DE102010006266A1

DE102010006266A1 - Elastic membrane e.g. inflatable air bag, for use in occupant restraint system of passenger motor car, is partially formed from stretchable material, which contains plastic producing stiffener during increasing spatial expansion of membrane

Info

Publication number: DE102010006266A1
Application number: DE102010006266A
Authority: DE
Inventors: Jenny 56237 Thomas; Rick 55595 Ulrich
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-01-30
Filing date: 2010-01-30
Publication date: 2011-08-04

Abstract

The membrane (2) is partially formed from a stretchable material so that the membrane expands during a blowing up process. The stretchable material contains doped plastic, which produce a stiffener for the stretchable material during increasing a spatial expansion of the membrane so that the membrane solidifies during progressive expansion. A stretchable material shaping unit and a material thickening unit provide a shape to the membrane during the blowing up process of the membrane. The membrane is reversibly returned into an output state according to the process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran für ein Aufprallauffangsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Insassenrückhaltesystem, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a membrane for an impact absorption system of a motor vehicle, in particular for an occupant restraint system, according to the preamble of claim 1.

Weiter betrifft die Erfindung ein Aufprallauffangsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Insassenrückhaltesystem, gemäß dem Anspruch 8.Furthermore, the invention relates to an impact absorption system for a motor vehicle, in particular an occupant restraint system, according to claim 8.

Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10.In addition, the invention relates to a motor vehicle according to claim 10.

Bekannt sind aus dem Stand der Technik verschiedene Kraftfahrzeug-Insassenrückhaltesysteme, die einen sogenannten Airbag aufweisen.Are known from the prior art various motor vehicle occupant restraint systems having a so-called airbag.

Aus der DE 195 46 143 A1 ist eine Fahrzeuginsassen-Rückhalteeinrichtung mit einem aufblasbaren Gassack bekannt. Als Gassack ist eine beim Aufblasen oder bei einem Aufblasvorgang um ein Mehrfaches gegenüber dem nicht aufgeblasenen Zustand dehnbare Blase vorgesehen ist. Der Blase ist mindestens eine ab einem vorbestimmten Druck öffnende Abströmöffnung zugeordnet, wobei die Blase vorzugsweise aus elastisch verformbaren Material, wie Gummi, besteht. Eine Ausdehnung der Blase wird dabei mit einem umgebenden Netz begrenzt.From the DE 195 46 143 A1 a vehicle occupant restraint with an inflatable airbag is known. As the gas bag is provided during inflation or in a Aufblasvorgang by a multiple compared to the non-inflated state stretchable bladder. The bladder is associated with at least one discharge opening opening from a predetermined pressure, wherein the bladder is preferably made of elastically deformable material, such as rubber. An expansion of the bubble is limited with a surrounding network.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kleinbauende und einfach aufgebaute Membran für ein verbessertes Aufprallauffangsystem eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufprallabfangsystem und ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Membran zu schaffen.It is an object of the present invention to provide a small-sized and simply constructed diaphragm for an improved impact absorption system of a motor vehicle. Further, it is an object of the present invention to provide an impact absorbing system and a motor vehicle having an improved diaphragm.

Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einer Membran gemäß dem Anspruch 1, einem Aufprallabfangsystem nach Anspruch 8 und einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 in Verbindung mit deren Merkmalen gelöst.These and other objects are achieved on the basis of a membrane according to claim 1, an impact-absorbing system according to claim 8 and a motor vehicle according to claim 10 in conjunction with their features.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Membran für ein Aufprallauffangsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Insassenrückhaltesystem, welche zumindest teilweise aus einem dehnbaren Material ausgebildet ist, sodass sich die Membran bei einem Aufblasvorgang ausdehnt, vorgesehen ist, dass das dehnbare Material Mittel, insbesondere integrierte Mittel, aufweist, die mit zunehmender räumlicher Ausdehnung der Membran eine Versteifung des dehnbaren Materials bewirken, sodass sich die Membran mit fortschreitender Ausdehnung verfestigt. Die Verfestigung erfolgt dabei ab einer bestimmten Ausdehnung überproporional, genauer progressiv oder sprungartig. Die Membran fungiert als sogenannter Luftsack oder Airbag in dem Aufprallauffangsystem. Durch die Herstellung von Airbags aus dehnbarem Material, das sich bei fortschreitender Ausdehnung zunehmend verfestigt bzw. versteift, sind miniaturisierte Airbags herstellbar. Die Form der Membran ist vor einem Aufblasvorgang beliebig ausbildbar. Insbesondere ist eine Wandstärke der Membran beliebig ausbildbar. Die Wandstärke ist beispielsweise konstant oder unterschiedlich ausgebildet. Derartig ausgebildete Membrane sind in der Lage, Bewegungsenergien auf oder unter ein erträgliches Kraftniveau abzubauen und somit Unfallfolgen für Fahrzeuginsassen abzuschwächen. Ähnlich einem Luftballon, der augeblasen wird, wird der miniaturisierte Airbag aufgeblasen, beispielsweise durch einen Gasgenerator. Durch eingestellte Materialeigenschaften, zum Beispiel durch einen mit der Dehnung immer stärker werdenden Widerstand (Modulanstieg, Anstieg der Steifigkeit) oder gegenseitiges Verhaken oder Behindern von Molekülen des Materials für die Membran, wird eine beliebige Volumenzunahme bis hin zu einem Platzen oder Zerstören der Membran verhindert. Somit herrscht bei einem Eintauchen eines Insassen keine dominierende elastische Verformungsarbeit ohne nenneswerte Rückhaltekräfte vor. Statt dessen ist eine quasi geschwindigkeitsproportionale Dämpfung eingestellt, worduch eine Selbstadaption der Membran an eine Unfallschwere realisiert wird. Geeignete Materialien für ein Membranmaterial sind beispielsweise auf Naturkautschuk oder synthetisch hergestelltem Kautschuk basierende Materialien. Die Materialien sind in einer Ausführungsform untereinander vernetzt oder vulkanisiert ausgebidet, das heißt, sie weisen vorzugsweise Schwefelbrücken oder andere Brückenelemente auf. Das Material für die Membran weist in einer Ausführungsform eine gezielte Beimengung von weiteren Bestandteilen wie Silikon, Ruß, Öl, Weichmachern, Schwefel, Wachs und dergleichen auf. Mit der Einstellung des Mischungsverhältnisses dieser u. anderer Beimengungen, sowie der Adapation des Herstellungsverfahrens und der Materialgesamtmenge, läßt sich die Materialdehnung bzw. Volumenzunahme eines Luftsacks beliebig einstellen, bis dieser Vorgang durch den beschriebenen Versteifungseffekt zum Stoppen kommt. Durch unterschiedliche Wandstärkenbereiche (Materialaufdickungen) und damit unterschiedlichem Dehnungsverhalten kann der Membran im aufgeblasenen Zustand eine beliebige dreidimensionale Kontur verliehen werden. Zusätzlich können beliebige Konturen durch winzige Fangbänder innerhalb einer Membrankontur erzielt werden, die grundsätzlich aus dem gleichen dehnbaren Material bestehen und beim Aufblasvorgang mitwachsen, jedoch ein etwas anderes Mischungsverhältniss aufweisen können. Diese Fangbänder behindern dann die Volumenzunahme bzw. Materialausdehnung in bestimmten Bereichen und können zum Beispiel durch ein thermisches Verfahren an die Membran angebracht werden oder innerhalb eines Fießprozesses unter Druck von Anfang an integriert sein. In anderen Ausführungsformen ist es denkbar, dass dreidimensionale Konturen durch lokal in die Membran eingebrachte Beimengungen mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen erzeugt werden bzw. damit lokal ausgebildete Materialeigenschaften eingestellt werden. Dabei bleibt im Gesamten eine gewünschte gummiartige Eigenschaft der Membran erhalten. Damit sind beispielsweise 1000%-ige Dehnungen (Naturkautschuk), das heißt eine 10-fache Volumenzunahme, oder 600%-ige Dehnungen (Silikonkautschuk), d. h. eine 6-fache Volumenzunahme des Ausgangsvolumens, realisierbar, ohne dass eine Funktion der Membran negativ beeinträchtigt ist. Ein Steifigkeitsverlauf der Membran ist wie beispielsweise bei einer Feder mit variabler Federkonstante (Steifigkeit) in Abhängigkeit der Dehnung und einem gewünschten Endvolumen (zum Beispiel für verschiedene Airbagfunktionen wie Seitenairbag, Lenkradairbag, 10 Liter, 60 Liter, 80 Liter, 100 Liter) beliebig durch ein Mengenverhältnis der Materialbeimengungen eingestellt. Die Steifigkeit des Materials nimmt dabei mit fortschreitendem Aufblasvorgang zu, bis quasi bei erreichtem Endvolumen, im aufgeblasenen Zustand, die Materialsteifigkeit sprunghaft ansteigt und kaum noch eine Dehnung stattfindet. Das Ausgangsmaterial ist hinsichtlich der Wandstärke so eingestellt, dass im aufgeblasenen Zustand die gewünschte Restwandstärke eine ausreichende Robustheit gegen mechanische Belastung gewährleistet. Durch ein Ausdehnen des Membranmaterials sind bei Verwendung eines entsprechenden Materials mit entsprechenden Eigenschaften auch wesentlich größere Ausdehnungen als 1000%-ige realisierbar.The invention includes the technical teaching that is provided in a membrane for an impact absorption system of a motor vehicle, in particular for an occupant restraint system, which is at least partially made of a stretchable material, so that the membrane expands during an inflation process, that the stretchable material means , In particular, integrated means, which cause a stiffening of the expandable material with increasing spatial extent of the membrane, so that the membrane solidifies as the expansion progresses. The solidification takes place above a certain extent overproportional, more precisely progressive or sudden. The membrane acts as a so-called airbag or airbag in the impact collection system. By producing airbags made of stretchable material, which increasingly solidifies or stiffen as expansion progresses, miniaturized airbags can be produced. The shape of the membrane can be formed arbitrarily before an inflation process. In particular, a wall thickness of the membrane can be formed arbitrarily. The wall thickness is formed, for example, constant or different. Such trained membrane are able to reduce kinetic energy levels on or below a tolerable level of force and thus mitigate the consequences of accidents for vehicle occupants. Similar to a balloon being blown out, the miniaturized airbag is inflated, for example, by a gas generator. Adjusted material properties, such as increasing resistance (increase in modulus, increase in stiffness) or interlocking or obstructing molecules of the material for the membrane, prevent any increase in volume to the point of bursting or destroying the membrane. Thus, when a passenger is submerged, there is no dominant elastic deformation work without any notable restraining forces. Instead, a quasi-speed proportional damping is set, worduch a self-adaptation of the membrane is realized to an accident severity. Suitable materials for a membrane material include, for example, natural rubber or synthetic rubber-based materials. In one embodiment, the materials are crosslinked or vulcanized with one another, that is to say they preferably have sulfur bridges or other bridge elements. In one embodiment, the material for the membrane has a targeted admixture of further constituents such as silicone, carbon black, oil, plasticizers, sulfur, wax and the like. With the adjustment of the mixing ratio of these u. other admixtures, as well as the adoption of the manufacturing process and the total amount of material, the material expansion or increase in volume of an airbag can be adjusted arbitrarily until this process comes to a halt due to the described stiffening effect. Due to different wall thickness ranges (material thickening) and thus different expansion behavior, the membrane can be given an arbitrary three-dimensional contour in the inflated state. In addition, any contours can be achieved by tiny tethers within a membrane contour, which basically consist of the same stretchable material and grow with the inflation, but may have a slightly different mixing ratio. These tethers then hinder the increase in volume or material expansion in certain areas and can, for example, by a thermal Process be attached to the membrane or be integrated within a Fießprozesses under pressure from the beginning. In other embodiments, it is conceivable that three-dimensional contours are produced by locally introduced into the membrane admixtures with different mixing ratios or thus locally formed material properties can be adjusted. As a result, a desired rubber-like property of the membrane is retained throughout. Thus, for example, 1000% elongation (natural rubber), ie a 10-fold increase in volume, or 600% elongation (silicone rubber), ie a 6-fold increase in volume of the initial volume, realized without a function of the membrane is adversely affected , A stiffness curve of the diaphragm is arbitrary, such as in a spring with variable spring constant (stiffness) depending on the elongation and a desired final volume (for example, for various airbag functions such as side airbag, steering wheel airbag, 10 liters, 60 liters, 80 liters, 100 liters) Quantity ratio of material admixtures set. The stiffness of the material increases as the inflation process progresses, until the material stiffness rises abruptly, as it were, when the final volume is reached, in the inflated state, and hardly any stretching takes place. The starting material is adjusted in terms of wall thickness so that when inflated the desired residual wall thickness ensures sufficient robustness against mechanical stress. By expanding the membrane material, significantly larger dimensions than 1000% can be achieved when using a corresponding material with corresponding properties.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel als beigemengte Fremdstoffe ausgebildet sind, die in das, dehnbare Endmaterial integriert sind. Als Basis für das dehnbare Material ist vorzugsweise ein gummiartiges Basismaterial wie Naturkautschuk oder synthetisches Kautschuk ausgewählt. Als Fremdstoffe sind beliebige Fremdstoffe verwendbar, die eine Versteifung des Basismaterials mit fortschreitender Ausdehnung realisieren und im Verbund die Gesamtmaterialeigenschaften abbilden. Die Fremdstoffe sind bevorzugt in das Basismaterial integriert, sodass ein einheitliches bzw. homogenes Material zur Anwendung kommt. Bevorzugt ist die Membran einlagig und/oder einteilig ausgebildet. In anderen Ausführungsformen ist die Membran mehrlagig ausgebildet. Bevorzugt weist mindestens eine Lage die Fremdstoffe auf.In one embodiment of the present invention, it is provided that the means are formed as admixed foreign substances which are integrated into the expandable end material. As the basis of the stretchable material, a rubbery base material such as natural rubber or synthetic rubber is preferably selected. As foreign substances, any foreign substances can be used which realize a stiffening of the base material with progressive expansion and in composite form the overall material properties. The foreign substances are preferably integrated into the base material, so that a uniform or homogeneous material is used. Preferably, the membrane is formed in one layer and / or in one piece. In other embodiments, the membrane is multi-layered. At least one layer preferably has the foreign substances.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Fremdstoffe als dotierte Kunststoffe ausgebildet und/oder in das Basismaterial integriert sind. Die Integration erfolgt bevorzugt mittels Dotieren. In anderen Ausführungsformen sind andere Integrationsverfahren realisierbar. Neben Kunststoffen sind auch Naturstoffe integrierbar. Die einzubringenden Kunststoffe sind derart ausgebildet, dass diese eine Versteifung mit fortschreitender Ausdrehnung bewirken. Insbesondere weisen die Kunststoffe Molekülketten auf, die sich bei fortschreitender Ausdehnung verhaken bzw. sodass eine Versteifung der Membran bewirkt wird.In another embodiment of the present invention, it is provided that the foreign substances are formed as doped plastics and / or integrated into the base material. The integration preferably takes place by means of doping. In other embodiments, other integration methods are feasible. In addition to plastics, natural substances can also be integrated. The plastics to be introduced are designed such that they cause a stiffening with progressive Ausdrehnung. In particular, the plastics have molecular chains which become entangled as the expansion progresses or a stiffening of the membrane is effected.

Wie beschrieben, ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das dehnbare Material Formungsmittel aufweist, mit denen beim Aufblasvorgang der Membran eine Formgebung realisiert ist. Die Formungsmittel sind in einer Ausführungsform durch variierende Wandstärken realisiert. Durch unterschiedliche Wandstärken sind unterschiedliche Formgebungen der Membran im aufgeblasenen Zustand realisierbar. Andere Formen, wie sie zum Beispiel durch Fahrzeuginnenraum- oder Insassenkonturen benötigt werden, können durch entsprechende geometrische Ausgestaltung der Membrankontur (auch 3-D Kontur oder Volumen-Blasen Kontur) erzielt werden. Beim Aufblasvorgang behält diese vorgeformte Membran ihre Ausgangskontur. Sie verändert beim Aufblasvorgang lediglich ihre Größe (Skalierungseffekt) durch Materialdehnung. Die Möglichkeit der Materialaufdickung läßt sich mit einer vorgeformten Membran kombinieren, wobei diese auch Fangbänder haben kann. Die Mischungszusammensetzung des Membranmaterials, insbesonders der Zusatzstoffe (zum Beispiel Silikon, Ruß, Öl, Weichmacher, Schwefel, Wachs, Aktivatoren, Beschleuniger und dergleichen), beeinflußt die Eigenschaften wie Materialhärte, Verlustwinkel, dynamische Verhärtung, Kriechverhalten, Beständigkeit und Lebensdauer. Mit der lokalen Einbringung unterschiedlicher Mischungsverhältnisse dieser Beimengungen in die Membran sind lokal begrenzte, unterschiedliche Materialeigenschaften, wie die Verformbarkeit einzelner Membranbereiche realisierbar.As described, in one embodiment of the present invention, it is provided that the stretchable material comprises shaping means with which a shaping is realized during the inflation of the membrane. The shaping means are realized in one embodiment by varying wall thicknesses. By different wall thicknesses different shapes of the membrane in the inflated state can be realized. Other shapes, such as required by vehicle interior or occupant contours, can be achieved by appropriate geometric design of the membrane contour (also 3-D contour or volume bubbles contour). During inflation, this preformed membrane retains its initial contour. During the inflation process, it merely changes its size (scaling effect) through material expansion. The possibility of material thickening can be combined with a preformed membrane, which may also have tethers. The blend composition of the membrane material, especially the additives (for example, silicone, carbon black, oil, plasticizer, sulfur, wax, activators, accelerators, and the like), affects such properties as material hardness, loss angle, dynamic hardening, creep, durability, and life. With the local introduction of different mixing ratios of these admixtures in the membrane locally limited, different material properties, such as the deformability of individual membrane areas can be realized.

Wiederum eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Membran mindestens eine Ausströmöffnung aufweist. In einer weiteren Ausführungsform sind mehree Ausströmöffnungen vorgesehen. Die Ausströmöffnungen sind beispielsweise unterschiedlich, das heißt an unterschiedlichen Bereichen und/oder mit unterschiedlichen Ausströmdurchmessern und/oder Ausströmformen, ausgebildet. Durch Einbringen von Ausströmöffnungen im Ausgangszustand des miniaturisieten Airbags, das heißt in einem nichtaufgeblasen Zustand der Membran, stellt sich im aufgeblasenen Zustand eine gezielt einstellbare Dämpfungscharkteristik ein. Die Ausströmöffnungen sind als materialspezifische, mitwachsende Ausströmöffnungen ausgebildet, die im nicht aufgeblasenen Zustand klein sind, um eine Minimierung von Gasverlusten zu realisieren. Im aufgeblasenen Zustand ist die jeweilige Ausströmöffnung mit einer entsprechenden Ausströmöffnungsfläche vergrößert.Yet another embodiment of the present invention provides that the membrane has at least one outflow opening. In a further embodiment, several outflow openings are provided. The outflow openings are different, for example, that is, at different areas and / or with different Ausströmdurchmessern and / or Ausströmformen formed. By introducing outflow openings in the initial state of the miniaturisieten airbags, that is, in a non-inflated state of the membrane, is set in the inflated state a specifically adjustable Dämpfungscharkteristik. The outflow openings are designed as material-specific, co-growing outflow openings which are small in the uninflated state in order to realize a minimization of gas losses. In the inflated state is the respective Outflow opening enlarged with a corresponding Ausströmöffnungsfläche.

Entsprechend ist in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Ausströmöffnung als mit der Membran mitwachsende Ausströmöffnung ausgebildet ist. Je nach Anordnung der jeweiligen Ausströmöffnung wachsen die Ausströmöffnungen unterschiedlich mit. Denkbar ist auch, dass die Ausströmöffnung im nicht aufgeblasenen Zustand mit dünnerem und/oder weniger dehnbarem Material verschlossen ist und erst im aufgeblasenen bzw. einstellbaren Zustand bzw. bei maximal möglicher Dehnung (Reißfestigkeit) des Verschlußmaterials aufreißt. Die Ausströmöffnung ist im Randbereich verstärkt (u. a. Materialaufdickung), um ein Einreißen zu verhindern. Beim Mitwachsen mit der Membran während des Aufblasvorgangs kann die Ausströmöffnung, genauer das Verschlussmaterial entsprechend aufreißen.Accordingly, in another preferred embodiment of the present invention, it is provided that the at least one outflow opening is designed as an outflow opening growing with the membrane. Depending on the arrangement of the respective outflow opening, the outflow openings grow differently. It is also conceivable that the outflow opening is closed in the non-inflated state with thinner and / or less extensible material and tears only in the inflated or adjustable state or at maximum possible elongation (tear strength) of the closure material. The discharge opening is reinforced in the edge region (inter alia material thickening) in order to prevent tearing. When growing along with the membrane during the inflation process, the outflow opening, more precisely the closure material can tear accordingly.

Zudem ist in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Membran als elastische Membran ausgebildet ist, die nach einem Aufblasvorgang reversibel in einen Ausgangszustand zurückkehrt und somit rückführbar ist. Die Membran ist in einem Ausgangszustand beliebig geformt, beispielsweise als zweidimensionale Membran, als dreidimensionale Blase, als Schlauch oder als andere Form. Im aufgeblasenen Zustand nimmt die Membran eine voreingestellte Form ein, die beispielsweise einen konkaven Aufprallbereich aufweist. Andere Formen eines Aufprallbereichs sind einstellbar. Bevorzugt nimmt das Ausgangsvolumen der (zwei- oder dreidimensionalen) Membran im nicht aufgeblasenen Zustand um mindestens 5% gegenüber dem Volumen im aufgeblasenen Zustand zu. Durch die Ausbildung als reversible Membran ist die Membran mehrfach verwendbar. Durch ihr elastisches Materialverhalten kehrt die Membran nach einem Aufblasvorgang und entsprechendem Ablassen des eingefüllten Gases wieder in ihren Ausgangszustand, das heißt den nicht aufgeblasenen Zustand, zurück.In addition, it is provided in a preferred embodiment of the present invention that the membrane is designed as an elastic membrane, which reversibly returns to an initial state after an inflation process and is thus traceable. The membrane is arbitrarily shaped in an initial state, for example as a two-dimensional membrane, as a three-dimensional bubble, as a tube or as another shape. In the inflated state, the membrane assumes a preset shape, which has, for example, a concave impact area. Other forms of impact area are adjustable. Preferably, the initial volume of the (two- or three-dimensional) membrane in the uninflated state increases by at least 5% over the volume in the inflated state. Due to the design as a reversible membrane, the membrane is reusable. As a result of its elastic material behavior, the membrane returns to its initial state, that is to say the uninflated state, after an inflation process and corresponding discharge of the filled gas.

Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einem Aufprallauffangsystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Insassenrückhaltesystem, mit mindestens einem aufblasbaren Gassack, vorgesehen ist, dass der mindestens eine Gassack als erfindungsgemäße Membran ausgebildet ist. Der Gassack ist an verschiedenen Stellen in einem Kraftfahrzeug anbringbar. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der Gassack als Fahrerairbag, als Beifahrerairbag, als Seitenairbag, als Kopfairbag, als Knieairbag, als Sitzpolsterairbag, als Heckairbag und/oder als Motorradairbag ausgebildet.The invention further includes the technical teaching that is provided in an impact absorption system for a motor vehicle, in particular an occupant restraint system, with at least one inflatable airbag, that the at least one airbag is designed as a membrane according to the invention. The gas bag can be attached at various points in a motor vehicle. For example, in one embodiment, the gas bag is designed as a driver airbag, passenger airbag, side airbag, head airbag, knee airbag, seat cushion airbag, rear airbag and / or motorcycle airbag.

In einer vorteilhaften Auführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Gasgenerator vorgesehen ist, um bei einem auslösenden Ereignis die Membran aufzublasen. Der Gasgenerator ist mit der Membran gekoppelt. Bei einem auslösenden Ereignis, wie einem Unfall oder dergleichen, wird die Membran in kürzester Zeit mit Gas, wie zum Beispiel Luft, aufgeblasen und dehnt sich entsprechend aus. Über Ausströmöffnungen ist das Gas aus der Membran abführbar.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that a gas generator is provided in order to inflate the membrane during a triggering event. The gas generator is coupled to the membrane. In a triggering event, such as an accident or the like, the membrane is inflated in a short time with gas, such as air, and expands accordingly. About discharge openings, the gas from the membrane can be discharged.

Die Erfindung schließt zudem die technische Lehre ein, dass bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftfahrzeug vorgesehen ist, dass mindestens ein erfindungsgemäßes Aufprallauffangsystem vorgesehen ist.The invention also includes the technical teaching that is provided in a motor vehicle, in particular a passenger car, that at least one inventive impact collection system is provided.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Merkmale werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet. Merkmale oder Bauteile verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen zu erhalten. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibungen oder Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, the invention improving measures are given in the dependent claims or will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. For identical or similar components or features uniform reference numerals are used. Features or components of various embodiments may be combined to provide other embodiments. All features and / or advantages resulting from the claims of the descriptions or drawings, including constructive details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch eine an einen Gasgenerator angeschlossene Membran in verschiedenen Ausdehungszuständen mit einem überlagerten Dehnungs-Spannungs-Diagramm, 1 schematically a membrane connected to a gas generator in different expansion states with a superimposed strain-voltage diagram,

2 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht einen Ausschnitt eines Aufprallabfangsystems in einem Ausgangszustand, 2 1 is a schematic side view of a section of an impact-absorbing system in an initial state;

3 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht das Aufprallabfangsystem nach 2 in einem aufgeblasenen Zustand, 3 schematically in a sectional side view of the impact-absorbing system according to 2 in an inflated state,

4 schematisch in einer Seitenansicht die Struktur von Molekülketten der Membran bei einem Ausgangszustand der Membran und, 4 schematically in a side view the structure of molecular chains of the membrane at an initial state of the membrane and,

5 schematisch in einer Seitenansicht die Struktur von Molekülketten der Membran bei einem aufgeblasenen Zustand der Membran. 5 schematically in a side view the structure of molecular chains of the membrane in an inflated state of the membrane.

1 zeigt schematisch eine an einen Gasgenerator 1 angeschlossene Membran 2 in verschiedenen Ausdehungszuständen A–E mit einem überlagerten Dehnungs-Spannungs-Diagramm. Der Gasgenerator 1 ist mit einem Anschlussstutzen 3 mit einer Einlassöffnung der Membran 2 verbunden. Bei Betätigung des Gasgenerators 1 bewirkt dieser, dass Gas, bevorzugt Luft, über den Anschlussstuzen 3 durch die Einlassöffnung in die Membran 2 geleitet wird und die Membran 2 aufbläst. Die Membran 2 dehnt sich dabei von einem Ausgangszustand mehr und mehr über die aufgeblasenen Zustände A–E aus. Die Membran 2 ist hierzu aus einem dehnfähigen oder dehnbaren Material hergestellt. Das dehnbare Material weist Mittel auf, die mit zunehmender Ausdehnung der Membran 2 von Zustand A bis Zustand E eine Versteifung des dehnbaren Materials bewirken, so dass sich die Membran 2 mit fortscheitender Ausdehnung verfestigt bzw. versteift. Dies ist durch das überlagerte Dehnungs-Spannungs-Diagramm verdeutlichet, wobei eine Dehnung ε auf der Abszisse aufgetragen ist und eine Spannung σ in Newton pro Millimeter zum Quadrat [N/mm²] auf der Ordinate aufgetragen ist. Mit zunehmender Dehnung, dargestellt durch die drei auseinanderlaufenden Pfeile, steigt die Verfestigung des Materials, wie durch die Kurve V dargestellt. Die Kurve V verläuft dabei in einem ersten Teilbereich flach ansteigend. Ab einer bestimmten Ausdehnung erfolgt ein Knick und die Kurve verläuft in einm zweiten Teilbereich stark ansteigend. Das heißt, das Material bleibt lange Zeit elastisch und wird dann in einem relativ kleinen Ausdehnungsbereich schnell versteift. Auf diese Weise wird u. a. die Voraussetzung für eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung beim Eintauchen eines Insassen im Auslösefall eingestellt bzw. möglich. Der Versteifungseffekt der Membran führt somit zu einem progressiven oder sprunghaften Kraftanstieg, dessen Grenze einstellbar ist, wie durch die vertikale Linie in dem Diagramm dargestellt. 1 schematically shows a to a gas generator 1 connected membrane 2 in different states of extension A-E with one superimposed strain-voltage diagram. The gas generator 1 is with a connecting piece 3 with an inlet opening of the membrane 2 connected. Upon actuation of the gas generator 1 causes this, that gas, preferably air, over the connecting stems 3 through the inlet opening into the membrane 2 is passed and the membrane 2 inflates. The membrane 2 In this case it expands more and more from an initial state via the inflated states A-E. The membrane 2 This is made of a stretchable or stretchable material. The stretchable material has means associated with increasing expansion of the membrane 2 from state A to state E cause stiffening of the stretchable material, so that the membrane 2 strengthened or stiffened with progressive expansion. This is illustrated by the superimposed strain-voltage diagram, wherein an elongation ε is plotted on the abscissa and a stress σ in Newton per millimeter squared [N / mm ² ] is plotted on the ordinate. With increasing elongation, represented by the three diverging arrows, the solidification of the material increases, as represented by the curve V. The curve V runs in a first sub-area rising flat. From a certain extent a kink occurs and the curve runs in a second subarea strongly rising. That is, the material remains elastic for a long time and then quickly stiffened in a relatively small expansion area. In this way, inter alia, the prerequisite for a speed proportional damping when immersing an occupant in the case of triggering is set or possible. The stiffening effect of the membrane thus results in a progressive or erratic force increase, the limit of which is adjustable, as represented by the vertical line in the diagram.

2 zeigt schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht einen Ausschnitt eines Aufprallabfangsystems 10 in einem Ausgangszustand. Das Aufprallabfangsystem 10 umfasst den Gasgenerator 1 und die Membran 2. Die Membran 2 ist seitlich in einer Halterung 4 eingespannt. Zur Formgebung weist die Membran Formungsmittel 5 auf, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 als Materialverdickung 5a ausgebildet sind. Die Membran 2 und der Gasgenerator 1 sind entsprechend gekoppelt bzw. quasi gasdicht verbunden, sodass bei Betätigen des Gasgenerators 1 die Membran 2 aufgeblasen wird, wie in 3 zu sehen ist. 2 shows schematically in a sectional side view of a section of an impact-absorbing system 10 in an initial state. The impact absorption system 10 includes the gas generator 1 and the membrane 2 , The membrane 2 is laterally in a holder 4 clamped. For shaping, the membrane has a molding agent 5 auf, which in the embodiment according to the 2 as material thickening 5a are formed. The membrane 2 and the gas generator 1 are coupled accordingly or quasi gas-tight, so when pressing the gas generator 1 the membrane 2 is inflated, as in 3 you can see.

3 zeigt schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht das Aufprallabfangsystem 10 nach 2 in einem aufgeblasenen Zustand. Die Membran 2 wird weiter über die Halterung 4 an den Seiten gehalten. Die Membran 2 ist blasenartig ausgedehnt und weist in einem vorgesehen Aufprallabfangbereich 6 eine konkave Kontur auf. Die konkave Kontur wird durch die Formgebungsmittel 5 bewirkt, die zusätzlich oder alternativ zu der Materialverdickung 5a noch weitere Mittel wie lokal unterschiedlich eingebrachte Mischungsverhältnisse oder Fangbänder und dergleichen aufweisen können. Durch die konkave Form ist ein verbesserter Aufprallabfangbereich 6 realisiert, der eine größere Abfangfläche für einen aufzufangenden Körper oder Körperteil, beispielsweise einem Insassenkopf, aufweist bzw. einem seitlichen Abrutschen entgegenwirkt. Je nach Größe der abzubauenden Bewegungsenergie stellt sich entsprechend die Dämpfung der aufgeblasenen Membran ein, deren Material sich dann im im versteifenden Bereich befindet und somit kaum eine weiter Volumenzunahme zulässt. Je mehr die Membran ausgedehnt ist, desto höher ist deren Versteifung. Die Versteifung wird durch ein entsprechendes Material bewirkt, in welchem beispielsweise unterschiedliche Materialkomponenten in einem bestimmten Mischungsverhältnis eingebracht sind. Dadurch sind in dem Material Molekülketten realisiert, die eine entsprechende Versteifung des Materials bewirken. Die Wirkung der Molekülketten ist in den 4 und 5 dargestellt. 3 shows schematically in a sectional side view of the impact-absorbing system 10 to 2 in an inflated state. The membrane 2 will continue over the bracket 4 held on the sides. The membrane 2 is expanded like a bladder and points in an intended impact area 6 a concave contour on. The concave contour is defined by the shaping agent 5 causes the addition or alternative to the material thickening 5a still further means such as locally differently introduced mixing ratios or tethers and the like may have. The concave shape provides an improved impact trapping area 6 realized, which has a larger interception surface for a body or body part to be collected, for example, an occupant head, or counteracts a lateral slipping. Depending on the size of the kinetic energy to be degraded, the attenuation of the inflated membrane adjusts accordingly, the material of which is then in the stiffening region and thus hardly allows any further volume increase. The more the membrane is expanded, the higher is its stiffening. The stiffening is effected by a corresponding material in which, for example, different material components are introduced in a certain mixing ratio. As a result, molecule chains are realized in the material, which cause a corresponding stiffening of the material. The effect of the molecular chains is in the 4 and 5 shown.

4 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Struktur von Molekülketten 7 der Membran 2 bei einem Ausgangszustand der Membran 2 und 5 zeigt schematisch in einer Seitenansicht die Struktur der Molekülketten 7 der Membran 2 bei einem aufgeblasenen Zustand der Membran 2. In 4 und 5 ist zu erkennen, dass sich beliebig angeordnete Molekülketten unter Last dehnen bis eine weitere Streckung nur noch mit erheblichen Kraftaufwand möglich ist. Die räumlich angeordneten Molekülketten verhalten sich wie Federn mit dehnungsabhängiger Steifigkeit, wobei der Steifigkeitsmodulverlauf variabel einstellbar ist. Bis zu einer bestimmten Volumenzunahme ist nur eine geringe Steifigkeitszunahme realisiert. Ab einer bestimmten Volumenzunahme, das heißt einer bestimmten Ausdehnung, erfolgt ein progressiver bzw. exponentieller Steifigkeitsanstieg. Im Gegensatz zu einer normalen Membran steigt die Steifigkeit ab einer vordefinierten Dehnung somit überproportional. 4 shows schematically in a side view the structure of molecular chains 7 the membrane 2 at an initial state of the membrane 2 and 5 shows schematically in a side view the structure of the molecular chains 7 the membrane 2 at an inflated state of the membrane 2 , In 4 and 5 It can be seen that any arranged molecular chains stretch under load until a further extension is possible only with considerable effort. The spatially arranged molecular chains behave like springs with strain-dependent stiffness, wherein the stiffness modulus profile is variably adjustable. Up to a certain increase in volume only a small increase in stiffness is realized. From a certain increase in volume, that is, a certain extent, a progressive or exponential increase in stiffness takes place. In contrast to a normal membrane, the stiffness increases disproportionately from a predefined elongation.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gasgeneratorinflator
22: Membranmembrane
33: Anschlussstutzenspigot
44: Halterungbracket
55: Formungsmittelshaping means
5a5a: Materialverdickungmaterial thickening
66: Aufprallauffangbereich (konkav)Impact collection area (concave)
77: Molekülkettemolecular chain
1010: AufprallauffangsystemImpact collection system
A–EA-E: Aufblaszustandinflation state
VV: Kurve (Aus-)Dehnung SpannungCurve (expansion) strain

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19546143 A1 [0005]

Claims

Membrane ( 2 ) with two or three dimensional extent in the initial state for an impact collection system ( 10 ) of a motor vehicle, in particular for an occupant restraint system, which is formed at least partially from a stretchable material, so that the membrane ( 2 ) expands during an inflation process, characterized in that the stretchable material comprises means which with increasing spatial extent of the membrane ( 2 ) cause a stiffening of the stretchable material, so that the membrane ( 2 ) solidified with progressive expansion.

Membrane ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the means are formed as admixed foreign substances, which are integrated in the stretchable material.

Membrane ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the foreign substances are formed as doped plastics.

Membrane ( 2 ) according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the stretchable material forming means ( 5 . 5a ), with which during the inflation of the membrane ( 2 ) a shaping is realized.

Membrane ( 2 ) according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 2 ) has at least one outflow opening.

Membrane ( 2 ) according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the at least one outflow opening than with the membrane ( 2 ) is formed with growing outflow opening.

Membrane ( 2 ) according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the membrane ( 2 ) as an elastic membrane ( 2 ) is formed, which reversibly returns after an inflation in its initial state.

Impact collection system ( 10 ) for a motor vehicle, in particular an occupant restraint system, with at least one inflatable airbag, characterized in that the at least one airbag as a membrane ( 2 ) is designed according to one of the preceding claims 1 to 7.

Impact collection system ( 10 ) according to claim 8, characterized in that a gas generator ( 1 ) is provided in order, during a triggering event, the membrane ( 2 ) inflate.

Motor vehicle, in particular a passenger vehicle, characterized in that at least one impact absorption system ( 10 ) is provided according to one of claims 8 to 9.