DE4224822C2 - Aufblasbarer Luftsack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aufblasbaren Luftsack, der min­ destens eine Reißnaht aufweist. Ein derartiger Luftsack wird in zunehmendem Maße auch als Airbag bezeichnet.

Derartige aufblasbare Luftsäcke dienen zum Schutz von Fahr­ zeug-Passagieren bei einem eventuellen Unfall, wobei solche Luftsäcke aus Gewebe bestehen und dann, wenn sie aufgeblasen sind, eine geeignete Form haben, beispielsweise linsenförmig, rund oder zylinderförmig ausgebildet sind. Solche Luftsäcke sind in einem Fahrzeug vor dem jeweiligen Passagier verstaut.

Derartige Luftsäcke sind so ausgelegt, daß sie nahezu augen­ blicklich und verzögerungsfrei durch eine Gaserzeugung aufge­ blasen werden, wenn ein Unfall stattfindet, und daß sie so­ fort wieder beginnen, sich zu entleeren, und zwar in der Wei­ se, daß sie den jeweiligen Passagier vorübergehend zurückhal­ ten und somit verhindern, daß der Passagier sich dadurch ver­ letzt, daß er gegen harte Innenflächen eines Fahrzeugs ge­ schleudert wird.

Mit dem Sicherheitsnutzen, den solche Luftsäcke mit sich bringen, sind aber auch mögliche schädliche Wirkungen verbun­ den, die mit dem Aufblasen sowie mit Variationen hinsichtlich der Größe und der Position des jeweiligen Fahrzeug-Passagiers zusammenhängen.

Das plötzliche Aufblasen eines Luftsacks kann einen sogenann­ ten "Luftsackschlag" erzeugen, bei dem ein Teil des Luftsac­ kes sich dynamisch weiter bewegt, als seine vollständig auf­ geblasene Gestalt in statischem Zustand erwarten läßt, so daß er mit hoher Geschwindigkeit gegen einen Passagier prallt. Dies geschieht während der ersten 15 bis 20 Millisekunden nach einem Unfallaufprall und bevor der Luftsack vollständig aufgeblasen ist. Um dieses Risiko eines "Luftsackschlages" zu reduzieren, werden derzeit verschiedene Methoden angewendet.

Bei einem solchen System sind permanente Halteseile oder Bän­ der aus Gurtgewebe oder Textilgewebe ausgebildet und vorgese­ hen, und zwar zwischen dem Teil des Luftsacks, der mit dem Fahrzeug-Passagier in Berührung kommt, und dem Teil des Luft­ sacks, der ein enges Loch zur Verbindung mit der Gaserzeu­ gungseinrichtung hat, nachstehend als Vorderseite und als Rückseite des Luftsackes bezeichnet, um dadurch die statische Gestalt des Luftsackes zu steuern und zu kontrollieren.

Bei einem anderen solchen System sind die Vorderseite und die Rückseite des Luftsacks mit "Reißnähten" zusammengenäht, die dann aufgehen, wenn der Luftsack aufgeblasen ist, um seine Entleerungseigenschaften zu verändern und etwas Energie zu absorbieren, um dadurch die Geschwindigkeit der Vorderseite des Luftsackes zu reduzieren. In diesem Zusammenhang gibt es verschiedene Bauformen.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 41 24 506 A1 mit älterem Zeitrang ist ein aufblasbares Aufprallschutzkissen bekannt, bei dem eine Reißnaht vorgesehen ist, welche das sich beim Aufblasen vorverlagernde Kissenoberteil mit dem an einem fe­ sten Fahrzeugteil befestigten Kissenunterteil verbindet. Dies verhindert ohne die Verwendung von Fangbändern eine strahlar­ tige Vorverlagerung von Teilen des Kissenoberteiles, insbe­ sondere eines der Gaszuströmungsöffnung im Kissenunterteil gegenüberliegenden Mittenbereiches. Die Reißnähte können da­ bei geradlinig oder bogenförmig ausgebildet sein.

Aus der DE 27 22 551 A1 ist ein aufblasbares Aufprallschutz­ kissen für Insassen eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei ein Teil des Schutzkissens durch eine bogenförmig ausgebildete Naht abgetrennt ist, so daß ein bestimmter Teil des Luftsac­ kes erst dann aufgeblasen wird, wenn diese Reißnaht geborsten ist.

Aus der dazugehörigen DE 29 44 319 A1 ist ein aufblasbares Aufprallschutzkissen bekannt, das eine ähnliche Konstruktion aufweist und bei dem ein Teil des Schutzkissens durch eine Reißnaht von dem übrigen Teil abgetrennt ist. Auf diese Weise werden dort zwei Kammern nacheinander aufgeblasen. Die Lini­ enführung der Reißnaht ist dabei geradlinig zur Abtrennung der beiden Abteile.

Die DE 25 18 477 A1 beschreibt eine Sicherheitseinrichtung in Form eines Luftsackes, wobei sich im Randbereich des Luft­ sacks eine Reißnaht befindet. Diese Reißnaht ist dort in der Weise angeordnet, daß ein Teil des in dem Luftsack einge­ schlossenen Druckgases aus dem Luftsack durch die Aufreiß­ stelle entweichen kann, wenn diese geöffnet ist. Die Linien­ führung der Reißnaht ist dort geradlinig vorgesehen.

Die DE 25 42 764 A1 gibt eine weitere Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge in Form eines Luftsacks an, wobei in der Wand des Luftsacks Ausströmöffnungen vorgesehen sind, die sich bei Überdruck selbsttätig öffnen. Die Ausströmöffnungen bestehen dabei aus Schlitzen, die in der Behälterwand angebracht sind, und die mit Vernähungen oder Reißnähten verschlossen sind, welche beim Erreichen einer vorgegebenen Zugspannung aufrei­ ßen, um die Ausströmöffnungen freizugeben. Die Schlitze über den Ausströmöffnungen sind dabei kreuzförmig oder überlappt mit Reißnähten vernäht. Außerdem ist das Behälterwandmaterial im Bereich der Schlitze verstärkt oder doppellagig ausge­ führt.

Weiterhin ist aus der DE 38 18 185 C1 ein Aufprallschutzkis­ sen bekannt, bei dem die Reißnähte die im Bereich der Auf­ reißfalte aneinanderliegenden Verbindungsnähte zwischen dem Mittelteil und zwei Seitenteilen eines derartigen Luftsacks verbinden. Die Reißnähte können dabei unsymmetrisch angelegt sein und/oder mit Fäden unterschiedlicher Reißkraft ausge­ führt werden, um auf diese Weise das Aufreißen der Reißnähte in gewisser Weise zu steuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftsack der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dem das Reißnahtsystem beim Aufblasen des Luftsacks im Betrieb fortschreitend auf­ geht und damit in besonders wirksamer Weise kontinuierlich Energie absorbiert, um Verletzungen eines Fahrzeugpassagiers zu vermeiden, der in einer Unfallsituation einem solchen Luftsack ausgesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen aufblasbaren Luftsack anzugeben, der mindestens eine Reißnaht aufweist und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die jeweilige Reißnaht wellenförmig oder zinnenförmig mit einer Vielzahl von aufein­ anderfolgenden Wellen bzw. Zinnen ausgebildet ist, so daß die wirkende Aufreißkraft an der Reißnaht abwechselnd längs und quer zu den Wellen bzw. Zinnen angreift.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgesehen, daß die zumindest eine Reißnaht die Vorderseite des Luftsacks mit seiner Rückseite verbindet.

Bei einer anderen speziellen Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Luftsacks ist vorgesehen, daß die zumindest eine Reißnaht die Vorderseite oder die Rückseite des Luftsacks mit einem entsprechenden Seitenteil verbindet.

Bei einer weiteren speziellen Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Luftsacks ist vorgesehen, daß die zumindest eine Reißnaht einen Teil der Vorderseite, der Rückseite oder eines Seitenteils des Luftsacks mit einem anderen Teil derselben Vorderseite oder derselben Rückseite oder desselben Seiten­ teils verbindet.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgese­ hen, daß die Reißnaht Rechteckwellenform bzw. Sinuswellenform hat.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgese­ hen, daß die Länge und die Breite der wellenförmigen oder zinnenförmigen Reißnaht variabel sind.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgese­ hen, daß der auf der Vorderseite des Luftsacks verwendete Fa­ den der Reißnaht vorzugsweise dünner ist als der auf der Rückseite.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgese­ hen, daß die Reißnaht unterschiedliche Stichlängen aufweist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftsacks ist vorgese­ hen, daß die Reißnaht mit einem Steppstich genäht ist.

Mit dem erfindungsgemäßen aufblasbaren Luftsack wird die Auf­ gabe zufriedenstellenderweise gelöst. Aufgrund der Tatsache, daß die wirkende Aufreißkraft an der Reißnaht abwechselnd in Längsrichtung und in Querrichtung zu den einzelnen Wellen bzw. Zinnen angreift, erfolgt ein besonders kontrolliertes Aufreißen, da beim Reißen der Reißnaht diese nicht schlagar­ tig vollständig geöffnet wird. Vielmehr wirkt die Aufreiß­ kraft immer wieder auf Bereiche der Reißnaht, die quer zu der Aufreißkraft verlaufen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegen­ den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Luftsackes mit einer Reißnaht herkömmlicher Art;

Fig. 2 eine grafische Darstellung einer charakteristischen Kraft/Bewegungs-Kurve des herkömmlichen Luftsackes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Dar­ stellung eines Teiles eines Luftsackes mit einer Ausführungsform einer Reißnaht gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende grafische Darstellung einer charakteristischen Kraft/Bewegungs-Kurve des Luftsackes gemäß Fig. 3;

Fig. 5 und 6 weitere Ausführungsformen von Reißnähten gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Rückseite eines Luftsackes mit Reißnähten der Ausführungsform gemäß Fig. 5;

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Luftsack gemäß Fig. 7; und in

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer Reißnaht.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen. Eine Vorderseite 10 und eine Rückseite 12 eines Luftsackes oder Airbags, die derzeit verwendet werden, sind mit Reißnähten zusammengenäht, die zwei parallele gerade Rei­ hen 14 von Nähten aufweisen. Jede Reihe 14 beginnt im allge­ meinen mit einem Abschluß und verwendet einen Polyesterfaden mit einer Garnnummer, die größer ist als diejenige, die für die normalen Nähte verwendet wird, mit denen der Luftsack in seiner Grundausführung zusammengenäht ist.

Fig. 2 zeigt, daß dies keine wirksame Methode ist, um Energie zu absorbieren, da der Abschluß des Fadens eine hohe Kraft erfordert, um das Aufgehen einzuleiten, woraufhin die geraden Reihen 14 der Reißnaht oder Heftung mit einer einfachen Auf­ lösung aufgehen, so daß die Relativ-Bewegung der Teile mit einer sehr geringen weiteren Einschränkung erfolgt.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Vorderseite 20 und die Rückseite 22 eines Luftsackes gemäß der Erfindung haben eine Reißnaht, die allgemein mit 24 bezeichnet ist und die eine Stichführung oder Heftung der Reißnaht mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Wellen bzw. Zinnen auf­ weist, die "Sprossen" 26 und "Seitenteile" 28 besitzt.

Fig. 4 zeigt, daß dies zu einer wesentlich verbesserten Ener­ gieabsorption führt, da die mit Wellen bzw. Zinnen ausgebil­ dete Reißnaht 24 fortschreitend aufgeht, so daß eine kontinu­ ierliche Beschränkung der Relativ-Bewegung der Vorderseite und der Rückseite des Luftsackes wirksam ist. Typische Dimen­ sionen der Reißnaht 24 sind beispielsweise folgende:
Abstand der "Leitersprossen": 20 mm
Abstand der "Leiterseiten": 15 mm
Stichmuster: 3 bis 4 pro cm
Garnwert: 20 Nm
Garnmaterial: Nylon.

In Abhängigkeit von dem verwendeten Luftsackgewebe können auch andere Garnmaterialien verwendet werden, wie z. B. Poly­ amid, Polyester, Aramid, Polyolefin, Polyvinylalkohol, Poly­ ethylen, Acryl, Polyurethan, Kohlenstoff, Glas, Keramik, Metall und elastische Materialien mit alternativen metrischen Werten 6, 10, 12, 15, 18, 20, 30 und 40 Nm.

Fig. 5 zeigt eine andere Form der Reißnaht, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und eine Stichführung oder Heftung mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zin­ nen in Rechteckwellenform aufweist, wobei parallele Bereiche 32 mit quer verlaufenden Bereichen 34 verbunden sind. Die pa­ rallelen Bereiche 32 können in der darstellten Weise alle die gleiche Länge oder aber verschiedene Längen haben.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Reißnaht 40, die eine Stichführung oder Heftung mit einer Vielzahl von Wellen mit einer Sinuswellenform aufweist, die ein schlangen­ förmiges Muster bildet.

Die Muster gemäß Fig. 5, 6 und 9 sind insbesondere geeignet für CNC-Nähmaschinen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Luftsack mit einer Vorderseite 50 und einer Rückseite 52 mit einem engen Loch 54, das von einem Befestigungsflansch 56 für einen nicht dargestellten Gasgenerator umgeben ist. Die Vorderseite 50 und die Rücksei­ te 52 sind mit vier radial verlaufenden Reißnähten 58 zusam­ mengenäht, und zwar mit einem Muster gemäß Fig. 5, wobei sie um 90° voneinander beabstandet sind. Andere Anordnungen der­ artiger Reißnähte an dem Luftsack sind ebenfalls möglich.

Fig. 9 zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der Reißnaht gemäß der Erfindung. Die Reißnaht weist zwei im all­ gemeinen parallele Linien von Nähten oder Heftungen 60 auf, die sich an einer Stelle 62 treffen. Letztere bildet einen "Reißinitiator" und reduziert erheblich die erforderliche An­ fangskraft, um die Reißaktion zu starten. Damit wird eine Reißbeschädigung hinsichtlich des Gewebes verringert.

Die beiden Nähte 60 gewährleisten, daß eine ausreichende Men­ ge Energie während des Aufreißens absorbiert wird. Die Heftungen bzw. Stiche 60 brauchen selbstverständlich keine geraden Linien zu sein, der wellenförmige oder zinnenförmige Bereich ist in dem Bereich 64 vorgesehen, der an der Stelle 62 endet. Die Reißnaht wird vorzugsweise in einem Durchgang genäht, beginnend an dem rechten Ende bei der Darstellung ge­ mäß Fig. 9 von einer der Heftungen 60, durch die Stelle 62 hindurch und zurück längs der anderen Heftung oder Reißnaht 60. Damit wird eine unangebrachte Schwächung des Gewebes auf­ grund von zwei Sticheintrittsstellen bei 62 verhindert. Eine derartige Reißnaht wird auch als Pfeil-Muster bezeichnet. Die Muster der wellenförmigen oder zinnenförmigen Reißnähte sind variabel, so daß die Energieabsorption und die Aufblaseigen­ schaften der Luftsäcke mit verschiedenen Gestalten, Größen, Geweben und dergleichen optimiert werden können.

Die Muster können auch Kombinationen von verschiedenen Stich- oder Heftungslängen aufweisen. Beispielsweise kann die Stichlänge der quer verlaufenden Bereiche 34 in Fig. 5 drei bis vier Stiche pro cm betragen, während in den parallelen Bereichen 32 gemäß Fig. 5 zwei Stiche pro Zentimeter vorgese­ hen sein können, wobei aber jede Stichlänge zwischen 1 und 6 pro cm verwendet werden kann.

Das Garnmaterial und die Garnstärke sollten für das verwende­ te Luftsackgewebe geeignet sein, um das Gewebe im Falle des Aufblasens nicht zu beschädigen. Wenn man an der Vorderseite des Luftsackes ein Garn verwendet, das um etwa 10 Nm dünner ist als das, welches auf seiner Rückseite verwendet wird, so wird das Aufblasen ein kontrolliertes Aufbrechen oder Reißen des dünneren Fadens bewirken. Die gerissenen Enden des dünne­ ren Garnes werden von dem dickeren Garn zur Innenseite des Luftsackes gezogen, so daß verhindert wird, daß irgendwelche losen Enden in Richtung des Passagiers geschleudert werden. Garn und Gewebe vom gleichen Typ unterstützen dabei die Wie­ derverwendbarkeit.

Die jeweilige, wellenförmig oder zinnenförmig ausgebildete Reißnaht kann mit gleichem Nutzen sowohl bei genähten Luft­ säcken als auch bei solchen Luftsäcken verwendet werden, die in einem Stück gewebt sind.

Die Vorteile der oben beschriebenen wellenförmigen oder zin­ nenförmigen Reißnähte umfassen folgende: weniger lokalisierte Beanspruchungen in dem Luftsackgewebe und somit eine geringere Beschädigungsgefahr für das Luftsackgewebe; Energieabsorp­ tion, die fortschreitend, reproduzierbar und steuerbar längs entsprechender Koordinaten erfolgen kann; weiterhin einen besseren Schutz für den Passagier gegenüber dem "Luftsack­ schlag" und dem Herumfliegen von losen Enden des Garnes bzw. Fadens, aus dem die Reißnaht besteht.

Beispiele

Bei den Nähten gemäß der Erfindung wurden statische Zugunter­ suchungen durchgeführt, um durchschnittliche Kräfte sowie von den Nähten absorbierte Energien zu messen. Die Meßdaten sind nachstehend tabellarisch zusammengefaßt.

Dynamische Versuchstests wurden ebenfalls bei einer Vielfalt von fahrerseitig montierten Luftsäcken mit Reißnähten durch­ geführt, um sie mit Standards zu vergleichen. Die Kontaktge­ schwindigkeit der Gewebevorderseite zu einem potentiellen Passagier wurde analysiert, und die Daten sind nachstehend tabellenförmig zusammengefaßt:

Art des Luftsacks
Kontaktgeschwindigkeit (km/h)
*) Herkömmliche Technologie (beschichtet mit Bändern)	60
unbeschichtet und ohne Bänder	120
unbeschichtet mit Rechteckwellen-Reißnaht	58
Unbeschichtet mit Sinuswellen-Reißnaht	80
Unbeschichtet mit Pfeilform-Reißnaht	50

Bei sämtlichen Reißnähten wurde die gleiche obere und untere Fadenkonfiguration verwendet, und die Testbedingungen waren in jedem Fall die gleichen.

Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß die Erfin­ dung die Kontaktgeschwindigkeit eines unbeschichteten Luft­ sackes ohne innere Bänder auf einen Wert verringert, der ver­ gleichbar ist mit der weitaus komplizierteren und kostspieli­ geren herkömmlichen Technologie, bei der interne Haltebänder an bestimmten Orten angenäht sind und das Luftsackgewebe be­ schichtet ist.

Claims (9)

1. Aufblasbarer Luftsack, der mindestens eine Reißnaht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Reißnaht wellenförmig (40) oder zinnen­ förmig (30, 58) mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgen­ den Wellen bzw. Zinnen ausgebildet ist, so daß die wir­ kende Aufreißkraft an der Reißnaht abwechselnd längs und quer zu den Wellen bzw. Zinnen angreift.

2. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (30, 40, 58) die Vorder­ seite (20, 50) des Luftsacks mit seiner Rückseite (22, 52) verbindet.

3. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (30, 40, 58) die Vorder­ seite oder die Rückseite des Luftsacks mit einem entspre­ chenden Seitenteil verbindet.

4. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (30, 40, 58) einen Teil der Vorderseite, der Rückseite oder eines Seitenteils des Luftsacks mit einem anderen Teil derselben Vorderseite oder derselben Rückseite oder desselben Seitenteils ver­ bindet.

5. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißnaht Rechteckwellenform bzw. Sinuswellenform hat.

6. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und die Breite der wellenförmigen oder zin­ nenförmigen Reißnaht variabel sind.

7. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Vorderseite (20, 50) des Luftsacks verwen­ dete Faden der Reißnaht vorzugsweise dünner ist als der auf der Rückseite (22, 52).

8. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißnaht unterschiedliche Stichlängen aufweist.

9. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißnaht mit einem Steppstich genäht ist.