DE102018127214A1

DE102018127214A1 - Gasbefüllbares Stützmittel für ein Kraftfahrzeug sowie hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018127214A1
Application number: DE102018127214.6A
Authority: DE
Inventors: Juergen Girisch; Bernhard Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US20220009441A1; WO2020088920A1; US11827170B2; CN112384412B; CN112384412A

Abstract

Zum Zwecke einer Erhöhung der Festigkeit einer Karosserie (10) eines instrumententafellosen Kraftfahrzeuges (1) ist ein gasbefüllbares Stützmittel (50) vorgesehen,- das mit mindestens einem Gasgenerator (55) wirkverbunden ist,- das eingerichtet ist, an einer Karosserie (10) eines Kraftfahrzeuges (1) befestigt zu werden und sich über eine Länge in Querrichtung (Q) der Karosserie (10) zu erstrecken, wobei- das Stützmittel (50) einen ersten, vor Auslösen des Gasgenerators (55) bestehenden Betriebszustand mit einem ersten Volumen und einen zweiten, nach Auslösen des Gasgenerators (55) bestehenden Betriebszustand mit einem zweiten Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, und wobei- das Stützmittel (50) eingerichtet ist, im zweiten Betriebszustand mit einem ersten Endabschnitt (60) gegen einen ersten, mit der Karosserie (10) wirkverbundenen Abschnitt (20) und mit einem zweiten Endabschnitt (65) gegen einen zweiten, mit der Karosserie (10) wirkverbundenen Abschnitt (25) anzuliegen, der von dem ersten Endabschnitt (20) entfernt ist, und- die mechanische Festigkeit des Stützmittels (50) im zweiten Betriebszustand größer als im ersten Betriebszustand ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gasbefüllbares Sützmittel für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 sowie ein hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7.
Mehr und mehr besteht der Wunsch nach Kraftfahrzeugen mit vergleichsweise kleinen Instrumententafeln oder sogar vollständig ohne Instrumententafeln, da diese gegenüber dem bekannten Stand der Technik mehr Raum für Fahrzeuginsassen erlauben. Es ergibt sich hierbei jedoch das Problem, dass mit kleinen oder keinen Instrumententafeln versehene Kraftfahrzeuge bei einem Unfall, insbesondere bei einem Seitencrash, eine gegenüber den bekannten Kraftfahrzeugen verringerte Steifigkeit aufweisen könnten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das genannte Problem zu lösen, mithin also die Stetigkeit eines nur eine kleine oder gar keine Instrumententafel aufweisenden Kraftfahrzeuges bei einem Unfall zu erhöhen, einem Fahrzeuginsassen jedoch bei einer unfallfreien Situation in dem Kraftfahrzeug mehr Raum anzubieten.
Diese Aufgabe wird durch ein gasbefüllbares Stützmittel gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den hierzu gehörigen Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Erhöhung der Steifigkeit des Kraftfahrzeuges, insbesondere dessen Karosserie, nur bei einem Unfall gewünscht ist, während hierauf bei einer unfallfreien Situation, insbesondere beim Fahren, verzichtet werden kann.
Das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel ist eingerichtet, an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges befestigt zu werden und sich über eine Länge im Wesentlichen in Querrichtung der Karosserie zu erstrecken. Die Befestigung erfolgt durch an sich bekannte Befestigungsmittel, die in bevorzugter Weise einen Austausch des Stützmittels, insbesondere nach dessen Gebrauch, erlauben. Als Befestigungsort bietet sich in vorteilhafter Weise eine im Frontbereich des Kraftfahrzeuges befindliche Stirnwand an. Alternativ oder kumulativ kann ein erfindungsgemäßes Stützmittel im mittleren oder rückwärtigen Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Weiter alternativ oder kumulativ kann das Stützmittel an mindestenes einem extremalen Ende, besonders bevorzugt an diesem sowie einem diesem gegenüberliegenden Ende, an dem Kraftfahrzeug, insbesondere zwischen den A-Säulen, befestigt sein. Die Länge des sich in Querrichtung der Karosserie des Kraftfahrzeuges erstreckenden Stützmittels entspricht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen der Länge der Stirnwand und/oder dem Abstand zweier voneinander in Fahrzeugquerrichtung beabstandeter Fahrzeugstreben, insbesondere den A-Säulen.
Das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel ist mit mindestens einem Gasgenerator wirkverbunden. Der Gasgenerator kann als pyrotechnischer Gasgenerator, Kaltgasgenerator oder Hybridgasgenerator ausgebildet sein. Insgesamt kann sich mindestens ein Gasgenerator in dem Stützmittel oder außerhalb desselben befinden, wobei in letzterem Fall eine Wirkverbindung zwischen dem Stützmittel und dem Gasgenerator, insbesondere in Form eines Schlauches, besteht.
In einem ersten, vor Auslösen des Gasgenerators bestehenden und einen unfallfreien Zustand repräsentierenden Betriebszustand weist das erfindungsgemäße Stützmittel ein erstes Volumen auf. In einem zweiten, nach Auslösen des Gasgenerators bestehenden Betriebszustand weist das erfindungsgemäße Stützmittel ein zweites Volumen auf, das größer als das erste Volumen ist. Hierzu wird das Stützmittel bei Vorliegen eines Unfalls durch den mindestens einen Gasgenerator aufgeblasen und prall mit Gas gefüllt.
Das erfindungsgemäße Stützmittel ist ferner eingerichtet, im zweiten Betriebszustand mit einem ersten Endabschnitt gegen einen ersten, mit der Karosserie wirkverbundenen Abschnitt und mit einem zweiten Endabschnitt gegen einen zweiten, mit der Karosserie wirkverbundenen Abschnitt anzuliegen, der von dem ersten Endabschnitt entfernt ist, wobei die mechanische Festigkeit des Stützmittels im zweiten Betriebszustand - bedingt durch das vermittels des Gasgenerators erzeugten Gasvolumens - größer als im ersten Betriebszustand ist. Der erste Abschnitt bzw. zweiten Abschnitt sind insbesondere die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges betrachtet linke A-Säule bzw. rechte A-Säule oder ein zwischen diesen befindliches karosseriefestes Bauteil.
Das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel kann aus jedem geeigneten Werkstoff ausgebildet sein. In besonders bevorzugter Weise ist dieser Werkstoff ein Polyamid oder ein Polyethylenterephtalat.
Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausbildung ist das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel derart eingerichtet, dass sich sein Volumen während der unfallbelasteten Situation nicht nur in Querrichtung vergrößert, sondern auch in Fahrzeuglängsrichtung, also in Richtung in dem Kraftfahrzeug befindlicher Insassen.
In vorteilhafter Weise ist somit eine insgesamt zweckgebundene und temporär wirkende Seitenabstützung geschaffen, die bei einer unfallfreien Situation vergleichsweise wenig Raum in dem Kraftfahrzeug einnimmt, während sie bei einem Unfall als gasgefülltes, steifigkeitserhöhendes und lastaufnehmendes Mittel ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel ist in vorteilhafter Weise besonders einfach aufgebaut, wenn es einen gasbefüllbaren Schlauch aufweist bzw. als solcher ausgebildet ist. Wie das weiter oben offenbarte Stützmittel, so kann auch der Schlauch über ein Gasauslassmittel verfügen, durch welches das Gas nach einem definierten Zeitraum aus dem erfindungsgemäßen, in einer Unfallsituation aufgeblasenen Stützmittel austreten kann. Das Gasauslassmittel kann insbesondere als Auslassventil ausgebildet sein und/oder in Form von definierten Öffnungen in der Außenhaut des Stützmittels bzw. des Schlauches, durch die das Gas peu-à-peu austritt.
Dem Grundsatz nach kann das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel im unfallfreien Zustand wie auch bei einem Unfall direkt mit dem Kraftfahrzeug, insbesondere der Stirnwand, verbunden sein. Alternativ kann das gasbefüllbare Stützmittel mindestens ein Fangband aufweisen, das eingerichtet ist, an einem mit der Karosserie wirkverbundenen Abschnitt, insbesondere der Stirnwand, verbunden zu werden. Bei einer Unfallsituation kann somit das sich im Aufblasen befindliche Stützmittel von einem Ausgangsort, insbesondere einer Stirnwand, gerichtet zu einem Endort, insbesondere im Kraftfahrzeuginnenraum, bewegen, um dort eine definierte Stellung einzunehmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das gasbefüllbare Stützmittel mit mindestens einem Airbag wirkverbunden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße gasbefüllbare Stützmittel, insbesondere der zuvor offenbarte Schlauch, mit mindestens einem Airbag fluidisch verbunden sein, so dass dieses als Gasquelle mittelbar oder unmittelbar für den Airbag fungiert. Bei einer Gasbefüllung des Stützmittels wird also auch der mindestens eine Airbag gleichzeitig oder zeitverzögert aufgeblasen. Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Airbag über einen eigenen Gasgenerator verfügt.
In besonders vorteilhafter Weise ist der mit dem erfindungsgemäßen gasbefüllbaren Stützmittel wirkverbundene Airbag als Kopfairbag oder Knieairbag ausgebildet.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das mindestens ein gasbefüllbares Stützmittel der zuvor offenbarten Art aufweist. Die dargestellten Vorteile gelten adäquat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeuges ist mindestens ein gasbefüllbares Stützmittel an einer Stirnwand der Karosserie des Kraftfahrzeuges angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeuges liegt das in seinem zweiten Betriebszustand befindliche Stützmittel einenends gegen eine A-Säule und andernends gegen ein mit der Karosserie wirkverbundenes bzw. befestigtes Mittel, insbesondere eine Lenkradsäulenverkleidung, eine Konsole oder ein anderes im Kraftfahrzeuginnenraum befindliches, mit diesem fest verbundenes Mittel an.
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten, nicht maßstäblichen Figuren eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Darin enthaltene gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

1A ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen im Frontbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges befindlichen Kraftfahrzeuginnenraum, in dem ein in einem ersten Betriebszustand befindliches erfindungsgemäßes Stützmittel angeordnet ist.
1B zeigt die in der 1 dargestellte Anordnung in einem zweiten Betriebszustand.
2 stellt eine Alternative zu der in der 1B gezeigten Vorrichtung dar.
3 stellt eine weitere Alternative zu der in der 1B gezeigten Vorrichtung dar.
4A ist eine vereinfachte Seitenansicht auf einen im Frontbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges befindlichen Kraftfahrzeuginnenraum, in dem ein in einem ersten Betriebszustand befindliches, alternatives Stützmittel angeordnet ist.
4B zeigt die in der 4A dargestellte Anordnung in einem zweiten Betriebszustand.

In 1A ist ein Teil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 1 in Draufsicht gezeigt. Konkret ist ein Teil eines Kraftfahrzeuginnenraumes 5 gezeigt, der eine einen Teil einer Karosserie 10 bildende Stirnwand 15, eine in Hauptfahrtrichtung betrachtet linke A-Säule 20, eine rechte A-Säule 25, eine Lenkradsäulenverkleidung 30 nebst Lenkrad 35 sowie einen teilweise dargestellten Fahrersitz 40 und Beifahrersitz 45 aufweist. An der Stirnwand 15 ist ein in einem ersten Betriebszustand befindliches Stützmittel 50 angeordnet, das einen Gasgenerator 55 umfasst und das sich in Fahrzeugquerrichtung Q von der linken A-Säule 20 bis zu der rechten A-Säule 25 erstreckt. Als erster Betriebszustand sei derjenige Zustand bezeichnet, bei dem sich das Kraftfahrzeug in einem unfallfreien Zustand befindet und das Stützmittel 50 nicht fluidisch befüllt ist.
Der in 1A dargestellte Teil des Kraftfahrzeuges 1 ist in 1B nochmals gezeigt, wobei sich das Stützmittel 50 nunmehr in einem zweiten Betriebszustand befindet: Aufgrund einer unfallbedingten Einleitung einer Kraft F, die gemäß dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel plötzlich an der rechten A-Säule 25 angreift, erzeugt der Gasgenerator 55 in dem als Schlauch ausgebildeten Stützmittel 50 ein hier nicht gezeigtes Gas, das die dem Fahrersitz 40 und Beifahrersitz 45 benachbarte Flanke des Stützmittels 50 in Richtung des Kraftfahrtzeuginnenraumes 5 treibt. Die Gaserzeugung bleibt solange erhalten, bis das Stützmittel 50 prall gefüllt ist und eine sehr hohe mechanische Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit, aufweist. Wie der 1B entnommen werden kann, liegt der linke Endabschnitt 60 des mit Gas befüllten Stützmittels 50 gegen die linke A-Säule 20 und der rechte Endabschnitt 65 des mit Gas befüllten Stützmittels 50 gegen die rechte A-Säule 25 an, wodurch es zu einer Verteilung der Kraft F über die rechte A-Säule 25 in die Karosserie 10 kommt. Mithin stützt das Stützmittel 50 den in der Figur abgebildeten vorderen Bereich des Kraftfahrzeuginnenraumes 5 ab.
In 2 ist eine gegenüber der 1B alternative Ausführungsform in dem zweiten Betriebszustand dargestellt. Hier sind ein zwischen der linken A-Säule 20 und der Lenkradsäulenverkleidung 30 befindliches erstes Stützmittel 50 und ein zwischen der Lenkradsäulenverkleidung 30 und der rechten A-Säule 25 befindliches zweites Stützmittel 50 vorgesehen. Das erste Stützmittel 50 weist eine einzelne Kammer 70 auf, die vermittels eines einzigen Gasgenerators 55 mit einem hier nicht gezeigten Gas prall gefüllt ist. Dem gegenüber weist das zweite Stützmittel 55 eine Reihe von fluidisch miteinander verbundener Kammern 70 auf, die vermittels jeweils eines Gasgenerators 55 mit Gas prall gefüllt sind.
In 3 ist eine gegenüber den 1B und 2 weitere alternative Ausführungsform in dem zweiten Betriebszustand dargestellt. Ein einzelnes, einen Gasgenerator 55 aufnehmendes Stützmittel 50 ist prall mit Gas gefüllt. Es stützt sich mit seinem linken Endabschnitt 60 gegen die linke A-Säule 20 und mit seinem rechten Endabschnitt 65 gegen die rechte A-Säule 25 ab, ist jedoch mit seinem von dem Fahrersitz 40 bzw. dem Beifahrersitz 45 entfernten Ende von der Stirnwand 15 gelöst und von dieser enfernt. Seine Position in Fahrzeuglängsrichtung x wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Reihe von über die Querrichtung Q verteilten Fangbänder 80 sichergestellt, die einenends mit der Stirnwand 15, andernends mit dem Stützmittel 50 verbunden sind. Die hier gezeigten Fangbänder 80 überdecken das prall gefüllte Stützmittel über dessen gesamte Ausdehnung in x-Richtung. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall; vielmehr kann auch vorgesehen sein, einen Teil der Fangbänder 80 oder alle Fangbänder 80 an der von dem Fahrersitz 40 bzw. dem Beifahrersitz 45 entfernten Ende bzw. der entfernten Seite des Stützmittels 50 zu befestigen.
In 4A ist eine weitere, im ersten Betriebszustand befindliche Ausführungsform der Erfindung in vereinfachter Seitenansicht dargestellt. An einer Stirnwand 15 befinden sich ein Sützmittel 50, ein hierüber angeordneter Kopfairbag 85 und ein aus mehreren Kammern bestehender Knieairbag 90, die jeweils über einen hier nicht abgebildeten Gasgenerator verfügen.
Bei einem Unfall wird das Stützmittel 50 vermittels des ihm zugeordneten Gasgenerators prall mit Gas gefüllt und, entsprechend der in 3 gezeigten Ausführunsform, vermittels Fangbändern 80 in eine von der Stirnwand 15 entfernten Abstützstellung gebracht. Je nach Schwere des Unfalls werden alternativ oder kumulativ der Kopfairbag 85 und/oder der Knieairbag 90 ebenfalls mit Gas befüllt.
Der in den jeweiligen Ausführungsbeispielen vorgesehene Gasgenerator 55 ist mit einer in dem Kraftfahrzeug 1 in an sich bekannter Weise vorhandenen, aus Gründen der Einfachheit hier nicht gezeigten Bordelektronik wirkverbunden, so dass in vorteilhafter Weise auf an sich bekannte und bewährte Elemente zur Detektion und Inbetriebnahme des Stützmittels 50, des Kopfairbags 85 und/oder des Knieairbags 90 zurückgefriffen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
5: Kraftfahrzeuginnenraum
10: Karosserie
15: Stirnwand
20: linke A-Säule
25: rechte A-Säule
30: Lenkradsäulenverkleidung
35: Lenkrad
40: Fahrersitz
45: Beifahrersitz
50: Stützmittel
55: Gasgenerator
60: linker Endabschnitt
65: rechter Endabschnitt
70: Kammer
75: Kammern
80: Fangband
85: Kopfairbag
90: Knieairbag
F: Last
Q: Fahrzeugquerrichtung
x, y, z: Kartesisches Koordinatensystem gemäß ISO 4130-1978

Claims

Gasbefüllbares Stützmittel (50), - das mit mindestens einem Gasgenerator (55) wirkverbunden ist, - das eingerichtet ist, an einer Karosserie (10) eines Kraftfahrzeuges (1) befestigt zu werden und sich über eine Länge in Querrichtung (Q) der Karosserie (10) zu erstrecken, wobei - das Stützmittel (50) einen ersten, vor Auslösen des Gasgenerators (55) bestehenden Betriebszustand mit einem ersten Volumen und einen zweiten, nach Auslösen des Gasgenerators (55) bestehenden Betriebszustand mit einem zweiten Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, und wobei - das Stützmittel (50) eingerichtet ist, im zweiten Betriebszustand mit einem ersten Endabschnitt (60) gegen einen ersten, mit der Karosserie (10) wirkverbundenen Abschnitt (20) und mit einem zweiten Endabschnitt (65) gegen einen zweiten, mit der Karosserie (10) wirkverbundenen Abschnitt (25) anzuliegen, der von dem ersten Endabschnitt (20) entfernt ist, und - die mechanische Festigkeit des Stützmittels (50) im zweiten Betriebszustand größer als im ersten Betriebszustand ist.
Gasbefüllbares Stützmittel (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen gasbefüllbaren Schlauch aufweist.
Gasbefüllbares Stützmittel (50) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens ein Fangband (80), das eingerichtet ist, an einem mit der Karosserie (10) wirkverbundenen Abschnitt (15) verbunden zu werden.
Gasbefüllbares Stützmittel (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Airbag (85, 90).
Gasbefüllbares Stützmittel (50) nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (85, 90) mindestens zeitweise mit dem Schlauch verbunden ist.
Gasbefüllbares Stützmittel (50) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Airbag (85, 90) als Kopfairbag (85) oder Knieairbag (90) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1), mit einer Karosserie (10), gekennzeichnet durch mindestens ein gasbefüllbares Stützmittel (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine gasbefüllbare Stützmittel (50) an einer Stirnwand (15) der Karosserie (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in seinem zweiten Betriebszustand befindliche Stützmittel (50) einenends gegen eine A-Säule (20, 25) und andernends gegen ein mit der Karosserie (10) wirkverbundenes Mittel (30) anliegt.