DE102011017207A1

DE102011017207A1 - OPW-Airbag

Info

Publication number: DE102011017207A1
Application number: DE102011017207A
Authority: DE
Inventors: Michael Becker; Andreas Enderlein
Original assignee: Global Safety Textiles GmbH
Current assignee: Global Safety Textiles GmbH
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18
Also published as: CA2832745A1; WO2012139696A1; BR112013020228A2; MX2013011803A; JP2014515712A; KR20140010441A; CN103492237A; EP2697097A1; US20150367807A1

Abstract

OPW-Airbag für Kraftfahrzeuge, mit zwei gegenüberliegenden Gewebelagen, die wenigstens eine mit Gas befüllbare Kammer begrenzen, wobei die Gewebelagen aus Kett- und Schussfäden bestehen mit wenigstens einem Abstandshalter, der mit den Gewebelagen verbunden ist und in aufgeblasenem Zustand den Abstand der Gewebelagen voneinander begrenzt, wobei der Abstandshalter durch einige der Kett- und/oder Schussfäden, sog. Tetherfäden gebildet ist, die, bezogen auf den aufgeblasenen Zustand, die durch ihre zugeordnete Gewebelage gebildete Fläche verlassen und sich in Richtung zur gegenüberliegenden Gewebelage erstrecken und mit Kett- und/oder Schussfäden der gegenüberliegenden Gewebelage verbunden sind, wobei Kett-Tetherfäden jeweils beim Eintritt in die gegenüberliegende Gewebelage zunächst mit n Schussfäden binden, danach im Kammerinneren über wenigstens n + 1 Schussfäden flottieren oder wobei Schuss-Tetherfäden jeweils beim Eintritt in die gegenüberliegende Gewebelage zunächst mit n Kettfäden binden, danach im Kammerinneren über wenigstens n + 1 Kettfäden flottieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein OPW-Airbag.
Aus der EP 1 080 996 A2 ist ein Gassack oder Airbag für Kraftfahrzeuge mit zwei gegenüberliegenden Gewebelagen, die eine mit Gas befüllbare Kammer begrenzen, bekannt, wobei die Gewebelagen aus Kett- und Schussfäden bestehen und mit einem Abstandshalter, der mit den Gewebelagen verbunden ist, versehen sind. Der Abstandshalter begrenzt im aufgeblasenen Zustand den Abstand der Gewebelagen voneinander und ist durch einige der Kettfäden gebildet, die, bezogen auf den aufgeblasenen Zustand, die durch ihre zugeordnete Gewebelage gebildete Flache verlassen und sich in Richtung zur gegenüberliegenden Gewebelage erstrecken und mit Schussfäden der gegenüberliegenden Gewebelage verbunden sind. Der hier beschriebene Abstandshalter wird in Fachkreisen auch Tether genannt und hat hier die Aufgabe, als integriertes Bauteil eines OPW-Seiten-Vorhang-Airbags (OPW-Side-Curtains) beim Aufblasen des Airbags die Funktionen Abstandshaltung und Airbagverkürzung zu übernehmen. Bei dem bekannten Airbag sind die flottierenden Fäden (hier Kettfäden) in die jeweils gegenüberliegende Gewebelage an einem im rechten Winkel verlaufenden Faden (hier Schussfaden) eingebunden. Nachteilig hierbei ist, dass die beim Aufblasprozess entstehenden unterschiedlichen Spannungen kleine Einrisse entlang der Einbindelinie verursachen bzw. im Falle einer Beschichtung diese so aufdehnen, dass kleine Löcher entstehen und damit Leckagen in dem Airbag erzeugt werden. Die negative Folge ist eine signifikante Reduzierung der Standzeit oder leak-down-time des Airbags. Nachdem ein Seitenairbag bei und nach einem Crash in einer eventuell folgenden roll-over-Phase, also einer Zeit, während sich das Fahrzeug möglicherweise mehrmals überschlägt etwa fünf Sekunden seinen aufgeblasenen Zustand beibehalten soll, bevor er infolge von Gasverlust schlaff wird, wirken sich die oben erwähnten Leckagen für die beschriebene Situation fatal aus.
Beispielhaft wird in der EP 1 080 996 A2 auf Abstandshalter, die im Querschnitt eine X-Form bilden, verwiesen. Derartige Abstandshalter werden auch als X-Tether bezeichnet. Der X-Tether bewirkt im aufgeblasenen Zustand eine Verkürzung der Fläche um 25%. Im Tetherbereich entsteht dabei eine parabelförmige Aufwölbung gegenüber der „gehaltenen” vollfächigen Bagwandung bzw. Gewebelage. Die Abspannwirkung wird von den flottierenden Tetherfäden aufgenommen. Die dort offenbarten Abstandshalter haben z. B. Kett-Tetherfäden, welche alle beim Eintritt in die jeweilige Gewebelage nebeneinander gleichzeitig an ein und demselben ersten Schussfaden eingebunden sind und an diesem zerren. Damit ist die Belastung für diesen einen Schussfaden extrem und führt, wie oben diskutiert zu Mikrorissen in der benachbarten Beschichtung oder zur stellenweisen Ablösung der Beschichtung von der Gewebelage.
Im Zuge der gesetzlichen Forderung der amerikanischen Norm FMVSS 226 (Ejection Mitigation), welche Regeln für die post-crash-Standzeit von Seitenairbags vorschreibt, ist die Performance des im Stand der Technik beschriebenen Gassacks aus den oben genannten Gründen nicht ausreichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen OPW-Airbag vorzuschlagen, bei dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden oder zumindest stark verringert werden.
Die Aufgabe wird zunächst gelöst mit einem OPW-Airbag nach Anspruch 1, mit zwei gegenüberliegenden Gewebelagen, die wenigstens eine mit Gas befüllbare Kammer begrenzen, wobei die Gewebelagen aus Kett- und Schussfäden bestehen mit wenigstens einem Abstandshalter, der mit den Gewebelagen verbunden ist und in aufgeblasenem Zustand den Abstand der Gewebelagen voneinander begrenzt, wobei der Abstandshalter durch einige der Kett- und/oder Schussfäden, sog. Tetherfäden gebildet ist, die, bezogen auf den aufgeblasenen Zustand, die durch ihre zugeordnete Gewebelage gebildete Fläche verlassen und sich in Richtung zur gegenüberliegenden Gewebelage erstrecken und mit Kett- und/oder Schussfäden der gegenüberliegenden Gewebelage verbunden sind, und dadurch gekennzeichnet ist, dass Kett-Tetherfäden jeweils beim Eintritt in die gegenüberliegende Gewebelage zunächst mit n Schussfäden binden und dabei eine Anschlaufung bilden, danach im Kammerinneren über wenigstens n + 1 Schussfäden flottieren. Vorteilhafterweise werden beim Aufblasen des erfindungsgemäßen Airbags die dabei entstehenden Spannungen durch eine verbesserte Einbindung der Tetherfäden reduziert, bzw. statisch auf mehrere Stellen verteilt. Damit lassen sich Einrisse beim Aufblasprozess im Gewebe wie in einer ggf. aufgebrachten Beschichtung oder Laminierung vermeiden. Daneben lassen sich die Vorgaben der FMVSS 226 mit der erfindungsgemäßen Konstruktion auch von asymmetrischen Airbags mit höherer Längssteifigkeit erfüllen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung flottieren die Kett-Tetherfäden anschließend im Kammeräußeren über wenigstens n + 1 Schussfäden, bevor sie zumindest im weiteren Verlauf in der gegenübeliegenden Gewebelage in einer Kammerbindung, insbesondere Leinwandbindung L1/1 binden. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Elastizität der Konstruktion und die Reißbeständigkeit des Airbags im Anbindungbereich des Tethers in der Gewebelage erhöht.
In noch einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt bei Hintereinander-Anordnung von mehreren Abstandshaltern oder Tethern ein systematischer Wechsel der flottierenden Kett-Tetherfäden, indem in einem ersten Abstandshalter flottierende Kett-Tetherfäden nicht im nächsten Abstandshalter flottieren und dort auch nicht als Tether fungieren. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise eine vergleichmäßigende Aufteilung der Beanspruchung der Tetherfäden eines Abstandshalters auf mehrere Tetherfäden. Es werden damit auch bei Hintereinander-Anordnung von Tethern durch den systematischen Wechsel der flottierenden Tetherfäden, eine gleichmäßige und faltenfreie Einarbeitung aller Fäden in Tetherrichtung (Längsrichtung) erreicht und somit lose Längsfäden (Kettfäden) vermieden. Auch können die Scherkräfte an der Anbindung der Tetherfäden in die gegenüberliegende Gewebelage durch drei Querfäden aufgenommen werden. Die gesamte Tetherkonstruktion wird dadurch stabiler und elastischer, was zu einer Steigerung der Funktionssicherheit führt. Die Standzeit wird hierbei erhöht und die Abspannwirkung vergrößert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung liegt im Bereich des Abstandshalter oder Tethers das Verhältnis einerseits zwischen eingebundenen, in der jeweiligen Gewebelage bleibenden und andererseits flottierenden Fäden bei ≤ 6:1. Diese Verhältnismäßigkeit hat sich als optimal erwiesen. Ein höheres Fadenverhältnis, z. B. 7:1 und höher würde die Spannungsunterschiede erhöhen. Vorteilhafterweise flottiert jeder vierte Faden über die Tetherlänge.
Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem OPW-Airbag nach Anspruch 5. Die Einzelheiten zu dieser Lösung ergeben sich analog aus dem Vorhergehenden unter der Maßgabe, dass die Tetherfäden Schussfäden sind, welche mit Kettfäden abbinden. Zum Vergleich: In der Lösung der Ansprüche 1 ff. binden Kett-Tetherfäden mit Schussfäden. ##
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann wird sie im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme einer Zeichnung kurz beschrieben, wobei Airbag, OPW-Airbag, Bag, Curtainbag jeweils das gleiche nämlich einen OPW-Airbag bezeichnen sollen.
1 zeigt die Grundkonstruktion eines X-Tethers aus dem Stand der Technik.
2 zeigt im Schnitt einen sehr stark schematisierten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Airbags und das Anschlaufen der flottierenden Tetherfäden im Bereich der Aufwölbung und das Einbinden in die jeweils gegenüberliegende Gewebelage.
3. zeigt analog zu 2 schematisch das Einbinden des jeweils folgenden flottierenden Tetherfadens.
4 zeigt die Bindungsvarianten gemäß 3 und 4 in der Draufsicht.
5 zeigt im Schnitt einen sehr stark schematisierten Ausschnitt eines Airbags aus dem Stand der Technik.
6a bis 6c zeigen in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung analog zu
2 und 3 schematisch das Einbinden des jeweils folgenden flottierenden Tetherfadens.
1 zeigt die Grundkonstruktion eines X-Tether mit einem Aufblaswinkel von 41° 20' und einer Verkürzung von d zu s um 25%. 100 × cosα ≈ 75% h1 = d × sinα(Airbagdicke zwischen den Airbagwandungen) s = d × cosα(Verkürzte Tetherlänge)
Die Korrelationskurven von Tetherlänge und Tetherverkürzung treffen bei einem Winkel von 45° zusammen. Diese theoretische Ableitung des Tether-Aufstellwinkels würde einer Verkürzung um 30% entsprechen. In der Praxis der Aufblasversuche hat sich gezeigt, dass der Aufblaswinkel α = 41° 20' beträgt, d. h. die Verkürzung beträgt 25% auf 75% der flachliegenden Länge. cosα = 0,75088 × 100 = 75%
Die Druckbeaufschlagung im N/cm² × 0,70711 (sin 45°) ergibt – analog zur Berechnung des Sigma-Wertes nach Messung der LD-dyn. – die Zugbelastung/cm in Kett- und Schussrichtung in N/cm.
Die nach der Formel N/cm × 100 / Fd/cm = cN/Fd berechnete Faden-Zug-Belastung ist in Querrichtung zur Tetherrichtung (Schuss) einheitlich.
In Tetherrichtung (Kette) bestehen insgesamt drei unterschiedliche Fadenzugbelastungen:

– in der Vollfläche (mit voller Fadenzahl/cm).
– in der ausgedünnten Fläche der Aufwölbung
– entsprechend dem Verhältnis 3:1 – die 1,33-fache Zugbelastung und
– für die Tetherfäden gilt aufgrund der geringeren Fadendichte sowie der Abstandshalterfunktion und der Längenverkürzung nach der Formel
eine 8-fache Zugbelastung, welche sich als Scherkraft auf die Aufnahmefäden der gegenüberliegenden Gewebelage auswirkt.

Die Zugbeanspruchung der Tetherfäden ist konstruktiv (Titer, Modul, Fadenverhältnis) dergestalt zu berücksichtigen, dass die 8-fache Zugbelastung im Hooke'schen Bereich bei < 1% Dehnung stattfindet.
Die Aufblasdicke des Curtainbags setzt sich zusammen aus:

– der Dicke des zweilagigen Bagkörpers (h1 gem. 1) und
– der darüber hinausreichenden Höhe der parabelförmigen Aufwölbungen im Tetherbereich (hF2, bzw. h2 gem. 1) Die Berechnung der Baghöhe hat folgendes Vorgehen am Beispiel von 1: h1 = d × sinα = 63,83 × 0,66044 h1 = 42,17 mm s = d × cosα = 63,83 × 0,75088 S = 47,93 mm

Beim Aufblasprozess bewirken die Tetherfäden eine Verkürzung von d nach s. Die Bogenlänge d einer Kreisabschnittsfläche unter dem Winkel β würde einen größeren Radius, bzw. eine längere Sehne bedeuten. Die Fläche F1 (Kreisabschnitt) wird demzufolge gleichgesetzt mit der Fläche F2 (Parabelabschnitt).
2 zeigt im Schnitt die Anschlaufungen A2 des flottierenden Tetherfadens TF2 im Bereich der Aufwölbung und das Einbinden in die jeweils gegenüberliegende Gewebelage. Ein Kreis markiert jeweils die X-Tetheranbindungen XTA1 und XTA2. d gibt die Tetherbreite an. Aus der unteren Gewebelage U verläuft der Kettfaden TF um als Kreise markierte Schussfäden SU der unteren Gewebelage bis zur Stelle XTA1 und liegt dann unter zwei 2 Schussfäden SU flott – hier beginnt die Tetherzone-, um dann über drei Schussfäden SU zu flottieren. Dann wird wieder ein einzelner Schussfaden S1 eingebunden, wonach der Tetherfaden TF die untere Gewebelage U verlässt und nach oben zur oberen Gewebelage O verläuft. Dort vollführt er die Einbindungen in die obere Gewebelage zur Mittelachse MA des Tethers T punktsymmetrisch. Wenn im Einsatzfall der Airbag aufgeblasen wird kommt Zug auf den Tetherfaden TF. Im Tehterbereich zieht dann der Tetherfaden TF an den Schussfäden S1 und S2 und zieht die Schussfäden S1 und S2 im Anschlaufungspunkt zur Bagmitte. Da der Tetherfaden erfindungsgemäß, von der mit Gas befüllbaren Kammer aus gesehen, jeweils über weiteren drei Schussfäden flottiert, wirkt sich der Zug auf die Gewebeebenen sanft aus.
In 3 wird eine weitere, zur Fig. analoge Situation mit den Anschlaufungen A3 des flottierenden Tetherfadens TF2 gezeigt. Hier wird jedoch der Tetherfaden – von der Mittelachse MA des Tethers T gesehen am ersten Schussfaden angeschlauft. Neben dem Anschlaufen im Bereich der parabelförmigen Aufwölbung wird aufgezeigt, dass die ersten beiden Querfäden QF (hier Schussfäden) im vollfächigen Bereich der gegenüberliegenden Gewebelage im Wechsel den Querverzug der Tetherfäden aufnehmen.
4 zeigt die Bindungsvarianten gemäß 2 und 3 in der Draufsicht. Man erkennt sehr gut die Tetherfäden TF2 und TF3 aus den 2 und 3. Dazwischen liegen „reguläre” Längsfäden RK als Kettfäden.
5 zeigt im Schnitt einen sehr stark schematisierten Ausschnitt eines Airbags aus dem Stand der Technik. Kettfäden 11 binden in der unteren Gewebelage 12 in L 1/1 und wechseln an einem frei bestimmbaren Punkt 3 in die obere Gewebelage 14, wo sie – wie in der unteren Gewebelage 12 – in L 1/1 eingebunden werden. Hierbei binden sämtliche flottierenden Kettfäden am gleichen Schussfaden. Dies kann beim Aufblasprozess erhöhte Spannungen verursachen, die kleine Einrisse entlang der Einbindelinie hervorrufen und so zum Versagen des Bags im Anwendungsfall führen könnten.
6a, 6b und 6c zeigen in einem weiteren Beispiel die Konstruktion der Anschlaufung. Eine erste Anschlaufung des Kettfadens 5 – in der oberen Gewebelage 4 – wird über einen im Bereich der Aufwölbung des X-Tethers befindlichen Schussfaden 6 geführt und flottiert im Anschluss einmal unter drei und dann über zwei Schussfäden (6a). Im Anschluss wird der Kettfaden 1 in Leinwandbindung eingebunden. Hierbei ist zu beachten, dass die flottierenden Kettfäden nicht alle am gleichen Schussfaden anschlaufen (6a, 6b und 6c), sondern über mindestens zwei Schussfäden verteilt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Belastung im Anwendungsfall auf mehrere Schussfäden verteilt werden kann. Der besondere Vorteil ist, dass der Schussfaden des Weiteren lediglich gedehnt wird, sodass er die Strecke in den Bereichen, in denen er über drei oder zwei Schussfäden flottiert, freigeben werden kann. Durch die Längenzugabe wird die momentane Kraftbeanspruchung auf den Schussfaden reduziert und die Anschlaufungsstelle des Tethers weniger beansprucht.
Im der vorhergehenden Beschreibung wird die Erfindung derart beschrieben, dass die Tetherfäden jeweils Kettfäden sind und mit Schussfäden. Im Umfang der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 bis 8 ist darüber hinaus auch ein OPW-Airbag umfasst, bei dem die Tetherfäden als Schussfäden die Gewebebahnen wechseln und dort mit Kettfäden binden. Die jeweilige Verfahrensweise kommt darauf an, wie man den OPW-Airbag auf der Webmaschine in das Gewebe legt. Ansonsten sind die Eizelheiten analog zu verstehen. Im Tetherbereich gemäß den Ansprüchen 5 bis 8 wurden die Fadensysteme gegenüber den Ansprüchen 5 bis 8 getauscht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1080996 A2 [0002, 0003]

Claims

OPW-Airbag für Kraftfahrzeuge, mit zwei gegenüberliegenden Gewebelagen, die wenigstens eine mit Gas befüllbare Kammer begrenzen, wobei die Gewebelagen aus Kett- und Schussfäden bestehen mit wenigstens einem Abstandshalter, der mit den Gewebelagen verbunden ist und in aufgeblasenem Zustand den Abstand der Gewebelagen voneinander begrenzt, wobei der Abstandshalter durch einige der Kett- und/oder Schussfäden, sog. Tetherfäden gebildet ist, die, bezogen auf den aufgeblasenen Zustand, die durch ihre zugeordnete Gewebelage gebildete Fläche verlassen und sich in Richtung zur gegenüberliegenden Gewebelage erstrecken und mit Kett- und/oder Schussfäden der gegenüberliegenden Gewebelage verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Kett-Tetherfäden jeweils beim Eintritt in die gegenüberliegende Gewebelage zunächst mit n Schussfäden binden, danach im Kammerinneren über wenigstens n + 1 Schussfäden flottieren.
Airbag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kett-Tetherfäden anschließend im Kammeräußeren über wenigstens n + 1 Schussfäden flottieren, bevor sie zumindest im weiteren Verlauf in der gegenüberliegenden Gewebelage in einer Kammerbindung, insbesondere Leinwandbindung L1/1 binden.
Airbag nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Hintereinander-Anordnung von mehreren Abstandshaltern oder Tethern ein systematischer Wechsel der flottierenden Kett-Tetherfäden erfolgt, indem in einem ersten Abstandshalter flottierende Kett-Tetherfäden nicht im nächsten Abstandshalter flottieren.
Airbag nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Abstandshalter oder Tethers das Verhältnis einerseits zwischen eingebundenen, in der jeweiligen Gewebelage bleibenden und andererseits flottierenden Fäden ≤ 6:1 ist.
OPW-Airbag für Kraftfahrzeuge, mit zwei gegenüberliegenden Gewebelagen, die wenigstens eine mit Gas befüllbare Kammer begrenzen, wobei die Gewebelagen aus Kett- und Schussfäden bestehen mit wenigstens einem Abstandshalter, der mit den Gewebelagen verbunden ist und in aufgeblasenem Zustand den Abstand der Gewebelagen voneinander begrenzt, wobei der Abstandshalter durch einige der Kett- und/oder Schussfäden, sog. Tetherfäden gebildet ist, die, bezogen auf den aufgeblasenen Zustand, die durch ihre zugeordnete Gewebelage gebildete Fläche verlassen und sich in Richtung zur gegenüberliegenden Gewebelage erstrecken und mit Kett- und/oder Schussfäden der gegenüberliegenden Gewebelage verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass Schuss-Tetherfäden jeweils beim Eintritt in die gegenüberliegende Gewebelage zunächst mit n Kettfäden binden, danach im Kammerinneren über wenigstens n + 1 Kettfäden flottieren.
Airbag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schuss-Tetherfäden anschließend im Kammeräußeren über wenigstens n + 1 Kettfäden flottieren, bevor sie zumindest im weiteren Verlauf in der gegenüberliegenden Gewebelage in einer Kammerbindung, insbesondere Leinwandbindung L1/1 binden.
Airbag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Hintereinander-Anordnung von mehreren Abstandshaltern oder Tethern ein systematischer Wechsel der flottierenden Schuss-Tetherfäden erfolgt, indem in einem ersten Abstandshalter flottierende Schuss-Tetherfäden nicht im nächsten Abstandshalter flottieren.
Airbag nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Abstandshalter oder Tethers das Verhältnis einerseits zwischen eingebundenen, in der jeweiligen Gewebelage bleibenden und andererseits flottierenden Fäden ≤ 6:1 ist.