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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Richtungsgeber für die Entfaltung
einer Airbags, insbesondere auf einen Richtungsgeber für Beifahrer-Frontairbags.
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Stand der Technik
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Heutzutage
in Kraftfahrzeugen eingesetzte Airbags entfalten sich unter hohem
Druckaufbau und mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, und treten
dabei, nach dem Auslösen
durch ihre Airbagabdeckung, die aus einer oder mehreren Klappen
besteht, aus. Die Entfaltung des Airbags wird unter anderem durch
die Masse der Airbagklappe, durch die Explosionskraft und Faltung
des Airbagmoduls, sowie die tatsächliche
Aufdrückkraft
vorgegeben, wobei letztere die außerhalb der Airbagabdeckung
wirkende Entfaltungskraft ist und im Wesentlichen durch die Art der
in die Airbagabdeckung eingebrachten Schwächung und die Steifigkeit der
Airbagklappenscharniere bestimmt wird.
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Insbesondere
auf der Beifahrerseite ist der Airbag so angeordnet, dass die Airbagabdeckung
mit ihren Klappen auf der oberen, zur Windschutzscheibe gelegenen
Seite der Instrumententafel liegt, so dass die Gefahr besteht, dass
beim Auslösen
der sich rasant ausdehnende Airbag gegen die Windschutzscheibe drückt und
diese zerstört
oder aus dem Scheibenrahmen drückt.
Hochgeschwindigkeitsaufnahmen haben zudem gezeigt, dass bei intakt
bleibender Windschutzscheibe die Instrumententafel durch das Zwischenspreizen
des Airbags hohen Belastungen ausgesetzt ist und sich stark nach unten
bewegen kann. Beide Umstände
sind mit großen
Gefahren für
die Insassen verbunden.
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Besonders
bei stark geneigten Windschutzscheiben wird dieses Problem noch
verschärft,
insbesondere da bei einem Hersteller projektübergreifend häufig die
selbe Instrumententafel (und damit das selbe Airbagmodul mit Abdeckung)
bei Modellen mit gegebenenfalls stark unterschiedlich geneigten Windschutzscheiben
zum Einsatz kommt. Eine projektoptimierte Entwicklung des Airbagmoduls
ist damit nicht möglich.
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Ein
Ansatz zur Minderung der Gefahr, die von der Berührung der Windschutzscheibe
durch den Airbags ausgeht, bestand darin, Opferlagen wie zum Beispiel
Textilbänder
mit Sollbruchlinie bei Airbagmodulen einzusetzen, die zwar den Druck
des Airbags auf die Scheibe verkleinern, jedoch nicht verhindern können.
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Im
Stand der Technik sind weiter Lösungen bekannt,
die die Airbagentfaltung durch Ausgestaltung des Schusskanals lenken
oder durch Sensoren in Abhängigkeit
der Insassensitzposition die Öffnungsgeometrie
der Airbagklappen beeinflussen. Die letztere Lösung ist zum Beispiel aus der
EP 0 929 419 B1 bekannt.
Ebenso sind Lösungen
bekannt, bei denen die Airbagklappen selbst daran gehindert werden
sollen, auf die Windschutzscheibe aufzutreffen, wobei die
DE 103 58 896 A1 dies über ein
Begrenzungsband an der Unterseite der Airbagabdeckung erreicht.
In der
DE 103 07 964
A1 wird hingegen neben einem Schusskanal eine Verbindungslasche
der Airbagklappe offenbart, die verhindern soll, dass bei Auslösen des
Airbags die sich schlagartig öffnenden Klappen
Passagiere verletzen können.
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Die
DE 103 06 385 A1 beschreibt
einen Schusskanal für
einen Airbag, in dem ein starrer Leitflügel angeordnet ist, der den
sich entfaltenden Airbag in eine von der entsprechenden Kanalwand
abweichenden Richtung leitet.
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In
der Technik sind weitere Lösungen
bekannt, um die Austrittsöffnungen
von Airbags zu gestalten und damit die Schussrichtungen zu definieren.
Die
DE 198 46 853
A1 schlägt
vor, den Airbag in einem Gehäuse
anzuordnen mit einer starren Abdeckung, die beim Aufblasen des Airbag
um eine starre Schwenkachse bewegt wird und die Austrittsöffnung und
-richtung definiert. Nach der
US 5,306,042 A wird dies anstelle einer Schwenkachse über einen
Verschiebemechanismus realisiert.
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Bei
der in der
DE 39 18
281 A1 beschriebenen Aufprallschutzvorrichtung ist eine
aufreißbare Klappe
schwenkbar an der Schalttafel eines Kraftfahrzeugs befestigt. Die
Klappe kann aus einer biegsamen, in das aufreißbare Material eingebetteten Einlagematte
bestehen. Wenn der Airbag ausgetreten ist, kann sich die Klappe
aufgrund ihrer elastischen Anlenkung wieder schließen, so
dass keine scharfen Kanten bei einem eventuellen Sekundäraufprall
vorstehen.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Richtungsgebende Vorrichtung
zu entwickeln, die einen Airbag während seiner Entfaltung so
von der Windschutzscheibe ablenkt, dass die oben genannten, bei
bisherigen Airbags vorhandenen Probleme und Gefahren bei der Airbagentfaltung
vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Richtungsgeber für die Entfaltung eines Airbags
gelöst,
der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
erfindungemäße Richtungsgeber
für die Entfaltung
eines Airbags umfasst ein die Airbagentfaltung ausrichtendes, flexibles
Ablenkelement, das bei Auslösen
des Airbags während
der gesamten Airbagentfaltungsphase auf diesen einen gerichteten, richtungsbeeinflussenden
Druck ausübt.
Auf diese Weise wird der Airbag bei seiner Entfaltung von der Windschutzscheibe
weggelenkt, eine Beschädigung oder
Zerstörung
der Windschutzscheibe beim Auslösen
des Airbags verhindert und somit der Schutz der Fahrzeuginsassen
wesentlich verbessert. Durch die Flexibilität des Ablenkelements wird der
zum Weglenken des Airbags von der Windschutzscheibe notwendige Druck
(Kraft) optimal im Hinblick auf die tatsächliche Aufdrückkraft
und die vorgegebene Entfaltungsrichtung des Airbags eingestellt.
Wie bereits erwähnt
hängt die
tatsächliche
Aufdrückkraft
von mehreren Faktoren wie Explosionskraft und in die Airbagklappe
eingebrachte Schwächung
ab. Wenn sich somit sowohl Airbagmodul- wie Fahrzeugmodell-abhängig Änderungen
in der tatsächlichen
Aufdrückkraft
ergeben, wird durch diese Ausgestaltung des Ablenkelements in jedem
Fall der Schutz der Fahrzeuginsassen unter kleinstmöglicher
Beanspruchung des Airbags durch den Druck des Ablenkelements sichergestellt.
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Der
Richtungsgeber besteht aus einer oder mehreren Materialkomponenten
oder einem diese(s) umfassenden Verbundmaterial, wobei die Materialkomponenten
aus der Gruppe der Duroplaste und/oder der Thermoplaste ausgewählt sind.
Durch diese Materialien lassen sich die notwendigen Steifigkeits-/Flexibilitätskriterien
des Richtungsgebers optimal erfüllen.
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Bevorzugt
ist ein Ablenkelement, das um ein steifes Scharnier schwenkbar ist,
so dass seine Orientierung beim Auslösen durch geeignete bzw. gewählte Steifigkeit
vorbestimmbar wird.
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Das
Ablenkelement ist vorteilhafter Weise bei Auslösung des Airbags bis maximal
zu einer Position verschwenkbar, in der das Ablenkelement im Wesentlichen
parallel zur Windschutzscheibe liegt. Auf diese Weise wird auch
bei hohen tatsächlichen Aufdrückkräften jederzeit
sichergestellt, dass es zu keinem gefährlichen Kontakt zwischen Airbag
und Windschutzscheibe kommen kann, wobei bei geringeren tatsächlichen
Aufdrückkräften des
Airbags eine geringere Verschwenkung mit entsprechend geringerer
Beanspruchung des Airbags aufgrund des Drucks des Ablenkelements
ermöglicht
wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Richtungsgeber einen im
Wesentlichen L-förmigen
Querschnitt auf, dessen langer Abschnitt das Ablenkelement bildet
und dessen kurzer Abschnitt ein Befestigungsabschnitt ist. Durch
diese Ausgestaltung kann der Richtungsgeber flexibel in einer Vielzahl
von Airbaganordnungen eingesetzt werden, wobei es die L-Form ermöglicht,
die Befestigungsrichtung des Richtungsgebers senkrecht zur Druckbeauschlagung,
durch den sich ausdehnenden Airbag, zu wählen.
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Im
Hinblick auf eine effektive Umlenkung des sich ausdehnenden Airbags
ist es von Vorteil, dass hierbei eine Lamelle aus dem Befestigungsabschnitt des
Richtungsgebers hervorsteht. Auf diese Weise wird bereits vor Erreichen
des Ablenkelements ein umlenkender Druck von der Lamelle auf die
Airbagoberfläche
ausgeübt,
so dass frühzeitig
eine erste Richtungsänderung
des Airbags stattfindet und ein Kontakt des Airbags mit der Windschutzscheibe
zuverlässig
vermieden wird.
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Die
Richtfunktion des Ablenkelements wird bevorzugt durch die teilweise
Flexibilität
des Richtungsgebers vorgegeben. Die Kombination aus Steifigkeit
und Flexibilität
sorgt somit sowohl für
die notwendige Umlenkung des Airbags und die korrekte Befestigung
des Richtungsgebers als auch für
die kleinstmögliche
Belastung der Airbagoberfläche.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Ablenkelement eine Versteifungsrippe
auf. Hierdurch wird die notwendige Steifigkeit auf strukturell einfache
Weise bereitgestellt.
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Der
Richtungsgeber ist bevorzugt am Instrumententafelträger, an
einem unter dem Instrumententafelträger gebildeten Airbag-Schusskanal oder an
einem den gefalteten Airbag enthaltenden Airbagmodul fixierbar oder
jeweils darin integrierbar, wobei das Ablenkelement einen Druck
von der Windschutzscheibe weg ausübt. Auf diese Weise kann der
Richtungsgeber mit unterschiedlichen Fahrzeugmodellen und Airbaganordnungen
verwendet werden, wodurch die Entwicklung der modellspezifischen
Instrumententafeln sowie der Kosten- und Montagestandort-abhängigen vereinfacht
und kostengünstiger
gestaltet werden kann.
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Der
Richtungsgeber weist besonders bevorzugt eine von lösbar in
unlösbar
umwandelbare Fixierung auf. Dadurch kann der Übergang vom Entwicklungsstadium
zur Serienproduktion vereinfacht und günstiger gestaltet werden, da
derselbe Richtungsgeber in beiden Stadien eingesetzt werden kann.
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Hierbei
umfasst (umfassen) die Materialkomponente(n) bevorzugt ein Füllmaterial
wie Fiberglas und/oder Einlagen wie Maschenware, nicht maschenbildende
Systeme, schwingungsfähiges
Metall und/oder Glasmatten. Diese Füllmaterialien bzw. Einlagen
sind im Hinblick auf die notwendige Steifigkeit besonders geeignet.
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Der
Richtungsgeber umfasst vorteilhafter Weise eine steife Schicht und
eine Gleitschicht. Die Gleitschicht dient dazu, mit dem sich expandierenden
Airbag in Kontakt zu kommen und ihn dabei nicht zu beschädigen, während die
steife Schicht für
die notwendige Richtfunktion und Stabilität des Richtungsgebers sorgt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen
beschrieben, die mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
werden, in denen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
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2 eine
schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
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3 eine
schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
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4 eine
schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
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5 eine
schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
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6 eine
schematische Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
und
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7 schematische
Darstellungen der Airbagentfaltung ohne (a) und mit (b–d) erfindungsgemäßem Richtungsgeber
sind.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Richtungsgebers
für die
Entfaltung eines Airbags gezeigt, die in einer Airbaganordnung eines
Beifahrer-Airbags eingebaut ist. Die Airbaganordnung umfasst einen
formstabilen Instrumententafelträger 1,
an dessen Unterseite ein Airbagschusskanal 2 angeordnet
ist. Unterhalb des Schusskanals 2 schließt sich
ein Airbagmodul 6 an, das einen gefalteten Airbag enthält. Der
formstabile Träger 1 ist
mit Schwächungen 5a, 5b versehen,
die den Träger 1 in
(in diesem Beispiel) zwei Airbagklappen unterteilen und die beim
Airbagauslösen
durch den Explosionsdruck des sich entfaltenden Airbags gebrochen
werden, so dass sich die Klappen öffnen und den Airbag aus der
Instrumententafel austreten lassen. Ferner ist auch die Ausgestaltungsform
einer Airbagklappe (nicht gezeigt) mit nur einer Schwächung, z.
B. Aufbruch- oder Scharnierlinie 5b möglich. Oberhalb der Instrumententafel 1 ist
zudem die Windschutzscheibe 7, 8 mit zwei verschiedenen Scheibenneigungen
angedeutet.
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Der
Richtungsgeber 3 dieser Ausführungsform ist L-förmig ausgebildet
und sein dem kurzen Abschnitt des L entsprechender Befestigungsabschnitt 3a ist
mithilfe einer durch die strichpunktierte Linie angedeuteten Fixierung,
z. B. einer zum formstabilen Träger 1 im
Wesentlichen parallelen Verschraubung, an einer Seite des Schusskanals 2 befestigt.
Obwohl es hier nicht explizit gezeigt ist, kann diese Fixierung
sowohl eine lösbare,
temporäre
Fixierung (z. B. durch ein geeignetes Steckstift-System) als auch
eine permanente Befestigung darstellen. Auch kann der Befestigungsabschnitt 3a des Richtungsgebers 3 mit
dem Schusskanal 2 integriert ausgebildet sein. An der Unterseite des
formstabilen Trägers 1 befindet
sich das flexible Ablenkelement 3b des Richtungsgebers 3,
das über
ein steifes, durch eine Materialdickenschwächung des Richtungsgebers 3 gebildetes
Scharnier 4 mit dem Befestigungsabschnitt 3a schwenkbar
verbunden ist und sich bis zur Schwächung des formstabilen Trägers 1 erstreckt,
wobei die Länge
X des Richtungsgebers 3, wie auch der Abstand der Airbagschwächung variabel
gestaltbar sind. Das Ablenkelement 3b, das Scharnier 4 und
der Befestigungsabschnitt sind einstückig bzw. einteilig geformt.
Das Ablenkelement 3b kann weiterführend mit einer dem Airbag
zugewandten Gleitschicht versehen sein, um den Airbag bei dessen
Auftreffen nicht zu beschädigen.
Ferner kann das Ablenkelement 3b mit dem formstabilen Träger 1 fest,
zueinander verschiebbar oder gar nicht verbunden (nicht gezeigt)
sein.
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Bei
der Expansion (Entfaltung) des Airbags kommt die Airbagoberfläche mit
dem Ablenkelement 3b und dem formstabilen Träger 1 in
Kontakt und übt Druck
auf sie aus. Der Träger 1 wird
wie erwähnt
an seinen Schwächungen 5a, 5b aufgebrochen
und klappt nach oben weg, sofern das Ablenkelement 3b lose
(nicht gezeigt) mit dem Träger 1 verbunden
ist. Ist der formstabile Träger 1 fest
oder zueinander verschiebbar (nicht dargestellt) mit dem Ablenkelement verbunden,
so schwingt das Trägerelement
bei der Airbagentfaltung (nicht dargestellt) auf und übt somit eine
konstante Kraft auf den sich zu entfaltenden Airbag (nicht gezeigt)
aus. Das flexible Ablenkelement 3b hingegen biegt sich
und verschwenkt nach oben, wobei die Schwenkbewegung durch das steife Scharnier 4 sowie
die Materialeigenschaften des Ablenkelements 3b bei Erreichen
einer Verschwenkposition begrenzt wird, in der das Ablenkelement
ungefähr
parallel zur Windschutzscheibe 7, 8 liegt. Dadurch
wird die Entfaltung des Airbags so abgelenkt, dass die der Windschutzscheibe
zugewandte Seite des Airbags keinen übermäßigen Druck auf sie ausüben kann
und sie somit nicht beschädigen
oder aus ihrer Fassung drücken
kann.
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Gleichzeitig
wird auch eine durch den expandierenden Airbag erzeugte Spreizkraft
nach unten auf die Instrumententafel 1 begrenzt.
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Wahlweise
ist parallel zum Ablenkelement 3b eine aus dem Befestigungsabschnitt 3a des
Richtungsgebers 3 hervorstehende Lamelle 11 vorgesehen.
Diese Lamelle 11 kommt als erste mit dem expandierenden
Airbag in Kontakt und bewirkt so bereits eine erste Richtungsänderung
des Airbags. Die Lamelle ist, ebenso wie das Ablenkelement 3b,
an seiner Oberfläche
mit einer Gleitschicht versehen, die auf dem Airbag bei dessen Entfaltung
abgleitet.
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In 2 ist
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Richtungsgebers
gezeigt, in welcher der Richtungsgeber 3 ein- oder mehrteilig ausgeführt sein
kann. Wie in der ersten Ausführungsform
der 1 ist das Ablenkelement 3a an der Unterseite
des formstabilen Trägers 1 angeordnet.
Jedoch erstreckt sich der Befestigungsabschnitt 3b' seitlich als
Verlängerung
des Ablenkelements 3a und ist mit einem in der Seite des
Schusskanals vorgesehenen Federelement 9 verbunden, von
dessen unterem Teil sich eine Versteifungsrippe 12 zum
Ablenkelement 3b erstreckt. Das Federelement 9 und
die Versteifungsrippe 12 begrenzen die maximale Verschwenkung
des Ablenkelements 3b um das Scharnier 4 und bestimmen
so dessen Endlage. Durch geeignete Wahl der Form und des Materials
des Federelements 9 und der Versteifungsrippe 12 kann
somit die Endlage den verschiedenen Scheibenneigungen 7, 8 angepasst
werden.
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Eine
dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Richtungsgebers
ist in 3 gezeigt. Wie in der ersten Ausführungsform
ist hier der Richtungsgeber 3 wieder L-förmig ausgebildet
und wie in Bezug auf 1 besprochen angeordnet und
befestigt. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsformen
ist in diesem Ausführungsbeispiel
kein direktes Scharnier vorgesehen. Die Verschwenkbarkeit des Ablenkelements
wird allein durch die Flexibilität
des Richtungsgebermaterials gewährleistet,
das im Vergleich zu den ersten beiden Ausführungsformen weicher ist. Um
jedoch ein übermäßiges Verschwenken
zu verhindern, ist wie in der zweiten Ausführungsform eine Versteifungsrippe 12 vorgesehen, die
sich hier vom unteren Teil des Befestigungsabschnitts 3a zum
Ablenkelement 3b erstreckt und die Endlage des verschwenkbaren
Ablenkelements bestimmt. Wieder kann durch geeignete Wahl des Materials
bzw. der Form der Versteifungsrippe bzw. des Richtungsgebers die
Endlage der Neigung der Windschutzscheibe 7, 8 angepasst
werden.
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In
der vierten Ausführungsform
ist der Richtungsgeber im Vergleich zu den bisherigen Ausführungsformen
einfacher gestaltet. Wie in der zweiten Ausführungsform erstreckt sich der
Befestigungsabschnitt 3a als Verlängerung des Ablenkelements 3b, mit
dem es über
das Scharnier 4 verbunden ist, im Wesentlichen parallel
zum formstabilen Träger 1.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Befestigungsabschnitt 3a direkt an der Seitenwand
des Schusskanals 2 fixiert, zum Beispiel durch eine (hier
zum formstabilen Träger
senkrechte) Verschraubung. Im vorliegenden Fall wird die Endlage
lediglich durch die Materialeigenschaften des Richtungsgebers bzw.
die Art des darin vorgesehenen Scharniers 4 bestimmt und
durch die geeignete Materialwahl der Neigung der Scheibe 7, 8 angepasst.
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In 5 ist
eine fünfte
Ausführungsform
des Richtungsgebers der Erfindung veranschaulicht. Diese ist der
Ausführungsform
der 4 ähnlich
mit dem Unterschied, dass hier der Richtungsgeber 3 mit seinem
Befestigungsabschnitt 3a direkt am Airbagmodul 6 befestigt
ist. Bei Auslösung
des Airbags findet somit dessen Richtungsumlenkung unmittelbar bei
Austritt aus dem Airbagmodul statt. Der gefaltete Airbag kann hierbei
etwas tiefer im Modul untergebracht sein, so dass kein separater
Schusskanal benötigt
wird.
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6 stellt
eine sechste Ausführungsform der
Erfindung dar, in der Richtungsgeber 3 aus zwei an der
Vorder- und Rückseite
des Schusskanals 2 beispielsweise durch Verschraubung befestigten
Ablenkelementen 3b und 3c besteht. Diese Ablenkelemente
definieren einen sich verjüngenden
Durchtritt für
den sich expandierenden Airbag, wobei die Neigung der nach innen
gerichteten Wände
der Ablenkelemente 3b und 3c die Umlenkung des
Airbags bestimmen. Diese besonders einfache und kostengünstige Gestaltung
ist insbesondere bei wenig geneigten Scheiben, wie jenen von Kleintransportern,
von Vorteil.
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In 7 ist
schließlich
eine Nebeneinanderstellung der Airbagentfaltung bei einem herkömmlichen
System (7a) sowie bei Systemen mit
Richtungsgebern der Erfindung (7b,
c, d) gezeigt. In 7a ist deutlich
sichtbar, wie die Airbagklappe der Instrumententafel nach oben klappt
und gegen die Windschutzscheibe 7 schlägt, während der Airbag bei seiner
Expansion zusätzlich
gegen die Windschutzscheibe 7 drückt. In 7b stößt die Abdeckklappe
bei Aufklappen zwar ebenfalls gegen die Windschutzscheibe 7,
jedoch wird die Entfaltung des Airbags dank des Ablenkelements 3b abgelenkt,
so dass der Airbag die Windschutzscheibe 7 nicht zerstört, da er
keinen Druck auf sie ausübt.
In 7c wird die Ablenkung durch die
Lamelle 11 noch verstärkt
und das Risiko einer Beschädigung
der Windschutzscheibe 7 weiter gesenkt. In 7d schließlich ist
das Ablenkelement 3b in den formstabilen Träger 1 integriert,
so dass nun auch dieser nicht mehr gegen die Windschutzscheibe 7 schlägt.