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Die Erfindung betrifft einen Knieairbag nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Knieairbags nach Anspruch 8 und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Knieairbag nach Anspruch 9.
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Viele der heutigen Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, weisen mindestens eine Knieairbageinheit auf. Wie jede Airbageinheit weist auch eine solche Knieairbageinheit einen Inflator und einen Airbag, nämlich einen Knie-Airbag (manchmal auch als „Knieairbagkissen“ bezeichnet) auf. Dieser Knie-Airbag hat eine Außenhaut mit einer Stützwand und einer der Stützwand gegenüberliegenden Prallwand. Bei einem Beifahrer-Knie-Airbag erstreckt sich die Stützwand zumindest abschnittsweise entlang eines Teils der Instrumententafel. Der Teil der Instrumententafel, entlang dessen sich die Stützwand erstreckt, ist in der Regel relativ „glatt“, d. h., er weist keine nennenswerten Ausstülpungen auf. So kann im Grunde die gesamte Stützwand den jeweiligen Bereich der Instrumententafel zur Abstützung nutzen.
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Anders kann die Situation bei einem Fahrer-Knie-Airbag sein, insbesondere bei neueren Fahrzeugkonstruktionen, bei denen ein Teil der Instrumententafel, der eine Struktur abdeckt, die das Lenkrad trägt, aus der übrigen Instrumententafel herausragt, oder bei denen diese Struktur selbst aus der Instrumententafel herausragt. In diesem Fall ist die Auflagefläche für die Stützwand uneben, da sie einen sich in der X-Z-Ebene erstreckenden, vorstehenden Abschnitt aufweist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen einfach herzustellenden Knieairbag zur Verfügung zu stellen, der auch dann ausreichend abgestützt werden kann, wenn die Abstützfläche des Fahrzeugs eine Ausstülpung aufweist, die sich im Wesentlichen in der X-Z-Ebene des Fahrzeugs erstreckt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Knieairbag mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein bevorzugtes Verfahren zu dessen Herstellung ist in Anspruch 8 angegeben und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Knieairbag ist in Anspruch 9 angegeben.
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Wie Knieairbags des Standes der Technik weist der erfindungsgemäße Knieairbag eine Außenhaut auf, die eine Prallwand und eine Stützwand umfasst. Wenn der Airbag ungepackt und unaufgeblasen auf einer im Wesentlichen ebenen Fläche liegt, erstreckt sich diese Außenhaut in einer ersten Richtung (auch als Längsrichtung X bezeichnet) von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende. Wenn der Airbag an ein Fahrzeug montiert ist, ist er am oder in der Nähe des vorderen Endes der Außenhaut an der Fahrzeugstruktur befestigt, beispielsweise mittels sich durch die Außenhaut erstreckender Inflatorbolzen.
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Erfindungsgemäß weist die Stützwand der nicht aufgeblasenen Außenhaut zwei Falten auf, die sich jeweils von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstrecken, wobei sich die ersten Enden näher am vorderen Ende befinden als die zweiten Enden. Die Falten erstrecken sich im Wesentlichen in der ersten Richtung und erweitern sich zu Ausstülpungen, wenn die Außenhaut aufgeblasen ist. So weist die Außenfläche der Stützwand zwischen den beiden Falten eine Hohlkehle auf, in der ein vorstehender Abschnitt der Abstützfläche des Fahrzeugs angeordnet werden kann, sodass der nutzbare Teil der Stützfläche für die Außenhaut vergrößert wird. Wie sich zeigen wird, sind solche Falten mit sehr geringem zusätzlichem Aufwand und ohne wesentliches Mehrgewicht des Airbags einfach herzustellen.
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Üblicherweise vergrößert sich die Breite der Falten in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung von ihrem ersten Ende zu ihrem zweiten Ende.
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Vorzugsweise haben die Falten im nicht aufgeblasenen Zustand des Airbags einen Omega-förmigen Querschnitt oder einen L-förmigen Querschnitt, da solche Falten während des Montageprozesses leicht zu erzeugen sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch kompliziertere Faltmuster möglich sind.
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Natürlich müssen Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, dass die Falten im nicht aufgeblasenen Zustand des Airbags dauerhaft sind. Es hat sich herausgestellt, dass es ausreichend ist, die ersten Enden der Falten zu fixieren. Dies kann einfach durch das Anbringen einer Naht erreicht werden, insbesondere durch eine Naht für beide Falten.
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Wie bereits erwähnt, wird der Airbag am oder in der Nähe des vorderen Endes der Außenhaut an der Fahrzeugstruktur befestigt. Unter anderem aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die ersten Enden der Falten vom vorderen Ende der Außenhaut beabstandet sind. Ein solcher Abstand kann leicht erreicht werden, wenn die Stützwand einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt umfasst, die mittels einer Verbindungsnaht, die sich üblicherweise im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung erstreckt, miteinander vernäht sind. Diese Verbindungsnaht ist vorzugsweise auch die Naht, die das erste Ende der Falten fixiert, so dass kein zusätzlicher Montageschritt durchgeführt werden muss.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Knieairbags umfasst daher die folgenden Schritte:
- (i) Bereitstellen eines Zuschnitts, der den vorderen Abschnitt der Stützwand umfasst, wobei der Zuschnitt eine Verbindungskante aufweist;
- (ii) Bereitstellen eines Zuschnitts, der den hinteren Abschnitt der Stützwand umfasst, wobei der Zuschnitt eine Verbindungskante aufweist;
- (iii) Falten des hinteren Abschnitts gemäß (ii), sodass er zwei Falten umfasst, die an der Verbindungskante beginnen;
- (iv) Anordnen des Zuschnitts gemäß (i) und des Zuschnitts gemäß (ii) in der Weise, dass sie sich entlang ihrer Verbindungskanten überlappen;
- (iv) Anbringen der Verbindungsnaht in dem überlappenden Bereich gemäß (iv).
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Die Schritte (i), (ii), (iii) müssen nicht in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, aber natürlich muss Schritt (iv) nach Schritt (iii) und Schritt (v) nach Schritt (iv) durchgeführt werden.
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Da es eine übliche Technik ist, die Stützwand aus mindestens zwei Abschnitten zu erzeugen (und auch die Prallwand aus mindestens zwei Abschnitten zu erzeugen), ist der einzige zusätzliche Schritt der Faltschritt (iii).
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Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:
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Figurenliste
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- 1 alle Zuschnitte für die Außenhaut des Airbags der beschriebenen Ausführungsform,
- 2 den in 1 gezeigten zweiten Zuschnitt, nachdem die ersten Faltschritte durchgeführt wurden,
- 3 das Detail D aus 2,
- 3a eine Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 3,
- 3b eine Schnittansicht entlang der Ebene B-B in 3,
- 3c eine Schnittansicht entlang der Ebene C-C in 3,
- 4 den in 2 gezeigten zweiten Zuschnitt, der sich im Zustand der 2 befindet, sowie den in 1 gezeigten ersten und dritten Zuschnitt, die mit dem zweiten Zuschnitt vernäht sind,
- 5 das, was in 4 gezeigt ist, nachdem zwei letzte Produktionsschritte durchgeführt wurden, d. h. 5 zeigt den vollständig hergestellten Knie-Airbag,
- 6 eine Schnittdarstellung entlang der Ebene D-D in 5,
- 7 bis 9 alternative Faltmuster in einer Darstellung gemäß 6,
- 10 eine Schnittdarstellung entlang der Ebene E-E in 5 in dem Zustand, in dem der Knieairbag vollständig aufgeblasen ist, und
- 11 das in 10 Gezeigte in einem montierten Zustand des Airbags, so dass zusätzlich eine Abstützfläche des Fahrzeugs gezeigt ist.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Knieairbags wird nun anhand seiner Herstellung aus drei Zuschnitten beschrieben. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Außenhaut des Knieairbags bevorzugt aus drei Zuschnitten besteht, dass es aber möglich wäre, sie aus mehr und auch aus weniger Zuschnitten als drei herzustellen. Prinzipiell wäre es möglich, nur zwei Zuschnitte zu verwenden, wie später noch beschrieben wird. Weiterhin ist anzumerken, dass natürlich zusätzliche Innenlagen (wie Schutzlagen) und innere Fangbänder verwendet werden könnten, aber solche zusätzlichen Elemente sind nicht hilfreich, um die Struktur des erfindungsgemäßen Knie-Airbags zu beschreiben und sind daher in den Figuren nicht dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform besteht der Knieairbag also nur aus seiner Außenhaut 10.
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1 zeigt drei Zuschnitte der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform des Knieairbags. Wie bereits erwähnt, kann der Knieairbag weitere Zuschnitte aufweisen, um beispielsweise mehrlagige Abschnitte zu bilden oder um Fangelemente zu bilden.
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Im flachen Zustand erstrecken sich natürlich alle Zuschnitte zweidimensional in einer ersten Richtung X und einer zweiten Richtung Y.
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In 1 sieht man den ersten Zuschnitt 20, den zweiten Zuschnitt 30 und den dritten Zuschnitt 40. Der erste Zuschnitt 20 und der dritte Zuschnitt 40 sind deckungsgleich und unterscheiden sich voneinander nur dadurch, dass der dritte Zuschnitt 40 Öffnungen für einen Inflator aufweist. Der Inflator selbst ist in den Zeichnungen nicht dargestellt (nach den hier gewählten Definitionen ist Inflator Teil der Knie-Airbag-Einheit, nicht Teil des Kniairbags als solchem). Wenn der Airbag vollständig hergestellt ist, bildet der erste Zuschnitt 20 einen vorderen Abschnitt der Prallwand und der dritte Zuschnitt bildet einen vorderen Abschnitt seiner Stützwand.
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Der erste Zuschnitt 20 hat eine Verbindungskante 22, entlang der er mit dem zweiten Zuschnitt 30 verbunden (in der Regel vernäht) ist, und ebenso hat der dritte Zuschnitt 40 eine Verbindungskante 42, entlang der er mit dem zweiten Zuschnitt 30 vernäht ist. Der erste Zuschnitt 20 und der dritte Zuschnitt 40 verbreitern sich in Richtung ihrer Verbindungskanten 22, 42. Nach den in dieser Anmeldung gewählten Definitionen erstrecken sich diese Verbindungskanten 22, 42 entlang der Y-Richtung. Die Verbindungskante 22 des ersten Zuschnitts 20 hat eine Länge I22 in Y-Richtung und die Verbindungskante 42 des dritten Zuschnitts 40 hat eine Länge I42 in Y-Richtung. Da der erste Zuschnitt 20 und der zweite Zuschnitt 40 kongruent sind, sind I22 und I42 gleich lang.
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Der zweite Zuschnitt 30 ist schmetterlingsförmig mit zwei Abschnitten 32, 34, die durch eine Mittellinie C getrennt sind, aber diese beiden Abschnitte sind nicht kongruent. Beim vollständig hergestellten Knieairbag bildet der erste Abschnitt 32 des zweiten Zuschnitts 30 den hinteren Abschnitt der Prallwand und der zweite Abschnitt 34 des zweiten Zuschnitts 30 einen hinteren Abschnitt der Stützwand. Der erste Abschnitt 32 hat an seinem Längsende eine Verbindungskante 33 und der zweite Abschnitt 34 hat an seinem gegenüberliegenden Längsende eine Verbindungskante 35. Man sieht, dass die Verbindungskante 33 des ersten Abschnitts 32 eine gerade Linie mit der Länge L33 ist und L33 im Wesentlichen mit L22 identisch ist (aufgrund der Tatsache, dass sich der erste Zuschnitt 20 zu seiner Verbindungskante 22 hin verbreitert und der erste Abschnitt 32 sich zu seiner Verbindungskante 33 hin verjüngt, ist L22 etwas größer als L33).
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Die Verbindungskante 35 des zweiten Abschnitts 32 hat eine Länge in Y-Richtung L35, die wesentlich größer ist als die Länge L33 der Verbindungskante 33. Außerdem hat die Verbindungskante 35 des zweiten Abschnitts 34 eine insgesamt konvexe Form. In der dargestellten Ausführungsform besteht diese konvexe Gesamtform aus drei geradlinigen Abschnitten.
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In einem ersten Schritt wird die Verbindungskante 35 des zweiten Abschnitts 34 an zwei Stellen so gefaltet, dass die Länge L35 auf die Länge L35 short reduziert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel, und dies ist bevorzugt, ist L35 short gleich L33. In diesem Beispiel wird die Verbindungskante 35 an den beiden Stellen Omega-förmig gefaltet, so dass sich zwei Omega-förmige Falten 15, 16 von der Verbindungskante 35 in X-Richtung in den zweiten Abschnitt 34 erstrecken. Das Ergebnis dieses Faltvorgangs ist in 2 dargestellt. Wie insbesondere in den 3, 3a und 3c zu sehen ist, ist die Überlappung der Falten an der Verbindungskante maximal und nimmt von dort aus ab, so dass sich die Falten zur Mittellinie C hin „auflösen“. Für diesen Effekt müssen keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden; dieser Effekt tritt aufgrund der gegebenen Geometrie „automatisch“ ein.
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Im nächsten Schritt wird der erste Zuschnitt 20 mit dem ersten Abschnitt 32 des zweiten Zuschnitts 30 entlang der Verbindungskanten 22 und 33 mittels der ersten Verbindungsnaht 51 vernäht und der dritte Zuschnitt 40 wird mit dem zweiten Abschnitt 34 des zweiten Zuschnitts entlang der Verbindungskanten 35 und 42 mittels der zweiten Verbindungsnaht 52 vernäht. Durch das Annähen des dritten Zuschnitts 40 an den zweiten Abschnitt 32 entlang der Verbindungskante 35 werden die beiden Falten 15, 16 fixiert. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist in 4 dargestellt. In diesem Zustand ist die Außenkontur des Zwischenprodukts spiegelsymmetrisch zur in 4 dargestellten Mittellinie C.
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Im letzten Produktionsschritt wird das in 4 gezeigte Zwischenprodukt entlang der Mittellinie C gefaltet und es wird eine Verschlussnaht 50 angebracht. Der Knieairbag 5 (der in dieser Ausführungsform mit seiner Außenhaut 10 identisch ist) ist nun vollständig hergestellt.
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Man sieht, dass im Wesentlichen das gleiche Montageverfahren angewandt werden könnte, wenn der hintere Teil der Prallwand (hier durch den ersten Zuschnitt gebildet) mit dem zweiten Zuschnitt einstückig gemacht würde. In diesem Fall bräuchte man nur zwei Zuschnitte.
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6 zeigt die Schnittansicht entlang der Ebene D-D in 5, die 7 bis 9 zeigen Variationen für dieses Faltmuster.
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10 zeigt eine Schnittdarstellung an der Stelle E-E in 5, jedoch im aufgeblasenen Zustand der Außenhaut 10. Man sieht, dass die Falten 15, 16 in Ausstülpungen 18, 19 übergehen, so dass die Außenfläche 14os der Stützwand 14 zwischen diesen Ausstülpungen 18, 19 eine Rinne aufweist. Durch diese Form kann sich die Außenfläche 14os der Stützwand 14 an eine Abstützfläche 60 mit einem vorspringenden Abschnitt 62 anpassen (11).
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Knieairbag
- 10
- Außenhaut
- 10a
- vorderes Ende
- 10b
- hinteres Ende
- 12
- Prallwand
- 14
- Stützwand
- 14os
- Außenfläche der Stützwand
- 15, 16
- Falte
- 15a, 16a
- erstes Ende der Falte
- 15b, 16b
- zweites Ende der Falte
- 18, 19
- Ausstülpung
- 20
- erster Zuschnitt (vorderer Abschnitt der Prallwand)
- 22
- Verbindungskante des ersten Zuschnittes
- 30
- zweiter Zuschnitt
- 32
- erster Abschnitt des zweiten Zuschnitts (hinterer Abschnitt der Prallwand)
- 33
- Verbindungskante des ersten Abschnitts
- 34
- zweiter Abschnitt des zweiten Zuschnittes (hinterer Abschnitt der Stützwand)
- 35
- Verbindungskante des zweiten Abschnitts
- 40
- dritter Zuschnitt (vorderer Abschnitt der Stützwand)
- 42
- Verbindungskante des dritten Zuschnittes
- 50
- Schließnaht
- 51, 52
- Verbindungsnaht
- 60
- Abstützfläche
- 62
- vorstehender Abschnitt
- C
- Mittellinie
- I22
- Länge der Verbindungskante des ersten Zuschnittes
- I33
- Länge der Verbindungskante des ersten Abschnitts des zweiten Zuschnitts
- I35
- Länge der Verbindungskante des zweiten Abschnitts des zweiten Zuschnitts
- I42
- Länge der Verbindungskante des dritten Zuschnitts
