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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinrichtung für einen Airbag gemäß Patentanspruch 1 und ein Werkzeug gemäß Patentanspruch 8 zum Durchführen des Verfahrens.
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Die
DE 10 2007 052 246 A1 offenbart einen Airbag für einen Kraftwagen, mit einer Stützstruktur, welche von einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar ist. Ferner umfasst der Airbag eine Umhüllung, mittels welcher ein durch die Stützstruktur in ihrer Rückhalteposition gebildetes Rückhaltevolumen des Airbags umgeben ist. Bauartbedingt ist es erforderlich, dass sich das Rückhaltevolumen bei der Bewegung der Stützstruktur in die Rückhalteposition besonders schnell mit insbesondere Umgebungsluft füllt, um somit Insassen des Kraftwagens besonders effizient auffangen und rückhalten zu können.
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In der
EP 1 736 298 A1 wird hingegen ein Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierenden Körper beschrieben, bei welchem mehrere Schichten in ein Formwerkzeug mit einer ersten und zweiten Formhälfte eingelegt werden, wobei die zweite Formhälfte mehrere napfähnliche Einbuchtungen umfasst, so dass eine erste luftdurchlässige Hautschicht in Richtung der ersten Formhälfte gerichtet ist und eine zweite luftdichte Hautschicht in Richtung der zweiten Formhälfte gerichtet ist. Dann wird das Formwerkzeugs geschlossen und über die erste Formhälfte und durch die erste luftdurchlässige Hautschicht hindurch, die zweite luftdichte Hautschicht mit Gas unter Druck beaufschlagt, um die zweite Hautschicht gegen die zweite Formhälfte zu pressen und damit zu formen. Auch werden dabei die erste und die zweite Hautschicht im Bereich zwischen den napfähnlichen Einbuchtungen miteinander verklebt, um ein leichtes Verkleidungsteil auszubilden, das mehrere napfähnliche Einbuchtungen aufweist und zur Schallabsorption dient.
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Die
JP S56-142 039 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von laminierten Kunstharzfolien mit Strukturmuster. Hierzu wird zuerst zum Formen eine Lage auf der Vorderseite erwärmt um zahlreiche konvexe Bereiche mittels einer Vakuumformvorrichtung zu bilden. Als nächstes wird durch Anbringen einer transparenten Folie an der geformten Lage, eine laminierte Folie gebildet, welche dann einer Kühlvorrichtung zugeführt wird. Nach dem Abkühlen werden die konkaven Bereiche auf der Rückseite der laminierten Folie mittels eines Fräsers abgeschnitten, so dass man eine laminierte Folie mit einem offenen Strukturmuster erhält.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinrichtung für einen Airbag bereitzustellen, welches die Herstellung einer kostengünstigen Ventileinrichtung ermöglicht, wobei die Ventileinrichtung ein vorteilhaftes Füllen eines Rückhaltevolumens des Airbags mit Luft ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinrichtung für einen Airbag mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Ventileinrichtung für einen Airbag, mit wenigstens einer im Wesentlichen luftdurchlässigen Textillage, insbesondere einer Gewebelage, und mit einer Folie, umfasst zumindest einen Schritt, bei welchem die Textillage und die Folie in zumindest bereichsweiser gegenseitiger Überdeckung in einem Tiefziehwerkzeug angeordnet werden.
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Daran anschließend wird in zumindest einem weiteren Schritt die Folie in Tiefziehbereichen mittels des Tiefziehwerkzeugs tiefgezogen, wodurch eine Mehrzahl an Vertiefungen der Folie ausgebildet werden.
Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zumindest einen weiteren Schritt, bei welchem die Textillage mit der Folie in von den Tiefziehbereichen unterschiedlichen Bereichen der Folie mittels des Tiefziehwerkzeugs miteinander verbunden werden.
In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Vertiefungen mit jeweiligen Durchtrittsöffnungen versehen, während die Textillage und die Folie im Tiefziehwerkzeug verbleiben.
Dadurch, dass die Folie mittels des Tiefziehwerkzeugs tiefgezogen als auch mittels desselben Tiefziehwerkzeugs mit der Textillage verbunden wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zeit- und damit kostengünstig herzustellen. Dies ermöglicht die Darstellung geringer Herstellkosten und damit geringer Gesamtkosten der Ventileinrichtung und damit des gesamten Airbags.
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Vorteilhafterweise werden die Folie und die Textillage zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Tiefziehen der Folie miteinander verbunden, was die Herstellzeit und damit die Herstellkosten der Ventileinrichtung besonders gering hält.
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Darüber hinaus ermöglicht die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Ventileinrichtung ein besonders schnelles Durchströmen eines Mediums, insbesondere von Luft, durch die Ventileinrichtung in einer Strömungsrichtung, so dass sich beispielsweise ein insbesondere durch eine Stützstruktur des Airbags, welche auch als Fachwerkstruktur bezeichnet wird, gebildetes Rückhaltevolumen besonders schnell mit dem Medium, insbesondere Umgebungsluft, füllen kann. Darüber hinaus kann die Ventileinrichtung ein Strömen des Mediums in eine der ersten Strömungsrichtung entgegen gesetzte zweite Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen verhindern, so dass das Medium in dem Rückhaltevolumen zumindest im Wesentlichen verbleibt oder nur erwünschterweise sehr langsam aus dem Rückhaltevolumen ausströmen kann, falls sich in dem Rückhaltevolumen beispielsweise bei einem Unfall infolge eines Aufpralls eines Insassens auf die Stützstruktur bzw. den Airbag ein relativ hoher Innendruck aufbaut, welcher das Ausströmen des Mediums, insbesondere der Luft, aus dem Rückhaltevolumen hinaus in die zweite Strömungsrichtung bewirken würde.
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Somit ermöglicht die Ventileinrichtung beispielsweise ein besonders schnelles Bewegen, insbesondere ein Entfalten, der Stützstruktur von einer Aufbewahrungsposition, in welcher die Stützstruktur in einem Gehäuse des Airbags aufgenommen ist, in eine Rückhalteposition, so dass die Stützstruktur und gegebenenfalls eine das Rückhaltevolumen der Rückhalteposition umgebende Hülle den Insassen besonders effizient auffangen und rückhalten können. Auch gewährleistet die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Ventileinrichtung eine besonders gute Standzeit des Airbags, um somit den Insassen bzw. die Insassen besonders gut vor schwerwiegenden Verletzungen schützen zu können.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Airbag auch wenigstens einen Luftsack umfassen kann, den es mit einem Medium, insbesondere Luft, zu füllen gilt, und bei welchem ebenso die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Ventileinrichtung eingesetzt werden kann, um ein besonders schnelles Befüllen des Luftsacks mit dem Medium zu ermöglichen, so dass der Luftsack den bzw. die Insassen besonders gut auffangen und rückhalten kann.
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Die Folie der Ventileinrichtung dient insbesondere dazu, die Strömung des Mediums durch die Ventileinrichtung und damit die Textillage und entsprechende Bereiche der Folie in die erste Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen zuzulassen und die Strömung der Luft in die zweite, der ersten Strömungsrichtung entgegen gesetzten Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen zu verhindern oder entsprechend eine geringere Luftmasse pro Zeit durch die Ventileinrichtung in die zweite Strömungsrichtung durchzulassen als demgegenüber eine höhere Luftmasse pro Zeit in die erste Strömungsrichtung durch die Ventileinrichtung.
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Die wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass durch das Tiefziehen die Vertiefungen als Schlauchventile ausgebildet werden, welche ein Durchströmen der Folie durch diese hindurch in die erste Strömungsrichtung ermöglichen. Bewirkt der geschilderte, hohe Innendruck in dem Rückhaltevolumen ein Strömen der Luft in die zweite Strömungsrichtung, so schließen sich die Schlauchventile, indem sie beispielsweise zusammen fallen, zumindest im Wesentlichen, und verhindern eine Ausströmen der Luft aus dem Rückhaltevolumen zumindest im Wesentlichen und verlangsamen diese Strömung entsprechend in die zweite Strömungsrichtung. Dabei versteht es sich, dass die Folie in anderweitigen Bereichen, in welchen die Vertiefungen nicht ausgebildet sind, zumindest im Wesentlichen luftundurchlässig ist.
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Die Textillage der Ventileinrichtung dient insbesondere als Durchschlagsschutz für die beispielsweise als Schlauchventile ausgebildeten Vertiefungen, so dass diese sich nicht unerwünschterweise umstülpen, wenn die Luft in die zweite Strömungsrichtung strömt bzw. strömen will, was durch die sich schließenden Schlauchventile zumindest im Wesentlichen verhindert ist. Dadurch ist durch die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kostengünstig herzustellende Ventileinrichtung eine besonders vorteilhafte Ventilfunktionalität für den Airbag bereitgestellt.
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Das Tiefziehwerkzeug weist beispielsweise insbesondere zylinderförmige Vertiefungen auf, wobei diese Vertiefungen negative Gegenkonturen darstellen, um die Vertiefungen als zu den Gegenkonturen korrespondierende, positive Konturen auszubilden. Die Vertiefungen des Tiefziehwerkzeugs weisen jeweils zumindest eine Durchtrittsöffnung, insbesondere eine Bohrung auf, die insbesondere an einer jeweiligen Stirnseite, insbesondere an einem jeweiligen Boden, der Vertiefungen des Tiefziehwerkzeugs angeordnet sind. Über diese jeweiligen Durchtrittsöffnungen können die Vertiefungen des Tiefziehwerkzeugs mit einem pneumatischen Unterdruck beaufschlagt und damit zumindest im Wesentlichen evakuiert werden, so dass dadurch die Folie zum Ausbilden der Vertiefungen der Folie in die Vertiefungen des Tiefziehwerkzeugs hineingesaugt werden kann und damit die Folie tiefgezogen werden kann.
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Zum Tiefziehen der Folie bzw. zum Herstellen der Ventileinrichtung wird vorteilhafterweise zunächst das Tiefziehwerkzeug mit der Folie belegt, auf welche dann die luftdurchlässige Textillage beispielsweise als Trägergewebe gelegt wird.
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Die Folie und die Textillage werden dabei beispielsweise auf ein Unterteil des Werkzeugs gelegt. Anschließend wird das Tiefziehwerkzeug durch ein Oberteil des Tiefziehwerkzeugs unter hohem Druck verschlossen, woran sich die Evakuierung der Vertiefungen des Tiefziehwerkzeugs anschließt, so dass die Folie insbesondere topfförmig tiefgezogen wird.
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Bei und vorteilhafterweise zumindest im Wesentlichen gleichzeitig während des Tiefziehens der Folie erfolgt auch die Verbindung der Folie mit der Textillage in Bereichen der Folie, die nicht tiefgezogen werden oder wurden, also zwischen den zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Vertiefungen der Folie, die bereits ausgebildet wurden, während des Verbindens ausgebildet werden oder im Anschluss an das Verbinden ausgebildet werden. Verbunden werden die Folie und die Textillage beispielsweise mittels Klebstoff und/oder mittels mechanischem Druck und/oder mittels Wärme, wobei beispielsweise die Folie mit der Textillage verschmolzen wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Tiefziehwerkzeugs zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen einer Ventileinrichtung für einen Airbag, bei welchem ein Trägergewebe mit einer Folie verbunden wird und die Folie zur Ausbildung von Schlauchventilen tiefgezogen wird;
- 2 ausschnittsweise zwei schematische Schnittansichten eines Teilbereichs des Tiefziehwerkzeugs gemäß 1; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Tiefziehwerkzeugs gemäß den 1 und 2.
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Die 1 bis 3 zeigen ein Tiefziehwerkzeug 10, mittels welchem eine Ventileinrichtung 12 für einen Airbag eines Kraftwagens herstellbar ist. Zum Herstellen der Ventileinrichtung 12 wird zunächst eine Folie 14 der Ventileinrichtung 12 auf ein Unterteil 16 des Tiefziehwerkzeugs 10 aufgelegt. Auf die Folie 14, welche zunächst luftundurchlässig ist, wird ein luftdurchlässiges Trägergewebe 18 der Ventileinrichtung 12 aufgelegt, so dass die Folie 14 und das Trägergewebe 18 sich zumindest bereichsweise gegenseitig überdecken. Anschließend wird das Tiefziehwerkzeug 10 verschlossen, in dem auf das Unterteil 16 ein Oberteil 20 des Tiefziehwerkzeugs 10 unter einem hohen Druck aufgebracht wird, was durch einen Kraftpfeil F in der 1 angedeutet ist.
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Das Tiefziehwerkzeug 10 weist Vertiefungen 22 auf, welche jeweils die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisen und im Unterteil 16 ausgebildet sind. Die Vertiefungen 22 des Tiefziehwerkzeugs 10 weisen jeweilige Lufträume 24 auf, die über Durchtrittsöffnungen 26 in jeweiligen Böden 28 der Vertiefungen 22 und entsprechende in der 1 schematisch angedeutete Leitungen 30 mit einer Vakuumpumpe 32 verbunden sind. Die Vakuumpumpe 32 kann über die Leitungen 30 und die Durchtrittsöffnungen 26 sich in den Lufträumen 24 befindende Luft absaugen und somit die Lufträume 24 und damit die Vertiefungen 22 zumindest im Wesentlichen evakuieren, so dass die Folie 14 in die Vertiefungen 22 ein- und somit topfförmig tiefgezogen wird.
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Im Rahmen dieses Tiefziehens erfolgt auch eine Verbindung der Folie 14 mit dem Trägergewebe 18 in Bereichen der Folie 14, welche nicht tiefgezogen wurden oder werden, also zwischen durch das Tiefziehen auszubildenden bzw. ausgebildeten Vertiefungen 34 der Folie 14.
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Durch das zumindest im Wesentlichen Evakuieren der Lufträume 24 wird die Folie 14 in entsprechenden Tiefziehbereichen in die Vertiefungen 22 des Tiefziehwerkzeugs 10 eingesaugt, so dass sich die Vertiefungen 32 der Folie 14 ausbilden, in dem sich die Folie in Tiefziehbereichen an die Vertiefungen 22 des Tiefziehwerkzeugs 10 anlegt, so dass die Vertiefungen 34 der Folie 14 Positivkonturen darstellen, die zu den Vertiefungen 22 des Tiefziehwerkzeugs 10 als entsprechende Negativkonturen korrespondieren. Die Verbindung zwischen der Folie 14 und dem Trägergewebe 18 erfolgt beispielsweise mittels Klebstoff und/oder durch mechanischen Druck und/oder durch Wärme.
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Im Anschluss wird das Tiefziehwerkzeug 10 geöffnet, indem das Oberteil 20 von dem Unterteil 16 abgenommen wird. Es werden dann Durchtrittsöffnungen der Vertiefungen 34 der Folie 14 ausgebildet, so dass ein Medium, insbesondere Luft, in einer ersten Strömungsrichtung nicht nur durch das luftdurchlässige Trägergewebe 18 sondern auch durch die Folie 14 über die Vertiefungen 34 hindurch strömen kann. Auf diese Art und Weise werden die Vertiefungen 34 als Schlauchventile ausgebildet, die das Durchströmen der Luft durch die Ventileinrichtung 12 in der ersten Strömungsrichtung ermöglichen. Die Schlauchventile verhindern ein Strömen der Luft in eine der ersten Strömungsrichtung entgegen gesetzten zweiten Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen, indem sich die Schlauchventile zumindest im Wesentlichen schließen, indem sie beispielsweise in Richtung des Trägergewebes 18 zusammen fallen. Das Trägergewebe 18 dient hierbei als Durchschlagsschutz, so dass sich die Vertiefungen 34 bzw. die Schlauchventile nicht umstülpen und sich in eine zu einer in der 3 gezeigten Erstreckungsrichtung entgegen gesetzten Erstreckungsrichtung erstrecken, wobei sie dann eine Strömen der Luft in die zweite Strömungsrichtung ermöglichen und ein Strömen der Luft in die erste Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen verhindern würden, was eine der zuvor geschilderten Ventilfunktionalität entgegen gesetzte und unerwünschte Ventilfunktionalität darstellen würde.
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Die Durchtrittsöffnungen der Vertiefungen 34 werden beispielsweise derart ausgebildet, dass ein jeweiliger Boden 36 der Vertiefungen 34 abgeschnitten wird, nachdem die Ventileinrichtung 12 aus dem Tiefziehwerkzeug 10 entnommen wurde.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Böden 36 von der restlichen Folie 14 abgetrennt werden, während sich die Folie 14 und die Ventileinrichtung 12 noch in dem Tiefziehwerkzeug 10 befinden. Dazu ist das Unterteil 14 beispielsweise zweiteilig ausgebildet und umfasst ein oberes Teil 40 und ein unteres Teil 42, so dass ein Freigang 38 geschaffen ist, welcher eine Relativbewegung zwischen dem oberen Teil 40 und dem unteren Teil 42 ermöglicht. Ein entsprechender Schnitt zum Abtrennen der Böden 36 erfolgt dann innerhalb eines Spalts, der sich ergibt, wenn die beiden Teile 40 und 42 geöffnet werden. Je nach Lage des Freigangs 38, der somit eine Werkzeugteilung des Tiefziehwerkzeugs 10 darstellt, kann die Erstreckung, insbesondere die Länge, der resultierenden Schlauchventile definiert werden.
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Die Werkzeugteilung muss nicht unbedingt zumindest im Wesentlichen eben erfolgen, wie es in Darstellung A der 3 dargestellt ist. Ebenso möglich ist die Darstellung einer schrägen Trennfuge gemäß Darstellung B in der 3. Durch derartig schräge Trennfugen kann beispielsweise erreicht werden, dass die Böden 36 der Vertiefungen 34 schräg abgeschnitten werden, was für die Ventilfunktion der Ventileinrichtung 12 vorteilhaft sein kann. Ebenso möglich ist es, die Böden 36 der Vertiefungen 34 zumindest im Wesentlichen bogenförmig abzuschneiden bzw. abzutrennen, was anhand der Darstellung C in der 3 dargestellt ist.
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Das Abtrennen der Böden 36 der zunächst noch geschlossenen Vertiefungen 34 kann durch verschiedene Schneideverfahren erfolgen. So ist z.B. der Einsatz zumindest eines mechanischen Messers, eines Lasers, insbesondere eines Laserstrahls und/oder eines Wasserstrahls möglich. Das Abtrennen der Böden 36 bei noch zumindest an dem Unterteil 16, insbesondere dem Tiefziehwerkzeug 10, angeordneter Ventileinrichtung 12 ist, dass sich dadurch die Vertiefungen 34 noch in einer definierten und fixierten Lage befinden. Diese definierte Lage kann vorteilhafterweise auch dadurch unterstützt werden, dass Überdruck 44 über entsprechende Leitungen 46 und Durchtrittsöffnungen 48 im Oberteil 20 in die Vertiefungen 34 eingeleitet wird, so dass die Vertiefungen 34 an Innenwände der Vertiefungen 22 des Unterteils 16 gedrückt werden, so dass diese an den Innenwänden anliegen und dadurch stabilisiert werden.
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Ebenso möglich ist, die Durchtrittsöffnungen der Vertiefungen 34 derart auszubilden, dass die Böden 36 durchstoßen, insbesondere nach dem Tiefziehen mittels einer heißen Nadel durchstochen, werden, so dass ein Loch, insbesondere in der Mitte der Böden 34 ausgebildet wird. Durch Entspannung der durch die Folie 14 gebildeten Vertiefungen 34, welche beispielsweise mit dem Überdruck 44 beaufschlagt werden, vergrößert sich dieses Loch insbesondere vorteilhafterweise soweit, dass der Durchmesser des jeweiligen Lochs den jeweiligen, Gesamtdurchmessern der zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Vertiefungen 34 entspricht und die Folie 14 in den entsprechenden Bereichen schlauchförmig ausgebildet wird zur Bildung der Schlauchventile aus den Vertiefungen 34.
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Die 2 zeigt in Darstellung D und E mögliche Ausführungsformen von Randbereichen 50 der in dem Unterteil 16 ausgebildeten Vertiefungen 22. Gemäß Darstellung D ist es möglich, die Randbereich 50 bogenförmig mit einem Radius ohne Kanten auszubilden.
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Gemäß Darstellung E ist es ebenso möglich, die Randbereiche 50 eckig auszubilden, wobei ein erster Längenbereich 52 vorgesehen ist, der mit einem sich daran anschließenden Längenbereich 54 einen Winkel einschließt. Daran schließt sich ein weiterer Längenbereich 56 an, der sowohl mit dem ersten Längenbereich 52 als auch mit dem zweiten Längenbereich 54 einen jeweiligen Winkel einschließt. Der Randbereich 50 weist somit zwei Kanten bzw. Ecken auf.
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Das Tiefziehwerkzeug 10 ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung der Ventileinrichtung 12 infolge einer geringen Anzahl sowie einer zumindest im Wesentlichen Parallelisierung von Verfahrensschritten. Dies hält auch die Kosten für den korrespondierenden Airbag, bei welchem die Ventileinrichtung 12 eingesetzt wird, sehr gering.
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Des Weiteren weist die Ventileinrichtung 12 ein geringes Packvolumen sowie ein geringes Gewicht auf, was einem geringen Packvolumen sowie einem geringen Gewicht des gesamten Airbags zugute kommt. Befindet sich der Airbag oder die entsprechende Stützstruktur in einer Aufbewahrungsposition, aus welcher der Airbag bzw. die Stützstruktur zum Auffangen und Rückhalten eines Insassens in eine Rückhalteposition bewegt wird, weist die Stützstruktur einen nur sehr geringen Bauraumbedarf auf.
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Darüber hinaus weist die Ventileinrichtung 12 eine sehr hohe Funktionsintegration auf, was die Teileanzahl, den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Ventileinrichtung 12 und damit des gesamten Airbags in einem sehr geringen Rahmen hält.
