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Die Erfindung betrifft einen Gassack nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 12.
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Sogenannte Vorhanggassäcke werden in der Automobilindustrie weithin genutzt. Sie dienen hauptsächlich zum Schutz des Kopfes eines Fahrzeuginsassen im Falle eines Seitenaufpralles oder eines Überschlagunfalls.
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Ein Vorhanggassack weist eine Gassackhülle mit zwei parallelen Seitenwänden, welche einen Gasraum umschließen, auf. Die Seitewände haben normalerweise eine recht große Oberfläche und die Gassackhülle ist zu einem Paket, dessen Durchmesser klein im Vergleich zu seiner Länge ist, gerollt und/oder gefaltet. Die Oberkante der Gassackhülle ist direkt oder indirekt an der inneren Struktur des Fahrzeuges befestigt und der Vorhanggassack ist durch den Fahrzeughimmel abgedeckt. Das generelle Problem ist hier, dass der zwischen innerer Struktur und Fahrzeughimmel vorhandene Platz begrenzt ist.
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Zwei Grundkonzepte zum Formen der Gassackhülle zu einem Paket sind im Stand der Technik bekannt:
- Im ersten Konzept ist die Fahrzeughülle mit einer sogenannten Z-Faltung wie ein Akkordeon gefaltet. Diese Art das Paket zu falten hat den Vorteil, dass man relativ frei darin ist, den Querschnitt des Paketes zu definieren. Insbesondere ist es möglich, die Gassackhülle so zu falten, dass das Paket eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer längeren Seite und einer kürzeren Seite hat, welche oft besser in den zur Verfügung stehenden Raum zwischen der Innenstruktur des Kraftfahrzeugs (meistens dem Dachholm) und dem Dachhimmel passt. Ein Vorhanggassack mit so einer Faltung ist beispielsweise aus der DE 10 2004 052 466 A1 bekannt.
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In einem zweiten Konzept ist die Gassackhülle zu einem Paket gerollt. Dies hat den Vorteil, dass das Entfaltungsverhalten gegenüber dem Entfaltungsverhalten eines gefalteten Vorhanggassackes im Allgemeinen überlegen ist. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, dass das Paket in einer Außenbordrolle gerollt ist. Das heißt, dass sich die Gassackhülle während der Entfaltung zur Außenseite hin entrollt, was zu einem sanften Verhalten gegenüber dem Insassen führt. Ein insbesondere gutes Entfaltungsverhalten wird erreicht, wenn die Oberkante der Gassackhülle im montierten Zustand nach unten zeigt. Eine solche Konfiguration ist beispielsweise in der
WO 2005/049390 A1 gezeigt (sogenannte P-Rolle).
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Eine Variation zu dieser Art des Packens ist beispielsweise aus der WO 02/ 085 674 A2 bekannt. Hier ist der Hauptabschnitt der Gassackhülle zu einem Paket gerollt und ein weiterer Abschnitt, welcher sich zwischen dem Hauptabschnitt und der Oberkante der Gassackhülle erstreckt, zeigt eine Falte. Der Querschnitt des Gesamtpaketes einschließlich des weiteren Abschnitts ist im Wesentlichen durch die Form des gerollten Paketes bestimmt.
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Der Nachteil eines Vorhanggassackes, dessen Gassackhülle vollständig oder zu einem großen Teil zu einem Paket gerollt ist, ist, dass das Paket in der Regel einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, welcher den zur Verfügung stehenden Raum oft nicht in einer idealen Weise ausnutzt.
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Die gattungsbildende
WO 2004/094198 A1 beschreibt ein Verfahren zum Packen eines Vorhanggassackes. Hier wird die Gassackhülle des Vorhanggassackes zuerst zu einem Paket gerollt und das Paket wird dann mittels eines oder mehrerer Deformationselemente, welche in das gerollte Paket hineindrücken, deformiert. Durch diese Deformation des gerollten Paketes ist es möglich, Querschnitte des gerollten Paketes zu erzeugen, welche von einem Kreis abweichen, aber es müssen zwei Nachteile hingenommen werden. Erstens müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um das neu geformte Paket (das deformierte gerollte Paket) in seiner neuen Form zu halten. Ohne solche Maßnahmen - in der Regel wird eine Hülle um das Paket gewickelt - würde das Paket in seinen Ausgangszustand, nämlich ein gerolltes Paket mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, zurückkehren. Diese Anordnung einer Hülle macht natürlich zusätzliche Aufwendungen - und dadurch Kosten - notwendig, was nicht erwünscht ist. Zweitens ist das durch eine solche Deformation erhaltene Paket keine Rolle im folgenden geometrischen Sinne mehr: Die geometrische Charakteristik einer Rolle ist, dass wenn man der Rolle folgt - beispielsweise von der unteren Kante zur oberen Kante der Gassackhülle - die Krümmungsrichtung monoton ist: Man hat entweder eine linke Krümmung oder eine rechte Krümmung. Dies ist im Fall des Paketes, wie es in der
WO 2004/094198 A1 beschrieben ist, nicht mehr der Fall: hier hat man Abschnitte mit linker und Abschnitte mit rechter Krümmung und so könnte in manchen Fällen das perfekte Entfaltungsverhalten einer „echten“ Rolle nicht erreicht werden.
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Die
US 2007/0075526 A1 zeigt ein gerolltes Gassackpaket mit nichtkreisförmigem Querschnitt. Dieses wird durch ein äußeres Element in Form einer Hülle in dieser Form gehalten. Sehr ähnliches zeigt auch die
US 2008/0217896 A1 .
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In der
GB 2 448 046 A ist ein automatisiertes Packverfahren für einen VorhangGassack beschrieben.
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Die
US 5 022 676 A beschreibt ein Kompressionsverfahren für einen gefalteten Gassack.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Gassack und ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines solchen Gassacks derart zu verbessern, dass der Vorhanggassack einfach und daher kostengünstig herzustellen ist und das Entfaltungsverhalten eines gerollten Paketes aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gassack nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 12 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Teil der Gassackhülle ein gerolltes Paket mit einem nicht-kreisförmigen Querschnitt; dieses gerollte Paket wird als „geformtes Paket“ bezeichnet. Der nicht-kreisförmige Querschnitt ist dauerhaft solange der Gassack nicht entfaltet ist, das heißt, so lange der Druck innerhalb des Gasraumes den Druck der Umgebung nicht übersteigt. Dieser permanente nicht-kreisförmige Querschnitt wird durch eine plastische, insbesondere thermoplastische, Verformung eines gerollten Paketes, nämlich eines gerollten Paketes mit einem kreisförmigen Querschnitt, erhalten, wobei die Krümmungsrichtung monoton bleibt.
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Die Herstellung des erfindungsgemäßen Gassackes ist recht einfach: Die Gassackhülle wird zunächst wie ein „traditioneller“ gerollter Gassack zu einem Paket gerollt. Der gesamte Gassack wird dann in eine Presse mit wenigstens zwei Platten eingelegt. Das gerollte Paket wird zwischen diesen beiden Platten gepresst und für eine bestimmte Zeit dort belassen. Abhängig vom Material der Gassackhülle und/oder einer Beschichtung der Gassackhülle wird Hitze auf das gepresste Paket angewendet, vorzugsweise durch Heizen wenigstens einer der Platten. Aufgrund von Memoryeffekten der Gassackhülle und/oder ihrer Beschichtung kehrt das gerollte Paket nicht in seinen ursprünglichen kreisförmigen Querschnitt zurück, sondern verbleibt im Wesentlichen in der durch die Platten vorgegebene Form. Im einfachsten und häufigsten Fall wird das Paket zwischen zwei zueinander parallelen Platten gepresst. Als Ergebnis hat das geformte Paket eine ovale Form mit einer längeren Seite und einer kürzeren Seite (mathematisch korrekter würde man sagen: einem maximalen Durchmesser und einem minimalen Durchmesser). Die erwähnten Memoryeffekte resultieren in den meisten Fällen von einem Aufweichen oder „fast Schmelzen“ von Gassackhüllenmaterial und/oder Beschichtungsmaterial während des Pressens und einer „Wiederverfestigung“ nach dem Pressen des Paketes.
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Da das gewöhnlich für das Kunststoffgewebe der Gassackhülle verwendete Polyamid (Nylon, PA) einen recht hohen Schmelzpunkt hat, ist es in vielen Anwendungsfällen zu bevorzugen, dass die Gassackhülle beschichtet ist, vorzugsweise mit einer Beschichtung, welche aus thermoplastischen Komponenten hergestellt ist.
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Die Erfindung wird nun im Detail anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf einen Vorhanggassack,
- 2 einen Schnitt entlang der Schnittebene A-A in 1,
- 3 das in 3 Gezeigte und einen Zylinder,
- 4 den Vorhanggassack der 3 nachdem die Gassackhülle um den
- Zylinder gewickelt wurde,
- 5 den Vorhanggassack der 4 nachdem der Zylinder entfernt wurde,
- 6 den Vorhanggassack aus 5, welcher zwischen den Platten einer Presse angeordnet ist,
- 7 das in 6 Gezeigte nachdem die Presse aktiviert wurde,
- 8 den Vorhanggassack nachdem er aus der Presse genommen wurde und ein steifes Befestigungselement,
- 9 den Vorhanggassack aus 8 mit angeordnetem steifen Befestigungselement, welches am Dachholm eines Fahrzeugs angeordnet ist,
- 10 eine zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 9 entsprechenden Ansicht und
- 11 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 9 entsprechenden Ansicht.
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Die 1 bis 8 zeigen schematisch die letzten Schritte in der Herstellung eines Vorhanggassackes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung:
- Die 1 ist eine Draufsicht auf einen ungefalteten Vorhanggassack 10. Die 2 ist ein Schnitt entlang der Ebene A-A in 1. Der Vorhanggassack 10 weist eine Gassackhülle 12 mit zwei Seitenwänden 14 und 16 auf. Die Seitenwände 14 und 16 und somit die Gassackhülle 12 umschließen einen Gasraum G, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Unterräume G1, G2 hat. Die Gassackhülle hat vier Kanten, nämlich eine obere Kante 12a, eine untere Kante 12b, eine rechte Kante 12c und eine linke Kante 12d. Die beiden Seitenwände sind mittels einer Randnaht 18 miteinander verbunden, aber es ist zu betonen, dass andere Arten von Verbindungen zwischen den Seitenwänden auch möglich sind. Beispielsweise kann die Gassackhülle mit einer einstückigen Webtechnik hergestellt sein.
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Befestigungslaschen
30,
30'.
30" sind mit der oberen Kante verbunden; im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels der Randnaht
18. Ein Gaszuführelement erstreckt sich durch einen Abschnitt der oberen Kante in den Gasraum. Dieses Gaszuführelement
20, dessen oberer Abschnitt
22 dazu dient, einen Gasgenerator (nicht gezeigt) aufzunehmen, ist nur sehr schematisch dargestellt. Es kann ausgestaltet sein wie das Gaszuführelement, welches in der
WO 2006/117121 A1 beschrieben ist. Andere Möglichkeiten das Gas in den Gasraum einzubringen können natürlich auch genutzt werden.
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Vorzugsweise ist die Gassackhülle aus Kunststoffgewebe gefertigt. Ein passendes und bevorzugtes Material für dieses Kunststoffgewebe ist Polyamid (PA, Nylon). Es ist weiter bevorzugt, dass die Gassackhülle beschichtet ist, insbesondere mit einer Beschichtung aus thermoplastischen Komponenten.
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Der nächste Schritt nach Zusammenfügen des Gassacks als solchem ist das Rollen der Gassackhülle 12. Da es erwünscht ist, dass das gerollte Paket der Gassackhülle 10 hohl ist, so dass das gerollte Paket die Form eines Rohres hat, kann das Rollen durch Wickeln der Gassackhülle um einen Zylinder 60 erreicht werden, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Nachdem das Rollen des Paketes abgeschlossen ist, wird der Zylinder entfernt, so dass das gerollte Paket 25 der Gassackhülle im in 5 gezeigten Zustand, nämlich in Form eines Rohres, verbleibt.
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Im nächsten Schritt wird der Vorhanggassack zwischen zwei Platten 52, 54 einer Presse 50 eingelegt. In diesem Schritt kann es notwendig sein, das gerollte Paket 25 durch Anordnen einiger elastischer Bänder um seine äußere Oberfläche herum in Form zu halten (nicht gezeigt). Die zwei Platten sind beheizbar und werden auf vorzugsweise 80°C bis 110°C aufgeheizt. Die Maximaltemperatur wird durch das Material der Gassackhülle und/oder der Beschichtung der Gassackhülle (wenn vorhanden) begrenzt. Mit den oben beschriebenen Materialien ist die bevorzugte Temperatur 110°C.
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Wie in 7 gezeigt, wird die Presse durch Herabsenken der oberen Platte 54 in Richtung der unteren Platte 52 betätigt. Die Kraft beträgt vorzugsweise zwischen 5000 und 10000 N pro Meter der gerollten Gassackhülle. Ein guter Wert für den Druck für die oben angegebenen Materialien und Temperaturen beträgt 7500 N/m. Der Vorhanggassack verbleibt für einige Zeit, beispielsweise für 5 Minuten, in der Presse. In der Presse wird die Gassackhülle des gerollten Paketes platt gedrückt, so dass sie Lagen zeigt, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind, und scharfe Knicklinien, entlang derer die Gassackhülle um 180° geknickt ist. Insbesondere in den Bereichen der Knicke wird die Gassackhülle und/oder die Beschichtung der Gassackhülle thermoelastisch deformiert. Es ist weiterhin möglich, dass durch das Erhitzen und das Pressen ein gewisser Klebeeffekt zwischen benachbarten Lagen der Gassackhülle im geformten Paket auftritt.
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Wenn die Presse geöffnet wird, dehnt sich das gerollte Paket in einem gewissen Ausmaß aus, kehrt wegen der thermoplastischen Deformation jedoch nicht zu seiner Originalform mit einem kreisförmigen Querschnitt zurück. Das Paket, welches aus dem ursprünglichen gerollten Paket mit kreisförmigem Querschnitt durch die oben beschriebene plastische Umformung (oder plastische Deformation) erhalten wird, wird als geformtes Paket 27 (8) bezeichnet. Die Form des geformten Paketes 27 ist dauerhaft, solange keine ausreichende Kraft angewendet wird, also im Ruhezustand des Gassackes. Natürlich verliert das geformte Paket seine Form wenn der Gasgenerator gezündet wird, der Druck innerhalb des Gasraumes steigt und sich der Gassack entfaltet.
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Der Querschnitt des geformten Paketes 27 ist nach der plastischen Deformation des gerollten Paketes 25 mit kreisförmigem Querschnitt oval. Die Bereiche der Knicke zeigen die stärkste Krümmung. Es ist hier zu betonen, dass der Betrag der Krümmung der Gassackhülle, welcher das geformte Paket 27 bildet, nicht konstant ist (wie dies für ein Oval charakteristisch ist), aber dass die Richtung der Krümmung innerhalb des geformten Paketes 27 sich nicht ändert (was ebenfalls eine Charakteristik eines Ovals ist). Mathematisch ausgedrückt: Die Krümmung der Gassackhülle im geformten Paket 27 ist monoton.
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Obwohl dies mathematisch nicht exakt ist, kann man sagen, dass das geformte Paket eine längere Seite mit einer Länge a und eine kürzere Seite mit einer Länge b hat. Mathematisch korrekt bezeichnet „a“ den maximalen Durchmesser und „b“ bezeichnet den minimalen Durchmesser. Vorzugsweise ist a zwischen 20 mm und 50 mm und b ist zwischen 10 mm und 25 mm. Weiterhin ist es bevorzugt, dass a wenigstens 1,5 x b ist.
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Wie man anhand 8 sehen kann, erstreckt sich die obere Kante 12a der Gassackhülle entlang der längeren Seite (wenn man die oben gegebene Definition nimmt). Wie man ebenfalls anhand der 8 sehen kann, erstrecken sich die Befestigungslaschen (gezeigt ist die Befestigungslasche 30) im Wesentlichen parallel zur längeren Seite und enden an der oberen Kante 12a, so dass die Befestigungslasche 30 und das geformte Paket 27 im gezeigten Querschnitt ein „b“ formen. Ein steifes Befestigungselement (in 8 ist das steife Befestigungselement 32 gezeigt) kann an jede Befestigungslasche 30, 30', 30" angeordnet werden. Beispielsweise ist es möglich, dieses steife Befestigungselement 32 - welches insbesondere aus Blech oder Kunststoff gefertigt sein kann - zu kleben oder es in die Befestigungslasche 30 einzulegen, wenn diese Befestigungslasche doppelwandig ist. Mit diesen steifen Befestigungselementen 32 wird es erreicht, dass der Vorhanggassack in einer solchen Art am Dachholm 65 an ein Fahrzeug angebracht werden kann, dass sich die längere Seite des geformten Paketes im Wesentlichen in einer Oben-Unten-Richtung erstreckt, was in der Regel zu bevorzugen ist (9).
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10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Schnitt entsprechend der 8. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die Orientierung der Befestigungslaschen 30 und der steifen Befestigungselemente 32 umgekehrt ist. Die Befestigungslasche 30 und das geformte Paket bilden ein „p“.
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11 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung entsprechend 8. Hier hat die Gassackhülle zwei Abschnitte: Einen ersten Abschnitt, welcher zu einem gerollten Paket gerollt und zu einem geformten Paket mit einem ovalen Querschnitt deformiert ist, wie dies oben beschrieben wurde, und einen zweiten Abschnitt, welcher sich zwischen dem ersten Abschnitt und der oberen Kante erstreckt und eine Falte 19 zeigt. Diese Falte kann vor oder nach der plastischen Deformation des Paketes angebracht werden.
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In den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist gewöhnlich keine Umhüllung oder ähnliches notwendig, um das geformte Paket in seiner Form zu halten. Das dritte Ausführungsbeispiel wird gewöhnlich eine oder mehrere Umhüllungen benötigen, um seine Form zu behalten.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen haben die geformten Pakete im Wesentlichen einen ovalen Querschnitt und werden durch plastische Deformation eines gerollten Paketes mit normalerweise kreisförmigem Querschnitt erhalten. Diese Form ist in der Regel bevorzugt, da sie mit einer einfachen Presse mit zwei Platten erzeugt werden kann. Es ist jedoch möglich, ein geformtes Paket mit einem komplexeren Querschnitt zu erzeugen, beispielsweise mit einem dreieckigen Querschnitt. Der Vorteil einer solchen Form kann sein, dass der Vorhanggassack noch besser in den zwischen Dachholm und Fahrzeughimmel verfügbaren Platz passt. Ein Nachteil ist, dass eine kompliziertere Presse, nämlich eine mit wenigstens drei Platten notwendig ist.
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Obwohl die Erfindung am Beispiel von Vorhanggassäcken beschrieben wurde, was wahrscheinlich die wichtigste Anwendung ist, ist es zu betonen, dass ein erfindungsgemäßer Gassack auch ein anderer Art von Gassack, insbesondere ein Seitengassack oder ein Kniegassack sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorhanggassack
- 12
- Gassackhülle
- 12a
- obere Kante
- 12b
- untere Kante
- 12c
- rechte Kante
- 12d
- linke Kante
- 14
- erste Seitenwand
- 16
- zweite Seitenwand
- 18
- Randnaht
- 19
- Falte
- 20
- Gaszuführelement
- 22
- oberer Abschnitt des Gaszuführelements
- 25
- gerolltes Paket
- 27
- geformtes Paket
- 30,30',30"
- Befestigungslasche
- 32
- steifes Befestigungselement
- 50
- Presse
- 52
- untere Platte
- 54
- obere Platte
- 60
- Zylinder
- 65
- Dachholm
- G
- Gasraum
- G1,G2
- Unterraum