DE19513297A1 - Aufblasbare Rückhaltevorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Airbags nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ei­ nen dreidimensionalen, einstückigen mehrlagigen Airbag nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15 und einen dreidimensionalen, einstückigen mehrlagigen Airbag nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 17.

Airbag-Systeme zum Schutz von Passagieren, um Verletzungen des menschlichen Körpers während Kraftfahrzeugunfällen zu verhindern, wurden schon Mitte der 60er Jahre entwickelt. An­ fang der 70er Jahre waren genug Versuche abgeschlossen wor­ den, um die Ausführbarkeit des Airbags zu prüfen, und die ge­ genwärtigen Verfahrens- und Konstruktionsnormen wurden einge­ führt. Airbag-Systeme gehören inzwischen bei den meisten, heutzutage zum Verkauf stehenden neuen Fahrzeugen zur Stan­ dardausrüstung.

Das Airbag-System enthält einen oder mehrere Sensoren zur Er­ fassung einer Kollision des Fahrzeuges, einen Gasgenerator oder eine Aufblasvorrichtung, die den Airbag als Reaktion auf ein Signal des Sensors aufbläst, und einen durch den Gas­ generator aufgeblasenen Airbag, der jeglichen während der Kollision auf den Passagier ausgeübten Stoß aufnimmt.

Der Airbag besitzt einen hohlen Abschnitt zur Aufnahme des Gases, eine zur Befestigung am Gasgenerator dienende Öffnung und eine Entlüftungsvorrichtung, die das Gas aus dem Airbag nach der Expansion abläßt, um ein Zusammenfallen des Airbags als Polster für den Passagier zu verursachen. Verschiedenste Entlüftungsvorrichtungen sind entwickelt worden, einschließ­ lich eines Entlüftungsloches und/oder der Verwendung der Gas­ durchlässigkeit des Airbagstoffes. Um die Gasdurchlässigkeit des Airbagstoffes teilweise oder vollständig unmöglich zu ma­ chen und um die Nähte des Airbags in den gehefteten Abschnit­ ten zu verstärken, kann auf dem Airbagstoff eine Beschichtung vorgesehen werden.

Die bekannte Airbag-Herstellung umfaßt normalerweise zunächst Anfertigung eines gewebten Stoffes, bei der hochfeste Synthe­ tikfasern verwendet werden, ein Schneiden von zwei oder mehr Stücken dieses gewebten Stoffes in bestimmte Formen, ein mit­ einander Verbinden, Vernähen oder Verkleben der Umfangskanten der verschiedenen Stücke gewebten Stoffes und ein anschlie­ ßendes Einbringen einer Öffnung zur Befestigung des Gasgene­ rators und Vorsehen der Entlüftungsvorrichtung für das Gas. Nach der Herstellung werden diese Airbags an Gasgeneratoren montiert, eingepackt und zu den Kraftfahrzeugmontagewerken transportiert, um in die fertigen Fahrzeuge eingebaut zu wer­ den.

Obwohl an dem Verfahren in den letzten zwanzig Jahren viele Verbesserungen durchgeführt wurden, blieb das Konzept grund­ sätzlich unverändert. Das oben genannte bekannte Verfahren ist ein aufwendiges, arbeitsintensives Verfahren, bei dem aufwendige Materialien verwendet werden und das wenig Mög­ lichkeit für bedeutende Kostenreduzierung bietet. Der so her­ gestellte Airbag ist ein etwas schwerer Sack, der steif und deswegen schwer zu falten und zu einem kleinen Paket, das die Montage des Airbags in das Fahrzeug vereinfacht, zusammenzu­ drücken ist. Außerdem entsteht bei der Herstellung dieser be­ kannten Airbags durch Verwendung des aus mehreren Stücken zu­ sammengesetzten Stoffes ein Airbag, der für Gasleckagen an­ fällige Nähte besitzt und dessen Stoff dem Passagier des Fahrzeuges eine etwas unangenehme, reibende Oberfläche bie­ tet, wenn er aufgeblasen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. einen Airbag bereitzustellen, das bzw. der mit einfachen Materialien ohne großen Aufwand herstellbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1, 15 oder 17. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das Herstellungsverfahren wird ein Airbag erzeugt, der automatisch herstellbar ist und aus einfachen Materialien be­ steht. Idealerweise wird durch die neue Konstruktion und das damit verbundene Herstellungsverfahren ein nahtloser Airbag mit geringerem Gewicht und bedeutend geringerem Aufwand er­ zeugt, als bei dem gegenwärtigen Konstruktionsniveau von Air­ bags möglich. Der neue Airbag wird ein geringeres Gewicht be­ sitzen, einfacher zusammenzudrücken sein und die anderen mit den bekannten Airbags verbundenen Probleme lösen können.

Die Erfindung erweitert den Stand der Technik mit einem leichtgewichtigen, einstückigen, nahtlosen Airbag, der durch ein Verfahren hergestellt ist, das zur Erzeugung eines mehr­ lagigen Airbags verschiedene relativ einfache Materialien in Lagen kombiniert. Der erfindungsgemäße Airbag ist ein leicht­ gewichtiger, gasundurchlässiger Sack, der umweltfreundlich ist, aber unbeeinflußt von Temperaturen und Chemikalien bleibt. Der Airbag ist haltbarer als bekannte Airbags, kann zu kleineren Paketen für das Verpacken in Fahrzeugen gepackt werden, und hat, da er nahtlos ist, nicht die Probleme, die mit den Nähten bekannter Airbags verbunden sind. Die Be­ schichtung, die den erfindungsgemäßen Airbag schützt, erzeugt einen Airbag, der für den Passagier angenehmer ist, wenn er entfaltet ist, der eine gleichmäßige Wanddicke über den ge­ samten Airbag besitzt und von Airbag zu Airbag einen gleich­ mäßigen Aufbau hat. Der Herstellungsprozeß kann vollständig automatisiert werden, um die Arbeitsaufwendungen bedeutend zu senken. Die bedeutende Verringerung der Aufwendungen bei der Herstellung in Verbindung mit den weniger aufwendigen Mate­ rialien, die aufgetragen werden, erzeugt einen Airbag, der die Leistungsmerkmale bekannter Airbags übersteigt, während die mit dem Airbag verbundenen Kosten bedeutend gesenkt wer­ den.

Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, den beige­ fügten Ansprüchen und der Zeichnung ersichtlich.

In der Zeichnung ist eine derzeit bestmögliche Ausführungs­ form der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines aufgeblasenen erfindungsgemäßen Airbags;

Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Airbags, die den Lagenaufbau des Airbags zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer aufblasbaren Form zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Airbags in aufgeblasenem Zustand;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer ersten Lage Film­ materials, nachdem sie auf die in Fig. 3 darge­ stellte, aufblasbare Form plaziert wurde;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Kunststoffa­ ser, nachdem sie als in mehrere Richtungen verlau­ fendes Muster auf die erste, in Fig. 4 dargestellte Lage aufgebracht wurde;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Roboters, der mit einem üblichen Wickelkopf verbunden ist, der zum Aufbringen der in Fig. 5 dargestellten Synthetikfa­ sern verwendet werden kann;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der letzten Lage Film­ materials, nachdem es auf die in Fig. 5 dargestell­ ten Synthetikfasern gelegt wurde;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht, die das Aufbringen von Wärme zum thermischen Verbinden des in Fig. 7 dar­ gestellten mehrlagigen Airbags zeigt; und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des fertigen Airbags, nach der Entleerung und kurz vor dem Entfernen der in Fig. 3 dargestellten, aufblasbaren Form.

In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist ein aufgeblasener erfindungsgemäßer Airbag 10 (Fig. 1) dargestellt. Dieser ist ein einstückiger, nahtloser mehrlagi­ ger Airbag, hergestellt durch ein später noch zu erläuterndes Verfahren.

Eine innere oder erste Lage 12 besteht aus einer Filmschicht 14 wie Mylar, Polyurethan oder ein anderes Material. Eine mittlere oder zweite Lage 16 besteht aus mehreren Synthetik­ fasern 18 wie Nylon, Polyester, Dakron oder Kevlar, die auf die Innenlage 12 in einem in mehrere Richtungen verlaufenden, vorbestimmten Muster aufgetragen sind, das durch Verwendung einer Finiten-Elemente-Analyse der Belastungsmerkmale die für die besondere Form des Airbags 10 erforderlich sind, entwic­ kelt ist. Eine äußere oder dritte Lage 20, die auch aus einer Filmschicht 22 wie Mylar, Polyurethan oder ein anderes Schichtmaterial besteht, ist auf der Oberseite der Synthetik­ fasern 18 angeordnet. Um den Zusammenhalt der mehrlagigen An­ ordnung des Airbags 10 zu erhalten, wird die Kombination aus erster Lage 12, zweiter Lage 16 und dritter Lage 18 zu einem einstückigen Aufbau thermisch verbunden.

Der Airbag 10 wurde als ein im wesentlichen rechtwinklig ge­ formter Airbag dargestellt, selbstverständlich kann der er­ findungsgemäße Airbag in jeder erforderlichen Form gestaltet werden, und das weiter unten beschriebene Herstellungsverfah­ ren kann die jeweils verlangte Gestalt des erfindungsgemäßen Airbags erzeugen.

Die Fig. 3 bis 9 zeigen die verschiedenen, für die Her­ stellung des erfindungsgemäßen Airbags 10 erforderlichen Schritte. Fig. 3 zeigt eine der Gestalt des herzustellenden Airbags 10 identisch ausgebildete Form oder Blase 30. Die Form 30 ist aus einem flexiblen Endmaterial mit gleichmäßiger Oberfläche hergestellt, das gasundurchlässig ist und millio­ nen Mal aufgeblasen und anschließend entleert werden kann, dabei jedoch weder seine Form noch seine Festigkeit verliert. Fig. 3 zeigt die Form 30 in aufgeblasenem Zustand. Ein unter Druck stehendes Gas, normalerweise Luft, wird in einen Einlaß 32 gepumpt und bläst die Form 30 zu dem in Fig. 3 darge­ stellten Zustand auf. Nachdem die Form 30 in die vorgegebene Gestalt aufgeblasen ist, wird sie mit einem Trennmittel (nicht dargestellt) besprüht oder bedeckt, wodurch das Ent­ fernen des Airbag 10 nach dem Entleeren der Form 30 erleich­ tert wird, wie später noch beschrieben wird.

Fig. 4 zeigt das Auftragen der ersten Lage 12 der Film­ schicht 14, die auf die Form 30 aufgelegt wird, nachdem das Trennmittel aufgebracht worden ist. Die Filmschicht 14 kann aus Mylar, Polyurethan oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die Filmschicht 14 ist so aufgetragen, daß sie die Form 30 vollständig bedeckt oder umgibt. Soweit er­ wünscht, kann die Filmschicht 14 durch eine in der Nähe des Einlasses 32 der Form 30 angeordnete Klammer 36 an Ort und Stelle gehalten werden.

Fig. 5 zeigt das Auftragen der zweiten Lage 16, bei dem ei­ nem vorgegebenen Muster entsprechend mehrere Synthetikfasern 18 auf der Filmschicht 14 aufgebracht werden. Das vorgegebene Muster für das Aufbringen der Synthetikfasern 18 wird durch Verwendung eines Computers bestimmt, auf dem ein Finite-Ele­ mente-Analyse-Programm läuft, das die Gestalt des Airbags 10 modelliert, und Abschnitte mit hoher und geringer Belastung vorgibt, um das erforderliche Muster zum Ablegen der Synthe­ tikfasern 13 anzuzeigen, damit der Airbag in Abschnitten mit höherer Belastung verstärkt wird. Die Durchführung der Fini­ te-Elemente-Analyse zur Bestimmung des für die Synthetikfa­ sern erforderlichen Musters für die festgesetzte Form des Airbags ist bekannt und wird nicht weiter erläutert.

Das Aufbringen der Synthetikfasern 18 kann unter Verwendung eines die Fasern auftragenden Mehrachsenroboters 40 durchge­ führt werden, der für Bewegung längs jeder der drei Achsen programmierbar ist. Vorzugsweise trägt der Mehrachsenroboter 40 die Synthetikfasern 18 unter gleichmäßiger Spannung auf, um Fehler beim fertigen Airbag zu minimieren. Ein geeignetes Verfahren für das Aufbringen der Synthetikfasern 18 ist, vor dem Aufbringen einen geschmolzenen oder anderen Klebstoff auf die Synthetikfaser 18 aufzutragen. Der Mehrachsenroboter 40 hat, wie in Fig. 6 dargestellt, eine Wickelvorrichtung 42 zum Auftragen der Fasern, die ein Heizelement 44 besitzen kann, das den Klebstoff auf der Synthetikfaser 18 vor dem Auftragen auf der Schicht erhitzt oder schmelzt. Sobald die Synthetikfasern 18 in Form des vorbestimmten Musters aufge­ bracht worden sind, können sie, wie in Fig. 5 dargestellt, durch eine am Einlaß 32 angeordnete Klammer 46 an Ort und Stelle festgeklemmt werden.

Nach dem Auftragen der Synthetikfasern 18 können zusätzliche Klebstoffe auf die gesamte Oberfläche, z. B. durch Sprühen oder Aufrollen, aufgetragen werden. Alternativ können die nach innen zeigenden Oberflächen der Filmschicht 14 und/oder 22 gleichmäßig mit einem trockenen, thermisch zu aktivieren­ den Klebstoff vorbeschichtet sein.

Fig. 7 zeigt das Aufbringen oder Aufspannen der dritten Lage 20 der Filmschicht 22 auf die Form 30, die erste Lage 12 und die zweite Lage 16. Entsprechend der Filmschicht 14 kann die Schicht 22 aus Mylar, Polyurethan oder einem anderen geeigne­ ten Material hergestellt sein. Die Filmschicht 22 wird so aufgebracht, daß sie die Form 30 vollständig bedeckt oder um­ schließt. Soweit erwünscht, kann die Filmschicht 22 durch ei­ ne in der Nähe des Einlasses 32 der Form 30 angeordnete Klam­ mer 50 an Ort und Stelle gehalten werden.

Die Beschichtung des Airbags 10 wird durch vollständiges Aus­ härten des Klebstoffes unter Verwendung von Wärme oder Licht und/oder Druck, abhängig von dem verwendeten Klebstoff und den verwendeten Materialien, abgeschlossen. Fig. 8 zeigt mehrere Heizvorrichtungen 56 zur Anwendung von Wärme, um den Klebstoff auszuhärten und den mehrlagigen Airbag 10 thermisch zu verbinden.

Nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist oder abgebunden hat, können die Klammern 36, 46 und 50 entfernt werden. Die Form 30 kann entleert und aus dem Inneren des Airbags 10 entfernt werden, und jegliche abschließende Tätigkeiten, wie das Aus­ formen eines Einlasses 60 am Airbag 10 und/oder mindestens eines Entlüftungsloches (nicht dargestellt), können, soweit es die vorgegebene Gestaltung des Airbags erfordert, durchge­ führt werden.

Durch das oben ausführlich beschriebene Herstellungsverfahren kann somit ein einstückiger, nahtloser Airbag mit vorgegebe­ ner Form und Festigkeit hergestellt werden. Der Airbag ist leichter, gasundurchlässig und umweltfreundlich, bleibt aber von Temperatur und Chemikalien unbeeinflußt. Der Airbag ist haltbarer als bekannte Airbags, kann in kleinere Pakete zu­ sammengelegt werden, während das Fehlen von Nähten die mit der Undichtigkeit der Nähte der bekannten Airbags verbundenen Probleme beseitigt. Der so hergestellte Airbag wird sowohl einzeln als auch von Airbag zu Airbag eine gleichmäßige Wand­ dicke besitzen und im Gegensatz zu der rauhen Beschaffenheit der bekannten Stoffausführungen dem Benutzer eine angenehmere Oberfläche bieten. Schließlich kann das oben genau beschrie­ bene Herstellungsverfahren vollständig automatisiert werden und somit die mit der Herstellung der Airbags verbundenen Ma­ terial- und Arbeitskosten deutlich reduzieren.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines Airbags, das die folgen­ den Schritte umfaßt:
Aufblasen einer Form (30) zu einer vorgegebenen Gestalt;
Plazieren einer ersten Lage (12) auf die Form (30);
Aufbringen mehrerer Fasern (18), entsprechend einem vor­ bestimmtem Musters, auf die erste Lage (12);
Plazieren einer zweiten Lage (20) auf die Form (30);
Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Lage (12, 20); und
Trennen-des Airbags (10) von der Form (30).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Auftragen von Klebstoff zwischen der ersten und zweiten Lage (12, 20) vor dem Miteinanderverbinden der Lagen (12, 20).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (18) unter im wesentlichen gleichmäßiger Spannung auf die erste Lage (12) aufgebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fasern (18) vor dem Aufbringen auf die erste Lage (12) mit einem Klebstoff beschichtet wer­ den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das vorbestimmte Muster der Fasern (18) durch Verwendung der Finite-Elemente-Analyse bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fasern (18) durch Verwendung eines Roboters (40) auf die erste Lage (12) aufgebracht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trennen des Airbags (10) von der Form (30) durch Entleeren der Form (30) und Entfernen der Form (30) aus dem Inneren des Airbags (10) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Miteinanderverbinden durch Wärme­ einwirkung auf die zweite Lage (20) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Aufbrin­ gen von Klebstoff zwischen der ersten und zweiten Lage (12, 20) vor der Wärmeeinwirkung auf die zweite Lage (20).

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (18) in fortlaufender un­ unterbrochener Weise aufgebracht werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch Festklemmen der ersten Lage (12) an der Form (30).

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch Festklemmen der Fasern (18) an der Form (30).

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch Festklemmen der zweiten Lage (20) an der Form (30).

14. Dreidimensionaler, einstückiger mehrlagiger Airbag mit einer äußeren Materialschicht; mit einer inneren Lage (16) belastungtragender Fasern (18), die im Airbag (10) dreidimensional angeordnet sind, so daß die Fasern (18) den Hauptteil der Belastungen im Airbag (10) tragen.

15. Dreidimensionaler, einstückiger mehrlagiger Airbag mit Hauptbelastungslinien bei Verwendung, gekennzeichnet durch eine äußere Materiallage (12) und eine innere Lage durch eine äußere Materiallage (12) und eine innere Lage (16) aus belastungstragenden Fasern (18), die dreidimen­ sional im Airbag (10) angeordnet sind, um die Hauptbela­ stungslinien aufzunehmen.

16. Airbag nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch zwei äußere Materiallagen (12, 20) zwischen denen die in­ nere Lage (16) angeordnet ist.