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Die Erfindung betrifft einen Gassack nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein generelles Problem beim Einsatz von Gassäcken zum Schutz von Personen in Kraftfahrzeugen ist, dass die Anforderungen an den Gassack je nach Unfallsituation und je nach Insassen stark variieren können. Wenn beispielsweise ein leichter Insasse mit nur geringer Geschwindigkeit auf den Gassack auftrifft, muss durch eine vorgesehene Ventilationsöffnung nur eine geringe Menge Gas entweichen, während bei Auftreffen eines schweren Insassen bei höherer Geschwindigkeit eine entsprechend größere Menge Gas durch eine entsprechende Ventilationsöffnung ventiliert werden muss.
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Die gattungsbildende
WO 2006/073 350 A1 schlägt hierzu einen Gassack mit einem Ventil vor, welches wie folgt aufgebaut ist: In der den Gasraum umschließenden Gassackhülle ist eine Durchbrechung vorgesehen, welche durch eine elastische Membran abgedeckt ist, welche um die Durchbrechung herum mit der Gassackhülle verbunden, beispielsweise vernäht ist. In der elastischen Membran ist zentral ein Gasdurchlass in Form eines einzelnen Loches vorgesehen, durch welches Gas vom Gasraum nach außen austreten kann. Aufgrund der Elastizität der Membran vergrößert sich der effektive Querschnitt des Loches mit steigendem Innendruck im Gasraum, wodurch das gewünschte Ziel erreicht wird, nämlich dass mit steigendem Druck im Gasraum der Gasstrom nach außen vergrößert wird.
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Das in der
WO 2006/073 350 A1 beschriebene Ventil funktioniert grundsätzlich gut, und der gewünschte Effekt, nämlich dass die Ventilation mit steigendem Innendruck im Gasraum ansteigt, wird zuverlässig erreicht. In der Praxis hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass das Ventil auf geringe Abweichungen der verwendeten Bauteile, insbesondere Variationen in Materialzusammensetzungen oder Dicke der Membran, sowie geringfügige Toleranzen des Durchmessers des zentralen Loches sehr empfindlich reagiert, was dazu führt, dass ohne einen sehr hohen Aufwand in Bezug auf die Kontrolle der verwendeten Materialien beziehungsweise der fertigen Gassäcke, die Charakteristik der Ventile von Gassack zu Gassack oder zumindest von Charge zu Charge sehr stark schwanken würde, was natürlich unerwünscht ist.
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In der
DE 10 2006 043 552 A1 ist ein mehrlagig ausgebildetes Ventil beschrieben, bei dem sich die Gasdurchlässigkeit bei steigendem Innendruck verringert. Auch die
DE 297 20 462 zeigt ein Ventil mit einer solchen Kennlinie.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Gassack dahingehend zu verbessern, dass sich mit geringem Aufwand reproduzierbar arbeitende Ventile herstellen lassen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gassack mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es hat sich herausgestellt, dass sich die Varianz zwischen einzelnen Ventilen schon allein dadurch erheblich reduzieren lässt, dass der Gasdurchlass nicht durch ein einzelnes, zentrales Loch erfolgt, sondern dass der Gasdurchlass durch eine Mehrzahl von Öffnungen im elastischen Element gebildet wird. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass sich Varianzen innerhalb des elastischen Elementes hierdurch herausmitteln. Ein weiterer Grund scheint darin zu liegen, dass aufgrund der Vielzahl der vorzugsweise symmetrisch angeordneten Öffnungen, das elastische Element bei Überdruck im Gasraum eine sehr symmetrische Form, nämlich die Form eines Kugelschalenabschnitts annimmt. Dies geschieht auch bei Vorliegen geringer Varianzen. Diese „Selbstsymmetrisierung” scheint zum Erfolg der Erfindung beizutragen. Weiterhin scheint eine Verbesserung des Verhaltens des Ventils darin begründet zu liegen, dass sich die Durchströmung der Öffnungen beim Aufweiten ändert: Beim einzelnen Loch hat man bei niedrigem Druck eine Durchströmung senkrecht zur Membran (es bildet sich eine Art Trichter). Dadurch bricht der Druck auf der Membran zusammen, die Membran will sich wieder zusammenziehen und das System kann instabil werden. In manchen Versuchen zeigten sich starke Schwingungen.
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Hat das elastische Element eine Mehrzahl von Öffnungen, bleibt die Durchströmung auch bei Aufweitung des elastischen Elements immer senkrecht zum elastischen Element, bleibt deshalb stabil und reproduzierbar. Weiterhin benötigt man weniger Dehnung des elastischen Elements, um eine vergleichbare effektive Änderung des freien Querschnitts des Ventils zu erreichen.
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Der reine Herstellungsaufwand wird durch die erfindungsgemäße Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik kaum erhöht, das Ergebnis jedoch stark verbessert.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Element eine Membran, in welche Löcher eingebracht, beispielsweise eingestanzt sind. Hierbei liegt die Anzahl der Löcher pro Ventil typischerweise in der Größenordnung von 10 bis 40, vorzugsweise zwischen 20 und 30.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Element ein gasdurchlässiges Gewebe, so dass die Anzahl der Öffnungen im elastischen Element sehr hoch ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 Einen Seitengassack in einer Draufsicht,
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2 das Ventil des Seitengassacks aus 1 in einer vergrößerten Darstellung,
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3 ein Schnitt entlang der Linie A-A aus 2,
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4 das in 3 Gezeigte bei erhöhtem Druck innerhalb des Gasraumes,
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5 eine schematische Draufsicht auf ein Gewebe, wie es in einem Ventil verwendet werden kann und
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6 einen schematischen Schnitt entlang der Linie B-B aus 5.
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Erste Ausführungsform
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Die 1 zeigt einen Gassack 10 in Form eines Seitengassackes. Dieser besteht aus einer einen Gasraum umschließenden Hülle 12 und einem Gasgenerator 14. Die Gassackhülle 12 weist ein Ventil 20 auf, durch welches Gas vom Gasraum nach außen treten kann, wenn der Druck im Gasraum gegenüber dem Umgebungsdruck erhöht ist. Dieses Ventil 20 ist in einer Draufsicht in 2 und in einem Schnitt in 3 dargestellt und wird nachfolgend genauer erläutert:
Das Ventil 20 weist eine Ventilöffnung in Form einer Durchbrechung 22 in der Gassackhülle 12 und ein abschnittsweise gasdurchlässiges elastisches Element, in der vorliegenden ersten Ausführungsform eine Membran 26 mit einer Mehrzahl von Löchern 28, auf. Die Membran 26 kann beispielsweise aus Gummi oder Silikon gefertigt sein und hat typischerweise eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorzugsweise ca. 1 mm. Der Durchmesser dL der Löcher 28 beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 3 Millimeter, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 2 mm. Der Abstand a zwischen den Löchern 28 beträgt ebenfalls vorzugsweise zwischen 1 und 10 Millimeter, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 3 mm. Hierdurch ergibt sich, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel ca. 12 Prozent der Fläche der Membran 26 Löcher 28 sind. Der Durchmesser dD der Durchbrechung 22 ist vorzugsweise ca. ein Faktor 10 größer als der Durchmesser eines Loches 28, beträgt also beispielsweise 20 mm.
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Im allgemeinen ist es zu bevorzugen, dass der Flächenanteil der Löcher 28 zwischen 3% und 15% liegt. In vielen typischen Seitengassack-Anwendungen beträgt der Flächenanteil der Löcher 28 im kräftefreien Zustand zwischen 4% und 5% der Gesamtfläche der Membran 26, also weniger als im schematisch erläuterten Ausführungsbeispiel. Durch Auswahl der Parameter „Lochgröße”, „Abstand zwischen den Löchern 28” und „Größe der Durchbrechung 22” läßt sich die Charakteristik des Ventils 20 festlegen.
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Die Membran 26 befindet sich auf der Innenseite der Gassackhülle 12 und ist mittels einer Naht 24 mit dieser dicht verbunden.
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4 zeigt die Situation in einer der 3 entsprechenden Darstellung, wenn im Gasraum G großer Überdruck herrscht, wenn beispielsweise ein schwerer Insasse mit hoher Geschwindigkeit in den Gassack 10 eingetaucht ist. In diesem Fall wird die Membran 26 nach außen gedrückt, wobei sie eine sphärische Kalottenform annimmt und sich ihre Oberfläche dadurch vergrößert. Aufgrund der Tatsache, dass eine Vielzahl von Löchern 28 symmetrisch über die Oberfläche der Membran 26 verteilt ist, ist die sphärische Form nahezu perfekt. Durch die Vergrößerung der Gesamtoberfläche der Membran 26 vergrößern sich natürlich auch die Flächen der Löcher 28 und zwar viel stärker als die Gesamtoberfläche der Membran 26 – wie dies in den 3 und 4 auch schematisch angedeutet ist – so dass der gesamte effektive Querschnitt für den Gasaustritt vergrößert wird. Dadurch, dass die Fläche der Löcher 28 stärker steigt, als die Fläche der Membran 26, kann man von einem Verstärkungseffekt sprechen. Wenn man annimmt, dass sich die Durchbrechung 22 der Gassackhülle 12 nicht verändert, wenn also das Gassackgewebe sehr steif ist, und die Membran 26 bis zur Halbkugel aufgeblasen, wird, verdoppelt sich die Membranfläche durch die Dehnung etwa. Bei den Löchern 28 beobachtet man hierbei in etwa ein Verdopplung des Durchmessers, also eine Vervierfachung der Fläche. Je größer der Druckunterschied zwischen dem Gasraum G und der Umgebung ist, desto stärker wölbt sich die Membran 26 nach außen und um so größer wir der effektive Querschnitt für den Gasaustritt.
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Man kann der 4 auch noch einen weiteren Vorteil entnehmen, nämlich den, dass das Gas nicht genau in eine Richtung, sondern sphärisch abströmt.
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Zweite Ausführungsform
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Die 5 und 6 zeigen schematisch ein Teil eines Gewebes 30, welches ebenfalls als elastisches Element eingesetzt werden kann. Hierbei ist die 6 ein Schnitt entlang der Linie B-B aus 5. Beide Figuren zeigen das Gewebe 30 stark schematisiert und stark vergrößert. Ein solches Gewebe 30 kann anstelle der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Membran 26 die Durchbrechung 22 in der Gassackhülle 12 abdecken und damit das elastische Element des Ventils 20 bilden. Auch in der zweiten Ausführungsform ist das elastische Element, also das Gewebe 30 um die Durchbrechung 22 herum mit der Gassackhülle 12 verbunden, wobei in der Regel eine Klebeverbindung einer Nahtverbindung vorzuziehen ist.
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Das Gewebe
30 weist zwei Lagen auf, welche durch Abstandsfäden
36 miteinander verbunden sind. Die beiden Lagen sind im Prinzip identisch aufgebaut und bestehen aus ersten bzw. zweiten Fäden
32,
34 welche zu wabenartigen Strukturen verbunden sind. Die typische Weite W einer solchen Wabe
38 kann ca. 2 mm, ein typischer Abstand h der beiden Lagen ca. 4 mm betragen. Ein solches Gewebe
30 ist relativ elastisch und weist grundsätzlich ein Verhalten, wie in
4 gezeigt auf. Die Öffnungen im Gewebe
30 werden durch das Innere der Waben
38 gebildet, so dass bei einem Ventil
20, dessen Durchbrechung
22 einen Durchmesser in der Größenordnung von 20 mm hat, eine sehr große Anzahl von Öffnungen aufweist. Ein solches Gewebe
30 ist trotz seiner Elastizität sehr widerstandsfähig und deshalb für den beschriebenen Zweck sehr gut geeignet. Ein geeignetes Gewebe
30 ist beispielsweise in der
EP 0 529 671 A2 beschrieben.
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Die Erfindung wurde anhand von Seitengassäcken erläutert, die Anwendung auf andere Gassäcke, wie beispielsweise Frontgassäcke ist jedoch ebenso möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gassack
- 12
- Gassackhülle
- 14
- Gasgenerator
- 20
- Ventil
- 22
- Durchbrechung
- 24
- Naht
- 26
- Membran
- 28
- Loch
- 30
- Gewebe
- 32
- Faden der ersten Lage
- 34
- Faden der zweiten Lage
- 36
- Abstandsfaden
- 38
- Wabe
