DE102022130073A1

DE102022130073A1 - Fersenairbag für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Fersenairbag

Info

Publication number: DE102022130073A1
Application number: DE102022130073.0A
Authority: DE
Inventors: Bernd Jakobs; Michael Pichler; Michael Großhauser; Daniel Elija; Werner Freisler
Original assignee: Audi AG; ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: Audi AG; ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-05-16
Also published as: WO2024104917A1

Abstract

Fersenairbag für ein Kraftfahrzeug, mit einem Trägerelement (2), ein an einer Vorderseite (12) des Trägerelements (2) angeordnetes Airbagmodul (7) und eine am Trägerelement (2) befestigte, das Airbagmodul (7) abdeckende Abdeckung (14), wobei eine Rückseite (3) des Trägerelements (2) eine dreidimensionale Formschlussstruktur (4) zur Verbindung mit einer dreidimensionalen Karosseriestruktur (22) des Kraftfahrzeugs in der Montagestellung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fersenairbag für ein Kraftfahrzeug.
Zum Schutz von in einem Kraftfahrzeug befindlichen Personen kommen mehrere unterschiedliche Schutzsysteme zum Einsatz, beispielsweise in Form von Airbags, die an unterschiedlichen Positionen im Fahrzeug vorgesehen sind und einen aufblas- und entfaltbaren Luftsack aufweisen, dem ein Gasgenerator zugeordnet ist. Im Falle einer Kollisionssituation wird der Gasgenerator gezündet, so dass sich der Luftsack, also der Airbag, entfaltet und sich im Umfeld der zu schützenden Person ausbreitet.
Zunehmend steigt der Automatisierungsgrad moderner Kraftfahrzeuge, die bereits teilautonom und zukünftig auch vollautonom fahren können. Dies führt dazu, dass eine im Fahrzeug befindliche Person immer weniger in den eigentlichen Fahrbetrieb eingebunden ist und sich demzufolge anderen Dingen widmen kann. Damit verbunden ist auch eine Sitzverstellmöglichkeit für die Person in eine Position, die sich außerhalb eines üblichen Positionsbereichs eines Fahrzeugsitzes im Falle des pilotierten Fahrens befindet. In einer solchen Komfortposition wird der Sitz häufig deutlich weiter nach hinten bewegt als üblich, wie auch die Rückenlehne relativ flach nach hinten geneigt werden kann, so dass eine abgeflachte Liegeposition eingenommen werden kann. Auch in einer solchen Position sollen die Schutzsysteme natürlich wirksam sein, das heißt, sie müssen in ihrer Schutzfunktion nicht nur bezüglich des Positionsbereichs der Person, bezogen auf den pilotierten Fahrbetrieb, ausgelegt sein, sondern auch bezüglich des durch die extreme Sitzverstellung einnehmbaren Positionsbereichs. Hierzu ist beispielsweise aus DE 10 2018 118 903 A1 ein Rückhaltesystem umfassend einen Fersenairbag bekannt. Ein solcher Fersenairbag ist im Fußraum des Fahrers oder des Beifahrers, die auf entsprechend weit verstellbaren Sitzen Platz nehmen können, angeordnet. Im Kollisionsfall wird der Fersenairbag gezündet, so dass sich der Luftsack entfaltet. Hierdurch kommt es zu einer Verlagerung des Fersenauflaufpunktes, also der Position, an der die Ferse und damit der Fuß gesehen in Fahrzeuglängsrichtung zur Karosserie hin ausgestützt ist. Ohne eine solche Verlagerung des Fersenauflaufpunktes entgegen der Fahrzeuglängsrichtung, also zum Heck hin, wäre die Person zur Fahrzeugfront hin erst später abgestützt, das heißt, dass die Verlagerung zum Heck hin ein frühzeitiges Abstützen erlaubt, was beispielsweise einem Durchtauchen der quasi liegenden Person durch den Beckengurt entgegenwirkt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Fersenairbag, der auf einfache Weise fahrzeugseitig montierbar ist, anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung einen Fersenairbag für ein Kraftfahrzeug vor, umfassend ein Trägerelement, ein an einer Vorderseite des Trägerelements angeordnetes Airbagmodul und eine am Trägerelement befestigte, das Airbagmodul abdeckende Abdeckung, wobei die Rückseite des Trägerelements eine dreidimensionale Formschlussstruktur zur Verbindung mit einer dreidimensionalen Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs in der Montagestellung aufweist.
Der erfindungsgemäße Fersenairbag ist eine mehrteilige Einheit, bestehend aus einem Trägerelement, einem Airbagmodul und einer am Trägerelement befestigten, das Airbagmodul schützenden Abdeckung, so dass das Airbagmodul sandwichartig zwischen dem Trägerelement und der Abdeckung angeordnet ist. Das Trägerelement ist an seiner dem Airbagmodul abgewandten Rückseite mit einer dreidimensionalen Formschlussstruktur versehen, die ein Negativabbild einer dreidimensionalen Karosseriestruktur ist, also der Karosseriegeometrie, an welcher der Fersenairbag zu positionieren und festzulegen ist. Die Karosseriestruktur kann in diesem Bereich beispielsweise eine oder mehrere Vertiefungen oder Rippen oder Ähnliches aufweisen, also eine Struktur, die geometrisch von einer ebenen Fläche abweicht. Die Formschussstruktur des Trägerelements ist ein Negativabbild dieser dreidimensionalen Karosseriestruktur, was dazu führt, dass das Trägerelement und damit der Fersenairbag im Rahmen der Montage auf einfache Weise formschlüssig mit der dreidimensionalen Karosseriestruktur gefügt wird. Die Formschlussstruktur greift folglich form- und gegebenenfalls auch kraftschlüssig in die Karosseriestruktur ein, so dass über diesen Eingriff der Fersenairbag in seiner Position festgelegt ist. Er ist demzufolge ohne zusätzliche spezifische Verbindungsmittel hinreichend stabil mit der Karosserie verbunden respektive an dieser positioniert. Alternativ oder zusätzlich besteht natürlich die Möglichkeit, das Trägerelement mit der Fahrzeugstruktur zu Verklippsen. Eine Formschlussstruktur ist dann nicht unbedingt notwendig, jedoch können auch beide Halterungsvarianten gemeinsam realisiert sein.
Der Fersenairbag ist folglich im Rahmen der Montage lediglich an der entsprechenden Karosserieposition formschlüssig einzusetzen. Dies erlaubt eine sehr schnelle und einfache, gleichzeitig aber auch hinreichend stabile Anordnung des Fersenairbags an der Karosserie, ohne dass hierzu diverse spezifische Verbindungs- oder Befestigungsmittel wie Halteschrauben, Halteklammern, Rastelemente oder Ähnliches vonnöten wären.
Das Trägerelement selbst ist bevorzugt ein Schaumelement, es besteht also aus einem geschäumten Kunststoff. Dies ist aus mehreren Gründen zweckmäßig. Zum einen kann hierüber mittels einer geeigneten Form ohne weiteres die erforderliche, mitunter auch komplexere dreidimensionale Formschlussstruktur an der Trägerelementrückseite ausgebildet werden, wie natürlich auch, sofern erforderlich, eine entsprechende Aufnahmegeometrie für die Anordnung des vorderseitig zu positionierenden Airbagmoduls sowie gegebenenfalls auch der Abdeckung. Andererseits kann das Schaumelement auch eine Dämpfungsfunktion bereitstellen, das heißt, es handelt sich um ein passives Padding, das in der Normalposition dem Insassenschutz zuträglich ist.
Wie beschrieben ist das Airbagmodul mit einer Abdeckung übergriffen, über die es geschützt ist. Eine solche Abdeckung ist bevorzugt eine Kunststofffolie, die entsprechend dimensioniert ist, so dass das Airbagmodul vollständig übergriffen ist. Auch ein Einschweißen in die Kunststofffolie ist denkbar. Da auch das Airbagmodul eine flache Baugruppe ist, nachdem der Luftsack in der Grundstellung zusammengefaltet ist, ergibt sich demzufolge ein flacher Aufbau, bestehend aus dem beispielsweise eine rechteckige Grundform aufweisenden, relativ dünnen Trägerelement, dem flachen, jedoch flächigen Airbagmodul sowie der ebenfalls flächigen Abdeckung respektive Kunststofffolie. Es handelt sich folglich um eine flache Gesamteinheit, die daher problemlos im Fußraum integriert werden kann, ohne die Fußraumgröße in irgendeiner Weise nachteilig zu verkleinern. Das Airbagmodul kann ein Gehäuse mit dem Luftsack, der darin z.B. gefaltet aufgenommen ist, welches Gehäuse in das Trägerelement integriert ist, aufweisen. Denkbar ist statt einer Kunststofffolie auch die Verwendung eines Gewebes, eines Vliesstoffs und dergleichen. Über die Abdeckung kann das Airbagmodul am Trägerelement fixiert sein. Alternativ kann das Airbagmodul am Teppich oder der Karosserie befestigt sein.
Die Abdeckung selbst, die beim Zünden des Airbags vom Trägerelement, an dem sie befestigt ist, abgehoben wird, kann auf unterschiedliche Weise am Trägerelement respektive dem Schaumelement befestigt sein. Denkbar sind hierzu mehrere Schraub-, Niet- oder Rastverbindungen, oder eine Klebe- oder Klemmverbindung oder ein überlappender Schal. Die entsprechend gewählte Verbindungsart respektive die Anzahl etwaiger lokaler Verbindungspositionen wird so gewählt, dass sich für den „Normalbetrieb“ eine hinreichend stabile, über die Abdeckung gekapselte Einheit ergibt, jedoch im Falle der Zündung des Airbags die Abdeckung problemlos vom Trägerelement getrennt werden kann.
Für die Befestigung der Abdeckung ist es dabei zweckmäßig, wenn die Abdeckung entlang wenigstens zweier einander gegenüberliegender Seitenränder, mit denen sie das Trägerelement seitlich übergreift, mit dem Trägerelement verbunden ist. Die Abdeckung umgreift also an zwei gegenüberliegenden Seiten, beispielsweise links und rechts, das Trägerelement. Die entsprechenden Verbindungen sind in diesem Seitenbereich positioniert, beispielsweise in Form einfacher dort gesetzter Kunststoffnieten, die mit dem Trägerelement in Form eines Schaumkörpers beispielsweise kunststoffverschweißt sind. Alternativ kann auch ein Gewebe oder eine Folie umwickelt oder ein Schrumpfschlauch aufgeschrumpft werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, die Abdeckung mit einer Sensorfolie zur Ermittlung einer Beschädigung der Abdeckung auszurüsten. Wie beschrieben befindet sich der Fersenairbag in der Montagestellung im Fußraum, das heißt, dass er permanent einer gewissen Belastung durch die im Fußraum befindlichen Füße der Person ausgesetzt ist. In der Montagestellung ist der Fersenairbag von einem den Karosserieboden respektive den Fahrzeugboden auskleidenden Teppich übergriffen, auf dem die Füße der Person ruhen. Durch die Fußbewegung oder gegebenenfalls auch Abstützung wird jedoch eine entsprechende Belastung auf die Abdeckung ausgeübt. Ist die Abdeckung mit einer Sensorfolie versehen, über die beispielsweise ein Einreißen oder Durchreiben der Abdeckung erkannt werden kann, kann diese Information, die natürlich an eine zugeordnete Steuerungseinrichtung, über die der Fersenairbag gesteuert wird, gegeben wird, entsprechend verarbeitet und der Nutzer auf einen erforderlichen Austausch oder Ähnliches hingewiesen werden.
Das Airbagmodul selbst weist für seine Funktion einen Gasgenerator auf, der möglichst klein ausgelegt ist respektive in seiner Geometrie so ausgeführt ist, dass er problemlos entsprechend integriert werden kann. Bevorzugt wird der Gasgenerator, bezogen auf die Montagestellung, in der oberen Hälfte, insbesondere im oberen Drittel des Airbagmoduls, positioniert. Hierüber kann sichergestellt werden, dass er gegen Feuchte geschützt ist, nachdem beispielsweise bei Nässe oder im Winter über die Schuhe eine gewisse Menge an Feuchtigkeit in den Fußraum eingebracht wird. In dieser quasi oberen Position ist er aber auch gegen Stöße und Vibrationen gut geschützt. Bei Bedarf kann der Gasgenerator auch knapp unterhalb der oberen Hälfte oder auch in der unteren Hälfte angeordnet werden. Ein Befüllen des Gasgenerators ist über eine Gaslanze oder einen externen Generator möglich.
Neben dem Fersenairbag selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie sowie wenigstens einen Fersenairbag der vorstehend beschriebenen Art, der mit seiner Formschlussstruktur formschlüssig mit einer Karosseriestruktur verbunden ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist bevorzugt natürlich sowohl im Fahrer- als auch im Beifahrerfußraum einen solchen Fersenairbag auf bzw., wenn es sich um ein entsprechend größer dimensioniertes Fahrzeug handelt, in allen Fußräumen, denen entsprechend verstellbare Sitze zugeordnet sind und in denen die mit dem erfindungsgemäßen Fersenairbag erzielbare Verlagerung des Fersenauflaufpunktes zu Schutzzwecken dienlich ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Fersenairbag von einem Teppich, der nicht mit dem Fersenairbag verbunden ist, übergriffen ist. Ein solcher Teppich kleidet wie beschrieben den Innenraumboden aus. Er übergreift auch den Fersenairbag, das heißt, dass dieser nicht sichtbar ist. Der Teppich ist jedoch nicht mit dem Fersenairbag verbunden, nachdem der Teppich beim Entfalten des Luftsacks mit angehoben wird, so dass es letztlich zu einer Relativbewegung des Teppichs zum Fersenairbag durch die extreme Volumenvergrößerung des Luftsacks beim Entfalten kommt. Alternativ kann der Fersenairbag auch mit dem Teppich verbunden sein.
Wie beschrieben ist mit einem solchen Fersenairbag eine Verlagerung bzw. Verschiebung des Fersenauflagepunktes, also des Fersenabstützpunktes relativ zur Karosserie möglich. Dieser Fersenauflagepunkt befindet sich am Übergang des horizontalen Bodenbereichs des Fußraums zum in der Regel schräg nach oben laufenden Karosseriebereich. Durch das Zünden des Airbags wird über den Airbag, der eine entsprechende Geometrie aufweist, eine solche schräge Abstützfläche ausgebildet, die, wie originär letztlich die Karosseriewand, schräg zur horizontalen Bodenfläche verläuft, so dass sich wiederum in dem Übergangsbereich der horizontalen Bodenfläche zur schräg verlaufenden, über den entfalteten Airbag definierten Abstützfläche der quasi in Richtung des Fahrzeughecks verlagerte Fersenabstützpunkt ausbildet. Dabei ist es denkbar, dass über den Airbag auch eine Abstützflächenform erzeugen lässt, die nicht der Form der Karosseriewand, also der Spritzwand entspricht, worüber der Fersenabstützpunkt variiert werden kann. Um diesen Fersenabstützpunkt eindeutig definieren zu können, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung vor, dass am Teppich eine benachbart zu einem unteren Ende des Fersenairbags verlaufende, scharnierartige Biegelinie ausgebildet ist. Über diese Biegelinie wird sichergestellt, dass der Teppich, der wie beschrieben nicht mit dem Fersenairbag verbunden ist, sich definiert um diese Biegelinie aufstellt, wenn der Airbag gezündet wird. Es kommt zu keiner unkontrollierten Teppichbewegung, vielmehr ergibt sich ein klarer Übergang des nicht über den Airbag angestellten, horizontalen Teppichbereichs zum abstützenden, widerlagerartig über den Airbag angestellten Teppichbereich. Über diese Biege- oder Scharnierlinie wird folglich der Übergang, der den Fersenauflagepunkt definiert, entsprechend klar ausgebildet. Denkbar ist es alternativ auch, dass der Airbag nur zum Ausfüllen des Fußraums und als Dämpfungselement dient, so dass z.B. ein Wegknicken des Fußgelenks von der Fußablage oder der Pedalerie vermieden wird bzw. eine Bewegung gedämpft wird. In diesem Fall bliebe der Fersenabstützpunkt unverändert.
Dabei kann am Teppich auch eine benachbart zu einem oberen Ende des Fersenairbags verlaufende, scharnierartige Biegelinie ausgebildet sein. Das heißt, dass auch im Bereich des oberen Endes des sich entfaltenden Luftsacks der Teppich um eine definierte Biegelinie gebogen werden kann, so dass sich auch in diesem Bereich keine unkontrollierte Teppichwölbung ergibt und insbesondere das obere Teppichende entsprechend fixiert ist, mithin also nicht in den Fußraum peitschenartig geschlagen werden kann.
Der Teppich selbst weist bevorzugt eine Teppichschicht und eine unterhalb dieser aufgebrachte Trägerschicht, insbesondere eine Schaumschicht auf, wobei die Trägerschicht nicht in dem Bereich, in dem der Teppich das Airbagmodul übergreift, vorgesehen ist. Der Teppich ist also ein mehrlagiges Gebilde. Er besteht einerseits aus der Teppichschicht, zumeist ein entsprechendes Gewirke oder Gewebe, und andererseits aus einer mit der Teppichschicht verbundenen Trägerschicht, zumeist eine Schaumschicht. Diese Trägerschicht ist relativ stabil, so dass der Teppich selbst eine hierüber vorgegebene, dreidimensionale Form aufweist und insbesondere über die Trägerschicht eine definierte dreidimensionale Bodenform definiert wird, so dass der Teppich als stabileres Gebilde auf den Karosserieboden gelegt und bereits hierüber positionsfest angeordnet werden kann. Eine separate Verklebung oder sonstige Befestigung erfolgt regelmäßig nicht. Diese Trägerschicht ist jedoch nicht in dem Bereich vorgesehen, in dem der Teppich den Fersenairbag übergreift, das heißt, dass in diesem Bereich nur die Teppichschicht gegeben ist. Es bildet sich demzufolge eine entsprechende Kante dort aus, wo die Trägerschicht entfernt ist und nur noch die Teppichschicht gegeben ist. Dieser Kantenbereich kann nun als Biegelinie im vorstehend beschriebenen Sinne dienen.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann am Teppich auch eine die Biegelinie definierende Leiste angeordnet sein, die mit einer Unterkonstruktion verbunden ist. Diese Leiste, die auch als Schiene oder Lineal bezeichnet werden kann, wird beispielsweise nach Positionieren des Teppichs auf die Teppichschicht aufgelegt und beispielsweise mit Verbindungsschrauben mit der Unterkonstruktion, also der Karosserie, verschraubt. Hierüber kann gleichermaßen eine entsprechende klare, scharfe Biegelinie für die lose Teppichschicht definiert werden, natürlich auch in Kombination mit einer etwaigen über die Trägerschicht definierten Biegekante.
Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass der Teppich über hakenartige Verbindungen an der Unterkonstruktion fixiert ist. An der Teppichschicht oder der Trägerschicht können entsprechende Rasthaken oder Ähnliches unterseitig vorgesehen sein, die in entsprechende Durchbrechungen in der Unterkonstruktion, also der Karosserie, eingerastet sind, so dass hierüber wiederum eine entsprechende Fixierung zur Unterkonstruktion gegeben ist, worüber die Biegelinie definiert werden kann.
Schließlich ist es auch denkbar, dass an der Unterseite der Trägerschicht oder der Teppichschicht eine die Biegelinie definierende, linienartige Materialausnehmung vorgesehen ist. Hier wird beispielsweise in die Trägerschicht eine entsprechende längslaufende Nut eingebracht, die die Biegelinie definiert. In diesem Fall kann der Teppichbereich, der den Fersenairbag übergreift, auch die Trägerschicht aufweisen, die jedoch an der Biegelinie entsprechend geschwächt ist, so dass dort letztlich nur die Teppichschicht vorhanden ist, die dann leicht bei der Airbagzündung um die Biegelinie gebogen werden kann.
Wenn sich der Airbag entfaltet, kommt es wie beschrieben zu einer Verlagerung des Teppichs, dieser wird in den Fußraum vorgewölbt. Hierbei kommt es auch zu einer Teppichbewegung im rechten und linken Seitenbereich. Um diese seitliche Bewegung in ausreichendem Maß zu ermöglichen, sieht die Erfindung ferner vor, dass der Teppich an einer oder an beiden Längsseiten, wie regelmäßig üblich, mit einem oder zwei Verkleidungselementen, üblicherweise einem länglichen Kunststoffbauteil, das einerseits im Schwellerbereich angeordnet ist, andererseits im Bereich der Mittelkonsole oder von der Mittelkonsole selbst gebildet wird, abgedeckt ist. Dabei erstreckt sich der Teppich mit einem Seitenabschnitt derart unterhalb des Verkleidungselements, dass er bei Entfalten des Airbags mit dem Seitenabschnitt unter dem Verkleidungselement herausziehbar ist. Wird der Airbag gezündet, so wölbt sich der Teppich in dem Fußraum. Um dieses Auswölben aufgrund einer Teppichverspannung nicht zu behindern, erlaubt die Erfindungsausgestaltung quasi das Nachführen des oder der seitlichen Teppichabschnitte, die unter dem oder den Verkleidungselementen herausgezogen werden, so dass sich der Luftsack auch vollständig in Querrichtung, bezogen auf das Fahrzeug, entfalten kann. Der Teppich ist also an den Seiten weder in irgendeiner Weise befestigt noch sonst wie gehaltert, vielmehr kann er bei entsprechender, vom Entfalten resultierender Krafteinwirkung seitlich herausgezogen werden.
Alternativ zu einem solchen Herausziehen der Teppichabschnitte unterhalb des Verkleidungselements ist es denkbar, dass der Teppich wiederum an einer oder an beiden Längsseiten mit einem Verkleidungselement abgedeckt ist, wobei sich der Teppich mit einem Seitenabschnitt unterhalb des Verkleidungselements erstreckt, wobei in dieser Variante der Teppich zur Ausbildung einer Aufreißlinie im Bereich des Verkleidungselements perforiert ist. Durch eine solche Perforation, die bevorzugt in einem Bereich unterhalb des Verkleidungselements und damit verdeckt vorgesehen ist, wird ermöglicht, dass der Teppich längs dieser Perforation aufreißt und sich demzufolge nicht gegen ein weiteres Entfalten des Airbags sperrt, so dass wiederum der Airbag sich vollständig auch in Querrichtung entfalten kann.
Gemäß einer dritten Variante ist es denkbar, dass das Verkleidungselement selbst, das den Teppich im Seitenbereich übergreift, im Bereich des am Teppich anliegenden Endes einen flexibel ausgebildeten Abschnitt aufweist oder über eine Biegelinie aufbiegbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kommt es zu einer gezielten Deformation des Verkleidungselements selbst, resultierend aus der beim Entfalten des Airbags auf das Verkleidungselement einwirkenden Kraft. Ein entsprechender entweder vom Material her flexibler oder über eine Biegelinie biegbar ausgestalteter Abschnitt des Verkleidungselements wird beim Entfalten des Luftsacks deformiert, also angehoben, so dass dieser Abschnitt der Nachführung des Teppichs und damit der Luftsackentfaltung in Querrichtung nicht entgegensteht.
Während im Beifahrerfußraum keine Gegenstände das Entfalten des Airbags behindern, befindet sich im Fahrerfußraum die Pedalerie, über die ein pilotiertes Fahren möglich ist. Damit diese Pedalerie das Entfalten des Airbags nicht übermäßig behindert, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Airbag im aufgefalteten Zustand eine an eine benachbarte Pedalerie angepasste Form aufweist. Der Airbag faltet sich folglich in Richtung der Pedalerie oder auch gegen die Pedalerie, ist jedoch so geformt, dass er in seiner Endform die Position respektive Geometrie der Pedalerie berücksichtigt. Dabei kann am Teppich wenigstens eine Vertiefung eingeformt sein, in die sich bei entfaltetem Airbag wenigstens ein Pedal einlegt. Natürlich können auch mehrere solcher Vertiefungen vorgesehen sein, sollten mehrere Pedale vorgesehen sein, die sich aber auch in eine gemeinsame Vertiefung einlegen können. Diese Ausgestaltung bezweckt, dass im entfalteten Zustand die Oberseite des oder der Pedale quasi bündig in der Oberseite der aufgestellten Teppichlage aufgenommen ist, in der die Vertiefung eingeformt ist. Hierüber kann eine möglichst ebene Abstützfläche ausgebildet werden, in die das oder die Pedale eingebettet sind. Das oder die Pedale haben, grundsätzlich, eine möglichst kanten- und spitzenfreie Rückseite, so dass eine Beschädigung des Luftsacks durch ein Pedal beim Entfalten ausgeschlossen ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fersenairbags,
2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Fersenairbag in nicht gezündetem Zustand,
3 die Anordnung aus 2 mit ausgelöstem Airbag,
4 eine Prinzipdarstellung zur Ausbildung einer Biegelinie,
5 eine weitere Prinzipdarstellung zur Ausbildung einer Biegelinie,
6 eine Prinzipdarstellung einer ersten Möglichkeit der Seitenabschnittsausgestaltung des Teppichs,
7 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Möglichkeit der Seitenabschnittsausgestaltung des Teppichs,
8 eine Prinzipdarstellung einer dritten Möglichkeit der Seitenabschnittsausgestaltung des Teppichs, und
9 eine Prinzipdarstellung der Einbettung der Pedalerie in die aufgefaltete Schutzstruktur.

1 zeigt eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fersenairbags 1. Dieser umfasst ein Trägerelement 2, vorzugsweise in Form eines Schaumelements, das also aus einem aufgeschäumten, jedoch ausreichend stabilen Kunststoff besteht. Das Trägerelement 2 weist eine Rückseite 3 auf, die mit einer dreidimensionalen Formschlussstruktur 4 versehen ist, die hier beispielsweise eine sich über die Breite des Trägerelements 2 erstreckende Stufe 5, die an die ansonsten ebene Unterseite anschließt, sowie eine querverlaufende Nut 6 umfasst. Die gezeigte Formschlussstruktur 4 respektive deren Geometrie ist jedoch lediglich exemplarisch, sie kann auch beliebig anders dreidimensional gestaltet sein. In jedem Fall ist die Formschlussstruktur 4 ein Negativbild einer dreidimensionalen Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs, also des Fahrzeugbodenblechs, an dem der Fersenairbag 1 montiert werden soll. Über die Formschlussstruktur 4 in Verbindung mit der Karosseriestruktur ergibt sich ein dreidimensionaler Formeingriff, über den der Fersenairbag 1 positionsgenau festgelegt und fixiert ist, ohne dass hierzu zusätzlich Befestigungselemente erforderlich sind. Die eigentliche finale Fixierung erfolgt sodann, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, über einen übergreifenden Teppich.
Der Fersenairbag 1 weist ferner ein Airbagmodul 7 auf, umfassend einen zusammengefalteten Luftsack 8 sowie eine Aufnahme 9 für einen Gasgenerator 10 nebst zugeordnetem Diffusorröhrchen 11. Das Airbagmodul 7 ist im zusammengelegten Zustand flächig, es ist etwas kleiner als die Oberseite 12 des Trägerelements 2, auf der das flächige Airbagmodul 7 aufgelegt wird. Dargestellt ist ferner ein Halteblech 13, das einerseits mit dem Gasgenerator 10 verbunden wird, und das andererseits an der Karosserie fixiert wird. Dieses Halteblech 13 dient einzig und allein der Halterung respektive Sicherung des Gasgenerators 10, damit der Gasgenerator 10 während des Zündvorgangs, im Rahmen dessen der Gasgenerator 10 ein hohes Gasvolumen, über das der Luftsack 8 aufgeblasen wird, erzeugt, in Position bleibt und, nachdem er nur im Kollisionsfall betrieben wird, nicht verrutscht, so dass eine vollständige Befüllung des Luftsacks 8 sichergestellt ist.
Gezeigt ist des Weiteren eine Abdeckung 14, bevorzugt eine Kunststofffolie, die gegebenenfalls zusätzlich mit einer Sensorfolie ausgerüstet ist. Die Größe der Abdeckung 14 ist etwas größer als die des Airbagmoduls 7, so dass die Abdeckung 14 das Airbagmodul 7 vollständig übergreift. An beiden Längsseiten der Kunststoff-Abdeckung 14 sind mehrere, zum Trägerelement 2 hin ragende Ösen 15 angeformt, wobei die Ösen 15 in der Montagestellung jeweils eine Seitenwand 16 des Trägerelements 2 seitlich übergreifen. Mittels geeigneter Befestigungselemente 17, hier beispielsweise in Form von Kunststoffnieten, die in entsprechende Öffnungen am Trägerelement 2 eingesteckt oder in das Trägerelement materiell eingedrückt werden, erfolgt die Befestigung der Abdeckung 14 am Trägerelement 2, wobei die Kunststoffnieten hierzu beispielsweise mit dem Kunststoffmaterial des Trägerelements 2 verschweißt werden.
Insgesamt ergibt sich ein sehr flacher Aufbau des Fersenairbags 1, wenn die Teile zusammengesetzt sind, wobei die dreidimensionale Rückseitengeometrie, also die Formschlussgeometrie 4, des Trägerelements 2 für die sichere und positionsgenaue Montage an der Karosserie Sorge trägt. Das Trägerelement 2, wie beschrieben bevorzugt ein Schaumelement, ist einerseits hinreichend stabil, so dass es beim Entfalten des Luftsacks 8 auch belastet werden kann, und seine Form nicht ändert. Darüber hinaus bietet es auch eine gewisse Dämpfungsfunktion, insbesondere resultierend aus der gegebenen Schaumstruktur.
2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Montagesituation des Fersenairbags 1. Gezeigt ist ausschnittsweise ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 18 umfassend eine Karosserie 19, wobei die Karosserie 19 einen horizontalen Karosserieabschnitt 20 sowie einen davon schräg nach oben laufenden Karosserieabschnitt 21 aufweist. Dieser weist eine dreidimensionale Karosseriestruktur 22 auf, hier in Form einer Stufe 23, vergleichbar mit der Stufe 4 des Trägerelements 2. Natürlich kann auch ein entsprechender länglicher Vorsprung Teil der Karosseriestruktur 22 sein, korrespondierend zu der Nut 6 des Trägerelements 2 und Ähnliches. Die Karosseriestruktur 22 ist folglich ein Positivbild der Formschlussstruktur 4. Ersichtlich greift das Trägerelement 2 mit seiner Formschlussstruktur 4 formschlüssig in die Karosseriestruktur 22, zu der natürlich auch der dem großflächigen Rückseitenabschnitt des Trägerelements 2 entsprechende Karosseriebereich zählt, ein, wobei über diesen Formschlusseingriff die positionsgenaue Festlegung des Fersenairbags 1 erfolgt. Gezeigt ist des Weiteren das Airbagmodul 7 sowie die Abdeckung 14.
Ferner ist ein Teppich 24 gezeigt, der die Karosserie 19, also den Innenraumboden, belegt. Dieser besteht einerseits aus einer oberen Teppichschicht 25 sowie einer damit fest verbundenen, relativ steifen bzw. stabilen Trägerschicht 26, die dem Teppich 24 Stabilität und Form verleiht. Die Trägerschicht 26 erstreckt sich nur bis zu einer Kante 27, über die eine Biegelinie gebildet wird, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Bis zur Kante 27 verläuft die Teppichschicht 25 ungestützt, also insbesondere in dem Bereich, in dem der Teppich 24 und damit die Trägerschicht 25 den Fersenairbag 1 übergreift. Am oberen Ende ist die Trägerschicht 26 wieder vorhanden und demzufolge der Teppich 24 wieder stabil, die Teppichschicht 25 ist fixiert.
2 zeigt den Luftsack 7 im zusammengefalteten Zustand. Im Kollisionsfall erfolgt die Zündung über den Gasgenerator 10, der Luftsack 7 wird aufgeblasen und vergrößert sein Volumen. Seine Form ist spezifisch vorgegeben. Durch die Volumenvergrößerung kommt es zu einem Aufwölben der Teppichschicht 25, die lose auf dem Fersenairbag 1 aufliegt, wie 3 zeigt. Das heißt, dass beim Füllen des Luftsacks 7 einerseits die Abdeckung 14 aus ihrer Befestigung am Trägerelement 2 gelöst respektive herausgerissen und mitgenommen wird, andererseits aber auch die lose Teppichschicht 25 mit bewegt wird. Diese schwenkt um eine Biegelinie 28, die über die Kante 27 gebildet wird, und in ähnlicher Weise um eine obere Biegelinie, die sich im Bereich des Übergangs der Teppichschicht 25 zur Trägerschicht 26 ergibt, was aber nicht näher dargestellt ist. Längs dieser Biegelinie 28, die sich in Fahrzeugquerrichtung quer durch den Fußraum erstreckt, wird eine definierte Position für den Fersenauflagepunkt, an dem die Ferse einer in einem benachbarten Sitz sitzenden Person im Kollisionsfall abgestützt wird, definiert. Um diese Biegelinie 28 schwenkt folglich die lose Teppichschicht 25 auf, so dass sich, auch resultierend aus der Geometrie des Luftsacks 7, eine entsprechende Abstützfläche 29 ergibt, an der der Fuß der Person abgestützt ist. Der Fersenauflagepunkt, der gemäß 2 im ungezündeten Zustand weiter vorne in Fahrzeuglängsrichtung positioniert ist und dem Übergang des horizontalen in den schräg angestellten Teppichabschnitt entspricht, ist folglich deutlich zum Fahrzeuginneren hin verschoben.
4 zeigt eine zusätzliche Möglichkeit zur Ausbildung der Biegelinie 28. Hier ist zusätzlich zur Kante 27 eine Leiste 29 mittels geeigneter Befestigungselemente 30 an der Karosserie 19 verschraubt. Diese Leiste 29 erstreckt sich ebenfalls in Querrichtung des Fahrzeugs über den Teppich 24. Die vordere Leistenkante definiert wiederum, hier in Verbindung mit der Kante 27, die entsprechende Biegelinie. Bei dieser Variante wäre es nicht unbedingt erforderlich, die Trägerschicht 26 im Bereich des Übergriffs über den Fersenairbag 1 zu entfernen.
Zusätzlich ist hier die Möglichkeit angedeutet, eine nutartige Materialausnehmung 31 an der Teppichschicht 25 auszubilden, wiederum zur Unterstützung respektive Ausbildung der Biegelinie 28, wobei diese Materialausnehmung 31 optional oder alternativ zur Verwendung einer Leiste 29 ist. Die Materialausnehmung kann auch an der Trägerschicht 26 vorgesehen werden, wenn eine solche im Bereich der gewünschten Biegelinie vorhanden ist.
5 zeigt eine Ausgestaltung, bei der an der Unterseite des Teppichs 24 respektive der Teppichschicht 25 mehrere Rastelemente 32 vorgesehen sind respektive vorspringen, die entsprechende Durchbrechungen 33 der Karosserie 19 einschnappen. Hierüber wird, wiederum hier zusätzlich zur Kante 27, die Biegelinie 28 definiert, nachdem der Teppich 24 über diese Verrastung oder Verschnappung karosserieseitig fixiert ist. Alternativ können die Rastelemente auch an der Trägerschicht vorhanden sein, sofern eine solche vorhanden ist.
6 zeigt einen Ausschnitt des Kraftfahrzeugs 1, wobei hier der Teppich 24 mit seinen Seitenabschnitten 34, 35 unter länglichen Verkleidungselementen 36, 37, beispielsweise Schweller- oder Mittelkonsolenverkleidungen oder Ähnlichem, positioniert sind, das heißt, dass die Verkleidungselemente 36, 37 die Seitenabschnitte 34, 35 überdecken. Unter den Verkleidungselementen 36, 37 ist, gegebenenfalls auch gefaltet, hinreichend viel Teppichmaterial gegeben, das, wie die Pfeile P zeigen, bei Entfalten des Luftsacks 7 unter dem Verkleidungselement 34, 35 herausgezogen wird, das heißt, dass seitlich Material nachgeführt wird und es demzufolge zu einer ganzheitlichen Ausprägung des Luftsacks 7 auch in Querrichtung des Fahrzeugs kommt. Das heißt, dass der Luftsack 7 sich voll entfalten kann, der Teppich 24 behindert diese Entfaltung in Querrichtung nicht, ebenso wenig wie in Hochrichtung. Bevorzugt ist im Bereich der Seitenabschnitte 34, 35 nur die Teppichschicht 25 vorhanden, so dass die Seitenabschnitte 34, 35 hinreichend flexibel sind.
7 zeigt eine vergleichbare Anordnung seitens des Kraftfahrzeugs 1, bei der der Teppich 24 wiederum im Bereich der Seitenabschnitte 34, 35 von den Verkleidungselementen 36, 37 übergriffen ist. Bei dieser Ausgestaltung weist jedes Verkleidungselement 36, 37 einen quasi inneren Abschnitt 38, 39 auf, der entweder aus einem flexibleren Material als der Rest des Verkleidungselements 36, 37 ist, oder der über eine Biegelinie klappbar ausgestaltet ist. Kommt es zu einem Entfalten des Luftsacks 7, so wird, wie die Pfeile P in 7 zeigen, der entsprechende Abschnitt 38, 39 nach oben geschwenkt, so dass er die Bewegung des entsprechenden Seitenabschnitts 34, 35 nicht behindert und sich auch hier der Luftsack 7 vollständig auch in Querrichtung entfalten kann. Auch hier kann im Bereich der Seitenabschnitte 34, 35 nur die Teppichschicht 25 vorhanden sein, nicht aber die Trägerschicht 26.
8 zeigt schließlich einen Ausschnitt des Kraftfahrzeugs 1, bei der der Teppich 24 im Bereich seiner Seitenabschnitte 34, 35 mit einer Perforation 40, 41, beispielsweise in Form von Längsschlitzen oder dergleichen, versehen ist. Die jeweilige Perforation 40, 41 liegt jeweils unterhalb des entsprechenden Verkleidungselements 36, 37, ist also nicht sichtbar. Kommt es zum Entfalten des Luftsacks 7, so reißt der Teppich 24 entlang der Perforationen 40, 41 auf, das heißt, dass der jeweils von dem Verkleidungselement 36, 37 übergriffene Seitenabschnitt 34, 35 aufgetrennt oder abgerissen wird und die Entfaltbewegung nicht behindert. Auch hier kann im Bereich der Seitenabschnitte 34, 35 nur die Teppichschicht 25 vorhanden sein, nicht aber die Trägerschicht 26.
9 zeigt schließlich einen Ausschnitt des Fahrzeugs bei entfaltetem Luftsack. Gezeigt sind zusätzlich zwei Pedale 42, 43, unterhalb welcher der Fersenairbag 1 angeordnet ist und sich entfaltet. Am Teppich 24 und gegebenenfalls auch in der Entfaltgeometrie des Luftsacks 7 sind Vertiefungen 44, 45 ausgebildet, in die die Pedale 42, 43 eingelegt werden, wenn sich von unten kommend der Luftsack 7 respektive der Teppich 24 gegen die Pedale 42, 43 faltet. Die Pedale 42, 43, die quasi ebene Oberflächen aufweisen, werden so eingelegt und eingebettet, dass sich insgesamt über den Teppich 24 sowie die Pedalflächen eine geschlossene respektive ebene Oberfläche ergibt. Das heißt, dass die Pedalerie respektive Pedalgeometrie bezüglich der Ausbildung der Abstützfläche mit berücksichtigt wird und folglich der Teppich 24, gegebenenfalls eben auch der Luftsack 7, quasi eine Negativform der Pedalerie aufweisen, so dass sich eine homogene Abstützfläche ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018118903 A1 [0003]

Claims

Fersenairbag für ein Kraftfahrzeug, mit einem Trägerelement (2), ein an einer Vorderseite (12) des Trägerelements (2) angeordnetes Airbagmodul (7) und eine am Trägerelement (2) befestigte, das Airbagmodul (7) abdeckende Abdeckung (14), wobei eine Rückseite (3) des Trägerelements (2) eine dreidimensionale Formschlussstruktur (4) zur Verbindung mit einer dreidimensionalen Karosseriestruktur (22) des Kraftfahrzeugs in der Montagestellung aufweist.
Fersenairbag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (2) ein Schaumelement ist.
Fersenairbag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (14) eine Kunststofffolie, ein Gewebe oder ein Vlies ist.
Fersenairbag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Airbagmodul (7) über die am Trägerelement (2) befestigte Abdeckung (14) fixiert ist.
Fersenairbag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (14) über mehrere Schraub-, Niet- oder Rastverbindungen (17) oder eine Klebe- oder Klemmverbindung mit dem Trägerelement (2) verbunden ist.
Fersenairbag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (14) entlang wenigstens zweier Seitenränder, mit denen sie das Trägerelement (2) seitlich übergreift, mit dem Trägerelement (2) verbunden ist.
Fersenairbag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (14) mit einer Sensorfolie zur Ermittlung einer Beschädigung der Abdeckung (14) versehen ist.
Fersenairbag nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Airbagmodul (7) einen Gasgenerator (10) aufweist, der, bezogen auf die Montagestellung, in der oberen Hälfte, insbesondere im oberen Drittel des Airbagmoduls (7) positioniert ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie (19) sowie wenigstens einen Fersenairbag (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, der mit seiner Formschlussstruktur (4) formschlüssig mit einer Karosseriestruktur (22) verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fersenairbag (1) von einem Teppich (24), der nicht mit dem Fersenairbag (1) oder der mit dem Fersenairbag (1) verbunden ist, übergriffen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Teppich (24) eine benachbart zu einem unteren Ende des Fersenairbags (1) verlaufende, scharnierartige Biegelinie (28) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Teppich (24) eine benachbart zu einem oberen Ende des Fersenairbags (1) verlaufende, scharnierartige Biegelinie ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Teppich (24) eine Teppichschicht (25) und eine unterhalb dieser aufgebrachte Trägerschicht (26), insbesondere Schaumschicht aufweist, wobei die Trägerschicht (26) nicht in dem Bereich, in dem der Teppich (24) das Airbagmodul (7) übergreift, vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Teppich (24) eine die Biegelinie (28) definierende Leiste (29) angeordnet ist, die mit einer Unterkonstruktion verbunden ist, vorgesehen ist, oder dass der Teppich (24) über hakenartige Verbindungen (32) an der Unterkonstruktion fixiert ist, oder dass an der Unterseite der Trägerschicht (26) oder der Teppichschicht (25) eine die Biegelinie (28) definierende, linienartige Materialausnehmung (31) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Teppich (24) an einer oder beiden Längsseiten mit einem Verkleidungselement (36, 37) abgedeckt ist, wobei sich der Teppich (24) mit einem Seitenabschnitt (34, 35) derart unterhalb des Verkleidungselements (36, 37) erstreckt, dass er bei Entfalten des Airbags (8) mit dem Seitenabschnitt (34.35) unter dem Verkleidungselement (36, 37) herausziehbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Teppich (24) an einer oder an beiden Längsseiten mit einem Verkleidungselement (36, 37) abgedeckt ist, wobei sich der Teppich (24) mit einem Seitenabschnitt (34, 35) unterhalb des Verkleidungselements (36, 37) erstreckt, wobei der Teppich (24) zur Ausbildung einer Aufreißlinie im Bereich des Verkleidungselements (36, 37) perforiert ist, oder wobei das Verkleidungselement (36, 37) im Bereich des am Teppich (24) anliegenden Endes einen flexibel ausgebildet Abschnitt (38, 39) aufweist oder einen über eine Biegelinie aufbiegbaren Abschnitt (38, 39) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der Anspruche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (8) im aufgefalteten Zustand eine an eine benachbarte Pedalerie angepasste Form aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Teppich (24) wenigstens eine Vertiefung (44, 45) eingeformt ist, in die sich bei entfaltetem Airbag (8) wenigstens ein Pedal (42, 43) einlegt.