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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Ventileinrichtung gemäß Patentanspruch 10.
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Die
DE 10 2007 052 246 A1 offenbart einen Airbag für einen Kraftwagen, mit einer Stützstruktur, welche aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar ist. Der Airbag umfasst eine Umhüllung, mittels welcher ein durch die Stützstruktur in ihrer Rückhalteposition gebildetes Rückhaltevolumen des Airbags umgeben ist.
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Bei einem solchen als Fachwerkbag bezeichneten Airbag ist es von Vorteil, wenn sich das Rückhaltevolumen besonders schnell mit einem Gas, insbesondere Umgebungsluft, füllen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Ventileinrichtung bereitzustellen, welche eine besonders vorteilhafte Funktionserfüllung des Airbags ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, umfasst eine zumindest bereichsweise in wenigstens einer Strömungsrichtung luftdurchlässige Trägerstruktur. Die Ventileinrichtung umfasst ferner wenigstens eine Folie, welche wenigstens eine Durchströmöffnung für Luft aufweist und in übrigen Bereichen luftundurchlässig ist. Dies bedeutet, dass die Folie über die Durchströmöffnung mit Luft durchströmt werden kann. Dies ist insbesondere in der ersten Strömungsrichtung gegeben, so dass die Trägerstruktur und die Folie zumindest in der ersten Strömungsrichtung von Luft durchströmt werden können.
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Die Folie ist in zumindest bereichsweiser Überlappung mit der Trägerstruktur angeordnet und zumindest mittelbar an der Trägerstruktur gehalten. Dabei ist vorgesehen, dass die Trägerstruktur in wenigstens einem Bereich durch zumindest ein Verstärkungselement verstärkt ist. Durch diese Verstärkung der Trägerstruktur in dem wenigstens einen Bereich kann die Trägerstruktur bedarfsgerecht und insbesondere in wenigstens einem hoch belasteten Bereich als der Bereich gegenüber anderweitigen, sich an diesen Bereich anschließenden Bereichen verstärkt werden. Dadurch ist die Gefahr einer unerwünschten Beschädigung der Trägerstruktur vermieden oder zumindest sehr gering gehalten, so dass die Trägerstruktur ihre Funktion zur Erfüllung der Gesamtfunktion der Ventileinrichtung und damit des gesamten Airbags vorteilhafterweise erfüllen kann und so dass die erwünschte Funktion nicht negativ beeinträchtigt wird.
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Die Ventileinrichtung ist insbesondere als Umhüllung eines Rückhaltevolumens des Airbags einzusetzen, durch welche das Rückhaltevolumen zumindest bereichsweise umgrenzt ist. Dieses Rückhaltevolumen wird beispielsweise von wenigstens einem Auffangelement, beispielsweise einer Stützstruktur, des Airbags in einer Rückhalteposition des Auffangelements (Stützstruktur) zumindest bereichsweise umgrenzt. Das Auffangelement ist dabei von einer Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition bewegbar. Über die erfindungsgemäße Ventileinrichtung kann dann ein Gas, insbesondere Luft und insbesondere Umgebungsluft, in das Rückhaltevolumen besonders schnell einströmen. Dabei ist die als Umhüllung des Rückhaltevolumens fungierende erfindungsgemäße Ventileinrichtung beispielsweise zumindest mittelbar an dem Auffangelement, insbesondere der Stützstruktur, gehalten und wird somit im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zeitlich vor und/oder bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung von der Aufbewahrungsposition mit in die Rückhalteposition bewegt.
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Dabei treten insbesondere bei dieser Bewegung hohe Belastungen, insbesondere infolge einer sehr hohen Beschleunigung zum schellen Bewegen des Auffangelements und der Umhüllung in die Rückhalteposition, auf, welche auch die Trägerstruktur in wenigstens einem Bereich stark belasten können.
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Das Verstärkungselement ist dabei vorteilhafterweise in einem solchen Bereich angeordnet, in welchem die infolge der Bewegung in die Rückhalteposition auftretenden Belastungen wirken. Insbesondere kann das Verstärkungselement in einem Verbindungsbereich angeordnet sein, in welchem die Trägerstruktur mit dem Auffangelement verbunden ist. Dadurch ist die Gefahr, dass sich die Ventileinrichtung relativ zum Auffangelement unerwünschterweise bewegen kann, beispielsweise infolge einer Beschädigung der Ventileinrichtung beziehungsweise der Trägerstruktur, vermieden oder sehr gering gehalten. Dies führt dazu, dass die Ventileinrichtung, welche also beispielsweise über die Trägerstruktur mit dem Auffangelement verbunden ist, ihre Ventilfunktion weiterhin vorteilhaft erfüllen und es ermöglichen kann, dass Luft, insbesondere Umgebungsluft, in der ersten Strömungsrichtung mit einem besonders hohen Massenstrom in das Rückhaltevolumen einströmen kann. Dies kommt der Funktion des Airbags zugute, so dass dieser beispielsweise einen Insassen eines Fahrgastraums des Kraftwagens, welcher beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildet ist, im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auffangen, rückhalten und vor schwerwiegenden Verletzungen schützen kann.
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Vorteilhafterweise können eine Mehrzahl von Verstärkungselementen vorgesehen sein, mittels welchen die Trägerstruktur und damit die gesamte Ventileinrichtung bedarfsgerecht und in hoch belasteten Bereichen gegenüber anderweitigen Bereichen verstärkt ist. Dadurch können die Trägerstrukturen damit die gesamte Ventileinrichtung besonders robust ausgebildet werden und auch hohe Belastungen und somit sehr schnelle Bewegungen in die Rückhalteposition zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen. Durch die bedarfsgerechte und bereichsweise Verstärkung ist es möglich, die Kosten und das Gewicht der Trägerstruktur und damit der gesamten Ventileinrichtung gering zu halten, was zu geringen Kosten und einem geringen Gewicht des gesamten Airbags führt.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die bedarfsgerechte Verstärkung auch ein so genanntes Packvolumen der Ventileinrichtung gering gehalten werden kann. Dieses Packvolumen weist die Ventileinrichtung in der Aufbewahrungsposition auf, in welcher die Ventileinrichtung mit der Stützstruktur beziehungsweise mit dem Auffangelement beispielsweise in einem Gehäuse des Airbags aufgenommen ist. Dadurch weisen die Ventileinrichtung und damit der gesamte Airbag einen nur geringen Bauraumbedarf auf, so dass der Airbag in besonders vorteilhaften Positionen im Fahrgastraum relativ zu diesen positioniert werden kann. Dadurch ist es ermöglicht, dass die Stützstruktur und damit auch die beispielsweise als Umhüllung fungierende Ventileinrichtung in der Rückhalteposition eine besonders vorteilhafte Stellung in dem Fahrgastraum relativ zu diesem einnehmen können, wodurch der Insasse im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders vorteilhaft aufgefangen und rückgehalten werden kann. Dabei ist der erfindungsgemäße Airbag beispielsweise besonders vorteilhaft in einer Lenkradnabe eines Lenkrads im Fahrgastraum anzuordnen. Ebenso möglich ist es, den erfindungsgemäßen und einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aufweisenden Airbag in und/oder an einer Instrumententafel anzuordnen.
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Die Trägerstruktur ist beispielsweise als ein Textil, insbesondere ein Gewebe und insbesondere als ein Drehergewebe, ausgebildet. Dadurch kann die Trägerstruktur in der ersten Strömungsrichtung besonders günstig, das heißt mit einer besonders hohen Menge beziehungsweise Masse an Luft in nur kurzer Zeit durchströmt werden, so dass sich das Rückhaltevolumen besonders schnell mit Luft, insbesondere Umgebungsluft, füllen kann. Weiterhin kann die Trägerstruktur dadurch besonders robust ausgebildet werden, so dass sie auch hohe Belastungen beispielsweise infolge hoher Beschleunigungen zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen kann. Durch die Verstärkung mittels des wenigstens einen Verstärkungselements ist dabei die Gefahr eines Auskämmens sowie eines Abreißens der Trägerstruktur von dem Auffangelement, insbesondere der Stützstruktur, vermieden oder sehr gering gehalten, was der Schutzfunktion des Airbags weiterhin zugute kommt.
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Ferner kann mittels des wenigstens einen Verstärkungselements auch die zumindest mittelbare Verbindung zwischen der Trägerstruktur und der Folie verstärkt werden. Dadurch ist die Folie besonders fest an der Trägerstruktur gehalten und kann sich nicht in unerwünschtem Maße relativ zur Trägerstruktur bewegen, was die Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung negativ beeinträchtigen könnte. Dies bedeutet, dass das Verstärken der Trägerstruktur der Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung zugute kommt.
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Die Folie ist beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere Polyurethan, ausgebildet und weist wenigstens einen, zumindest beim Durchströmen der Folie über die Durchströmöffnung durch Luft zumindest im Wesentlichen kanalförmigen Kanalbereich auf. Zum Herstellen des Kanalbereichs wird die Folie beispielsweise mittels einer Heizeinrichtung auf eine vorteilhafte Tiefziehtemperatur erwärmt und mittels eines Tiefziehwerkzeugs tiefgezogen. Dabei ist der Kanalbereich zunächst noch verschlossen und kann nicht von Luft durchströmt werden.
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Durch Abtrennen wenigstens eines Folienteils von der übrigen Folie wird der Kanalbereich geöffnet, so dass sich an den Kanalbereich die wenigstens eine Durchströmöffnung anschließt. Durch diesen zumindest beim Durchströmen der Folie durch Luft in der ersten Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen kanalförmigen Kanalbereich sowie die Durchströmöffnung ist ein Schlauchventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung dargestellt. Das Schlauchventil kann dabei in der ersten Strömungsrichtung mit einem besonders hohen Massenstrom an Luft durchströmt werden, so dass sich das Rückhaltevolumen besonders schnell mit einer hohen Menge beziehungsweise Masse an Luft, insbesondere Umgebungsluft, füllen kann. Dabei ist die Folie beispielsweise dem Rückhaltevolumen zugewandt, während die Trägerstruktur dem Fahrgastraum zu- und damit dem Rückhaltevolumen abgewandt ist.
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Trifft der Insasse im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung nun auf das Auffangelement, insbesondere die Stützstruktur, sowie die erfindungsgemäße und als Umhüllung fungierende Ventileinrichtung auf, so bewirkt dies eine Erhöhung des Innendrucks in dem Rückhaltevolumen. Infolge dieser Erhöhung fällt das wenigstens eine Schlauchventil zusammen, so dass die Durchströmöffnung durch sich an die Durchströmöffnung anschließende und luftundurchlässige Bereiche der Folie zumindest teilweise fluidisch versperrt wird. Dies bedeutet, dass die sich in dem Rückhaltevolumen befindende Luft in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten Strömungsrichtung nicht durch die Durchströmöffnung aus dem Rückhaltevolumen hinaus strömen kann.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Durchströmöffnung beispielsweise nicht vollständig fluidisch versperrt wird, so dass die Luft in der zweiten Strömungsrichtung mit einem Massenstrom aus dem Rückhaltevolumen hinaus strömen kann, welcher wesentlich geringer ist als der Massenstrom, mit welchem die Luft in der ersten Strömungsrichtung in das Rückhaltevolumen über die Ventileinrichtung hinein strömen kann beziehungsweise konnte. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Ventileinrichtung im Vergleich zum Einströmen ein lediglich gedrosseltes Ausströmen der Luft aus dem Rückhaltevolumen hinaus ermöglicht. Dadurch ist eine besonders hohe Standzeit des erfindungsgemäßen Airbags geschaffen, so dass dieser beziehungsweise die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung besonders früh bei und/oder zeitlich vor der eigentlichen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in die Rückhalteposition bewegt werden und den Insassen sicher auffangen und rückhalten kann.
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Daraus ist es ersichtlich, dass durch das wenigstens eine Verstärkungselement insbesondere eine unerwünschte Relativbewegung zwischen der Folie und der Trägerstruktur vermieden oder die Gefahr eine solchen Relativbewegung gering gehalten werden kann, was der geschilderten Ventilfunktion der Bedieneinrichtung besonders zugute kommt.
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Die Trägerstruktur dient dabei insbesondere als Durchschlagschutz für das wenigstens eine Schlauchventil, wobei die Ventileinrichtung bevorzugt eine Mehrzahl von diesen Schlauchventilen aufweist. Die Trägerstruktur verhindert dabei ein Umstülpen des Schlauchventils bei der Erhöhung des Innendrucks in dem Rückhaltevolumen, so dass sich der Kanalbereich nicht umstülpen und seine kanalförmige Gestalt auch in der zweiten Strömungsrichtung einnehmen kann.
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Wie bereits angedeutet, kann das Auffangelement des Airbags, mit welchem die erfindungsgemäße Ventileinrichtung zumindest mittelbar verbunden ist, als Stützstruktur ausgebildet sein. Diese Stützstruktur ist beispielsweise als ein Textil ausgebildet. Die Stützstruktur umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Hohlkörperteilen, welche in ihren jeweiligen Volumina vergrößerbar sind. Dies bedeutet, dass die Hohlkörperteile beziehungsweise ihre Volumina zum Bewegen der Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mit einem Medium, insbesondere Gas und insbesondere Luft, beaufschlagt werden. Dazu umfasst der Airbag beispielsweise wenigstens ein Stellglied, insbesondere einen Gasgenerator, mittels welchem die Stützstruktur explosionsartig aufblasbar ist.
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Die einzelnen Volumina der Hohlkörperteile sind zumindest teilweise fluidisch miteinander verbunden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass alle Volumina und damit alle Hohlkörperteile fluidisch miteinander verbunden sind. Durch diese fluidische Verbindung ist ein Gesamtvolumen gebildet, welches es zum Bewegen der Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mit dem Gas zu beaufschlagen gilt. Dabei sind die Hohlkörperteile beispielsweise zumindest im Wesentlichen röhrenförmig ausgebildet und fachwerkartig beziehungsweise fachwerkförmig angeordnet. Dadurch ist eine Fachwerkstruktur der Stützstruktur gebildet, bei welcher die Hohlkörperteile als Streben der Fachwerkstruktur fungieren. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch das mit Gas zu beaufschlagende Gesamtvolumen wesentlich geringer ist als das Rückhaltevolumen und ein Volumen, welches die Stützstruktur mit der als Umhüllung fungierenden Ventileinrichtung in dem Fahrgastraum einnimmt. So ist es infolge des besonders großen Rückhaltevolumens möglich, den Insassen im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bereits nach Zurücklegen eines sehr kurzen Wegs vorteilhafterweise aufzufangen und rückzuhalten zu können. Andererseits ermöglicht es das relativ kleine Gesamtvolumen, die Stützstruktur besonders schnell, das heißt in einer besonders kurzen Zeit, mit dem Gas beaufschlagen und somit in die Rückhalteposition bewegen zu können. Damit kann die Stützstruktur besonders frühzeitig das besonders große Volumen in dem Fahrgastraum einnehmen, was der Auffang- und damit Schutzfunktion des Airbags zugute kommt.
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Aufgrund der fachwerkförmigen Ausgestaltung der Stützstruktur sind zwischen den Hohlkörperteilen Freiräume beziehungsweise Freiflächen gebildet. Über diese Freiflächen kann dabei Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum in das Rückhaltevolumen einströmen. Im Gegensatz zur aktiven Beaufschlagung der Stützstruktur mit dem Gas mittels des Stellglieds kann die Beaufschlagung des Rückhaltevolumens in Form des Einströmens der Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum passiv erfolgen. Zwar kann zur Unterstützung der Beaufschlagung des Rückhaltevolumens mit Gas, insbesondere mit Luft, wenigstens ein Stellglied vorgesehen sein, jedoch ist dies nicht notwendigerweise vonnöten. Vielmehr kann das Rückhaltevolumen passiv mit Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum gefüllt werden.
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Um den Insassen im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders vorteilhaft und schonend für den Insassen auffangen zu können, sind die Freiräume beziehungsweise Freiflächen zwischen den Hohlkörperteilen zumindest teilweise von der als Umhüllung fungierenden erfindungsgemäßen Ventileinrichtung abgedeckt. Dies bedeutet, dass aufgrund der zumindest mittelbaren Halterung der Ventileinrichtung an der Stützstruktur die Ventileinrichtung aus der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mitbewegt wird. Bei dieser Bewegung erfolgt eine Vergrößerung des Rückhaltevolumens. Infolge dieser Volumenvergrößerung wird Luft, das heißt Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum, an- und über die Freiflächen beziehungsweise Freiräume zwischen den Hohlkörperteilen und damit über die erfindungsgemäße Ventileinrichtung in das Rückhaltevolumen eingesaugt. Aufgrund der geschilderten vorteilhaften Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung kann die Umgebungsluft dabei mit einem besonders hohen Massenstrom in das Rückhaltevolumen einströmen, so dass die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung besonders schnell in die Rückhalteposition bewegt werden können.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungselement mittels der Folie relativ zur Trägerstruktur zumindest mittelbar an dieser fixiert. Dadurch ist eine Funktionsintegration der Folie dargestellt, da diese nicht nur zur Darstellung der vorteilhaften, geschilderten Ventilfunktion der Ventileinrichtung, sondern auch zur zumindest mittelbaren Fixierung des Verstärkungselements an der Trägerstruktur dient. Dadurch können die Teileanzahl, das Gewicht und das Packvolumen der Ventileinrichtung gering gehalten werden, was zu einem geringen Bauraumbedarf sowie zu geringen Kosten des gesamten Airbags führt.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungselement durch Verschweißen der Folie mit sich selbst und/oder mit der Trägerstruktur an der Trägerstruktur relativ zu dieser fixiert. Die Folie wird beispielsweise auch durch Verschweißen dieser mit der Trägerstruktur an der Trägerstruktur gehalten. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Zuge dieses Verschweißens auch das Verstärkungselement an der Trägerstruktur fixiert wird. Zusätzliche Befestigungsmittel sowie Prozessschritte zum Fixieren des Verstärkungselements an der Trägerstruktur sind somit nicht vorgesehen und nicht vonnöten. Dies hält die Teileanzahl der Ventileinrichtung und damit ihre Kosten gering. Ferner ist dadurch eine besonders einfache und damit zeit- und kostengünstige Herstellung der Ventileinrichtung ermöglicht.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Verstärkungselement zumindest bereichsweise von der Folie umschlossen. Mit anderen Worten ist das Verstärkungselement auf einer ersten Seite sowie auf einer zweiten, der ersten Seite abgewandten zweiten Seite von der Folie umschlossen und somit zumindest teilweise in der Folie eingeschlossen. Dadurch kann das Verstärkungselement besonders fest mittels der Folie, beispielsweise durch Verschweißen dieser mit sich selbst und/oder mit der Trägerstruktur, an der Trägerstruktur gehalten werden. Dabei ist auch die Folie zumindest im Wesentlichen gleichzeitig besonders fest an und relativ zur Trägerstruktur fixiert, was der Robustheit und damit der Funktionserfüllung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung zugute kommt.
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Vorteilhafterweise ist das Verstärkungselement durch zumindest eine Lage der Trägerstruktur gebildet. Dabei weist die beispielsweise als ein Gewebe ausgebildete Trägerstruktur eine erste Lage, insbesondere Gewebelage, sowie wenigstens eine zweite Lage, insbesondere Gewebelage, auf. In sich daran anschließenden Bereichen weist die Trägerstruktur beispielsweise nur die erste Lage als eine Lage auf. Dadurch ist die Trägerstruktur insbesondere durch die zweite Lage, durch welche das Verstärkungselement gebildet ist, besonders effizient und auf einfache und kostengünstige Weise verstärkt. Die erste und die zweite Lage sind dabei aus dem gleichen Werkstoff ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zweite Lage beispielsweise aus einem Verschnitt oder aus Resten des Werkstoffs, aus welchem die Trägerstruktur hergestellt wird, gebildet ist. Dadurch ist ein besonders effizienter Herstellungsprozess mit einem nur geringen Materialaufwand der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung geschaffen, was ihre Kosten gering hält.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verstärkungselement einstückig mit der Trägerstruktur und unter Bildung der zumindest zwei Lagen durch Falten der Trägerstruktur um wenigstens eine Faltachse ausgebildet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Trägerstruktur durch Falten dieser um die wenigstens eine Faltachse verstärkt wird, indem die Trägerstruktur in dem wenigstens einen Bereich eine höhere Lageranzahl und damit eine höhere Dicke aufweist als in sich daran anschließenden Bereichen. Dadurch ist die Trägerstruktur auf besonders effiziente und kostengünstige Weise verstärkt.
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Diese Faltung beziehungsweise der gefaltete Bereich der Trägerstruktur ist dabei beispielsweise durch die Folie fixiert. Die Folie umgibt dabei die erste Lage auf einer ersten Seite der ersten Lage sowie die zweite Lage auf einer zweiten Seite der zweiten Lage, wobei die zweite Seite der zweiten Lage der ersten Seite der ersten Lage abgewandt ist. Dadurch sind die beiden Lagen zumindest teilweise von der Folie umschlossen beziehungsweise sind die Lagen in der Folie zumindest teilweise eingeschlossen. Durch Verschweißen der Folie mit sich selbst und/oder mit der Trägerstruktur kann dabei die Faltung der Trägerstruktur um die Faltachse, wodurch die Zweilagigkeit der Trägerstruktur dargestellt ist, fixiert werden. So kann sich die Trägerstruktur nicht selbstständig um die Faltachse zurückfalten. Dadurch ist eine besonders effiziente und feste Verstärkung der Trägerstruktur gebildet.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Trägerstruktur in dem Bereich durch wenigstens ein weiteres, separat von der Trägerstruktur ausgebildetes Verstärkungselement verstärkt ist. Dabei ist beispielsweise ein Einleger, welcher beispielsweise aus Gewebe, Kunststoff oder einem anderweitigen Werkstoff ausgebildet ist, in dem Bereich angeordnet und vorteilhafterweise mittels der Folie relativ zur Trägerstruktur an dieser fixiert. Dies bedeutet, dass die Folie auch das weitere separate Verstärkungselement zumindest teilweise umschließen kann, so dass zum Beispiel nicht nur die zwei Lagen, sondern auch das weitere Verstärkungselement zumindest teilweise in der Folie eingeschweißt sein können beziehungsweise durch Verschweißen der Folie mit sich selbst und/oder mit der Trägerstruktur zumindest mittelbar mit der Trägerstruktur verschweiß und somit an dieser fixiert sein können.
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Vorteilhafterweise ist als der Bereich ein Randbereich der Trägerstruktur durch das Verstärkungselement verstärkt. Dies birgt den Vorteil, dass somit Zwischen- und insbesondere Mittenbereiche zwischen dem Randbereich beziehungsweise zwischen Randbereichen der Trägerstruktur und damit der Ventileinrichtung den Insassen besonders sanft und schonend auffangen und rückhalten können, während das Verstärkungselement lediglich bedarfsgerecht in dem Randbereich angeordnet ist und somit das sanfte und schonende Auffangen nicht negativ beeinträchtigt.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Bereich, in welchem das Verstärkungselement angeordnet ist, als Nähbereich ausgebildet, in welchem die Trägerstruktur vernäht und/oder zu vernähen ist. Da die Trägerstruktur vorteilhafterweise als Gewebe ausgebildet ist, kann dieses Gewebe besonders vorteilhaft durch Vernähen mit anderweitigen Bauteilen des Airbags, so beispielsweise mit der Folie, besonders fest und kostengünstig verbunden werden. Das Verstärkungselement kann dann diesen Nähbereich verstärken, so dass die Trägerstruktur, die Folie und damit die gesamte Ventileinrichtung durch das Vernähen nicht geschwächt wird und somit auch hohe Belastungen beispielsweise infolge hoher Beschleunigungen beim Bewegen in die Rückhalteposition zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen können. Dadurch ist es möglich, die Trägerstruktur und damit die gesamte Ventileinrichtung beispielsweise besonders fest mit der Trägerstruktur zu vernähen und somit an dieser anzubinden, so dass die Gefahr einer unerwünschten Relativbewegung der Ventileinrichtung zur Stützstruktur gering gehalten oder vermieden werden kann.
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Eine besonders vorteilhafte Verstärkung dieser Verbindung der Trägerstruktur beziehungsweise der Ventileinrichtung mit der Stützstruktur ist beispielsweise durch wenigstens ein weiteres Element darstellbar. Dabei kann es sich um ein Nahtband handeln, mittels welchem die Trägerstruktur beziehungsweise die Ventileinrichtung vernäht ist. Ebenso kann als Naht zum Vernähen eine Doppel- oder Dreifachnaht oder eine anderweitige Mehrfachnaht vorgesehen werden. Dies trägt zur festen Verbindung der als Umhüllung fungierenden Ventileinrichtung mit dem Auffangelement beziehungsweise der Stützstruktur bei, was eine besonders günstige und vorteilhafte Schutzfunktion des Airbags gewährleistet.
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Durch die Verstärkung und Stabilisierung des Nähbereichs der Ventileinrichtung kann ein Nähprozess auch besonders einfach und kostengünstig durchgeführt werden, was die Herstellkosten der Ventileinrichtung gering hält. Ferner ist dadurch eine verbesserte Verarbeitung in dem Nähprozess möglich, so dass die Ventileinrichtung mit einer hohen und gleich bleibenden Qualität hergestellt werden kann.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der Ventileinrichtung wird die wenigstens eine, die zumindest eine Durchströmöffnung für Luft aufweisende Folie in zumindest bereichsweiser Überlappung mit der zumindest bereichsweisen in der wenigstens einen (ersten) Strömungsrichtung luftdurchlässigen Trägerstruktur angeordnet und an dieser fixiert. Dabei wird die Trägerstruktur in dem wenigstens einen Bereich durch zumindest ein Verstärkungselement verstärkt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Ventileinrichtung anzusehen und umgekehrt.
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Durch das Vorsehen des wenigstens einen Verstärkungselements können die Trägerstruktur und damit die gesamte Ventileinrichtung bedarfsgerecht verstärkt und somit an bei der Bewegung in die Rückhalteposition auftretenden Belastungen angepasst werden. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass sich die Ventileinrichtung nicht unerwünschterweise relativ zum Auffangelement bewegt. Dies kommt der geschilderten Ventilfunktion der Ventileinrichtung zugute, so dass einerseits die Umgebungsluft mit einem besonders hohen Luftmassenstrom in der ersten Strömungsrichtung in das Rückhaltevolumen ein- und nicht oder lediglich gedrosselt in der zweiten Strömungsrichtung aus dem Rückhaltevolumen hinausströmen kann. So kann der Insasse bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung besonders vorteilhaft aufgefangen, rückgehalten und vor schwerwiegenden Verletzungen geschützt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne der Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Ventileinrichtung für einen Airbag eines Personenkraftwagens bei einem Verfahren zur Herstellung der Ventileinrichtung, bei welchem eine aus Kunststoff ausgebildete Folie mit einer als Gewebe ausgebildeten Trägerstruktur durch Verschweißen der Folie fixiert wird, wobei bei dem Verschweißen auch ein Verstärkungselement zum Verstärken der Ventileinrichtung an der Trägerstruktur befestigt wird; und
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2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht der Ventileinrichtung gemäß 1 bei einer alternativen Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen der Ventileinrichtung.
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Die 1 zeigt eine Ventileinrichtung 10 für einen als so genannten Fachwerkbag ausgebildeten Airbag eines Personenkraftwagens. Der Fachwerkbag umfasst eine Stützstruktur, welche fachwerkartig beziehungsweise fachwerkförmig ausgebildet ist. Die Stützstruktur umfasst eine Mehrzahl von zumindest im Wesentlichen röhrenförmigen Hohlkörperteilen mit jeweiligen Einzelvolumina, welche allesamt fluidisch miteinander verbunden sind. Die Hohlkörperteile fungieren dabei als Streben der fachwerkförmigen beziehungsweise fachwerkartigen Stützstruktur, so dass zwischen den Hohlkörperteilen beziehungsweise Streben Freiräume beziehungsweise Freiflächen gegeben sind.
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Die Stützstruktur ist dabei bei oder zeitlich vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Personenkraftwagens von einer Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition bewegbar. In der Aufbewahrungsposition ist die Stützstruktur in einem Gehäuse des Fachwerkbags aufgenommen. Zum Bewegen von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition wird ein durch die fluidische Verbindung der Einzelvolumina gebildetes Gesamtvolumen mittels wenigstens eines Gasgenerators explosionsartig mit Gas beaufschlagt. Dadurch wird die Stützstruktur aufgeblasen. In der Rückhalteposition ist ein besonders großes Rückhaltevolumen von der Stützstruktur teilweise umgrenzt. Das Rückhaltevolumen ist dabei wesentlich größer als das mit Gas zu beaufschlagende Gesamtvolumen. So kann die Stützstruktur ein besonders großes Rückhaltevolumen umgrenzen und ein besonders großes Volumen in einem Fahrgastraum des Personenkraftwagens einnehmen, jedoch trotz dieses großen Rückhaltevolumens und des großen Volumens in dem Fahrgastraum besonders schnell in die Rückhalteposition bewegt werden.
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Beim Bewegen in die Rückhalteposition kann dabei Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum zumindest im Wesentlichen passiv über die Freiräume beziehungsweise Freiflächen zwischen den Hohlkörperteilen in das Rückhaltevolumen einströmen.
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Um eine Insassen in dem Fahrgastraum bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung vorteilhaft auffangen und rückhalten zu können, sind die Freiräume beziehungsweise Freiflächen zu den Hohlkörperteilen von der Ventileinrichtung 10 zumindest teilweise abgedeckt. Dies bedeutet, dass die Ventileinrichtung 10 als Umhüllung des Fachwerkbags dient und mit der Stützstruktur beispielsweise in jeweiligen Nähbereichen vernäht ist. Dadurch ist die Ventileinrichtung 10 an der Stützstruktur gehalten und wird bei der Bewegung der Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mitbewegt.
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Die Ventileinrichtung 10 umfasst dabei ein Trägergewebe 12, welches grundsätzlich sowohl in einer ersten Strömungsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 14 sowie in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten Strömungsrichtung gemäß einem Richtungspfeil 16 von einem besonders hohen Massenstrom an Luft durchströmbar ist. Die Ventileinrichtung 10 umfasst ferner eine Folie 18, welche beispielsweise aus Polyurethan gebildet und grundsätzlich luftundurchlässig ist.
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Zur Darstellung einer gewissen Luftdurchlässigkeit der Folie 18 wird diese zunächst gemäß einer Heizeinrichtung auf eine vorteilhafte Tiefziehtemperatur erwärmt und tiefgezogen. Dadurch werden zumindest im Wesentlichen kanalförmige Kanalbereiche 20 ausgebildet, welche zunächst noch verschlossen und somit nicht von Luft durchströmbar sind. Schließlich werden Folienteile der Folie 18 von der übrigen Folie 18 abgetrennt, so dass Durchströmöffnungen 22 ausgebildet werden, welche sich an die jeweiligen Kanalbereiche 20 anschließen. Somit kann die Folie 18 über die Durchströmöffnungen 22 von Luft durchströmt werden. Die Kanalbereiche 20 weisen dabei zumindest beim Durchströmen der Folie 18 durch Luft in der ersten Strömungsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 14 ihre kanalförmige Gestalt auf.
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Durch die Kanalbereiche 20 und die Durchströmöffnungen 22 sind so genannte Schlauchventile 24 dargestellt, welche eine besonders vorteilhafte Ventilfunktion der Ventileinrichtung 10 ermöglichen.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, wird die Folie 18 in zumindest bereichsweiser Überdeckung mit dem Trägergewebe 12 angeordnet und an dem Trägergewebe 12 fixiert.
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In dem an der Stützstruktur gehaltenen Zustand der Ventileinrichtung 10 ist das Trägergewebe 12 dabei dem Fahrgastraum zu- und dem Rückhaltevolumen abgewandt, während die Folie 18 dem Rückhaltevolumen zu- und dem Fahrgastraum abgewandt ist. Dies bedeutet, dass Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum die Ventileinrichtung 10 in der ersten Strömungsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 14 mit einem besonders hohen Massenstrom durchströmen kann. So kann eine besonders hohe Menge beziehungsweise Masse an Luft in besonders kurzer Zeit in das Rückhaltevolumen in der ersten Strömungsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 14 einströmen.
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Trifft der Insasse bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Personenkraftwagens auf die Stützstruktur und die als Umhüllung fungierende Ventileinrichtung 10 auf, was als Eintauchen bezeichnet wird, so bewirkt dies eine Erhöhung des in dem Rückhaltevolumen herrschenden Innendrucks. Dies führt zu einem Zusammenfallen der Schlauchventile 24, so dass die Durchströmöffnungen 22 zumindest teilweise von an die Durchströmöffnungen 22 angrenzenden, luftundurchlässigen Bereiche der Folie 18 fluidisch versperrt werden. Dadurch kann die sich in dem Rückhaltevolumen befindende Luft nicht oder gegenüber dem Einströmen in das Rückhaltevolumen nur gedrosselt aus dem Rückhaltevolumen über die Ventileinrichtung 10 in der zweiten Strömungsrichtung gemäß dem Richtungspfeil 16 ausströmen. Dadurch ist eine besonders hohe Standzeit des Fachwerkbags dargestellt.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, wird die Folie 18 zum Fixieren beziehungsweise Halten dieser am Trägergewebe 12 mittels beheizter Stempel 26 verschweißt. Die Stempel 26 werden dabei gemäß Richtungspfeilen 28 aufeinander zu und somit in Richtung der Folie 18 und des Trägergewebes 10 bewegt. Dabei können die Folie 18 und das Trägergewebe 12 auch miteinander verpresst werden. Bei dem Verschweißen kann vorgesehen sein, dass dabei lediglich die Folie 18 mit sich selbst verschweißt wird. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Folie 18 mit dem Trägergewebe 12 verschweißt wird. Auch eine Kombination dieser Verschweißungen ist möglich. Dies bedeutet, dass die Folie 18 eine gewisse Verschweißfähigkeit aufweist, so dass sie durch Verschweißen an dem Trägergewebe 12 gehalten werden kann.
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Wie der 1 zu entnehmen ist, wird diese Verschweißfähigkeit der Folie 18 zusätzlich dazu genutzt, um einen Nährand 30 der Ventileinrichtung 10 zu verstärken. Dazu wird das Trägergewebe 12 an dem Nährand 30 in einem Nähbereich 32 umgeschlagen, das heißt um eine Faltachse 34 gemäß einem Richtungspfeil 36 um zumindest im Wesentlichen 180° gefaltet. Dadurch ist eine Verdopplung des Trägergewebes 12 in dem Nähbereich 32 geschaffen. In dem Nähbereich 32 ist das Trägergewebe 12 somit doppellagig mit einer ersten Lage 38 und mit einer zweiten Lage 40 ausgebildet.
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Die zweite Lage 40 stellt dabei ein Verstärkungselement dar, mittels welchem das Trägergewebe 12 und damit die Ventileinrichtung 10 gegenüber sich an den Nähbereich 32 anschließenden Bereichen verstärkt ist. Dadurch kann die Ventileinrichtung 10 über den Nähbereich 32 besonders fest mit den Trägerstruktur vernäht und somit an dieser gehalten werden, ohne die Ventileinrichtung 10 und insbesondere das Trägergewebe 12 bei dem Vernähen unerwünschterweise zu schwächen und zu beschädigen. Durch diese feste Verbindbarkeit der Ventileinrichtung 10 mit der Stützstruktur ist auch ein Auskämmen und Abreißen insbesondere des Trägergewebes 12 von der Stützstruktur vermieden beziehungsweise ist die Gefahr eines solchen Auskämmens und Abreißens besonders gering gehalten. Dadurch ist auch die Gefahr einer unerwünschten Relativbewegung der Ventileinrichtung 10 zur Stützstruktur gering gehalten, was der Funktion und insbesondere der Schutzfunktion des Fachwerkbags zugute kommt.
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Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, wird auch die Folie 18 um die Faltachse 34 gemäß dem Richtungspfeil 36 gefaltet und umgeschlagen, so dass die Folie 18 das Trägergewebe 12 in dem Nähbereich 32 außenumfangsseitig umgibt beziehungsweise umschließt. Dadurch kann die Folie 18 durch die beheizten Stempel 26, welche beispielsweise zumindest im Wesentlichen aus Silikon gebildet sind, verschweißt werden. Dabei können, wie angedeutet, auch Garne oder dergleichen Fasern des Trägergewebes 12 miteinander vernetzt, insbesondere verschweißt beziehungsweise verschmolzen, werden, was ihre Belastbarkeit und damit die Belastbarkeit der gesamten Ventileinrichtung 10 positiv beeinflusst.
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Das Trägergewebe 12 und/oder die Folie 18 können auch mehr als einmal um eine jeweilige Faltachse wie die Faltachse 34 umgeschlagen beziehungsweise gefaltet werden. Dadurch kann insbesondere das filigrane Trägergewebe 12 noch mehr als die zwei Lagen 38 und 40 aufweisen und somit besonders effizient verstärkt werden.
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Die 2 zeigt eine zur 1 alternative Möglichkeit, die Ventileinrichtung 10 in dem Nähbereich 32 zu verstärken. Auch gemäß 2 werden das Trägergewebe 12 und die Folie 18 um die Faltachse 34 gemäß dem Richtungspfeil 36 gefaltet und somit umgeschlagen, so dass sich die erste Lage 38 sowie die zweite, als Verstärkungselement fungierende Lage 40 bildet.
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Im Unterschied zur Ventileinrichtung 10 gemäß 1 umschließt nun nicht die Folie 18 das Trägergewebe 12 in dem Nähbereich 32. Vielmehr umschließt das Trägergewebe 12 die Folie 18 in dem Nähbereich 32. Die Fixierung der umgeschlagenen Lagen 38 und 40 erfolgt nun wiederum mittels der beheizten Stempel 26, mittels welchen die Folie 18 verschweißt wird. Die Folie 18 wird dabei sowohl aufseiten der Lage 38 als auch auf Seiten der Lage 40 mit dem Trägergewebe 12 beziehungsweise dessen Garne oder Fasern oder dergleichen sowie mit sich selbst verschweißt. Dadurch ist die Lage 38 an der Folie 18, die Folie 18 aufseiten der Lage 38 mit der Folie 18 aufseiten der Lage 40 und die Lage 40 mit der Folie 18 verschweißt. Dadurch kann die entsprechende Ausrichtung der Lagen 38 und 40 relativ zueinander fixiert und der Nähbereich 32 besonders effizient verstärkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007052246 A1 [0002]
