-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Airbag-Module, welche in Kraftfahrzeugen
zum Einsatz kommen, um die Unfallauswirkungen aufzufangen, die ansonsten
von den Fahrern oder Mitfahrern beim Eintreten von Fahrzeugunfällen oder
Kollisionen erlitten werden können.
-
Stand der
Technik
-
Airbag-Module
umfassen Rahmen, in welchen ein zusammengefalteter Prallsack befestigt
ist, der sich mit dem von einem Generator erzeugten Gas schnellstens
aufbläst,
sobald spezielle Sensoren erfassen, dass das Fahrzeug in eine Kollision
involviert ist. So entfaltet sich der Prallsack – in Abhängigkeit von dessen Platzierung – gegenüberliegend zum
Fahrer oder zum Mitfahrer, wobei er verhindert, dass von irgendeinem
Teil des Fahrzeugs deren Körper
Schaden nehmen können.
-
Um
zu vermeiden, dass der Prallsack starr angespannt wird, wenn dieser
mit dem Fahrer oder Mitfahrer in Kontakt kommt – wobei er wie ein Aufblasball
wirkt, mit der Folge, dass der Rückprall
die Person, auf die er sich hin entfaltet, stark getroffen werden
kann -, werden die Airbags mit einer Druckausgleichsöffnung bereitgestellt,
die dazu dient, den Innendruck des Prallsacks zu verringern, und
demzufolge die Möglichkeit,
dass der Airbag bei einer diesbezüglichen Aktivität einen
Schaden verursacht.
-
Außerdem kommen
verschiedene Mittel zum Verschließen der Gasentlüftungsöffnung zur
Anwendung, um eine bessere Steuerung des Innendrucks in dem Prallsack
zu erreichen, wobei dann einfach die Größe von der Öffnung abgeändert wird.
-
Der
Effekt im Hinblick auf die Anwendung mit einem Verschlussaufsatz
ist, dass das Gas nicht unmittelbar über die Entlüftungsöffnung entweicht,
sondern es erst tut, sobald der Verschluss auseinander bricht.
-
Nach
dem Stand der Technik sind bisher verschiedene Verschlussaufsatztypen
mit verschiedenen Mitteln für
die Steuerung in Bezug auf deren Zerbrechen vorgeschlagen worden,
welche – in
einem größeren oder
kleineren Umfang – von
einem speziellen Widerstand gegenüber dem Gasdruck innerhalb
des Prallsacks abhängig
ist. In dieser Hinsicht wurde eine Kompatibilität zwischen dem Vorhandensein
des für
den Prallsack zur Ausführung
einer schützenden
Funktion notwendigen Gasdrucks erzielt, und der Sicherheit, dass
der Gasdruck kein zu starkes Niveau erreicht, welches jene Personen
in Gefahr bringen könnte,
auf die sich der Prallsack hin entfaltet.
-
Auch
sind Gewebeverschlüsse
bereits vorgestellt worden, wie zum Beispiel jene, die in den US-Patentanmeldungen
US 3 879 057 ,
US 4 097 065 und
US 5 018 761 beschrieben sind. Jedoch
sind diese, bedingt durch das Fehlen einer Gleichförmigkeit in
deren Berstdruck, nicht sehr erfolgreich, und zwar aufgrund von
deren charakteristischen Beschaffenheit.
-
Kunststoffverschlüsse, wie
sie in dem US-Patent 3 573 885 vorgestellt wurden, sind wegen des
Steuerungsproblems in Bezug auf deren Berstdruck, bedingt durch
die Schwankungen in den mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs
unter verschiedenen Temperaturen, auch nicht erfolgreich.
-
In
diesem Zusammenhang hält
man derzeit Silikonverschlüsse
wegen der guten Materialstabilität gegenüber Temperaturveränderungen
für am
besten geeignet. Sie kommen zusammen mit kreisförmigen Gasaustrittsöffnungen
zum Einsatz und zerbrechen unter einem vorgegebenen Druck als Folge
der Deformation des Materials, oder als Folge der Anwesenheit von
Dispositionsreißlinien.
Dies macht es möglich,
dass der Innendruck in dem Prallsack im Hinblick auf dessen optimale
Eigenschaften reguliert werden kann, um den Fahrzeuginsassen, auf
den der Prallsack gerichtet ist, entsprechend zurückzuhalten und
zu schützen.
Hierzu gibt es ein gutes Ausführungsbeispiel,
das in der Patentanmeldung
EP
1022 198 beschrieben ist, welche einen Airbag gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 offenbart.
-
Der
Nachteil von diesen Verschlussaufsätzen besteht darin, dass sie
aufgrund der Größe der kreisförmigen Öffnungen
bruchanfällig
sind, die aber für
die Entlüftungsanforderungen
entsprechend notwendig ist, als Folge der Spannungsreibung während der
Entfaltung des Prallsacks, und zwar bevor der vorbestimmte Funktionszweck
ausgeführt
werden kann.
-
Ein
weiterer Nachteil ist, dass sie – während der Inflationsdeformierung – mit einigen
Komponenten des Fahrzeugs in Wechselwirkung kommen können, was
verursacht, dass sie vor Ausführung
von deren beabsichtigter Funktion zu Bruch gehen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Airbag
mit einem Entlüftungssystem bereitzustellen,
in dem sich nicht nur der Airbag während des erforderlichen Zeitraums
in Betrieb setzt und ein Gasverlust vermieden wird, der eintritt,
wenn kein Verschlussaufsatz zum Einsatz kommt, oder wenn der Verschlussaufsatz
vorzeitig zerbricht, sondern auch, sobald die Entlüftungsöffnung geöffnet ist, dass
deren Flächenbereich
ausreichend ist, um die erforderliche Gasmenge freizusetzen, damit
die Schutzfunktion des Prallsacks optimiert werden kann.
-
Dieses
Ziel wird mithilfe von Öffnungen
erreicht, die so geformt sind, um die folgenden zwei Bedingungen
zu erfüllen:
- (a) dass nach dem Zerbersten des Verschlussaufsatzes
der Entlüftungsflächenbereich
größer als der
Flächenbereich
der Öffnung
ist; und
- (b) dass die Form der Öffnung – mit den
aus dem gleichen Material und der gleichen Dicke hergestellten Aufsätzen – es ermöglicht,
deren Berstdruck zu modifizieren, indem mindestens eine der Innenabmessungen
der Öffnung
variiert.
-
Die
Aufsätze
können
aus irgendeinem Material hergestellt sein, dessen mechanische Eigenschaften
unter den verschiedensten Umgebungsbedingungen keinen Veränderungen
unterliegen und kein Airbag-Modul beeinflussen können, wofür bevorzugt Silikon verwendet
wird.
-
Angenommen,
dass in Bezug auf den Verschlussaufsatz ein artgleiches Material – für die kreisförmigen Öffnungen – verwendet
worden ist, besteht zwischen der kritischen Dimension des Entlüftungsflächenbereichs
und der kritischen Dimension der Aufsatzdeformation eine Übereinstimmung,
aber für die Öffnungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind diese beiden Dimensionen unterschiedlich, wobei die
zuerst genannte Dimension wesentlich größer als die zuletzt genannte
ist. Dies lässt
davon ausgehen, dass – im
Falle eines Airbags mit einer kreisförmigen Druckausgleichsöffnung in
einer bestimmten Dimension – eine ähnliche
Entlüftungskapazität mit einer Öffnung erreicht
werden kann, die einen viel kleineren Verschlussflächenbereich
aufweist, und infolgedessen mit einem viel kleineren Risiko, dass
ein vorzeitiges Zerbrechen eintritt, das durch die Spannungsreibung
gegen irgendeine Komponente des Fahrzeugs verursacht wird.
-
Weitere
kennzeichnenden Merkmale und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung
gehen aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung über eine
veranschaulichende Ausführungsform
hervor, die aber als Patentgegenstand in keiner Weise einzuschränken ist,
und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
-
Beschreibung
der Figuren
-
1a ist
eine schematische Darstellung eines Airbags, wie er nach dem Stand
der Technik allgemein bekannt ist, und 1b ist eine
Darstellung im Querschnitt von dessen Druckausgleichsöffnung, die
durch einen Aufsatz verschlossen ist.
-
2a ist
eine Draufsicht auf eine H-Formstruktur-Öffnung gemäß der vorliegenden Erfindung, in
der die wichtigsten Abmessungen in die Öffnung eingefügt sind.
-
2b ist
eine schematische Darstellung von einem Prallsack in einem Airbag-Modul
mit einer H-Formstruktur-Öffnung.
-
2c ist
eine schematische Darstellung von dem Entlüftungsflächenbereich, nachdem der Verschlussaufsatz
auseinander gebrochen ist.
-
Die 3 und 4 zeigen
alternative Ausgestaltungen – in
Kreuz- und C-Formstruktur – von
der Druckausgleichsöffnung.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die 1a und 1b zeigen
ein Airbag-Modul 10, wie es nach dem Stand der Technik allgemein
bekannt ist, dessen Prallsack 12 sich von dem Lenkrad 14
zum Fahrer 16 des Fahrzeugs hin entfaltet und ihn in seiner
Position schützend
zurückhält, damit
verhindert wird, dass er gegen das Lenkrad aufschlägt. Um außerdem zu
vermeiden, dass sich der Aufprall des Sacks 12 auf den
Fahrer 16 nachteilig auswirkt, weist der Prallsack ein
Entlüftungssystem
auf, das durch die Öffnung 20 und
einen Verschlussaufsatz 22 ausgebildet ist, der beispielsweise
aus Silikon hergestellt ist. Wie insbesondere in 1a dargestellt
ist, wird der Verschlussaufsatz 22 deformiert, und – wenn der
entsprechende Zeitpunkt gekommen ist – bricht er auseinander und
stellt in dem Prallsack 12 eine Druckausgleichsöffnung her, die
dazu dient, darin einen Überdruck
zu vermeiden, und um die korrekte Funktionsabsorbierung einer Aufprallbelastung
zu gewährleisten.
-
Bei
diesem dargestellten System ist die Öffnung 20 kreisförmig und
entweder größer oder
kleiner, was davon abhängig
ist, ob eine größere oder kleinere
Freisetzung des Gases gewünscht
ist, wobei die Öffnung
von dem Verschlussaufsatz 22 komplett abgedichtet wird,
so dass dieser in der Regel die gleiche runde Form wie die Öffnung aufweist,
und über den
gesamten Flächenbereich
deformiert wird, der die Öffnung
verschließt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung und mit Bezug auf die 2a, 2b und 2c ist
die Druckausgleichsöffnung 30 eine
H-Formstruktur und mit einem Verschlussaufsatz abgedichtet, der
mittels eines Anklebens, Annähens
oder eines anderweitig bekannten Verfahrens mit dem Prallsack fest
verbunden wurde, mit dem dieser – vor einem Auseinanderbrechen
durch eine Druckbeaufschlagung – befestigt worden
ist, welche in der in 2c dargestellten Art und Weise
schematisch erzeugt wird und einen Entlüftungsflächenbereich 38 herstellt.
-
Bei
einer H-förmigen
Strukturöffnung,
die durch ein Herstellen von entsprechenden Einschnitten in dem
Gewebematerial erzeugt werden kann, wird somit ein Verschlussoberflächenbereich
SO erhalten, der kleiner als der Entlüftungsflächenbereich SV ist, und das
Risiko, dass der Verschlussaufsatz – als Folge einer Spannungsreibung
vor dessen Entfaltung – vorzeitig
auseinander bricht, wird dadurch reduziert. Mit Bezug auf 2a ist
folgendes zu erkennen: SV = a·b SO
= 2·b·d + c(a – 2·d)
-
Der
kleinere Verschlussflächenbereich
wird außerdem
von einem kleineren Oberflächenbereich des
deformierbaren Materials beeinflusst, und infolgedessen von einem
kleineren Volumen des aufgeblasenen Aufsatzabschnittes, welches
das Risiko eines vorzeitigen Zerbrechens als Folge einer Wechselwirkung
mit einigen Komponenten des Kraftfahrzeugs reduziert.
-
Nach
den Tests mit H-Formstruktur-Öffnungen,
die der Patentanmelder durchgeführt
hat, in denen die Innenabmessungen – das heißt, c und d – nicht
variieren, ist es möglich
(indem die Abmessungen a und b abgeändert werden), Unterschiede
in den Entlüftungsflächenbereichen
in der Größenordnung
von 1000 mm2 ohne irgendeine Druckänderung zu
erreichen, die während
des Öffnungsdrucks
entsteht, wobei das gleiche Material verwendet wird.
-
Bei
den kreisförmigen Öffnungen
nach dem Stand der Technik wird der Berstdruck des Verschlussaufsatzes
in erster Linie durch die physikalischen Materialeigenschaften bestimmt.
Nichtsdestotrotz erfolgte bei einer H-Formstrukturmembran der Nachweis,
dass es möglich
ist – wobei
die Verschlussaufsätze
mit dem gleichen Material und der gleichen Dicke verwendet worden
sind -, den Öffnungsdruck
zu modifizieren, indem die Form des H modifiziert wird, das heißt, durch
eine Abänderung von
dessen Höhe.
In diesem Zusammenhang und nach den durch den Patentanmelder ausgeführten Tests
wurde beobachtet, dass bei einer Abänderung der Innenabmessungen
von 30 % im Öffnungsdruck eine Änderung
in der Größenordnung
von 80 % erzielt werden kann.
-
Die 3 und 4 zeigen
C-förmige
und kreuzförmige Öffnungen,
welche auch die vorstehend beschriebenen, zwei Bedingungen erfüllen.
-
Bei
einer kreuzförmigen Öffnung 40 würde der
Entlüftungsflächenbereich
jenem entsprechen, der durch die Linie 42 gekennzeichnet
ist, welcher größer als
der Flächenbereich
der Öffnung
ist. Der Berstdruck – seinerseits – würde in erster
Linie von dem inneren Diagonalkreuz g abhängen.
-
Bei
einer C-förmigen Öffnung 50 würde der Entlüftungsflächenbereich
jenem entsprechen, der durch seinen Außenumriss gekennzeichnet ist,
der durch die Linie 52 fortgesetzt wird, welcher größer als der
Flächenbereich
der Öffnung
ist. Der Berstdruck – seinerseits – würde in erster
Linie von der Weite f in dem C-Abschnitt des oberen Bereiches abhängen.
-
Jede
andere Formstruktur, welche die vorstehend beschriebenen Bedingungen
erfüllt,
ist außerdem
im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
-
Obzwar
verschiedene Ausführungsformen gemäß der Erfindung
beschrieben und dargestellt worden sind, ist es selbstverständlich,
dass hierzu Modifikationen gemacht werden können, die aber dem Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung unterliegen, wobei die Erfindung nicht
als auf das genannte Ausführungsbeispiel
eingeschränkt
werden darf, sondern es ist der Inhalt der Patentansprüche maßgebend,
welche nachfolgend aufgeführt
sind.