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Die
Erfindung betrifft einen Gassack für eine Airbagbaugruppe
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Gassack, der in einem Crash-Fall zum Schutz eines Fahrzeuginsassen
mittels eines Gasgenerators aufblasbar ist, umfasst eine Gassackhülle,
die einen mit Gas befüllbaren Innenraum des Gassackes umschließt,
sowie mindestens eine in der Gassackhülle vorgesehene Entlüftungsöffnung,
durch die hindurch Gas aus dem Inneren des Gassackes austreten kann
und deren Öffnungsquerschnitt von dem Innendruck des Gassackes
abhängt.
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Mittels
der Entlüftungsöffnung(en) soll erreicht werden,
dass der Gassack in einem Crash-Fall im aufgeblasenen Zustand mit
einem für den Schutz eines Fahrzeuginsassen optimalen Innendruck
zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere soll der aufgeblasene
Gassack einerseits den jeweils vorhandenen Raum zwischen dem zu
schützenden Fahrzeuginsassen und benachbarten Bereichen
der Karosseriestruktur möglichst vollständig ausfüllen und
andererseits die – unter anderem vom Innendruck des Gassackes
abhängenden – Belastungen des Fahrzeuginsassen
unterhalb einer vorgebbaren, noch zulässigen Grenzbelastung
halten. Dies soll mit Entlüftungsöffnungen erreicht
werden, deren Öffnungsquerschnitt vom Innendruck des Gassackes abhängt
und die beim Erreichen eines Druckniveaus, welches zur Überschreitung
der zulässigen Grenzbelastungen eine Fahrzeuginsassen führen
könnte, das Ablassen einer hinreichenden Menge von Gas
aus dem Gassack ermöglichen, um das Überschreiten
eines maximal zulässigen Druckniveaus im Gassack zu verhindern.
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Hierzu
ist es bekannt, Überdeckungsmittel zum mindestens teilweisen Überdecken
einer jeweiligen Entlüftungsöffnung vorzusehen,
die durch den Innendruck des Gassackes auslenkbar sind, so dass der Öffnungsquerschnitt
der Entlüftungsöffnung in Abhängigkeit
vom Innendruck des Gassackes steuerbar ist.
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So
ist in der
WO 2006/073350
A1 eine Entlüftungsöffnung für
einen Gassack beschrieben, die mittels einer Silikonmembran mit
einem zentralen Duchgangsloch überdeckt ist. In Abhängigkeit
vom Innendruck des Gassackes wird die Silikonmembran ausgelenkt,
wobei sich der Durchmesser des zentralen Durchgangsloches der Silikonmembran
vergrößert und somit der aktive Öffnungsquerschnitt
der Entlüftungsöffnung zunimmt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Gassack für
eine Airbagbaugruppe eines Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die Steuerung
des Druckniveaus zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Vermeidung
des Überschreitens vorgegebener Grenzbelastungen eines
Fahrzeuginsassen.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung
eines Gassackes für eine Airbagbaugruppe eines Kraftfahrzeugs
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
umfassen die Überdeckungsmittel, die zum mindestens teilweisen Überdecken
einer jeweiligen Entlüftungsöffnung dienen, eine
zwischen zwei flexiblen Lagen der Gassackhülle aufgenommene
elastische Schicht, die in Abhängigkeit von dem Innendruck
des Gassackes zur Veränderung des Öffnungsquerschnittes
der Entlüftungsöffnung auslenkbar ist.
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Somit
ist die Gassackhülle in dem Abschnitt, in dem die mindestens
eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist, zweilagig
ausgebildet, das heißt, der mit der mindestens einen Entlüftungsöffnung
versehene Hüllenabschnitt wird durch zwei flexible Lagen
gebildet, die gemeinsam den Innenraum des Gassackes zu einer Seite
hin begrenzen, wobei im Bereich einer jeweiligen Entlüftungsöffnung
zwischen den beiden flexiblen Lagen der Gassackhülle eine
elastische Schicht aufgenommen ist, die in Abhängigkeit
vom Innendruck des Gassackes ausgelenkt wird, um den Öffnungsquerschnitt
der Entlüftungsöffnung verändern und
somit das Druckniveau innerhalb des Gassackes gezielt steuern zu
können. (Die Entlüftungsöffnung dient
dabei also als ein durch Einwirkung auf die Überdeckungsmittel
steuerbares Überdruckventil, mit dem Zweck, den Innendruck
des Gassackes auf ein bestimmtes, zum Schutz eines Fahrzeuginsassen
optimales Niveau einzuregeln, so dass das Druckventil als ein Regelventil
wirkt.)
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Es
hat sich dabei gezeigt, dass durch die Ausbildung der Überdeckungsmittel
als elastische Schicht, die zwischen zwei flexiblen Lagen der Gassackhülle
aufgenommen ist, mit einfachen Mitteln eine hinreichend große
Rückstellkraft erzeugt werden kann, die der Auslenkung
der elastischen Schicht entgegenwirkt und dazu führt, dass
eine durch Auslenkung der elastischen Schicht herbeigeführte
Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes
der Entlüftungsöffnung wieder rückgängig
gemacht wird, sobald das Druckniveau innerhalb des Gassackes um
einen gewissen Betrag reduziert worden ist, so dass der Innendruck
des Gassackes nicht mehr groß genug ist, um die Rückstellkraft
der elastischen Schicht zu überwinden. Dabei ermöglicht
die Anordnung der elastischen Schicht zwischen zwei flexible Lagen
eine definierte Auslegung jener Rückstellkraft, zu der
auch die beiden flexiblen Lagen beitragen, sowie eine definierte
Führung der elastischen Schicht beim Auslenken und beim
späteren Zurückführen in die Ausgangsposition,
so dass undefinierte Verformungszustände der elastischen
Schicht vermieden werden. Dadurch lässt sich ein angestrebtes
Druckniveau über einen zum Schutz eines Fahrzeuginsassen
in einem Crash-Fall erforderlichen Zeitraum aufrecht erhalten, indem
eine Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes
der jeweiligen Entlüftungsöffnung zum Ablassen
von Gasen aus dem Gassack jeweils gezielt nur dann erfolgt, wenn
in dem Gassack ein Druckniveau auftritt, das die zulässigen
Grenzwerte zu überschreiten droht. Wenn ein solches erhöhtes
Druckniveau durch Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes
der mindestens einen hierfür vorgesehenen Entlüftungsöffnung
abgebaut worden ist, kann der Öffnungsquerschnitt automatisch
wieder reduziert werden, indem die Rückstellkraft der elastischen
Schicht eine Rückkehr aus dem ausgelenkten Zustand in einen
nicht (oder zumindest einen weniger) ausgelenkten Zustand bewirkt.
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Von
besonderer Bedeutung ist dabei die definierte Aufnahme der elastischen
Schicht zwischen zwei flexiblen Lagen der Gassackhülle,
wodurch sich sowohl eine definierte Auslenkung als auch eine definierte
Rückführung der elastischen Schicht aus dem ausgelenkten
Zustand erreichen lassen.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Gassackes
eignet sich insbesondere zur Verwendung des Gassackes in einem Seitenairbagmodul, das
zum Schutz eines Fahrzeuginsassen bei einem seitlichen Aufprall
dient und typischerweise in der seitlichen Fahrzeugkarosserie oder
dem Sitz des zu schützenden Fahrzeuginsassen angeordnet
ist.
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Die
elastische Schicht, die die Entlüftungsöffnung
im nicht ausgelenkten Zustand flächig überdeckt,
kann gemäß einer Ausführungsform ein
zentrales Durchgangsloch aufweisen, dessen Querschnitt sich beim
Auslenken der elastischen Schicht vergrößert,
insbesondere durch Dehnung (zentrales Durchgangsloch als Dehnungsloch).
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Nach
einer anderen Ausführungsform weist die elastische Schicht
Schlitze auf, die beim Auslenken der elastischen Schicht ein Durchgangsloch
der elastischen Schicht bilden, dessen Größe vom
Umfang der Auslenkung der elastischen Schicht abhängig
ist und durch das hindurch Gase aus dem Inneren des Gassackes abströmen
können.
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Gemäß einer
Variante der Erfindung ist die elastische Schicht auf ihren beiden
den flexiblen Lagen der Gassackhülle zugewandten Seiten
jeweils vollständig von einer jeweiligen flexiblen Lage
der Gassackhülle überdeckt, wobei die flexiblen
Lagen vorteilhaft in ihren die elastische Schicht überdeckenden
Bereichen zumindest teilweise mit Schlitzen versehen sind, um eine
Auslenkung der elastischen Schicht zu erleichtern.
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Nach
einer anderen Variante der Erfindung ist die elastische Schicht
auf ihren den flexiblen Lagen zugewandten Seiten jeweils nur teilweise
von einer flexiblen Lage überdeckt, so dass (ausschließlich)
ein auslenkbarer Abschnitt der elastischen Schicht freibleibt, also
(nur) dieser auslenkbare Abschnitt nicht von den flexiblen Lagen überdeckt
ist. Dabei können die flexiblen Lagen jeweils eine ringförmige,
insbesondere kreisförmige Durchgangsöffnung aufweisen,
hinter der der auslenkbare Abschnitt der elastischen Schicht liegt,
wobei einander überdeckende bzw. miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen
in den beiden flexiblen Lagen eine jeweilige Entlüftungsöffnung
definieren.
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Die
elastische Schicht besteht vorteilhaft aus einem Elastomer oder
insbesondere aus Silikon und ist stoffschlüssig mit den
beiden flexiblen Lagen der Gassackhülle verbunden, wobei
einerseits eine stoffschlüssige Verbindung über
ein separates Klebemittel erfolgen kann oder andererseits die stoffschlüssige
Verbindung beim Aushärten der elastischen Schicht zwischen
den beiden Gassacklagen erfolgt.
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Bei
den flexiblen Lagen handelt es sich bevorzugt um Gewebelagen, die
einen Bestandteil der Hülle des Gassackes bilden, wobei
diese im Bereich der mindestens einen Entlüftungsöffnung
zweilagig ausgebildet ist, um die elastische Schicht zwischen zwei
flexiblen Lagen der Gassackhülle aufnehmen zu können.
Dabei bestimmt die Dicke der elastischen Schicht den Abstand der
beiden flexiblen Lagen.
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Die
Dicke der elastischen Schicht liegt vorteilhaft in einem Bereich
zwischen 0.3 mm und 2 mm, insbesondere einem Bereich zwischen 0.5
mm und 1.5 mm, wobei der maximale Öffnungsquerschnitt der
Entlüftungsöffnung, der durch Auslenkung der elastischen
Schicht erzeugbar ist, auf ein bestimmtes Vielfaches der Dicke der
elastischen Schicht begrenzt sein sollte, zum Beispiel auf das Zehnfache
jener Dicke.
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Die
Begrenzung des maximalen Öffnungsquerschnittes einer jeweiligen
Entlüftungsöffnung auf ein bestimmtes Vielfaches
der Dicke der elastischen Schicht soll sicherstellen, dass bei Auslenkung
der elastischen Schicht eine hinreichend große Rückstellkraft
wirkt, um diese unter der Wirkung jener Rückstellkraft
wieder in ihre nicht ausgelenkte Lage zurückführen
zu können, wenn das Druckniveau innerhalb des Gassackes
zurückgegangen ist und ein angestrebtes Niveau erreicht
hat.
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Bei
Verwendung sehr dünner elastischer Schichten kann dementsprechend
nur ein vergleichsweise kleiner maximaler Öffnungsquerschnitt
einer jeweiligen Entlüftungsöffnung realisiert
werden, so dass zur Schaffung eines hinreichend großen
Gesamtöffnungsquerschnittes eine Mehrzahl Entlüftungsöffnungen
vorzusehen ist, die gemeinsam ein Überdruckventil bilden.
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Die
Bildung eines Überdruckventils durch eine Mehrzahl Entlüftungsöffnungen
hat zum einen den Vorteil, dass selbst in dem Fall, dass eine bestimmte
oder gar mehrere der Entlüftungsöffnungen in einem
Crash-Fall, zum Beispiel durch den Körper des zu schützenden
Fahrzeuginsassen oder durch Karosseriebereiche, überdeckt
sind, und somit nicht hinreichend sicher zum Ablassen von Gas aus
dem Gassack wirken können, stets noch weitere Entlüftungsöffnungen
zur Druckregelung zur Verfügung stehen.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass wegen der Möglichkeit,
die Dicke der elastischen Schicht sowie den maximalen Öffnungsquerschnitt der
jeweiligen Entlüftungsöffnung im Hinblick auf
ihre Funktion abzustimmen, ohne einen bestimmten maximalen Öffnungsquerschnitt
erreichen zu müssen, die Ausgestaltung einer jeweiligen
Entlüftungsöffnung im Hinblick auf eine gewünschte
Funktion optimiert werden kann, insbesondere durch Abstimmung der
Elastizität der elastischen Schicht sowie des maximalen Öffnungsquerschnittes
der Entlüftungsöffnung und des für die
flexiblen Lagen verwendeten Materials. Der notwendige Gesamtöffnungsquerschnitt
lässt sich dann durch die Ausbildung mehrerer derart optimierter
Entlüftungsöffnungen in der Hülle des
Gassackes erreichen.
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Um
einen jeweiligen Fahrzeuginsassen vor möglicherweise heißen,
aus den Entlüftungsöffnungen austretenden Gasen
zu schützen, können die Entlüftungsöffnungen
mittels einer Schutzlage überdeckt sein, die beispielsweise
eine Tasche oder mindestens einen Kanal bilden kann, worin sich
das aus den Entlüftungsöffnungen austretende Gas
zunächst sammelt, bevor es in der Tasche bzw. in dem Kanal in
eine Richtung abgeleitet wird, entlang der ein Kontakt mit einem
zu schützenden Fahrzeuginsassen möglichst ausgeschlossen
ist.
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Indem
die einzelnen Entlüftungsöffnungen so am Gassack
angeordnet werden, dass in Abhängigkeit von der Größe
des zu schützenden Fahrzeuginsassen, welche in der Regel
auch mit dessen Gewicht korreliert, in einem Crash-Fall jeweils
ein bestimmter Teil der Entlüftungsöffnungen von
dem Körper des zu schützenden Fahrzeuginsassen
verschlossen wird, so lässt sich der erreichbare Innendruck
des Gassackes gezielt auf Fahrzeuginsassen unterschiedlicher Größe
und somit unterschiedlichen Gewichts abstimmen. Dies sowie weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Figuren näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1a eine
schematische Darstellung eines Gassackes für ein Seitenairbagmodul
mit einer Mehrzahl Entlüftungsöffnungen;
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1b eine
Abwandlung des Gassackes aus 1a;
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2a ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsöffnung
für einen Gassack der in den 1a und 1b dargestellten
Art im Querschnitt;
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2b eine
schematische Draufsicht auf die Entlüftungsöffnung
aus 2a;
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3a eine
schematisch/perspektivische Darstellung der Entlüftungsöffnung
aus den 2a und 2b, wobei
eine die Entlüftungsöffnung überdeckende
elastische Schicht ausgelenkt ist;
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3b eine
schematische Draufsicht auf die Anordnung aus 3a;
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4a eine
erste Abwandlung der Entlüftungsöffnung aus 2a im
Querschnitt;
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4b eine
schematische Draufsicht auf die Entlüftungsöffnung
aus 4a;
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5a eine
schematisch/perspektivische Darstellung der Entlüftungsöffnung
aus den 4a und 4b im
ausgelenkten Zustand einer die Entlüftungsöffnung überdeckenden
elastischen Schicht;
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5b eine
schematische Draufsicht auf die Anordnung aus 5a;
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6a eine
zweite Abwandlung der Entlüftungsöffnung aus 2a im
Querschnitt;
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6b eine
schematische Draufsicht auf die Entlüftungsöffnung
aus 6a;
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7a eine
schematisch/perspektivische Darstellung der Entlüftungsöffnung
aus den 6a und 6b im
ausgelenkten Zustand einer die Entlüftungsöffnung überdeckenden
elastischen Schicht;
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7b eine
schematische Draufsicht auf die Anordnung aus 7a;
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8 eine
Weiterbildung der Entlüftungsöffnung aus den 6a und 6b in
einer schematischen Draufsicht;
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9a ein
erstes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung
einer Mehrzahl Entlüftungsöffnungen in einem Abschnitt
der Hülle eines Gassackes;
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9b ein
zweites Ausführungsbeispiel für eine Anordnung
einer Mehrzahl Entlüftungsöffnungen in einem Abschnitt
der Hülle eines Gassackes;
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9c ein
drittes Ausführungsbeispiel für die Anordnung
einer Mehrzahl Entlüftungsöffnungen in einem Abschnitt
der Hülle eines Gassackes.
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1a zeigt
in schematischer Darstellung einen Gassack eines Airbagmoduls für
ein Kraftfahrzeug, hier konkret einen Gassack eines Seitenairbagmoduls,
im aufgeblasenen Zustand.
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Ein
solcher Gassack 1 eines Seitenairbagmoduls dient in einem
Crash-Fall dazu, einen Fahrzeuginsassen vor einem unmittelbaren
Aufprall auf die seitliche Fahrzeugstruktur zu schützen;
er wird dementsprechend zwischen dem zu schützenden Fahrzeuginsassen
und der seitlichen Fahrzeugstruktur aufgeblasen. Die hierfür
erforderlichen Komponenten des Seitenairbagmoduls, wie z. B. ein
Modulgehäuse sowie eine Aufblaseinrichtung zum Freisetzen
eines in den Gassack 1 einzuleitenden Gases, sind hierfür üblicherweise
entweder in der seitlichen Fahrzeugkarosserie, z. B. in einer Kraftfahrzeugtür, oder
am Sitz des zu schützenden Fahrzeuginsassen angeordnet.
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Im
aufgeblasenen Zustand erstreckt sich der Gassack 1, wie
in 1 dargestellt, mit einer definierten
Ausdehnung entlang der xz-Ebene parallel zur seitlichen Fahrzeugkarosserie,
also entlang einer durch die Fahrzeuglängsachse x und die
vertikale Fahrzeugachse z aufgespannten Ebene. Quer zu jener xz-Ebene,
also entlang der so genannten horizontalen Fahrzeugquerachse füllt
der Gassack 1 den Raum zwischen dem zu schützenden
Fahrzeuginsassen und der seitlichen Fahrzeugkarosserie möglichst
weitgehend aus, um den zu schützenden Fahrzeuginsassen
vor einer Kollision mit der seitlichen Fahrzeugstruktur zu schützen.
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Dabei
muss der aufgeblasene Gassack 1 einerseits mit einem hinreichend
hohen Innendruck zur Verfügung gestellt werden, um den
zu schützenden Fahrzeuginsassen mit dem durch den aufgeblasenen Gassack 1 gebildeten
Gaskissen zuverlässig auffangen zu können; jedoch
darf das Druckniveau im Inneren des Gassackes 1 andererseits
einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten, da ansonsten
eine zu starke Belastung der auf den Gassack aufprallenden Körperteile
des zu schützenden Fahrzeuginsassen auftreten könnte,
beispielsweise mit dem Ziel einer Reduzierung der Rippenbelastung.
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Hierzu
weist der Gassack 1 in seiner Hülle 10 eine
Mehrzahl Entlüftungsöffnungen 2 auf,
die vorliegend – bezogen auf den in ein Kraftfahrzeug eingebauten
Zustand und entlang der vertikalen Fahrzeugachse z betrachtet – im
oberen Bereich des Gassackes 1 vorgesehen sind, nämlich
in dem Bereich, an den sich die Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen
in einem Crash-Fall anlegen soll. Die Entlüftungsöffnungen 2 in
der Hülle 10 des Gassackes 1 sind dabei
im Wesentlichen entlang der vertikalen Fahrzeugachse z übereinander
angeordnet, so das je nach Größe des zu schützenden
Fahrzeuginsassen und damit der Höhe seiner Schulter ein gewisser
Teil der Entlüftungsöffnungen 2 durch
die Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen überdeckt
wird.
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Um
zu verhindern, dass hierbei aus den Entlüftungsöffnungen 2 austretende
heiße Gase zu Verletzungen des Fahrzeuginsassen führen
könnten, ist der mit den Entlüftungsöffnungen 2 versehene
Abschnitt 100 der Gassackhülle 10 von
einer Schutzlage 4 überdeckt, die eine Tasche
bildet, in der sich das aus den Entlüftungsöffnungen 2 austretende
Gas zunächst sammelt, bevor es aus einer offenen Stirnseite 45 der
Tasche nach oben, also im Wesentlichen entlang der vertikalen Fahrzeugachse
z, austritt. Hierzu ist die die Tasche bildende Schutzlage 4,
z. B. in Form einer Gewebelage, über eine Naht 40 mit
der Hülle 10 des Gassackes 1 verbunden,
die die obere Stirnseite 45 der Tasche freilässt,
so dass dort eine Austrittsöffnung für die in
der Tasche gesammelten Gase gebildet ist.
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Je
größer der zu schützende Fahrzeuginsasse
ist, desto höher also seine Schulter bei Einnahme einer
bestimmungsgemäßen Sitzposition im Kraftfahrzeug
liegt, desto mehr der Entlüftungsöffnungen 2 werden
von dem zu schützenden Fahrzeuginsassen abgedeckt und desto
weniger Gas kann durch jene Entlüftungsöffnungen 2 aus
dem Gassack 1 ausströmen. D. h., je größer – und
damit in der Regel schwerer – ein zu schützender
Fahrzeuginsasse ist, desto größer ist das Druckniveau
des aufgeblasenen Gassackes 1, mit dem dieser in einem
Crash-Fall als Gaskissen für den zu schützenden
Fahrzeuginsassen bereitgestellt wird. Umgekehrt wird der Gassack 1 für
einen entsprechend kleineren und damit leichteren Fahrzeuginsassen
mit einem geringeren Druckniveau bereitgehalten, da ein kleinerer
Fahrzeuginsasse bei bestimmungsgemäßer Sitzposition
auf einem Kraftfahrzeugsitz mit seiner Schulter eine entsprechend
geringere Anzahl der Entlüftungsöffnungen 2 abdeckt.
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Wie
anhand 1a weiter erkennbar ist, können
die Entlüftungsöffnungen 2 unterschiedliche Öffnungsquerschnitte
aufweisen, so dass der Innendruck des Gassackes ganz gezielt auf
Fahrzeuginsassen unterschiedlicher Größe abgestimmt
werden kann. In dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel
nimmt etwa der Durchmesser der Entlüftungsöffnungen 2 zum
oberen Ende des Gassackes 1 hin zu. D. h., ein kleiner
zu schützender Fahrzeuginsasse deckt mit seiner Schulter
insbesondere die unteren Entlüftungsöffnungen 2 mit
einem vergleichsweise kleinen Öffnungsquerschnitt ab, so
dass die oberen Entlüftungsöffnungen 2 mit
größerem Entlüftungsquerschnitt zum Ablassen
von Gas aus dem Gassack 1 wirksam bleiben. Mit zunehmender
Größe des zu schützenden Fahrzeuginsassen
werden dann weitere, entlang der vertikalen Fahrzeugachse z höher
gelegene Entlüftungsöffnungen 2 mit größerem Öffnungsquerschnitt
abgedeckt, so dass der Innendruck, mit dem der Gassack 1 in
einem Crash-Fall als Gaskissen bereitgestellt wird, entsprechend
zunimmt.
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Hiermit
kann beispielsweise eine lineare Druck-Kennlinie erreicht werden,
also eine lineare Abhängigkeit des Innendruckes des Gassackes 1 von
der Größe des zu schützenden Fahrzeuginsassen.
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Weiterhin
ist von Bedeutung, dass mit der in 1a dargestellten
Konfiguration auch eine Steuerung des Innendruckes des Gassackes 1 in
Abhängigkeit von der Schwere eines Unfalles, d. h. hier
insbesondere eines Seitenaufpralles, möglich ist. Bei einem
schweren Lastfall, also einem starken Seitenaufprall unter der Wirkung
großer Crash-Kräfte und entsprechend großer
Querbeschleunigungen, gerät der zu schützende
Fahrzeuginsasse frühzeitig in Kontakt mit dem Gassack 1 und
verschließt hierbei mit seiner Schulter eine gewisse Anzahl
der Entlüftungsöffnungen 2. Hierdurch
wird der Gassack 1 im aufgeblasenen Zustand tendenziell
mit einem höheren Druckniveau bereitgestellt als in einem
vergleichsweise leichteren Lastfall, also einem Seitenaufprall auf
das Kraftfahrzeug unter der Wirkung vergleichsweise geringerer Kräfte,
worauf der zu schützende Fahrzeuginsasse erst zu einem
späteren Zeitpunkt mit seiner Schulter in Kontakt mit dem
Gassack 1 gerät und dort ein Teil der Entlüftungsöffnungen 2 verschließt.
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Denn
im zweitgenannten Fall steht ein längerer Zeitraum für
einen Gasaustritt aus sämtlichen Entlüftungsöffnungen 2 bereit,
bevor ein Teil dieser Öffnungen durch Kontakt mit dem zu
schützenden Fahrzeuginsassen verschlossen wird.
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Beim
Aufblasen und Entfalten des hier beispielhaft als Bestandteil eines
Seitenairbagmodules vorgesehenen (ein Gaskissen zwischen einem zu schützenden
Fahrzeuginsassen und der daneben liegenden seitlichen Fahrzeugkarosserie
bildenden) Gassackes 1 wird dieser, insbesondere im Bereich seines
entlang der vertikalen Fahrzeugachse z oberen Endes gekrümmt,
und zwar entweder in Richtung auf den zu schützenden Fahrzeuginsassen
oder in Richtung auf die seitliche Fahrzeugkarosserie. Ob die Krümmung
des Gassackes 1 in Richtung auf die seitliche Fahrzeugkarosserie
oder in Richtung auf den zu schützenden Fahrzeuginsassen
erfolgt, hängt dabei insbesondere auch von der Steifigkeit
der Fahrzeugstruktur im Bereich der seitlichen Karosserie sowie
von dem Ausmaß der Verformung der seitlichen Karosserie
in einem jeweiligen Crash-Fall ab.
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Erfolgt
die Krümmung des Gassackes 1 derart, dass dessen
Entlüftungsöffnungen 2 näher
an die Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen herangeführt
werden, so werden tendenziell mehr Entlüftungsöffnungen 2 durch
den Kontakt mit der Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen
verschlossen und der Gassack 1 steht mit einem entsprechend
höheren Innendruck als Gaskissen zur Verfügung.
Dabei führt ein Heranführen des oberen Bereiches
des Gassackes 1 an die Schulter des zu schützenden
Fahrzeuginsassen durch Krümmung des Gassackes weiterhin
auch dazu, dass ein zeitlich früheres Verschließen
der Entlüftungsöffnungen 2 erfolgen kann.
Gleichzeitig sorgt eine insbesondere bei schweren Lastfällen
auftretende vergleichsweise große Penetriertiefe des zu
schützenden Fahrzeuginsassen in dem Gassack 1 für
ein besonders dichtes Verschließen der Entlüftungsöffnungen 2, was
wiederum den Innendruck des Gassackes 1 im aufgeblasenen
Zustand beeinflusst.
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Krümmt
sich der Gassack 1 demgegenüber derart, dass die
Entlüftungsöffnungen 2 tendenziell von
der Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen weg bewegt
werden, so wird ein vergleichsweise kleinerer Teil der Entlüftungsöffnungen 2 durch
die Schulter des zu schützenden Fahrzeuginsassen verschlossen
und dieser steht mit einem entsprechend geringeren Innendruck als
Gaskissen für den Schutz des Fahrzeuginsassen zur Verfügung.
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Somit
lässt sich durch geeignete Anordnung der Entlüftungsöffnungen 2 am
Gassack 1 unter Berücksichtigung der Krümmung
des Gassackes 1 bei bestimmten Lastfällen, welche
auch von der Steifigkeit der Fahrzeugstruktur mitbestimmt wird,
gezielt der Innendruck des aufgeblasenen Gassackes 1 in Abhängigkeit
von bestimmten typischen Aufprallarten steuern.
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1b zeigt
eine Abwandlung des Gassackes aus 1,
bei der wiederum mehrere Entlüftungsöffnungen 2 mit
unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt (d. h., unterschiedlichem
Durchmesser) vorgesehen sind, wobei gemäß 1b der Öffnungsquerschnitt
der entlang der vertikalen Fahrzeugachse z übereinander
angeordneten Entlüftungsöffnungen 2 beispielhaft
nach oben hin abnimmt (und nicht zunimmt, wie im Fall der 1a). Allgemein
wird der Öffnungsquerschnitt bzw. Durchmesser der einzelnen
Entlüftungsöffnungen 2 so gewählt,
dass eine gewünschte Abhängigkeit des Innendruckes
des Gassackes 1 im aufgeblasenen Zustand von der Größe – und
damit dem durchschnittlichen Gewicht – eines zu schützenden
Fahrzeuginsassen erreicht wird, welcher ja durch Abdeckung eines
bestimmten Teiles der Entlüftungsöffnungen 2 beim
Aufprall auf den Gassack 1 dessen Innendruck maßgeblich
beeinflusst. Ein weiterer Unterschied zu 1a besteht
darin, dass gemäß 1b die
die Entlüftungsöffnungen 2 überdeckende
Schutzlage 5 mittels einer Mehrzahl Nähte 50 in
einzelne Kanäle unterteilt ist, aus deren offenen Stirnseiten 55 das durch
die Entlüftungsöffnungen 2 hindurch freigesetzte
Gas seitlich ausströmt, um ein direktes Anströmen
des zu schützenden Fahrzeuginsassen, hier insbesondere
von dessen Kopf, mit aus dem Gassack 1 stammenden heißen
Gasen zu vermeiden.
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2a zeigt
in einem Querschnitt eine erste mögliche Ausgestaltung
einer Entlüftungsöffnung 2 der Gassäcke
aus den 1a und 1b. Danach ist
die Hülle 10 des Gassackes im Bereich 100 einer Entlüftungsöffnung 2 zweilagig
ausgebildet und besteht somit aus zwei flexiblen Lagen 11, 12,
z. B. in Form von Gewebelagen. D. h., ein Hüllenteil bzw. eine
Begrenzungswand des Gassackes 1, der bzw. die den Innenraum
des Gassackes 1 nach einer Seite hin begrenzt, z. B. zu
der in den 1a und 1b dargestellten
Seite des jeweiligen Gassackes 1, ist zumindest in dem
Abschnitt 100 der Gassackhülle 10, in
dem die Entlüftungsöffnungen 2 liegen,
zweilagig ausgebildet und besteht dort aus den beiden in 2a erkennbaren
flexiblen Lagen 11, 12.
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Zur
Bildung einer jeweiligen Entlüftungsöffnung 2 weisen
die beiden flexiblen Lagen 11, 12 jeweils einander überdeckende)
miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen 11a, 11b auf,
hier kreisförmig ausgebildet, die gemeinsam eine jeweilige
Entlüftungsöffnung 2 bilden, durch die
hindurch Gas aus dem Inneren des Gassackes 1 in dessen
Umgebung abströmen kann.
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Die
durch die Durchgangsöffnungen in den beiden flexiblen Lagen 11, 12 gebildete
Entlüftungsöffnung 2 ist größtenteils überdeckt
durch eine elastische Schicht 3 der Dicke d, die zwischen
den beiden flexiblen Lagen 11, 12 aufgenommen
ist, so dass die beiden flexiblen Lagen 11, 12 zusammen
mit der elastischen Schicht 3 eine so genannte Sandwich-Struktur
bilden. Die elastische Schicht 3, bei der es sich beispielsweise
um ein Elastomer oder insbesondere um eine Silikon-Schicht handeln
kann, ist hierzu mit den beiden flexiblen Lagen 11, 12 stoffschlüssig
verbunden. Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann
einerseits durch ein separates Klebemittel hergestellt sein oder
andererseits dadurch, dass die elastische Schicht 3 beim
Aushärten zwischen den beiden flexiblen Lagen 11, 12 eine
stoffschlüssige Verbindung mit diesen eingegangen ist.
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Die
elastische Schicht 3 weist in ihrem freiliegenden, d. h.
nicht von den flexiblen Lagen 11, 12 überdeckten
Bereich ein (zentrales) Durchgangsloch 30 auf, so dass
die Entlüftungsöffnung 2 zunächst
mit einem sehr geringen Öffnungsquerschnitt, der dem Durchmesser
des zentralen Durchgangsloches 30 entspricht, für
ein Abströmen von Gas aus dem Gassack zur Verfügung
steht.
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Dies
wird auch deutlich anhand 2b, in der
die Entlüftungsöffnung 2 aus 2a noch
mal schematisch in einer Draufsicht dargestellt ist, wobei der deutlich
geringere Querschnitt des zentralen Durchgangsloches 30 verglichen
mit dem an der Entlüftungsöffnung 2 freiliegenden
Abschnitt der elastischen Schicht 3 dargestellt ist.
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Wie
anhand der 3a und 3b erkennbar
ist, vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt
des zentralen Durchgangsloches 30 der elastischen Schicht 3 substantiell,
wenn die elastische Schicht 3 in ihrem freiliegenden Abschnitt
aufgrund der im Inneren des Gassackes 1, vgl. 1a und 1b,
aufgrund eines erhöhten Innendruckes wirkenden Kräfte nach
außen ausgelenkt wird. Hierdurch dehnt sich das zentrale
Durchgangsloch 30, so dass dessen Öffnungsquerschnitt
nahe bei dem maximalen Öffnungsquerschnitt der Entlüftungsöffnung 2 liegt,
welcher durch den Querschnitt der Durchgangsöffnungen 11a, 11b,
in den beiden flexiblen Lagen 11, 12 gegeben ist,
vgl. 2a. Diese Auslenkung und Deformation der elastischen
Schicht 3 wird im Ausführungsbeispiel dadurch
erleichtert, dass deren Dicke d zu dem Durchgangsloch 30 hin
abnimmt.
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Im
in den 3a und 3b dargestellten ausgelenkten
Zustand der elastischen Schicht 3 steht also die Entlüftungsöffnung 2 mit
einem entsprechend größeren effektiven Öffnungsquerschnitt (nämlich
dem Querschnitt des durch Dehnung vergrößerten
Durchgangsloches 30 der elastischen Schicht 3)
zur Verfügung, um Gas aus dem Gassack in die Umgebung abströmen
zu lassen und so das Auftreten eines zu hohen Druckniveaus im Inneren des
Gassackes zu vermeiden.
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Das
Ausmaß der Auslenkung der elastischen Schicht 3 aus
ihrer in 2a gezeigten Ausgangsposition,
in der sie die Entlüftungsöffnung 2 überdeckt,
in die in 3a gezeigte ausgelenkte Position,
in der die Entlüftungsöffnung 2 mit einem
entsprechend größeren Öffnungsquerschnitt
zum Durchtritt von Gas zur Verfügung steht, hängt
dabei vom Druckniveau im Inneren des Gassackes ab. Je höher
der Innendruck des Gassackes, desto stärker wird die elastische
Schicht 3 in ihrem freiliegenden, also nicht von den flexiblen
Lagen 11, 12 überdeckten Abschnitt, ausgelenkt
und desto größer ist der wirksame, effektive Öffnungsquerschnitt.
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Durch
das Ablassen von Gas aus dem Inneren des Gassackes nimmt dort das
Druckniveau wieder ab, so dass die elastische Schicht 3 schließlich die
Tendenz hat, unter der Wirkung ihrer Vorspannung aus ihrer ausgelenkten
Lage (vgl. 3a) wieder in ihre Ausgangslage
(vgl. 2a) zurückzukehren.
Diese Rückkehrbewegung der elastischen Schicht 3 aus
ihrer ausgelenkten Lage in ihre Ausgangslage wird unterstützt
durch die beiden flexiblen Lagen 11, 12, zwischen
denen die elastische Schicht 3 aufgenommen ist; denn diese
haben die Tendenz, die elastische Schicht 3 in ihrer flachen,
nicht ausgelenkten Ausgangslage, wie in 2a dargestellt,
zu halten. Hierdurch ist sichergestellt, dass nach einer Auslenkung
der elastischen Schicht 3 und dem anschließenden
Erreichen eines niedrigeren, zum Schutz eines Fahrzeuginsassen geeigneten
Druckniveaus innerhalb des Gassackes die elastische Schicht 3 zuverlässig
in ihre Ausgangslage zurückkehrt, in der sie die Entlüftungsöffnung 2 weitgehend überdeckt,
so dass der Gassack über einen gewissen Zeitraum auf dem
angestrebten (optimalen) Druckniveau gehalten werden kann, und zwar über
einen Zeitraum, der zum Schutz eines Fahrzeuginsassen erforderlich
ist.
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4a zeigt
eine Abwandlung der Entlüftungsöffnung aus 2a,
gemäß der die zwischen den beiden flexiblen Lagen 11, 12 aufgenommene und
mit diesen (stoffschlüssig) verbundene elastische Schicht 3 auf
beiden Seiten im Wesentlichen vollständig von jenen flexiblen
Lagen 11, 12 überdeckt ist.
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Die
Entlüftungsöffnung 2 ist in diesem Fall dadurch
gebildet, dass sowohl die elastische Schicht 3 als auch
die beiden flexiblen Lagen 11, 12 jeweils Schlitze 31 bzw. 11b, 12b aufweisen,
was ein Auslenken des geschlitzten Abschnittes der elastischen Schicht 3 zusammen
mit den ebenfalls geschlitzten Abschnitten 13, 14 der
beiden flexiblen Lagen 11, 12 ermöglicht,
um eine Entlüftungsöffnung 2 freizugeben,
wie anhand des Übergangs von den 4a und 4b zu 5a und 5b erkennbar
ist, wobei die 4b, 5a und 5b jeweils
den 2b, 3a und 3b entsprechende
Darstellungen des Ausführungsbeispieles aus 4a zeigen.
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D.
h., die Entlüftungsöffnung 2 bzw. deren maximaler Öffnungsquerschnitt
ist vorliegend definiert durch denjenigen Abschnitt der elastischen Schicht 3 und
die diesen Abschnitt überdeckenden Abschnitte 13, 14 der
beiden flexiblen Lagen 11, 12, welche mit Schlitzen 11b, 12b, 31 versehen
sind, die hier eine Kreuzschlitzanordnung bilden. Dabei fluchten
die Schlitze 11b, 12b, 31 in den beiden
flexiblen Lagen 11, 12 und der elastischen Schicht 3 derart miteinander,
dass sie jeweils die im Bereich der elastischen Schicht 3 sandwichartig,
dreilagig aufgebaute Hülle des Gassackes vollständig
durchmessen, also sowohl durch beide flexible Lagen 11, 12 als
auch durch die dazwischen liegende elastische Schicht 3 durchgehend
ausgebildet sind.
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6a zeigt
eine Anordnung, die in weiterem Sinne einer Kombination der Entlüftungsöffnungen
aus den 2a und 4a entspricht,
indem hier der die Entlüftungsöffnung 2 überdeckende
Abschnitt der flexiblen Schicht 3 ungeschlitzt und mit
einem zentralen Durchgangsloch 30 ausgeführt ist,
wie im Fall der 2a, wobei jedoch jener gelochte
Abschnitt der flexiblen Schicht 3 hier von geschlitzten Abschnitten 13, 14 der
beiden flexiblen Lagen 11, 12 überdeckt
ist.
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Durch
die Ausführung der den gelochten Abschnitt der flexiblen
Schicht 3 überdeckenden Abschnitte 13, 14 der
flexiblen Lagen 11, 12 mit Schlitzen 11b bzw. 12b (welche
sich nicht durch die elastische Schicht 3 hindurch erstrecken)
wird eine hinreichende Auslenkbarkeit des gelochten Abschnittes der
flexiblen Schicht 3 ermöglicht, entsprechend einem Übergang
von den 6a und 6b zu
den 7a, 7b, wobei sich das zentrale
Loch 30 der flexiblen Schicht 3 durch Dehnung
vergrößert. Gleichzeitig unterstützen
die geschlitzten Abschnitte 13, 14 der flexiblen
Lagen 11, 12 – wie auch im Ausführungsbeispiel
der 4a bis 5b – die
Rückkehr der ausgelenkten elastischen Schicht 3 in
ihre Ausgangsposition unter der Wirkung entsprechender Rückstellkräfte.
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Im
Ausführungsbeispiel der 6a bis 7b ist
also die Entlüftungsöffnung 2 bzw. deren maximaler Öffnungsquerschnitt
definiert durch die Ausdehnung der geschlitzten Abschnitte 13, 14 der beiden
flexiblen Lagen 11, 12, welche jeweils eine kreisförmige
Fläche bilden.
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8 zeigt
eine Abwandlung der Anordnung aus den 6a und 6b hinsichtlich
des Verlaufs der Schlitze 11b, 12b, die hier nicht
geradlinig (wie im Fall der 6a und 6b)
sondern vielmehr entlang gekrümmter Bahnen verlaufen.
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Um
eine hinreichend große Rückstellkraft der jeweiligen
elastischen Schicht 3 zu gewährleisten, durch
die sie aus ihrem ausgelenkten Zustand heraus in ihre Ausgangsposition
zurückführbar ist, wobei diese Rückstellbewegung
durch die die elastische Schicht 3 aufnehmenden flexiblen
Lagen 11, 12 der Gassackhülle unterstützt
wird, ist der maximale Öffnungsquerschnitt der jeweiligen
Entlüftungsöffnung 2 begrenzt auf ein
bestimmtes Vielfaches der Dicke d der elastischen Schicht 3,
z. B. auf das 10-fache jener Dicke d. Bei typischen Dicken d der
elastischen Schicht 3 von 0.5 mm bis 1.5 mm und dabei bevorzugt
unterhalb von 1 mm, lassen sich so nur begrenzte Öffnungsquerschnitte
der Entlüftungsöffnungen 2 erreichen.
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Da
somit durch eine einzelne Entlüftungsöffnung 2,
selbst wenn an dieser der maximale Öffnungsquerschnitt
zur Verfügung gestellt wird, jeweils nur eine begrenzte
Menge an Gas ausströmen kann, lässt sich ein größerer
(effektiver) Gesamt-Ausströmquerschnitt dadurch erreichen,
dass in einem Abschnitt 100 der Hülle 10 des
Gassackes 1 eine Mehrzahl Entlüftungsöffnungen
angeordnet wird, wie bereits anhand der 1a und 1b dargestellt.
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Die 9a bis 9c zeigen
nun mehrere konkrete Ausführungsbeispiele der Anordnung
vom Entlüftungsöffnungen 2 in einem zwei
Gewebelagen aufweisenden Abschnitt 100 der Gassackhülle.
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Wie
anhand 9a deutlich wird, sind dabei eine
Mehrzahl Entlüftungsöffnungen 2 nicht
nur entlang der vertikalen Fahrzeugachse z – bezogen auf den
in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand des Gassackes – angeordnet,
sondern es wird darüber hinaus auch entlang der Fahrzeuglängsachse
x jeweils mehrere Entlüftungsöffnugnen 2 nebeneinander
vorgesehen. Konkret sind bei dem in 9a gezeigten
Ausführungsbeispiel in dem zweilagig ausgeführten
Abschnitt 100 der Gassackhülle, dessen beide flexible
Lagen über eine Naht N miteinander verbunden sind, mehrere,
nämlich drei Reihen entlang der vertikalen Fahrzeugachse
z übereinander angeordneter Entlüftungsöffnungen 2 jeweils
entlang der Fahrzeuglängsachse x nebeneinander angeordnet.
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Durch
die Anordnung mehrerer Entlüftungsöffnungen 2 nicht
nur entlang der vertikalen Fahrzeugachse z übereinander
(um hiermit eine von der Größe des zu schützenden
Fahrzeuginsassen abhängige Überdeckung der Entlüftungsöffnungen 2 zu ermöglichen)
sondern auch nebeneinander entlang der Fahrzeuglängsachse
x, lässt sich die Funktion der Anordnung weitgehend unabhängig
von der aktuellen Sitzposition des zu schützenden Fahrzeuginsassen
gestalten, also etwa unabhängig davon, ob ein zu schützender
Fahrer in einer (entlang der Fahrzeuglängsachse x) vorgerückten
Sitzposition sehr dicht beim Lenkrad sitzt oder in einer hinteren
Position, weiter vom Lenkrad entfernt. Dabei kann durch entsprechende
Anordnung und Größenverteilung der Entlüftungsöffnungen 2 entlang
der Fahrzeuglängsachse x noch berücksichtigt werden,
dass der nahe beim Lenkrad sitzende Fahrer in der Regel kleiner und
leichter sein wird als der weiter entfernt vom Lenkrad sitzende
Fahrer.
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Auf
die Darstellung möglicher Größenverteilungen
der Entlüftungsöffnungen 2, die in den 1a und 1b in
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen angedeutet sind,
wird in den 9a bis 9c jedoch
verzichtet. Selbstverständlich können aber die
in jenen Figuren dargestellten Entlüftungsöffnungen 2 eine
variable, ortsabhängige Größe, insbesondere
einen ortsabhängigen maximalen Öffnungsquerschnitt,
aufweisen.
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Bei
dem in 9a dargestellten Ausführungsbeispiel
werden die Entlüftungsöffnungen jeweils durch Öffnungen 2 der
in 4a oder 6a dargestellten
Art gebildet, wobei entweder nur in den die elastische Schicht einfassenden
flexiblen Lagen der Gassackhülle oder sowohl in jenen flexiblen
Lagen als auch in der jeweiligen elastischen Schicht Schlitze vorgesehen
sind, die jeweils kreuzartig angeordnet sind.
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Bei
der in 9b gezeigten Anordnung sind demgegenüber
Entlüftungsöffnungen 2 der in 2a dargestellten
Art vorgesehen, also mit einem gelochten und von flexiblen Lagen
freien Abschnitt der elastischen Schicht 3.
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9c zeigt
schließlich eine Anordnung, bei der unterschiedliche Typen
von Entlüftungsöffnungen miteinander kombiniert
sind, wobei im unteren Bereich des dort gezeigten Abschnittes 100 einer Gassackhülle
auch permanent offene Entlüftungsöffnungen 2' vorgesehen
sind, also Entlüftungsöffnungen, die nicht von
einer elastischen Schicht oder dergleichen überdeckt sind,
sondern die vielmehr permanent offen sind. Somit lassen sich also
die erfindungsgemäß ausgestalteten und mit Überdeckungsmitteln
nach Art einer Sandwich-Struktur überdeckten Entlüftungsöffnungen 2 auch
mit einfachen, permanent geöffneten Entlüftungsöffnungen 2' kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/073350
A1 [0005]