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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufblasen eines wenigstens zweilagigen, zu einem aufblasbaren Gurt gefalteten Gassackes für ein Sicherheitssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem Gasgenerator.
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Gassäcke sind zum Beispiel im Lenkrad, in der Armaturentafel vor dem Beifahrer, seitlich an der B-Säule, im Dachrahmen, unterhalb des Lenkrades oder im Sitz angeordnet und werden im Unfall aufgeblasen. Die Gassäcke haben dabei die Aufgabe, zu verhindern, dass der Insasse während des Unfalles auf die Fahrzeugstruktur oder harte Teile des Fahrzeuges, wie zum Beispiel das Lenkrad oder die Fahrzeugscheibe, auftrifft und sich dabei schwere Verletzungen zuzieht. Ferner kann durch die aufgeblasenen Gassäcke der Bewegungsablauf des Insassen während der Vorwärtsverlagerung verändert werden, so dass zum Beispiel das als Submarining bekannte Durchtauchen oder Durchrutschen durch oder unter den Sicherheitsgurt vermieden wird. Ferner werden solche aufgeblasenen Gassäcke auch als aufblasbare Sicherheitsgurte verwendet, die dann zu einem Gurt gefaltet sind und auf einem Gurtaufroller aufgewickelt werden.
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Zum Aufblasen der Gassäcke werden üblicherweise Gasgeneratoren verwendet, die über ein Anschlussstück an den Gassack angeschlossen sind. Der von den Gasgeneratoren erzeugte Gasstrom wird beispielsweise über einen Gaskanal in den Gassack geleitet, wobei zusätzliche Gaslanzen vorgesehen sein können, die den Gasstrom im Inneren des Gassackes verteilen.
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Aus der
EP 1 347 894 B1 ist zum Beispiel ein Gassack bekannt, der üben eine mit einem Düsenkopf versehene Aufblasseinheit aufgeblasen wird. Die Aufblaseinheit ist dabei über den Düsenkopf gasdicht an den Gassack angeschlossen, wozu ein speziell an den Gassack angepasstes Anschlussstück und eine entsprechende Ausbildung des Anschlussbereiches des Gassacks selbst erforderlich sind.
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Bei aufblasbaren Gurten besteht grundsätzlich das Problem, an welcher Stelle der Gasgenerator an den aufblasbaren Gurt angeschlossen wird, da der Gurt einer sich ständig wiederholenden Auszugs- und Einzugsbewegung unterliegt. Aus diesem Grunde werden aufblasbare Gurte meist entweder vom Endbeschlag her befüllt, oder es wird eine sehr aufwendige Befüllung über die Gurtzunge vorgenommen.
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Aus der
EP 1 056 894 B1 ist ein zweilagiges, aufblasbares, einteiliges Gurtband, insbesondere für einen Sicherheitsgurt, bekannt, welches als schlauchförmiges Gurtband gewebt ist.
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Die gattungsbildende
DE 10 2008 048 340 B3 beschreibt eine Vorrichtung zum Aufblasen eines wenigstens zweilagigen Gassackes für ein Sicherheitssystem eines Kraftfahrzeuges mit einem Gasgenerator. Der von dem Gasgenerator erzeugte Gasstrom ist von außen auf den Gassack gerichtet. Durch den Gasstrom ist eine Öffnung in wenigstens eine der Lagen des Gassackes brennbar. In einer Ausführung weist der Gasstrom eine Temperatur von wenigstens 600 Grad auf.
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Das Brennen der Öffnung in den Luftsack ist eine chemische Reaktion, bei welcher neben einem brennbaren Material ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise Sauerstoff, notwendig ist, mit welchem das brennbare Material beim Brennen, welches auch als Verbrennen bezeichnet wird, eine chemische Verbindung eingeht. Zum Starten der Reaktion, welche danach unter Abgabe von Energie abläuft, ist eine Aktivierungsenergie notwendig. Um eine Öffnung in den Luftsack brennen zu können, ist daher sowohl eine ausreichende Menge an Oxidationsmittel als auch eine zum Starten der Reaktion ausreichend hohe Aktivierungsenergie, beispielsweise in Form einer entsprechend hohen Temperatur, notwendig. Die benötigte Aktivierungsenergie hängt unter anderem von dem brennbaren Material ab. Fehlt auch nur eine dieser Voraussetzungen, ist es nicht möglich, eine Öffnung in den Luftsack zu brennen.
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Zum Schutz eines durch den Gassack gesicherten Insassen vor höheren Temperaturen des in den Gassack geleiteten Gasstroms ist eine entsprechende Schutzmaßnahme notwendig, wie beispielsweise eine ausreichend dicke Hülle des Gassackes, so dass die Temperatur der an der zum Insassen gerichteten Außenseite der Hülle nach dem Aufblasen des Gassackes für den Insassen erträglich ist. Je höher die Temperatur des Gasstroms ist, desto aufwendiger ist die Schutzmaßnahme.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufblasen eines zweilagigen, zu einem aufblasbaren Gurt gefalteten Gassackes zu verbessern.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der von dem Gasgenerator erzeugte Gasstrom von außen auf den Gassack gerichtet ist und der Gasstrom durch einen physikalischen Prozess eine Öffnung in wenigstens eine der Lagen des Gassackes einbringt.
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Das Einbringen der Öffnung erfolgt beispielsweise durch ein partielles Schmelzen oder Zerreißen wenigstens einer der Lagen des Gassackes in einem durch den Gasstrom beaufschlagten Bereich. Es können mehrere physikalische Prozesse zum Einbringen der Öffnung miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann Material des Gassackes durch eine oberhalb des Schmelzpunktes des Materials liegende Temperatur des Gasstroms geschmolzen und diese Schmelze durch den Gasstrom selbst weggeblasen werden. Bei einem üblichen Material für einen Gassack oder für ein Gurtband liegt der Schmelzpunkt des Materials deutlich unterhalb einer zum Verbrennen des Materials benötigten Aktivierungsenergie. Ein Zerreißen des Materials kann beispielsweise durch die kinetische Energie des Gasstroms erfolgen. Das Material des Gassackes kann auch durch eine unterhalb des Schmelzpunktes aber oberhalb einer Umgebungstemperatur liegende Temperatur des Gasstroms aufgeweicht oder geschwächt werden, so dass ein Zerreißen des Materials leichter möglich ist.
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Das Einbringen der Öffnung in den Gassack durch einen physikalischen Prozess bietet gegenüber dem Brennen der Öffnung mehrere Vorteile. Für den physikalischen Prozess wird kein Oxidationsmittel, wie beispielsweise Sauerstoff, benötigt, welches für die Verbrennung im Gasstrom oder in der unmittelbaren Umgebung der zu brennenden Öffnung in ausreichender Menge vorhanden sein muss. Weiterhin muss für den physikalischen Prozess keine Aktivierungsenergie überschritten werden, was einen Gasstrom mit geringerer Temperatur ermöglicht. Hierdurch kann die Schutzmaßnahme eines durch den Gassack gesicherten Insassen vor der Temperatur des in den Gassack geleiteten Gasstroms weniger aufwendig ausgeführt werden.
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Erstaunlicherweise hat sich herausgestellt, dass der Gassack sich auch entfaltet, wenn der Gasstrom direkt auf den Gassack von außen gerichtet wird, wobei keinerlei Anschlussöffnungen oder Anschlussstücke erforderlich sind. Der Gasstrom wird dann direkt durch die dem Gasstrom ausgesetzte Lage des Gassackes eingeleitet, wobei die Einleitung des Gasstromes dadurch begünstigt werden kann, indem durch den Gasstrom eine Öffnung in wenigstens eine der Lagen des Gassackes eingebracht wird.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Richtung des Gasstromes und die vorgesehene Entfaltungsrichtung des Gassackes einen Winkel kleiner als 90 Grad einschließen. Damit wird durch die Ausrichtung des Gasstromes bereits die Entfaltungsrichtung mit vorgegeben und das Aufblasen des Gassackes beschleunigt. Ferner wird dadurch eine Welle in der Lage erzeugt, die dem Gasstrom ausgesetzt ist, so dass diese Lage einer zusätzlichen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist und das Einbringen der Öffnung zusätzlich beschleunigt wird.
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Der Gassack ist in einer vorteilhaften Ausführung als aufblasbarer Gurt derart ausgelegt, dass er die Anforderungen, welche an ein Gurtband eines Sicherheitsgurtes für den Insassenschutz gestellt werden, zumindest teilweise erfüllt, was insbesondere eine Reißfestigkeit oder eine Dehnfähigkeit betrifft. Ein Beispiel für ein solches Gurtband ist in der
EP 1 056 894 B1 beschrieben.
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Damit der Gasstrom benachbarte Teile in dem Kraftfahrzeug nicht beschädigen kann und zusätzlich optimal zum Aufblasen des Gassackes genutzt werden kann, wird vorgeschlagen, dass der Bereich des Gassackes, auf den der Gasstrom gerichtet ist, der Gasstrom und wenigstens der Bereich des Gasgenerators, an dem der Gasstrom aus diesem austritt, durch ein Gehäuse gekapselt sind.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Gasgenerator berührungslos gegenüber dem Gassack angeordnet ist. Damit wird der Gassack lediglich durch den auf ihn auftreffenden Gasstrom belastet und der austretende Gasstrom kann sich vor dem Auftreffen auf die Lage des Gassackes entwickeln, so dass er die nötige thermische oder kinetische Energie besitzt, um die Öffnung einzubringen. Unter dem Begriff „berührungslos” soll hier verstanden werden, dass die Gasaustrittsfläche des Gasgenerators keinen Kontakt mit dem Gassack besitzt, wobei das Gehäuse des Gasgenerators durchaus mit dem Gassack in Kontakt stehen kann.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Gurt nun an einer beliebigen Stelle befüllt werden, so zum Beispiel auch an einem Ausgang aus einem Gurtaufroller.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Führung für den Gurt aufweist, so dass die Anordnung der Einzelteile zueinander, und insbesondere der Abstand des Gurtes zu dem Gasgenerator, auch bei der Gurteinzugs- und Gurtauszugsbewegung unverändert bleibt.
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Weiterhin wird in einer Ausführung vorgeschlagen, dass der Gurt zum Zeitpunkt der Zündung des Gasgenerators in Gurtauszugsrichtung blockiert ist. Damit wird verhindert, dass der Gurt sich durch den auftreffenden Gasstrom in Gurtauszugsrichtung bewegt und sich damit die Stelle auf dem Gurt an der der Gasstrom auftrifft bewegt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert, in den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:
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1: Vorrichtung zum Aufblasen eines aufblasbaren Gurtes zum Zeitpunkt der Zündung des Gasgenerators
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2: Vorrichtung zum Aufblasen eines aufblasbaren Gurtes zum Zeitpunkt des Einbringens der Öffnung
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3: Vorrichtung zum Aufblasen eines aufblasbaren Gurtes zum Zeitpunkt der Entfaltung des aufblasbaren Gurtes
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4: Vorrichtung zum Aufblasen eines aufblasbaren Gurtes mit schräggestelltem Gasgenerator
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In den 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufblasen eines als aufblasbarer Gurt ausgebildeten Gassackes 2 zu erkennen. Anstelle des aufblasbaren Gurtes kann aber auch jeder andere Gassack eines Sicherheitssystems mit der Vorrichtung aufgeblasen werden. Der aufblasbare Gurt 2 ist aus zwei Lagen 2a und 2b gebildet, die an ihren Seiten miteinander verbunden sind und zu einem Schlauch aufblasbar sind. Der aufblasbare Gurt 2 ist im nicht aufgeblasenen Zustand zu einem Gurt herkömmlicher Geometrie zusammengefaltet und in dem symbolisch dargestellten Gurtaufroller 3 aufgewickelt. Zum Aufblasen des aufblasbaren Gurtes 2 ist ein Gasgenerator 1 vorgesehen, durch dessen stirnseitige Ausströmöffnungen 4 ein Gasstrom 6 nach dem Zünden des Gasgenerators 1 austritt. Der Gasstrom 6 ist auf die Lage 2a des Gurtes 2 gerichtet.
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In einer bevorzugten Ausführung weist der Gasstrom 6 eine Temperatur von weniger als 600 Grad Celsius auf, damit ein mit dem Gurt 2 angegurteter Insasse mit weniger Aufwand vor zu hohen Temperaturen geschützt werden kann. Ein Beispiel für weniger Aufwand ist ein aufblasbarer Gurt, der aus einem dünnerem Gewebe besteht als dies für einen Gasstrom 6 mit einer Termperatur von mehr als 600 Grad Celsius notwendig wäre. In das dünnere Gewebe ist als zusätzlicher Vorteil eine Öffnung leichter einbringbar als in ein dickeres. Ein Gasstrom 6 mit einer besonders niedrigen Temperatur kann beispielsweise mit einem sogenannten Kaltgasgenerator erzeugt werden, welcher in einer Ausführung im Wesentlichen mit komprimiertem Helium gefüllt ist.
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Der Gasgenerator 1 ist berührungslos in einem Abstand von dem Gurt 2 angeordnet, so dass dieser nicht durch den Gasgenerator 1 belastet wird und der Gasstrom 6 sich vor dem Auftreffen auf die Lage 2a voll entwickeln kann. „Berührungslos” bezieht sich dabei auf die Gasaustrittsfläche, in der die Ausströmöffnungen 4 angeordnet sind. Unter einem Entwickeln des Gasstroms 6 wird beispielsweise das Beschleunigen des Gasstroms 6 bei der Entspannung des beim Austreten aus dem Gasgenerator 1 unter Druck stehenden Gases verstanden, damit die kinetische Energie des Gasstroms 6 ausreichend hoch ist, um eine Öffnung in eine der Lagen des Gassackes einbringen zu können. Unter einem Entwickeln des Gasstroms 6 kann auch ein Abkühlen des Gasstroms 6 bei der Entspannung des aus dem Gasgenerator austretenden Gases verstanden werden. Der Gasgenerator 1, der Gasstrom 6 und der durch den Gasstrom 6 beaufschlagte Teil des Gurtes 2 sind in einem Gehäuse 5 gekapselt, so dass der Gasstrom 6 keine benachbarten Teile im Kraftfahrzeug beschädigen kann oder allgemein in den Innenraum des Fahrzeuges austreten kann. Die Durchtritte des Gurtes 2 durch die Wandung des Gehäuses 5 stellen gleichzeitig Führungen 9 und 10 dar, durch welche der Gurt 2 entsprechend einer vorbestimmten Lage mit einem unveränderlichen Abstand zu dem Gasgenerator 1 geführt ist. Damit der Gurt 2 unter dem auftreffenden Gasstrom 6 nicht ausweichen kann, ist zusätzlich eine Unterstützung 11 vorgesehen, an der der Gurt 2 mit seiner Lage 2b anliegt.
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Durch die Anordnung der Vorrichtung an einem Gurtaufroller 3 kann der aufblasbare Gurt 2 in einer beliebigen Stellung aufgeblasen werden, wobei unabhängig von der Gurtauszugslänge immer der sich an den Gurtaufroller anschließende Diagonalgurt, welcher auch Schultergurt genannt wird, direkt oder indirekt zuerst aufgeblasen wird, ohne dass, wie dies bei einer Befüllung vom Endbeschlag aus der Fall wäre, zuerst der Beckengurt aufgeblasen werden muss und erst dann unter Durchströmung der Umlenkstelle in der Gurtzunge der Diagonalgurt. Damit wird der Diagonalgurt, welcher entscheidend für die Brustbelastung des Insassen ist, funktionssicher aufgeblasen, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Gasdurchtritt in der Umlenkstelle durch die Last im Gurt 2 unterbrochen wird, und der Diagonalgurt nicht aufgeblasen wird.
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In 2 ist die identische Vorrichtung zu einem Zeitpunkt zu erkennen, zu dem der Gasstrom 6 bereits eine Öffnung 7 in die Lage 2a eingebracht hat. Da der Gasstrom 6 nun eine Möglichkeit besitzt zwischen den Lagen 2a und 2b in den Gurt 2 zu entweichen, ist automatisch der Druck auf die Lage 2b geringer. Im weiteren Verlauf des Aufblasens des Gurtes 2 tritt der Gasstrom 6 dann zwischen die Lagen 2a und 2b ein und bläst den aufblasbaren Gurt 2 auf. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Gurtaufroller 3 blockiert ist, damit der Gurt 2 sich nicht unter dem Druck des Aufblasens selbständig abwickelt.
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In der 4 ist eine weiter leicht veränderte Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der der Gasgenerator 1 leicht schräg gestellt ist, so dass der austretende Gasstrom 6 in Richtung C und die vorgesehenen Entfaltungsrichtung A einen Winkel B von kleiner als 90 Grad zueinander einnehmen. Durch die Schrägstellung des Gasgenerators 1 wird zum einen der Aufblasvorgang als solches beschleunigt, da der Gasstrom 6 bereits eine das Einströmen des Gasstromes 6 in die Entfaltungsrichtung A unterstützende Ausrichtung aufweist. Zum anderen wird dadurch das Einbringen der Öffnung 7 unterstützt, da der auf die Lage 2a auftreffende Gasstrom 6 die Lage 2a zu einer Welle 8 aufwirft, also eine in Längsrichtung des Gurtes 2 wirkende mechanische Belastung ausübt. Ferner besitzt die Öffnung 7 in der Welle 8 bereits eine derartige Ausrichtung, dass die Einströmrichtung in Richtung der Entfaltungsrichtung A mit vorgegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1347894 B1 [0004]
- EP 1056894 B1 [0006, 0016]
- DE 102008048340 B3 [0007]
