DE102004053674B4 - Frontgassack-Modul für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Frontgassack-Modul für ein Kraftfahrzeug mit einem Gasgenerator (12) und einem durch den Gasgenerator befüllbaren Gassack mit einer einen Gesamtgasraum umschließenden Außenhülle (14), die bei vollständig expandiertem Gassack einen Prallbereich (14a), einen unteren Abstützbereich (14c), der am Armaturenbrett (A) anliegt und einen oberen Abstützbereich, der an der Windschutzscheibe (W) anliegt, aufweist, wobei innerhalb der Außenhülle (14) eine einen Teilgasraum (17) umschließende Innenhülle (16) angeordnet ist, wobei zumindest ein Großteil des vom Gasgenerator (12) kommenden Gases zunächst in den Teilgasraum (17) und von dort über Öffnungen (18) in der Innenhülle (16) in den Hauptgasraum (15) zwischen Innenhülle (16) und Außenhülle (14) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Öffnung (18) als gasleitendes Element ausgebildet ist, das das Gas in einen Bereich zwischen Prallbereich (14a) und unterem Abstützbereich (14c) leitet, wobei sich von einem zentralen Abschnitt (16a) der Innenhülle (16) wenigstens ein schlauchartiger Abschnitt (19) erstreckt, dessen offenes Ende, welches die Öffnung (18) bildet,...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Frontgassack-Modul für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Das Modul für einen Beifahrer-Gassack befindet sich in der Regel im Armaturenbrett oberhalb des Handschuhfaches. Im vollständig expandierten Zustand weist die Gassackhülle einen in Richtung des Beifahrers weisenden Prallbereich und einen Abstützbereich auf, der an Bestandteilen des Fahrzeuges anliegt. Die Gassackhülle kann hierbei so ausgebildet sein, dass ein Teil des Abstützbereichs an der Innenseite der Windschutzscheibe und ein anderer Teil am Armaturenbrett anliegt.
• Ein grundsätzliches Problem beim Einsatz von Gassäcken besteht darin, dass sich nicht in Standard-Sitzposition befindende Insassen (out of position – OoP –) durch den herausschießenden Gassack nicht zu stark belastet werden dürfen. Einen besonders kritischen Fall stellt hierbei die Situation dar, in der ein Kind von beispielsweise 6 Jahren vorgebeugt auf dem Beifahrersitz sitzt und dessen Kopf sich unmittelbar vor dem Armaturenbrett befindet.
• Das Problem des Schutzes von Out-of-Position-Insassen wird noch dadurch verschärft, dass beispielsweise von der US-amerikanischen Gesetzgebung ein verbesserter Schutz ungegurteter Insassen gefordert wird, was in der Regel nur durch eine Erhöhung der Gasgeneratorleistung erfüllt werden kann. Die Erhöhung der Gasgeneratorleistung wirkt sich wiederum negativ auf den Schutz des Out-of-Position-Insassen aus. Naheliegend ist daher eine Reduzierung der in den Airbag eingebrachten Gasgeneratorleistungen im Fall eines Out-of-Position-Insassen. Hierzu gibt es eine Vielzahl von Lösungen, die im wesentlichen eine Gasableitung aus dem Gassack oder dem Modulgehäuse vorsehen. Diese Lösungen beruhen weitestgehend auf aktiven Systemen, die eine Sensierung der Out-of-Position- Situation erfordern. Der Schwachpunkt solcher Systeme ist die Zuverlässigkeit der Out-of-Position-Sensierung.
• Aus der EP 1 415 868 A2 ist ein zweilagig aufgebauter Gassack bekannt. Der innere Gassack dient hier zum Öffnen einer Abdeckung des Gassackgehäuses bei sich entfaltendem Gassack.
• Aus der gattungsbildenden DE 198 56 407 A1 ist ein Frontgassack bekannt, welcher einen zusätzlichen Innensack aufweist, in welchen das Gas zunächst eintritt, so dass dieser Innensack als Gasleitelement dient. Dieser Innensack befindet sich zwischen Armaturenbrett und Windschutzscheibe und dient dazu, die Krafteinleitung in einen Insassen in einer Out-of-Position-Situation zu vermindern.
• Aus der DE 100 18 170 A1 ist eine Seitengassack-Einrichtung bekannt, bei der der eigentliche Seitengassack von einer Hülle umschlossen ist. Kann sich der Seitengassack frei entfalten, so reißt die Hülle auf. Ist jedoch der Entfaltungsweg des Seitengassackes, insbesondere durch einen Insassen, blockiert, so bleibt die Hülle geschlossen und der Aufprallimpuls des Seitengassackes auf den Insassen wird gemildert. Das beschriebene Prinzip lässt sich nicht ohne weiteres auf ein Frontgassack-Modul übertragen.
• Die DE 42 18 659 C2 beschreibt eine Frontgassack-Einrichtung, welche ein Deflektorelement aufweist, das dafür sorgt, dass der Oberkörper des Insassen vor dessen Kopf in Kontakt zum Gassack kommt. Eine Reduzierung der Belastung des Insassen bei einer Out-of-Position-Situation tritt bei Vorhandensein eines solchen Gasleitelementes nicht ein.
• Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein passiv arbeitendes System zu schaffen, das insbesondere den Schutz eines nach vorne gebeugten Kindes verbessert.
• Diese Aufgabe wird durch ein Frontgassack-Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Der Gassack des erfindungsgemäßen Gassack-Moduls ist zweiteilig mit einer Außenhülle und einer Innenhülle ausgebildet. Die Innenhülle schließt sich hierbei unmittelbar an den Einströmbereich des Gases an, so dass sämtliches Gas oder zumindest ein großer Teil des Gases zunächst den von der Innenhülle umschlossenen Teilgasraum durchströmen muss, bevor es in den Hauptgasraum gelangt, der sich zwischen Innenhülle und Außenhülle befindet. Das maximale Volumen des Teilgasraums ist gegenüber dem maximalen Volumen des Gesamtgasraums verhältnismäßig gering, d. h., die maximale Ausdehnung der Innenhülle in den Fahrgastraum ist klein im Vergleich zur maximalen Ausdehnung der Außenhülle.
• Wenigstens eine Öffnung in der Innenhülle ist als Leitelement ausgebildet, die das Gas in einen Bereich zwischen Prallbereich und einem unteren Abstützbereich der Außenhülle lenkt. Dies geschieht dadurch, dass sich von einem zentralen Abschnitt der Innenhülle wenigstens ein schlauchartiger Abschnitt erstreckt, dessen offenes Ende sich bei vollständig expandiertem Gassack im Bereich des dem Insassen zugewandten Endes des Prallabschnitts befindet. Hierdurch wird der Hauptgasraum in sehr ausgeprägter Weise von unten nach oben gefüllt.
• Aufgrund der Tatsache, dass sämtliches Gas, oder zumindest ein großer Teil des Gases, durch den von der Innenhülle umschlossenen Teilgasraum strömt, herrscht hier der größte Druck innerhalb des Gesamtgasraums. Bei geeigneter Ventilation kann der Druck im Teilgasraum deutlich höher als der Druck im Hauptgasraum sein. Dadurch, dass die Ausdehnung der Innenhülle relativ klein ist, ist das Verletzungsrisiko für ein vornüber gebeugtes Kind selbst dann gering, wenn dessen Kopf auf einem vorderen Abschnitt des Armaturenbrettes aufliegt. Dennoch kann die Innenhülle verhindern, dass der Kopf des Kindes in Kontakt zur Windschutzscheibe kommt.
• Dadurch, dass ein Kontakt des Kopfes des Kindes selbst dann ausgeschlossen werden kann, wenn das Kind ungegurtet ist, kann die Entfaltung der Außenhülle mit relativ geringer Kraft erfolgen, so dass der Oberkörper des Kindes mit verhältnismäßig geringer Krafteinleitung in eine aufrechte Position gedrückt werden kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Gas ganz oder teilweise zunächst in einen unteren Bereich der sich entfaltenden Außenhülle gelenkt wird. Durch geeignete Formgebung der Innenhülle kann hierbei der Gasstrom so gelenkt werden, dass die Entfaltung der Außenhülle in einer Art und Weise erfolgt, die für den OoP-Insassen schonend ist. Hierfür ist es insbesondere bevorzugt, dass zwei gasleitende Öffnungen in der Innenhülle vorhanden sind, die das Gas links und rechts eines Zentralbereichs in den Hauptgasraum einleiten. Liegt keine Out-of-Position-Situation vor, kann sich der Gassack also frei entfalten, ist das Vorhandensein der Innenhülle von außen her nicht merklich.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus den nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigen:
• 1–5 die Entfaltung eines Gassacks nach einem ersten Ausführungsbeispiel bei Vorhandensein eines vornüber gebeugten Dummys eines ca. 6-jährigen Kindes,
• 5a einen Schnitt entlang der Ebene A-A aus 5.
• Die 1 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Frontgassack-Moduls und seine Wirkungsweise bei Vorhandensein eines ein 6-jähriges Kind repräsentierenden Dummys D, welcher vornüber gebeugt auf dem Beifahrersitz sitzt. Zunächst werden die Bestandteile des Frontgassack-Moduls mit Bezug auf die 5 erläutert:
  Das Gassack-Modul weist ein im Armaturenbrett A untergebrachtes Gassackgehäuse 10 mit einem Gasgenerator 12 auf. Der Gassack besteht aus einer Außenhülle 14 und einer Innenhülle 16. Die Innenhülle 16 schließt sich unmittelbar an das Gassack-Gehäuse 10 an, so dass sämtliches vom Gasgenerator 12 kommende Gas durch den von der Innenhülle 16 umschlossenen Teilgasraum 17 strömen muss. Von dort aus strömt das Gas durch gasleitende Öffnungen 18 in den sich zwischen Innenhülle 16 und Außenhülle 14 befindenden Hauptgasraum 15. Der Gesamtgasraum ist also in den Hauptgasraum 15 und den Teilgasraum 17 unterteilt.
• Die Außenhülle 14 weist in der Regel wenigstens eine Ventilationsöffnung auf, durch die das Gas abströmt. Hierdurch wird der Druck im Hauptgasraum 15 begrenzt. Dadurch, dass das Gas zunächst in den Teilgasraum 17 strömt und von da in den Hauptgasraum 15 gelangt, aus welchem es erst dann wieder entweichen kann, ist der Druck im Teilgasraum 17 höher als im Hauptgasraum 15. Die Gasgenerator-Leistung und Ventilationsöffnung werden in der Regel so dimensioniert, dass der Druck im Hauptgasraum 15 dem eines "normalen" Beifahrer-Gassacks entspricht. Fällt in einer Standard-Situation der gegurtete oder ungegurtete Insasse in den vollständig expandierten Gassack, reagiert dieser wie ein gewöhnlicher Gassack. Das Vorhandensein der Innenhülle 16 ist nicht zu spüren.
• Die erfindungsgemäße Verbesserung kommt in Out-of-Position-Situationen, insbesondere bei Out-of-Position-Positionen von Kindern, zum Tragen. In den 1 bis 5 ist das Verhalten des Systems dargestellt, wenn ein Dummy, der ein 6-jähriges Kind repräsentiert, zu Beginn der Gassack-Entfaltung vornüber gebeugt auf dem Armaturenbrett aufliegt.
• Wie in 1 gezeigt, entfaltet sich zunächst sehr schnell die Innenhülle 16, die den relativ kleinen Teilgasraum 17 umschließt. Hierdurch wird ein Auftreffen des Kopfes des Dummys D auf der Windschutzscheibe W zuverlässig verhindert. Dadurch, dass der Teilgasraum 17 relativ klein ist, ist die Krafteinwirkung der sich entfaltenden Innenhülle 16 auf den Kopf trotz des hohen Innendruckes gering. Der Teilgasraum hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.
• Wie in 1 gezeigt, liegt der Kopf an der Innenhülle 16 und somit auch an der Außenhülle 14 an und klemmt die Außenhülle 14 ein. Hierdurch kann sich die Außenhülle 14 nicht nach oben hin ausdehnen und beginnt sich deshalb zunächst, wie insbesondere in den 2 und 3 zu sehen ist, nach vorne und nach unten auszudehnen. Hierdurch entfaltet sich die Außenhülle 14 zwischen Armaturenbrett A und dem Dummy D, so dass der Oberkörper des Dummys nach und nach mit relativ geringer Kraft in eine aufrechte Position gedrückt wird. Diese Art der Entfaltung wird wesentlich durch die Position der gasleitenden Öffnungen 18 unterstützt. Die Innenhülle 16 weist einen zentralen Abschnitt 16a und zwei sich von diesem zentralen Abschnitt 16a erstreckende schlauchartige Abschnitte, im folgenden als Schlauchabschnitte 19 bezeichnet, auf. Die beiden Schlauchabschnitte 19 erstrecken sich links und rechts des zentralen Bereichs 15a des Hauptgasraums 15. Die Schlauchabschnitte 19, deren Stirnseiten offen sind und somit die gasleitenden Öffnungen 18 der Innenhülle 16 bilden, enden in der Nähe des Prallbereichs 14a der Außenhülle 14 und zwar in einem Übergangsbereich zwischen dem Prallbereich 14a und dem unteren Abstützbereich 14c, der am Armaturenbrett A anliegt. Hierdurch wird, wie insbesondere in den 3 und 4 zu erkennen ist, die Entfaltung der Außenhülle 14 von unten her besonders unterstützt, so dass der Kopf des Insassen zusätzlich entlastet wird.
• In einem zentralen Bereich 15a sind unterer Abstützbereich 14c und Prallbereich 14a über Opfernähte 20 miteinander vernäht. Diese reißen während der Gassackentfaltung auf, wobei Energie in diesem Abschnitt dissipiert wird. Dies führt zu einer weiteren Schonung insbesondere des Brustbereichs des Insassen.
• Durch den zweischaligen Aufbau wird also erreicht, dass trotz der Bereitstellung der hohen Rückhaltekraft in einer Anfangsphase die Krafteinleitung in den Insassen vergleichsweise sanft erfolgt.
• Dadurch, dass sich die beiden Schlauchabschnitte 19 links und rechts des Zentralbereichs des Hauptgasraums erstrecken, spürt der Brustbereich des Insassen nur den Innendruck des Hauptgasraums und nicht den höheren Druck des Teilgasraums 17. Eine direkte Anströmung des Insassen erfolgt nicht.
• Es kann sinnvoll sein die Schlauchabschnitte mit der Außenhülle 14, insbesondere mit dem unteren Abstützbereich 14c zu verbinden, beispielsweise zu vernähen.
• Da das Vorhandensein der Innenhülle 16 bei vollständig expandierter Außenhülle 14 nicht spürbar sein soll, muss das Volumen des Teilgasraums 17 wesentlich geringer als das Volumen des Gesamtgasraums sein. Vorzugsweise beträgt das Volumen weniger als 25% des Gesamtvolumens.

Claims (9)

1. Frontgassack-Modul für ein Kraftfahrzeug mit einem Gasgenerator (12) und einem durch den Gasgenerator befüllbaren Gassack mit einer einen Gesamtgasraum umschließenden Außenhülle (14), die bei vollständig expandiertem Gassack einen Prallbereich (14a), einen unteren Abstützbereich (14c), der am Armaturenbrett (A) anliegt und einen oberen Abstützbereich, der an der Windschutzscheibe (W) anliegt, aufweist, wobei innerhalb der Außenhülle (14) eine einen Teilgasraum (17) umschließende Innenhülle (16) angeordnet ist, wobei zumindest ein Großteil des vom Gasgenerator (12) kommenden Gases zunächst in den Teilgasraum (17) und von dort über Öffnungen (18) in der Innenhülle (16) in den Hauptgasraum (15) zwischen Innenhülle (16) und Außenhülle (14) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Öffnung (18) als gasleitendes Element ausgebildet ist, das das Gas in einen Bereich zwischen Prallbereich (14a) und unterem Abstützbereich (14c) leitet, wobei sich von einem zentralen Abschnitt (16a) der Innenhülle (16) wenigstens ein schlauchartiger Abschnitt (19) erstreckt, dessen offenes Ende, welches die Öffnung (18) bildet, sich bei vollständig expandiertem Gassack im Bereich des dem Insassen zugewandten Endes des Prallabschnitts befindet.
2. Frontgassack-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig expandiertem Gassack das Volumen des Teilgasraums maximal 25% des Volumens des Gesamtgasraums beträgt.
3. Frontgassack-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülle unmittelbar mit dem Gasgenerator verbunden ist, und der gesamte Gasstrom zunächst in den Teilgasraum (17) gelangt.
4. Frontgassack-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zentrale Abschnitt (16a) der Innen hülle in vollständig expandiertem Zustand einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
5. Frontgassack-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhezustand Prallfläche und untere Abstützfläche zumindest abschnittsweise über Opfernähte (20) miteinander verbunden sind, die bei vollständig expandiertem Gassack zerstört sind.
6. Frontgassack-Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Opfernähte nur im Bereich der Brust vorgesehen sind.
7. Frontgassack-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei schlauchartige Abschnitte (19) vorhanden sind, die sich links und rechts eines zentralen Bereichs (15a) des Hauptgasraums erstrecken.
8. Frontgassack-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schlauchartige Abschnitt (19) mit der Außenhülle (14) verbunden ist.
9. Frontgassack-Modul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der schlauchartige Abschnitt mit dem unteren Abstützbereich verbunden ist.