestaltet ist. Normalerweise ist im zweiten Teil des Gassackes wenigstens eine Ventilationsvorrichtung vorgesehen.
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Es ist bevorzugt, die beiden Teile als zwei miteinander verbundene Gassäcke auszugestalten. In diesem Fall befindet sich eine Überströmöffnung zwischen den zwei Teilbereichen des Gasraumes und der Randbereich dieser Überströmöffnung bildet den Zwischenteil des Gassackes.
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Da das zu befüllende Gesamtvolumen von der Art der Ausdehnung abhängt (nur der zweite Teil oder beide Teile des Gassackes), ist es bevorzugt, eine zweistufige Aufblasvorrichtung zu verwenden.
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Die Erfindung wird nun im Detail mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Blick auf die Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Gassackmoduls in einem Ruhezustand,
- 2 eine Draufsicht auf das Gassackmodul der 1 aus Richtung R1 in 1,
- 3 das in 1 Gezeigte in einem ersten Entfaltungszustand des Gassackes des Gassackmoduls,
- 3a eine Variation des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels,
- 4 das in 3 Gezeigte in einem zweiten Entfaltungszustand des Gassackes,
- 5 eine weitere Variation des ersten Ausführungsbeispiels in einer der 3 entsprechenden Darstellung,
- 6 im Wesentlichen das in 5 Gezeigte, wenn das Gassackmodul Teil eines Lenkrades ist,
- 7 das in 6 Gezeigte in einem der 4 entsprechenden Zustand,
- 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung und in einem der 1 entsprechenden Zustand,
- 9 das in 8 Gezeigte in einem ersten Entfaltungszustand (wie in 3),
- 10 das in 9 Gezeigte in einem zweiten Entfaltungszustand des Gassackes,
- 11 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Ansicht und einem Zustand wie in den 1 und 8,
- 12 ein Detail der 11, ebenfalls in einer schematischen Darstellung,
- 13 eine Draufsicht aus Richtung R2 in 12,
- 14 das Gassackmodul der 11, welches in einem Lenkrad angeordnet ist, in einem ersten Entfaltungszustand,
- 15 das in 14 Gezeigte in einem zweiten Entfaltungszustand,
- 16 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Ansicht und in einem Zustand entsprechend der 1 und
- 17 einen äußerer Kragen, welcher im vierten Ausführungsbeispiel genutzt wird, in einer schematischen Draufsicht.
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Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls 10. Wie jedes Gassackmodul weist das erfindungsgemäße Gassackmodul 10 einen Gassack 50, einen Träger 12, an dem der Gassack direkt oder indirekt befestigt ist, und eine Aufblasvorrichtung (hier in Form eines Inflators 22, beispielsweise eines Gasgenerators) auf. Der Träger 12 des gezeigten Ausführungsbeispiels ist in Form eines Gehäuses mit einem Gehäuseboden 14 und einer Seitenwand 20 ausgebildet. Es ist jedoch zu erwähnen, dass der Träger beispielsweise auch ausschließlich aus einer Basisplatte oder ähnlichem bestehen könnte. Da der Träger in Form eines Gehäuses ist, wird manchmal die Bezeichnung „Gehäuse“ anstatt des Ausdrucks „Träger“ benutzt. Normalerweise ist eine Abdeckung vorhanden (welche in den Figuren nicht gezeigt ist), so dass das Gehäuse (oder ein anderer Träger) und die Abdeckung gemeinsam einen Aufnahmeraum definieren, in welchem der Gassack 50 aufgenommen ist, solange der Inflator 22 nicht gezündet ist.
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Der Träger, nämlich der Gehäuseboden 14, hat eine zentrale Öffnung 16, durch welche sich der Hauptkörper 23 des Inflators 22 erstreckt. Ein Flansch 24 erstreckt sich von dem Hauptkörper 23 des Inflators 22 und ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Wie dies im Stand der Technik bekannt ist, wird der Flansch 24 dazu benutzt, den Verbindungsbereich 64 des Gassackes 50 mit dem Träger 12 zu verbinden. Natürlich können auch andere Verbindungsmittel zum Verbinden dieses Verbindungsbereiches 64 mit dem Träger verwendet werden.
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Der Gassack 50 besteht aus einem ersten Teil 60, welcher sich vom Verbindungsbereich 64 erstreckt, und einem zweiten Teil 70, welcher sich von dem Ende des ersten Teils 60, welcher vom Verbindungsbereich 64 entfernt ist, erstreckt. Wie man insbesondere der 4 entnehmen kann, definiert der erste Teil 60 eine erste Kammer, welche einen ersten Teilbereich P1 des Gasraumes umschließt, und der zweite Teil 70 definiert eine zweite Kammer, welche einen zweiten Teilbereich P2 dieses Gasraumes umschließt. Wie man am besten in der 4 sehen kann, sind die beiden Teilbereiche P1, P2 des Gasraumes mittels einer Überströmöffnung 72, welche von einem Zwischenteil 74 des Gassackes 50, welcher auch als Randbereich bezeichnet werden könnte, umrandet ist, verbunden. Dieser Zwischenteil 74 kann ausschließlich aus gewöhnlichem Gassackmaterial bestehen, oder er kann mit zusätzlichen Elementen wie zusätzlichen Lagen versehen sein, um diesem Bereich eine erhöhte Robustheit zu verleihen. Eine Mehrzahl von Fangbändern 76 erstreckt sich von diesem Zwischenteil 74 durch Öffnungen 18 im Träger 12. Jedes Fangband 76 hat ein ringförmiges Ende 76a und ein geschlossenes Seil erstreckt sich durch diese ringförmigen Enden 76a. Die ringförmigen Enden 76a und das Seil 30 sind auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet. Somit ist der Zwischenteil 74 mittels der Fangbänder 76 und des Seiles 30 am Träger zurückgehalten, solange das Seil 30 in Takt ist. Somit bilden die Fangbänder 76 und das Seil 30 die Rückhaltemittel. Dies ist in den 1 bis 3 gezeigt.
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Die 2 zeigt eine Schneideinrichtung 32, welche auf der Außenseite des Trägers 12 angeordnet ist. Das Seil 30 erstreckt sich durch diese Schneideinrichtung 32. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet diese Schneideinrichtung 32 das Lösemittel, welches (in der Regel elektrisch) mit einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges (in den Figuren nicht gezeigt) verbunden ist. Auf ein Signal dieses Steuergerätes hin schneidet die Schneideinrichtung 32 das Seil 30 durch, so dass dann die zurückhaltende Verbindung zwischen dem Zwischenteil 74 des Gassackes 50 und dem Träger 12 zerstört ist.
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Somit können zwei Entfaltungszustände realisiert werden, nämlich ein erster Entfaltungszustand, in dem das Seil 30 nicht durchtrennt ist und sich nur der zweite Teil 70 des Gassackes 50 ausdehnt und der erste Teil 60 zurückgehalten wird, da das Zwischenteil 74 am Träger 12 zurückgehalten wird.
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Der zweite Teil 70 des Gassackes 50 kann wie ein traditioneller Fahrgassack geformt und gestaltet sein, so dass seine rückhaltende Funktion im manuellen Fahrmodus des Fahrzeugs identisch zu einem heutigen Fahrergassack ist. Obwohl dies nicht dargestellt ist, können aktive oder passive Ventilationseinrichtungen vorgesehen sein. Weiterhin können formgebende Fangbänder zum Formen des zweiten Teils des Gassackes 50 vorhanden sein. Insbesondere können Fangbänder vorgesehen sein, welche eine Prallfläche des zweiten Teils 70 mit dem Zwischenteil 74 verbinden (siehe hierzu 3a).
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In dem Fall, dass das Lenkrad vom Fahrer entfernt ist (wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrzustand befindet), steuert das Steuergerät des Fahrzeugs im Falle eines Unfalls die Schneideinrichtung 32 an, so dass die rückhaltende Verbindung zwischen dem Zwischenteil 74 und dem Träger 12 außer Funktion gesetzt wird, so dass der erste Teil 60 des Gassackes 50 sich vom Träger 12 weg ausdehnen kann. Dies ist in der 4 gezeigt. Man kann sehen, dass sich der zweite Teil 70 des Gassackes in diesem Fall oben auf dem ersten Teil 60 befindet, so dass die Tiefe des Gassackes 50 im Vergleich zum in 3 gezeigten ersten Entfaltungszustand vergrößert ist. Obwohl dies in den Figuren nicht gezeigt ist, kann auch der erste Teil 60 des Gassackes 50 formgebende Fangbänder und/ oder aktive oder passive Ventilationseinrichtungen aufweisen.
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5 zeigt eine weitere Variation des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Um sicherzustellen, dass wenigstens das meiste Gas direkt in den zweiten Teilbereich P2 des Gasraumes fließt, solange der erste Teil 60 des Gassackes 50 sich nicht ausdehnt, erstreckt sich ein Schlauch 79 vom Zwischenteil 74 in Richtung des Gehäusebodens 14. Dieser Schlauch wirkt als Gasleitelement.
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Die 7 und 8 zeigen das Gassackmodul 10 der 5, welches in einem Lenkradkörper 5 montiert ist (dies ist der Haupteinsatz der Erfindung).
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Die 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die Rückhaltemittel für den Zwischenteil 74 des Gassackes 50 und die Lösemittel sich von den Rückhaltemitteln und dem Lösemittel des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden. Die Grundidee ist natürlich dieselbe. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenteil 74 in Form eines steifen Ringes 78 ausgeführt, oder ein solcher Ring 78 ist mit dem Zwischenteil 74 verbunden. Vorzugsweise ist eine Seite dieses Ringes 78 mit dem Gassack 50 verbunden (beispielsweise verklebt). Es ist wenigstens ein (vorzugsweise drei) Halteelement 34 vorgesehen, um den Ring in der in 8 gezeigten Position zurückzuhalten, solange nur der zweite Teil 70 des Gassackes 50 aufgeblasen ist. Diese Halteelemente 34 dienen als Rückhaltemittel und als Lösemittel, welche mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel der 8 bestehen diese Haltemittel 34 aus einem eine pyrotechnische Ladung 38 beinhaltenden Zylinder 36 und einem beweglichen Rückhalteelement 35, welches hier in Form eines im Kobeln angeordneten Zylinders und einer sich von diesem Kobeln durch eine Öffnung im Zylinder erstreckende Stange ausgebildet ist. Solange es nicht erwünscht ist, den ersten Teil 60 des Gassackes aufzublasen, sind die Enden dieser Stangen oberhalb des Ringes 78 angeordnet (siehe hierzu 8 und 9). Wenn die pyrotechnischen Ladungen 38 gezündet werden, bewegen sich die Kolben und die Stangen auswärts, so dass die Stangen dann seitlich zum Ring 78 versetzt sind und der Ring 78 (und somit der Zwischenteil) frei ist und sich der erste Teil 60 des Gassackes entfalten kann.
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Die 11 bis 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel, welches ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel ist. Wie im ersten Ausführungsbeispiel, ist ein Seil 30 mit dem Zwischenteil 74 verbunden, beispielsweise mittels mehrere kurzer Fangbänder. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel befindet sich dieses Seil nicht außerhalb des Gehäuses. Es sind ein Diffusor 26 mit einer Stufe und eine Haltevorrichtung 40 vorgesehen. Der größte Teil des Seiles 30 ist unterhalb der Stufe des Diffusors 26 angeordnet, aber ein Abschnitt erstreckt sich um einen abtrennbaren zweiten Teil 44 der Haltevorrichtung 40, dessen erster Teil 42 (entweder direkt oder indirekt) mit dem Träger 12 verbunden ist. Diese Haltevorrichtung 40 beinhaltet eine kleine pyrotechnische Ladung und auf Zündung dieser pyrotechnischen Ladung hin wird der zweite Teil 44 vom ersten Teil 42 getrennt. Die Geometrie ist derart gewählt, dass, solange sich ein Abschnitt des Seiles 30 um den mit dem ersten Teil 42 verbundenen zweiten Teil 44 erstreckt, das Seil 30 nicht über die Stufe gezogen werden kann, so dass es den Zwischenteil 74 zurückhält (diese Situation ist in den 11, 12 und 13 gezeigt). Wenn der zweite Teil 44 vom ersten Teil 42 abgetrennt ist, wird das Seil 30 lose und kann dann von der Stufe des Diffusors nicht mehr zurückgehalten werden, wodurch der Zwischenteil 74 seine Verbindung zum Träger verliert. Diese Situation ist in 15 gezeigt. Somit ist die Haltevorrichtung wie im zweiten Ausführungsbeispiel beides: Ein Teil der Rückhaltemittel und ein Teil der Lösemittel.
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Die 16 und 17 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier ist das Zwischenteil 74 zwischen zwei die Rückhaltemittel bildende Elemente geklemmt, nämlich zwischen ein inneres konisches Halteteil 24b und ein äußeres Halteteil in Form eines äußeren Kragens 46. Das innere konische Halteteil 24b ist ein Teil des Flansches 24, welcher zusätzlich ein Befestigungsteil 24a aufweist. Das konische Halteteil 24b kann zusätzlich als Deflektor oder Diffusor dienen. Der äußere Kragen 46 hat eine konische Innenfläche 46a. Im Ausgangszustand ist dieser äußere Kragen 46 geschlossen, jedoch kann er an wenigstens einer Stelle geöffnet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein pyrotechnischer Zünder 48 in einer Bohrung in diesem äußeren Kragen 46 angeordnet. Diese pyrotechnische Ladung 48 dient als Lösemittel. Wegen der konischen Geometrie kann der Zwischenteil 74 nicht herausgezogen werden, da er zwischen dem konischen inneren Element (konisches Halteteil 24b) und dem äußeren konischen Halteteil (äußerer Kragen 46) geklemmt ist. Natürlich findet dieses Klemmen nicht mehr statt, wenn der äußere Kragen 46 an einem Ende offen ist und somit kann das Zwischenteil 74 durch Zünden des pyrotechnischen Zünders 48 vom Träger 12 gelöst werden. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass der erste Teilbereich P1 des Gasraumes im Ausgangszustand perfekt gegen den zweiten Teilbereich P2 abgedichtet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Lenkradkörper
- 10
- Gassackmodul
- 12
- Träger
- 14
- Gehäuseboden
- 16
- zentrale Öffnung
- 18
- Öffnungen für Fangbänder
- 20
- Seitenwand
- 22
- Inflator
- 23
- Hauptkörper
- 24
- Flansch
- 24a
- Befestigungsteil
- 24b
- konisches Halteteil
- 26
- Diffusor mit Stufe
- 30
- Seil
- 32
- Schneideinrichtung
- 34
- Halteelement
- 35
- bewegliches Rückhalteelement (mit Kolben verbundener Stab)
- 36
- Zylinder
- 38
- pyrotechnische Ladung
- 40
- Haltevorrichtung
- 42
- erstes Teil (dauerhaft befestigt)
- 44
- zweites Teil (abtrennbar)
- 46
- äußerer Kragen
- 46a
- konische Innenfläche
- 48
- pyrotechnischer Zünder
- 50
- Gassack
- 60
- erster Teil
- 64
- Verbindungsbereich
- 70
- zweiter Teil
- 72
- Überströmöffnung
- 74
- Zwischenteil
- 76
- Fangband
- 76a
- ringförmiges Ende
- 78
- Ring
- 79
- Schlauch
