DE102016224022A1

DE102016224022A1 - Airbag, Fahrzeug mit Airbag und Herstellungsverfahren für Airbag

Info

Publication number: DE102016224022A1
Application number: DE102016224022.6A
Authority: DE
Inventors: Axel Rohm
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Airbag (1) zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges (2) vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges (2) bei einer Kollision des Fahrzeuges (2) mit dem Objekt, aufweisend einen ersten Stoffbahnabschnitt (3) und einen relativ zu dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) parallel orientierten zweiten Stoffbahnabschnitt (4), wobei der erste Stoffbahnabschnitt (3) und der zweite Stoffbahnabschnitt (4) zum Bereitstellen mindestens einer länglichen Fluidkammer (5) zwischen dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) und dem zweiten Stoffbahnabschnitt (4) miteinander verbunden sind, und ein Ventil (6) zum Einströmen eines Fluides in die Fluidkammer (5), und darüber hinaus ein Fahrzeug (2), das mit einem solchen Airbag (1) ausgestattet ist und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Airbags (1). Um einen Airbag (1) anzugeben, der Personenschäden wirkungsvoll verhindert, schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass in einem gefüllten Zustand des Airbags (1) und in Einbaulage des Airbags (1) relativ zu dem Fahrzeug (2) eine Längsachse (7) der Fluidkammer (5) relativ zu einer Oberfläche (8) des Fahrzeuges (2) an einem Einbauort des Airbags (1) an dem Fahrzeug (2) orthogonal orientiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Airbag zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges bei einer Kollision des Fahrzeuges mit dem Objekt, aufweisend einen ersten Stoffbahnabschnitt und einen relativ zu dem ersten Stoffbahnabschnitt parallel orientierten zweiten Stoffbahnabschnitt, wobei der erste Stoffbahnabschnitt und der zweite Stoffbahnabschnitt zum Bereitstellen mindestens einer länglichen Fluidkammer zwischen dem ersten Stoffbahnabschnitt und dem zweiten Stoffbahnabschnitt miteinander verbunden sind, und ein Ventil zum Einströmen eines Fluides in die Fluidkammer.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, aufweisend einen Airbag.
Abschließend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Airbags zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges bei einer Kollision des Fahrzeuges mit dem Objekt.
Airbags für Fahrzeuge und deren Herstellungsverfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Ein gattungsgemäßer Airbag und ein entsprechendes Fahrzeug sind beispielsweise in die Offenlegungsschrift EP 1 698 526 A1 beschrieben. Nachteilig an diesem Airbag ist, dass die Härte des Airbags nicht situativ einstellbar ist, sodass trotz Airbag regelmäßig Personenschäden zu beklagen sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Airbag, ein Fahrzeug und ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, wobei der Airbag Personenschäden wirkungsvoll verhindert und einfach herstellbar ist.
Zur Lösung der auf den Airbag gerichteten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung einen Airbag der eingangs genannten Art vor, wobei in einem gefüllten Zustand des Airbags und in Einbaulage des Airbags relativ zu dem Fahrzeug eine Längsachse der Fluidkammer relativ zu einer Oberfläche des Fahrzeuges an einem Einbauort des Airbags an dem Fahrzeug orthogonal orientiert ist. Mit großem Vorteil erlaubt die erfindungsgemäße Orientierung des Airbags eine Dosierung der Härte des Airbags in Abhängigkeit von einer bereitgestellten Länge der Fluidkammer. Um die Härte des Airbags mit zunehmender Deformation des Airbags linear zu gestalten, ist eine Querschnittsfläche der Fluidkammer entlang der Längsachse der Fluidkammer konstant ausgebildet. Um die Härte des Airbags mit zunehmender Deformation des Airbags progressiv zu gestalten, ist die Querschnittsfläche der Fluidkammer entlang der Längsachse der Fluidkammer in Richtung Fahrzeug abnehmend ausgebildet. Um die Härte des Airbags mit zunehmender Deformation des Airbags degressiv zu gestalten, ist die Querschnittsfläche der Fluidkammer entlang der Längsachse der Fluidkammer in Richtung Fahrzeug zunehmend ausgebildet. Auf diese Weise ist die Härte des Airbags einstellbar, um gesundheitsschädliche Beschleunigungen zu verhindern und damit Personenschäden zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verschlusselement des Ventiles aus einem dritten Stoffbahnabschnitt besteht, wobei der dritte Stoffbahnabschnitt mit dem ersten Stoffbahnabschnitt oder dem zweiten Stoffbahnabschnitt oder dem ersten Stoffbahnabschnitt und dem zweiten Stoffbahnabschnitt verbunden ist. Vorzugsweise ist der dritte Stoffbahnabschnitt mit dem ersten Stoffbahnabschnitt und dem zweiten Stoffbahnabschnitt verbunden, um formstabil in der Fluidkammer angeordnet zu sein. Die Ausgestaltung des Verschlusselementes in Form eines Stoffbahnabschnittes vereinfacht die Produktion des erfindungsgemäßen Airbags erheblich, da weniger unterschiedliche Bauteile vorgehalten werden müssen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bestehen der erste Stoffbahnabschnitt, der zweite Stoffbahnabschnitt und der dritte Stoffbahnabschnitt aus demselben Material. Insbesondere weist das Material Polyamid-Fasern auf. Vorzugsweise ist das Material ein beschichtetes Gewebe, basierend auf Polyamid-Fasern. Die Verwendung desselben Materials für unterschiedliche Bauteile des Airbags vereinfacht die Herstellung des Airbags.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Stoffbahnabschnitt und der zweite Stoffbahnabschnitt zusammenhängende Teile einer einzigen Stoffbahn sind. Durch das Zusammenhängen des ersten Stoffbahnabschnittes und des zweiten Stoffbahnabschnittes ist eine Verbndung obsolet. Dies bedeutet, dass der erfindungsgemäße Airbag in weniger Produktionsschritten herstellbar ist, was die Herstellung des Airbags vereinfacht und beschleunigt, und robuster gegenüber Undichtigkeiten ist.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der erste Stoffbahnabschnitt, der zweite Stoffbahnabschnitt und der dritte Stoffbahnabschnitt zusammenhängende Teile einer einzigen Stoffbahn. Durch das Zusammenhängen des ersten Stoffbahnabschnittes, des zweiten Stoffbahnabschnittes und des dritten Stoffbahnabschnittes sind zwei Verbindungen obsolet. Dies bedeutet, dass der erfindungsgemäße Airbag in weniger Produktionsschritten herstellbar ist, was die Herstellung des Airbags vereinfacht und beschleunigt, und robuster gegenüber Undichtigkeiten ist.
In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen den Stoffbahnabschnitten eine Klebung oder eine Naht oder eine Klebung und eine Naht ist. Je nach Material der Stoffbahnabschnitte kann eine Klebung oder eine Naht zu bevorzugen sein. Mittels einer kombinierten Verbindung durch Kleben und Nähen wird eine besonders stabile Verbindung bereitgestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Airbag eine Hülle zum Bereitstellen eines Airbagmodules des Airbags auf, wobei der erste Stoffbahnabschnitt und der zweite Stoffbahnabschnitt zu einem Bündel zusammengefasst, insbesondere aufgerollt, in der Hülle angeordnet sind. Die Hülle stabilisiert die Stoffbahnabschnitte hinsichtlich ihrer Form und Lage, insbesondere in einem nicht gefüllten Zustand des Airbags. Vorzugsweise ist das Ventil der Fluidkammer an einer Stirnseite der Hülle angeordnet. Bei dieser Anordnung ist das Ventil leicht von außen zugänglich, beispielsweise zum Anschließen einer Gaserzeugungseinheit des Airbags.
Besonders bevorzugt weist ein Airbagmodul zwischen drei und 50 Fluidkammern auf. Die beispielsweise fünf, zehn, 15, 20, 25, 30 oder 40 Fluidkammern bilden ein Bündel an Fluidkammern, die in der Hülle zusammengefasst sind und von dieser zusammengehalten werden.
Ebenfalls besonders bevorzugt weist der Airbag zwischen zwei und 20 Airbagmodule auf. Die beispielsweise drei, vier, fünf, acht, zehn oder 15 Airbagmodule ermöglichen eine bereichsweise Bereitstellung der Schutzfunktion des Airbags in Abhängigkeit davon, wo eine Steuereinheit des Airbags eine mögliche Kollision des Fahrzeuges mit dem Objekt vorausberechnet. Beispielhafte Bereiche an dem Fahrzeug sind vorne links, vorne zentral, vorne rechts, rechts zentral, hinten rechts, hinten zentral, hinten links und links zentral.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidkammer zwischen zwei und fünf Ventile aufweist. Insbesondere sind die mehreren Ventile, beispielsweise drei, an unterschiedlichen Stellen der Fluidkammer entlang der Längsachse der Fluidkammer angeordnet. Mittels einer Wahl der Stellen in Verbindung mit einer Einstellung der Auslösedrücke der Ventile an den jeweiligen Stellen ist eine Dämpfungscharakteristik des Airbags definierbar. Die Dämpfungscharakteristik des Airbags ist vorzugsweise so eingestellt, dass gesundheitsschädliche Beschleunigungen vermieden werden, um Personenschäden zu minimieren.
Bevorzugt ist das Fluid ein Gas, wobei das Gas insbesondere Helium und Argon aufweist. Diese chemisch inerten Gase reagieren selbst bei Fahrzeugbränden nur äußerst schwach mit anderen chemischen Verbindungen, sodass sie keine zusätzliche Gefahrenquelle darstellen. In einer alternativen Ausgestaltung ist das Fluid ein hochfluider Schaum, der in die Fluidkammer einströmt. Ein solcher Schaum kann nach dem Einströmen in die Fluidkammer entweder fluide bleiben oder aushärten.
Zur Lösung der auf das Fahrzeug gerichteten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug der eingangs genannten Art vor, wobei der Airbag ein Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Die zu dem erfindungsgemäßen Airbag angeführten Vorteile übertragen sich auf das erfindungsgemäße Fahrzeug, sodass das Fahrzeug geeignet ist, Personenschäden wirkungsvoll zu verhindern.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Airbag im Bereich einer Stoßstange des Fahrzeuges nach außen entfaltbar an dem Fahrzeug befestigt ist. Diese Anordnung des Airbags an dem Fahrzeug bewirkt eine Vergrößerung einer Knautschzone des Fahrzeuges, um im Kollisionsfall gesundheitsschädliche Beschleunigungen zu vermeiden und bestenfalls auch Schäden an dem Fahrzeug zu verhindern. Der Airbag kann einerseits so befestigt sein, dass im Kollisionsfall eine relative Lage von Stoßstange und einer Karosserie des Fahrzeuges unverändert bleibt. Der Airbag kann andererseits so befestigt sein, dass im Kollisionsfall die relative Lage von Stoßstange und der Karosserie des Fahrzeuges verändert wird. Insbesondere separiert der Airbag die Stoßstange von der Karosserie des Fahrzeuges räumlich, indem der Airbag zwischen der Stoßstange und der Karosserie des Fahrzeuges angeordnet ist und sich dort entfaltet. Die Stoßstange kann eine vordere Stoßstange des Fahrzeuges oder eine hintere Stoßstange des Fahrzeuges sein.
In einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Airbag im Bereich einer Tür des Fahrzeuges nach außen entfaltbar an dem Fahrzeug befestigt ist. Diese Anordnung des Airbags an dem Fahrzeug bewirkt eine Vergrößerung einer Knautschzone des Fahrzeuges, um im Kollisionsfall gesundheitsschädliche Beschleunigungen zu vermeiden und bestenfalls auch Schäden an dem Fahrzeug zu verhindern. Beispielhafte Türen des Fahrzeuges sind vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts an dem Fahrzeug schwenkbar befestigt.
Zur Lösung der auf das Herstellungsverfahren gerichteten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Außermittiges Falten einer länglichen Stoffbahn entlang einer Längsausdehnung der Stoffbahn, um einen breiteren Stoffbahnabschnitt des Airbags und einen schmäleren Stoffbahnabschnitt des Airbags bereitzustellen; b) In Richtung des schmäleren Stoffbahnabschnittes gerichtetes Falten des breiteren Stoffbahnabschnittes, um den breiteren Stoffbahnabschnitt an den schmäleren Stoffbahnabschnitt anzupassen und einen zwischen dem breiteren Stoffbahnabschnitt und dem schmäleren Stoffbahnabschnitt angeordneten Ventilstoffbahnabschnitt des Airbags bereitzustellen; c) Verbinden des breiteren Stoffbahnabschnittes, des schmäleren Stoffbahnabschnittes und des Ventilstoffbahnabschnittes entlang einer Querausdehnung der Stoffbahn, um eine Fluidkammer des Airbags bereitzustellen; d) Wiederholen des Schrittes c) an vier bis 51 unterschiedlichen Stellen der Stoffbahn entlang der Längsausdehnung der Stoffbahn, um drei bis 50 Fluidkammern bereitzustellen; e) Zusammenfassen der Stoffbahn um eine zu der Querausdehnung der Stoffbahn parallel orientierten Achse, um ein Bündel bereitzustellen; und f) Umhüllen des Bündels entlang einer Mantelfläche des Bündels mit einer Hülle des Airbags, um ein Airbagmodul des Airbags bereitzustellen, wobei der Airbag mindestens ein Airbagmodul aufweist. Der Airbag weist vorzugsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, acht oder zehn Airbagmodule auf. Mit großem Vorteil erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch die dem Grunde nach beliebig oft ausführbare Repetition des Schrittes c), eine technisch einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung des Airbags.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Verbinden der Stoffbahnabschnitte ein Kleben oder ein Nähen. Zum Bereitstellen von besonders stabilen Verbindungen ist das Verbinden ein kombiniertes Kleben und Nähen, wobei die Arbeitsschnitte des Klebens und Nähens sequenziell oder parallel ausgeführt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Zusammenfassen der Stoffbahn ein Aufrollen ist. Das Aufrollen ermöglicht ein schnelles und geordnetes Zusammenfassen derStoffbahn, um in der Hülle eine hohe Packungsdichte der Fluidkammern bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung wird in zwei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen sind.
Die Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Stoffbahn eines Airbags gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Schnittansicht der Stoffbahn des Airbags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Schnittansicht einer Fluidkammer des Airbags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Schnittansicht der Fluidkammer des Airbags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Schnittansicht eines Airbagmodules des Airbags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische teilgeschnittene Ansicht des Airbags gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Draufsicht des Fahrzeuges gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine schematische Schnittansicht eines Airbagmodules eines Airbags gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
10 eine schematische Schnittansicht des Airbagmodules des Airbags gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Stoffbahn 10 eines Airbags 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Airbag 1 dient zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges 2 vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges 2 bei einer Kollision des Fahrzeuges 2 mit dem Objekt. Der Airbag 1weist einen ersten Stoffbahnabschnitt 3 und einen relativ zu dem ersten Stoffbahnabschnitt 3 parallel orientierten zweiten Stoffbahnabschnitt 4 auf. Der erste Stoffbahnabschnitt 3 und der zweite Stoffbahnabschnitt 4 sind zum Bereitstellen von mehreren länglichen Fluidkammern 5 zwischen dem ersten Stoffbahnabschnitt 3 und dem zweiten Stoffbahnabschnitt 4 miteinander verbunden, in 1 miteinander vernäht. Des Weiteren weist der Airbag 1 ein Ventil 6 zum Einströmen eines Fluides in die Fluidkammern 5 auf. Erfindungswesentlich ist, dass in einem gefüllten Zustand des Airbags 1 und in Einbaulage des Airbags 1 relativ zu dem Fahrzeug 2 eine Längsachse 7 der Fluidkammer 5 relativ zu einer Oberfläche 8 des Fahrzeuges 2 an einem Einbauort des Airbags 1 an dem Fahrzeug 2 orthogonal orientiert ist (siehe hierzu 7 und 8). Das Ventil 6 weist ein Verschlusselement auf, wobei das Verschlusselement aus einem dritten Stoffbahnabschnitt 9 besteht. Der dritte Stoffbahnabschnitt 9 ist mit dem ersten Stoffbahnabschnitt 3 und dem zweiten Stoffbahnabschnitt 4 vernäht. Der erste Stoffbahnabschnitt 3, der zweite Stoffbahnabschnitt 4 und der dritte Stoffbahnabschnitt 9 bestehen aus demselben Material und sind zusammenhängende Teile einer einzigen Stoffbahn 10.
Die 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Stoffbahn 10 des Airbags 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Stoffbahn 10 stellt den ersten Stoffbahnabschnitt 3, den zweiten Stoffbahnabschnitt 4 und den dritten Stoffbahnabschnitt 9 bereit. Die Fluidkammern 5 sind mittels Nähten 20 voneinander separiert. Die durchgezogenen Linien stellen einen ungefüllten Zustand des Airbags 1 dar. Die gestrichelten Linien stellen einen gefüllten Zustand des Airbags 1 dar. In dem gefüllten Zustand sind die Fluidkammern 5 mit einem Fluid, hier einem Gasgemisch auf Basis von Helium und Argon, gefüllt und haben eine deutlich vergrößerte Querschnittsfläche gegenüber dem ungefüllten Zustand.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Fluidkammer 5 des Airbags 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Detailansicht zeigt den Bereich des Ventiles 6. Das Verschlusselement des Ventiles 6 ist der dritte Stoffbahnabschnitt 9, der aufgrund eines Druckgefälles von Druck p₁ zu Druck p₂ beiseite gedrückt ist, sodass das Ventil 6 geöffnet ist, das Fluid in die Fluidkammer 5 einströmt und die Fluidkammer 5 füllt. Die Strömungsrichtung 18 des Fluides weist in Richtung eines geschlossenen Endes der Fluidkammer 5.
Die 4 zeigt eine schematische Schnittansicht der Fluidkammer 5 des Airbags 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Detailansicht zeigt den Bereich des Ventiles 6. Das Verschlusselement des Ventiles 6 ist der dritte Stoffbahnabschnitt 9, der aufgrund eines Druckgefälles von Druck p₂ zu Druck p₁ an den zweiten Stoffbahnabschnitt 4 gedrückt ist, sodass das Ventil 6 geschlossen ist, das Fluid nicht aus der Fluidkammer 5 ausströmt und die Fluidkammer 5 gefüllt bleibt. Die Strömungsrichtung 18 des Fluides weist in Richtung des geschlossenen Ventiles 6, wobei in dem in 4 gezeigten Zustand die Fluidströmung gegen null tendiert, da die Fluidkammer 5 komplett gefüllt ist. Der Druck p₂ ist der Innendruck der Fluidkammer 5 und dieser stabilisiert die Form der Fluidkammer 5 und stellt damit eine Dämpfungskennlinie der Fluidkammer 5 in einer vorgesehenen Wirkrichtung der Fluidkammer 5 sicher. Je nach Schutzbedarf des Fahrzeuges 2, der Insassen und des kollidierenden Objektes wird der Innendruck der Fluidkammer 5 und folgerichtig eine Härte des Airbags 1 eingestellt.
Die 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Airbagmodules 12 des Airbags 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Airbag 1 weist eine Hülle 11 zum Abgrenzen des Airbagmodules 12 gegenüber der Umgebung auf. Der erste Stoffbahnabschnitt 3 und der zweite Stoffbahnabschnitt 4 bilden 15 Fluidkammern 5, die mittels Nähten 20 voneinander separiert und mittels der Hülle 11 zu einem Bündel zusammengefasst sind. Um die Fluidkammern 5 in der Hülle 11 anzuordnen, wurden die Fluidkammern 5 um eine zu einer Querausdehnung der Stoffbahn 10 parallel orientierten Achse 17 zu einem Bündel aufgerollt. Die Aufrollfolge 19 der Fluidkammern 5 ist entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert, könnte aber auch im Uhrzeigersinn orientiert sein.
Die 6 zeigt eine schematische teilgeschnittene Ansicht des Airbags 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Airbag 1 weist vier Airbagmodule 12 auf. Jedes der Airbagmodule 12 weist 15 Fluidkammern 5 auf und ist mittels einer Hülle 11 gegenüber der Umgebung und den anderen Airbagmodulen 12 abgegrenzt. Die Hüllen 11 sind miteinander verklebt, um einen Airbag 1 zu bilden. Der Innendruck der Fluidkammern 5 eines Airbagmodules 12 kann von dem Innendruck der Fluidkammern 5 eines anderen Airbagmodules 12 verschieden sein.
Die 7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges 2 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Airbag 1 ist im Bereich einer Stoßstange 13 des Fahrzeuges 2 nach außen entfaltbar an dem Fahrzeug 2 befestigt. Erfindungswesentlich ist, dass in einem gefüllten Zustand des Airbags 1 und in Einbaulage des Airbags 1 relativ zu dem Fahrzeug 2 die Längsachse 7 der Fluidkammer 5 relativ zu einer Oberfläche 8 des Fahrzeuges 2 an einem Einbauort des Airbags 1 an dem Fahrzeug 2 orthogonal orientiert ist. Bei der in 7 gezeigten Anordnung ist der Einbauort des Airbags 1 die Stoßstange 13 des Fahrzeuges 2. Die relevante Oberfläche 8, auf der die Längsachse 7 der Fluidkammer 5 senkrecht steht, ist die Oberfläche 8 im Bereich der Stoßstange 13. Mit einer Änderung einer Orientierung der Oberfläche 8 ändert sich eine Orientierung der Längsachse 7 der Fluidkammern 5 ebenfalls, sodass eine Orthogonalität von Längsachse 7 und Oberfläche 8 im Wesentlichen gewährleistet ist (siehe auch 8). Die Fluidkammern 5 sind bündelweise zu Airbagmodulen 12 zusammengefasst.
Die 8 zeigt eine schematische Draufsicht des Fahrzeuges 2 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Airbag 1 umfasst zahlreiche Airbagmodule 12. Jedes der Airbagmodule 12 umfasst zahlreiche Fluidkammern 5. Jede der Fluidkammern 5 besitzt eine Längsachse 7. In einem gefüllten Zustand des Airbags 1 und in Einbaulage des Airbags 1 relativ zu dem Fahrzeug 2 ist jede der Längsachsen 7 der Fluidkammern 5 relativ zu einer lokalen Oberfläche 8 des Fahrzeuges 2 an dem Einbauort des Airbags 1 an dem Fahrzeug 2 orthogonal orientiert. Die als Einbauort des Airbags 1 dienende Stoßstange 13 des Fahrzeuges 2 weist eine gekrümmte Oberfläche 8 auf. Dementsprechend sind auch die Orientierungen der Längsachsen 7 der Fluidkammern 5 unterschiedlich.
Die 9 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Airbagmodules 12 eines Airbags 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Airbagmodul 12 ist ohne eine Hülle 11 dargestellt. Auch bei diesem Airbagmodul 12 werden Fluidkammern 5 und Ventile 6 unter Verwendung von Stoffbahnabschnitten 3, 4, 9 bereitgestellt. Allerdings unterscheiden sich das Verbindungsmuster der Stoffbahnabschnitte 3, 4, 9. Des Weiteren weist zumindest eine, bevorzugt alle, der Fluidkammern 5 vier Ventile 6 auf. Neben einem Hauptventil zum Einströmen des Fluides weist die Fluidkammer 5 drei Zusatzventile auf, die als Überdruckregulatoren oder Bypässe fungieren, um die Charakteristik des Airbags 1 optimal einstellen zu können.
Die 10 zeigt eine schematische Schnittansicht des Airbagmodules 12 des Airbags 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fluidkammern 5 des Airbagmodules 12 bilden eine wabenförmige Anordnung. Hierzu wird ein alternatives Verbindungsmuster der Stoffbahnabschnitte 3, 4, 9 verwendet. Die Nähte 20 verdeutlichen den Aufbau des alternativen Verbindungsmusters. Weitere Verbindungsmuster existieren und werden bedarfsweise eingesetzt.
Insbesondere der Airbag 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Airbags 1 zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges 2 vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges 2 bei einer Kollision des Fahrzeuges 2 mit dem Objekt produziert werden. Hierzu umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: a) Außermittiges Falten einer länglichen Stoffbahn 10 entlang einer Längsausdehnung der Stoffbahn 10, um einen breiteren Stoffbahnabschnitt 14 des Airbags 1 und einen schmäleren Stoffbahnabschnitt 15 des Airbags 1 bereitzustellen; b) In Richtung des schmäleren Stoffbahnabschnittes 15 gerichtetes Falten des breiteren Stoffbahnabschnittes 14, um den breiteren Stoffbahnabschnitt 14 an den schmäleren Stoffbahnabschnitt 15 anzupassen und einen zwischen dem breiteren Stoffbahnabschnitt 14 und dem schmäleren Stoffbahnabschnitt 15 angeordneten Ventilstoffbahnabschnitt 16 des Airbags 1 bereitzustellen; c) Verbinden des breiteren Stoffbahnabschnittes 14, des schmäleren Stoffbahnabschnittes 15 und des Ventilstoffbahnabschnittes 16 entlang einer Querausdehnung der Stoffbahn 10, um eine Fluidkammer 5 des Airbags 1 bereitzustellen; d) Wiederholen des Schrittes c) an vier bis 51 unterschiedlichen Stellen der Stoffbahn 10 entlang der Längsausdehnung der Stoffbahn 10, um drei bis 50 Fluidkammern 5 bereitzustellen; e) Zusammenfassen der Stoffbahn 10 um eine zu der Querausdehnung der Stoffbahn 10 parallel orientierten Achse 17, um ein Bündel bereitzustellen; und f) Umhüllen des Bündels entlang einer Mantelfläche des Bündels mit einer Hülle 11 des Airbags 1, um ein Airbagmodul 12 des Airbags 1 bereitzustellen, wobei der Airbag 1 mindestens ein Airbagmodul 12 aufweist. Das Verbinden der Stoffbahnabschnitte 14, 15, 16 kann ein Kleben oder ein Nähen sein. Das Zusammenfassen der Stoffbahn 10 kann ein Aufrollen sein.
In keiner der Figuren dargestellt sind weitere Baugruppen des Airbags 1, die regelmäßig erforderlich sind, um einen funktionsfähigen Airbag 1 bereitzustellen: eine Sensoreinheit zum Erkennen einer unvermeidbaren Kollision, bevor die Kollision stattfindet, beispielsweise eine Kamera, ein IR-Licht-Sensor, ein UV-Licht-Sensor, ein RADAR-Sensor oder ein LIDAR-Sensor; eine Steuereinheit zum Verarbeiten von Signalen der Sensoreinheit und zum Erzeugen eines Auslösesignaleszum Auslösen des Airbags 1 in Abhängigkeit einer berechneten Kollisionswahrscheinlichkeit und eines berechneten Gefährdungspotenzials; und eine Gaserzeugungseinheit, die bei Vorliegen des Auslösesignales Gas in den Airbag 1 einströmen lässt. Die Kollisionswahrscheinlichkeit und das Gefährdungspotenzial werden aus berechneten Bewegungsbahnen und Bewegungsgeschwindigkeiten von erkannten Objekten der Umgebung des Fahrzeuges 2 berechnet. In Abhängigkeit des Gefährdungspotenzials entscheidet die Steuereinheit, ob, wann und mit welchem Innendruck welche Airbagmodule 12 des Airbags 1 entfaltet werden.
Im Folgenden sind weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung beispielhaft beschrieben:
Crash-Sicherheit in einem Fahrzeug 2, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzugsweise Personenkraftfahrzeug, wird zumeist passiv mittels energieabsorbierender Elemente (durch Verformung oder Verdrängung) bereitgestellt. Durch geeignete Gestaltung der Rahmenstruktur und versteifenden Bauteile ist eine Fahrgastzelle des Fahrzeuges 2 sehr steif ausgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass im Falle eines Crashs ein Überlebensraum für die Insassen erhalten bleibt und keine verletzungsträchtigen Objekte in diesen eindringen können. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass die auf die Körper der Insassen wirkenden Beschleunigungen vorgegebene Maximalwerte nicht überschreiten, da ansonsten schwere bis tödliche Verletzungen bei einem Unfall zu verzeichnen sind. Hierzu werden außerhalb der Fahrgastzelle die energieabsorbierenden Elemente, vorzugsweise der Airbag 1, installiert, die die Aufprallenergie progressiv aufnehmen.
Dabei stehen eine Länge einer Knautschzone des Fahrzeuges 2 und ein Absorptionsvermögen in Relation. Je länger das Element ist, desto mehr Energie kann dieses absorbieren und desto geringer können die Beschleunigungen gehalten werden. Bei großen Fahrzeugen 2 mit langen Motorhauben und entsprechenden Fahrzeugbreiten ist es in der Regel problemlos möglich, alle Anforderungen zu vereinen.
Anders ist die Lage bei Kleinwagen und vor allem Kleinstwagen, die nur sehr geringe Überhänge aufweisen. Zwangsläufig ergeben sich aus der geringen Fahrzeuglänge auch kurze Knautschzonen. Zur Sicherstellung der Überlebenschancen in diesen Fahrzeugen wird hoher Aufwand betrieben durch die Installation von Insassenairbags, um die Beschleunigungen auf den Körper zu reduzieren. Trotzdem sind die Belastungen weitaus höher, als bei größeren Limousinen. Darüber hinaus sind diese Fahrzeuge 2 meist wesentlich leichter und aus der Impulserhaltung ergibt sich bei einem Zusammenstoß mit einem schweren Fahrzeug ein deutlicher Nachteil durch die rückwärts gerichtete Beschleunigung, die die Körperbelastungen zusätzlich nachteilig erhöht.
Durch die Installation von Energieabsorbern, die erst kurz vor dem Crash sich zu einer Art Knautschzone entfalten, kann die Crash-Sicherheit deutlich gesteigert werden. Erfindungsgemäß ist dabei ein aufblasbarer Airbag 1 vorgesehen, der zunächst platzsparend zum Beispiel unter einer Verkleidung des Stoßfängers 13 des Fahrzeuges 2 befestigt ist. Das Fahrzeug 2 weist eine Sensoreinheit auf, die einen unvermeidbaren Aufprall rechtzeitig erkennt und den Airbag 1 rechtzeitig vorher aktiviert. Der Airbag 1 kann durch unterschiedliche Medien entfaltet werden, wobei ein gasförmiges Medium am sinnvollsten erscheint. Daneben sind auch Schäume, Flüssigkeiten oder andere geeignete Medien denkbar. Der Airbag 1 ist vorteilhaft als eine Art Wabenstruktur aufgebaut, die sich mittels eines Ventiles 6 von einer Seite füllen lässt. Dabei bilden die in Wirkrichtung längsgerichteten Fluidkammern 5 in einem gefüllten oder auch entfalteten Zustand des Airbags 1 einen Verbund, der die erforderliche Steifheit zur Funktion bereitstellt.
Eine Öffnung der Fluidkammer 5 ist mit einem, vorzugsweise selbsttätig wirkenden, Ventil 6, insbesondere Rückschlagventil, versehen, welches nach einer Füllung der Fluidkammer 5 die Fluidkammer 5 infolge eines erhöhten Druckes p₂ in einem Inneren der Fluidkammer 5 schließt. Bei Kontakt mit dem Objekt wird die Fluidkammer 5 verformt und der Druck p₂ darin steigt an. Wird ein vorbestimmter Druck überschritten, öffnet ein Bypass-Ventil 6 in einem dem Objekt zugewandten Bereich der Fluidkammer 5 und das Gas kann gedrosselt entweichen. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, einen progressiven Anstieg der Energieabsorption zu bewirken. Weiterhin ist vorstellbar, dass die Fluidkammer 5 über mehrere Bypass-Ventile 6 verfügt, die vorzugsweise so angeordnet sind, dass in Abhängigkeit der Eindringtiefe des Objektes und der Verformung der Fluidkammer 5 die Anzahl der wirksamen Bypass-Ventile 6 und damit eine Gesamtöffnungsfläche reduziert wird. Dadurch kann verhindert oder zumindest verzögert werden, dass der Airbag 1 überdrückt wird und platzt.
Aufgrund der versteifenden Wirkung des Druckes p₂ in der geschlossenen Fluidkammer 5 ist der Airbag 1 nach dem Einströmen des Fluides in alle Richtungen sehr formstabil. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Fluidkammern 5 ist es möglich, sämtliche relevanten Aufprallwinkel mit einem einzigen Airbag 1 abzudecken.
Das Material der Stoffbahnabschnitte 3, 4, 9 kann beispielsweise so steif sein, dass die Fluidkammern 5 mechanisch aufspannbar sind.
Der Airbag 1 ist an dem Fahrzeug 2 vorteilhaft in der Stoßstange 13 platziert, die bei einem Auslösen des Airbags 1 an Sollbruchstellen der Stoßstange 13 aufplatzt oder wegklappt oder wegkippt. Besonders vorteilhaft ist es, die Stoßstange 13 in den Airbag 1 zu integrieren, sodass bei einem Auslösen des Airbags 1 die komplette Stoßstange 13 vom Rest des Fahrzeuges 2 wegverlagert wird, wodurch zusätzliche Stabilität für den Airbag 1 erreicht wird.
Der erfindungsgemäße Airbag 1 schützt das Fahrzeug 2, die Insassen des Fahrzeuges 2 und das kollidierende Objekt.
Bezugszeichenliste

1: Airbag
2: Fahrzeug
3: Erster Stoffbahnabschnitt
4: Zweiter Stoffbahnabschnitt
5: Fluidkammer
6: Ventil
7: Längsachse
8: Oberfläche
9: Dritter Stoffbahnabschnitt
10: Stoffbahn
11: Hülle
12: Airbagmodul
13: Stoßstange
14: Breiterer Stoffbahnabschnitt
15: Schmälerer Stoffbahnabschnitt
16: Ventilstoffbahnabschnitt
17: Achse
18: Strömungsrichtung
19: Aufrollfolge
20: Naht
p₁: Druck
p₂: Druck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1698526 A1 [0004]

Claims

Airbag (1) zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges (2) vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges (2) bei einer Kollision des Fahrzeuges (2) mit dem Objekt, aufweisend einen ersten Stoffbahnabschnitt (3) und einen relativ zu dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) parallel orientierten zweiten Stoffbahnabschnitt (4), wobei der erste Stoffbahnabschnitt (3) und der zweite Stoffbahnabschnitt (4) zum Bereitstellen mindestens einer länglichen Fluidkammer (5) zwischen dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) und dem zweiten Stoffbahnabschnitt (4) miteinander verbunden sind, und ein Ventil (6) zum Einströmen eines Fluides in die Fluidkammer (5), dadurch gekennzeichnet, dass in einem gefüllten Zustand des Airbags (1) und in Einbaulage des Airbags (1) relativ zu dem Fahrzeug (2) eine Längsachse (7) der Fluidkammer (5) relativ zu einer Oberfläche (8) des Fahrzeuges (2) an einem Einbauort des Airbags (1) an dem Fahrzeug (2) orthogonal orientiert ist.
Airbag (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement des Ventiles (6) aus einem dritten Stoffbahnabschnitt (9) besteht, wobei der dritte Stoffbahnabschnitt (9) mit dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) oder dem zweiten Stoffbahnabschnitt (4) oder dem ersten Stoffbahnabschnitt (3) und dem zweiten Stoffbahnabschnitt (4) verbunden ist.
Airbag (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stoffbahnabschnitt (3), der zweite Stoffbahnabschnitt (4) und der dritte Stoffbahnabschnitt (9) aus demselben Material bestehen, insbesondere aufweisend Polyamid-Fasern.
Airbag (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stoffbahnabschnitt (3) und der zweite Stoffbahnabschnitt (4) zusammenhängende Teile einer einzigen Stoffbahn (10) sind.
Airbag (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der erste Stoffbahnabschnitt (3), der zweite Stoffbahnabschnitt (4) und der dritte Stoffbahnabschnitt (9) zusammenhängende Teile einer einzigen Stoffbahn (10) sind.
Airbag (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen den Stoffbahnabschnitten (3, 4, 9) eine Klebung oder eine Naht oder eine Klebung und eine Naht ist.
Airbag (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (1) eine Hülle (11) zum Bereitstellen eines Airbagmodules (12) des Airbags (1) aufweist, wobei der erste Stoffbahnabschnitt (3) und der zweite Stoffbahnabschnitt (4) zu einem Bündel zusammengefasst in der Hülle (11) angeordnet sind.
Airbag (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Airbagmodul (12) zwischen drei und 50 Fluidkammern (5) aufweist.
Airbag (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (1) zwischen zwei und 20Airbagmodule (12) aufweist.
Airbag (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkammer (5) zwischen zwei und fünf Ventile (6) aufweist.
Airbag (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Gas, insbesondere aufweisend Helium und Argon, oder ein hochfluider Schaum ist.
Fahrzeug (2), aufweisend einen Airbag (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (1) im Bereich einer Stoßstange (13) des Fahrzeuges (2) nach außen entfaltbar an dem Fahrzeug (2) befestigt ist.
Fahrzeug (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbag (1) im Bereich einer Tür des Fahrzeuges (2) sich außen entfaltbar an dem Fahrzeug (2) befestigt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Airbags (1) zum Schützen eines Insassen eines Fahrzeuges (2) vor einem Objekt außerhalb des Fahrzeuges (2) bei einer Kollision des Fahrzeuges (2) mit dem Objekt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Außermittiges Falten einer länglichen Stoffbahn (10) entlang einer Längsausdehnung der Stoffbahn (10), um einen breiteren Stoffbahnabschnitt (14) des Airbags (1) und einen schmäleren Stoffbahnabschnitt (15) des Airbags (1) bereitzustellen; b) In Richtung des schmäleren Stoffbahnabschnittes (15) gerichtetes Falten des breiteren Stoffbahnabschnittes (14), um den breiteren Stoffbahnabschnitt (14) an den schmäleren Stoffbahnabschnitt (15) anzupassen und einen zwischen dem breiteren Stoffbahnabschnitt (14) und dem schmäleren Stoffbahnabschnitt (15) angeordneten Ventilstoffbahnabschnitt (16) des Airbags (1) bereitzustellen; c) Verbinden des breiteren Stoffbahnabschnittes (14), des schmäleren Stoffbahnabschnittes (15) und des Ventilstoffbahnabschnittes (16) entlang einer Querausdehnung der Stoffbahn (10), um eine Fluidkammer (5) des Airbags (1) bereitzustellen; d) Wiederholen des Schrittes c) an vier bis 51 unterschiedlichen Stellen der Stoffbahn (10) entlang der Längsausdehnung der Stoffbahn (10), um drei bis 50 Fluidkammern (5) bereitzustellen; e) Zusammenfassen der Stoffbahn (10) um eine zu der Querausdehnung der Stoffbahn (10) parallel orientierten Achse (17), um ein Bündel bereitzustellen; und f) Umhüllen des Bündels entlang einer Mantelfläche des Bündels mit einer Hülle (11) des Airbags (1), um ein Airbagmodul (12) des Airbags (1) bereitzustellen, wobei der Airbag (1) mindestens ein Airbagmodul (12) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden der Stoffbahnabschnitte (14, 15, 16) ein Kleben oder ein Nähen ist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfassen der Stoffbahn (10) ein Aufrollen ist.