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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens.
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Die
DE 10 2007 052 246 A1 offenbart einen Airbag für einen Kraftwagen, mit einer Stützstruktur, welche aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar ist. Der Airbag umfasst ferner eine Umhüllung, mittels welcher ein durch die Stützstruktur in ihrer Rückhalteposition gebildetes Rückhaltevolumen des Airbags umgeben ist.
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Bei diesem als Fachwerkbag bezeichneten Airbag sowie bei anderweitigen, herkömmlichen und aus dem Serienbau von Kraftwagen bekannten Airbags ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Stützstruktur beziehungsweise ein entsprechendes Auffangelement der Airbags in besonders kurzer Zeit in die Rückhalteposition bewegt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders vorteilhafte Stützfunktion des Airbags zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung für einen Airbag, insbesondere eines Kraftwagens, umfasst eine zumindest bereichsweise in wenigstens einer Strömungsrichtung luftdurchlässige und als ein Textil mit miteinander verbundenen Fasern, insbesondere Fäden, ausgebildete Trägerstruktur. Die Ventileinrichtung umfasst ferner zumindest eine Ventillage, welche zumindest bereichsweise in Überlappung mit der Trägerstruktur angeordnet und mit der Trägerstruktur zumindest mittelbar verbunden ist. Die Trägerstruktur ist dabei lokal mit wenigstens einer durch die Fäden der Trägerstruktur gebildeten Verstärkung versehen. Dies bedeutet, dass die lokale Verstärkung der Trägerstruktur in die Fasern integriert ist.
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Durch die insbesondere ausschließlich lokale Verstärkung der Trägerstruktur ist die Trägerstruktur besonders bedarfsgerecht und insbesondere belastungsabhängig verstärkt, so dass dadurch einerseits eine besonders hohe Robustheit gegenüber Belastungen und andererseits ein doch nur geringes Gewicht realisiert ist.
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Die genannten Belastungen treten insbesondere bei einer Bewegung der Ventileinrichtung von einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition des Airbags auf, wobei die Ventileinrichtung beispielsweise mit einer Stützstruktur oder einem Auffangelement des Airbags, an welcher bzw. welchem die Ventileinrichtung zumindest mittelbar gehalten ist, von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mitbewegt wird. Diese bei der Bewegung auftretenden Belastung kann die Ventileinrichtung aufgrund der Verstärkung zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen, so dass ihre Ventilfunktion erhalten bleibt.
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Der Ventileinrichtung kommt bei dem Airbag insbesondere die Aufgabe zu, ein schnelles Einströmen eines Mediums, insbesondere von Luft und insbesondere von Umgebungsluft aus einem Fahrgastraum des beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens, in ein durch die Stützstruktur bzw. das Auffangelement zumindest bereichsweise umgrenztes Rückhaltevolumen des Airbags zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ermöglicht es insbesondere aufgrund der vorteilhaften Luftdurchlässigkeit der Trägerstruktur, dass das Medium mit einem besonders hohen Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom in das Rückhaltevolumen einströmen kann. So kann sich das Rückhaltevolumen besonders schnell, das heißt in besonders kurzer Zeit, mit dem Medium füllen, so dass die Stützstruktur bzw. das Auffangelement in einer nur besonders kurzen Zeit ein sehr großes Volumen in dem Fahrgastraum einnehmen kann. Dadurch kann ein Sitzinsasse im Falle einer umfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens besonders vorteilhaft aufgefangen, rückgehalten und so vor schwerwiegenden Verletzungen geschützt werden.
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Durch die lokale Verstärkung ist die Trägerstruktur sehr reißfest und besonders robust insbesondere gegenüber einem so genannten Auskämmen. Ferner ist es möglich, dass wenigstens ein Verbindungsbereich der Trägerstruktur mittels der Verstärkung verstärkt ist. Über diesen Verbindungsbereich ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung beispielsweise mit der Stützstruktur zu verbinden, indem die Trägerstruktur mit der Stützstruktur beispielsweise vernäht wird. Durch die Verstärkung der Trägerstruktur ist dabei eine Vorschädigung der Trägerstruktur durch das Verbinden, insbesondere das Vernähen, zumindest im Wesentlichen zu vermeiden, so dass die vorteilhafte Ventilfunktion der Ventileinrichtung erhalten bleibt, was einer besonders guten Stützfunktion des Airbags zugute kommt.
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Insbesondere kann eine Relativbewegung des Ventilelements zur Stützstruktur infolge einer Beschädigung der Ventileinrichtung vermieden werden. Eine solche Relativbewegung kann beispielsweise die Ventilfunktion der Ventileinrichtung negativ beeinträchtigen, so dass das Medium mit einem nur unerwünscht geringen Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom in das Rückhaltevolumen einströmen kann. Dieses Problem ist durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung vermieden oder die Gefahr des Auftretens eines solchen Problems ist zumindest besonders gering, so dass die Stützstruktur (das Auffangelement) und mit ihr die Ventileinrichtung in besonders kurzer Zeit in die Rückhalteposition bewegt werden können.
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Darüber hinaus ist auch eine entsprechende Relativbewegung der Trägerstruktur zur Ventillage der Ventileinrichtung vermieden, was ebenso der Ventilfunktion der Ventileinrichtung und damit der Schutzfunktion des Airbags zugute kommt.
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Bevorzugt wird die Verstärkung lediglich in zumindest einem Bereich der Trägerstruktur vorgesehen, welcher bei der Bewegung von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition und/oder bei einem Aufprall des Insassen auf die Ventileinrichtung und damit auf die Trägerstruktur stärker belastet ist als wenigstens ein weiterer, sich an den ersten Bereich anschließender Bereich der Trägerstruktur. Diese belastungsgerechte Verstärkung der Trägerstruktur hält ihr Gewicht sowie ihr so genanntes Packvolumen besonders gering, welches die Trägerstruktur und damit die gesamte Ventileinrichtung in der Aufbewahrungsposition aufweist. Dabei ist die Ventileinrichtung gegebenenfalls mit der Stützstruktur in der Aufbewahrungsposition in einem Gehäuseteil des Airbags gefaltet und/oder gerollt oder dergleichen gepackt aufgenommen und wird zur Bewegung in die Rückhalteposition entfaltet beziehungsweise entpackt. Das geringe Packvolumen ermöglicht die Darstellung eines nur sehr geringen Bauraumbedarfs des Airbags, so dass dieser an besonders vorteilhaften Stellen im Fahrgastraum relativ zu diesem positioniert werden kann. Diese vorteilhafte Positionierbarkeit des Airbags kommt dessen Schutzfunktion zugute, de somit die Stützstruktur und die Ventileinrichtung in der Rückhalteposition eine vorteilhafte und günstige Position in dem Fahrgastraum relativ zu diesem aufweisen, um den Insassen bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auffangen und rückhalten zu können.
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Die Verstärkung ist dabei bevorzugt in einem solchen Bereich der Trägerstruktur angeordnet, in welchem eine gegebenenfalls durch die Verstärkung bewirkte und gegenüber anderweitigen Bereichen der Trägerstruktur reduzierte Luftdurchlässigkeit der Trägerstruktur hinnehmbar ist und sich nicht oder nur sehr geringfügig auf das Befüllen des Rückhaltevolumens mit dem Medium auswirkt. Dadurch kann die Trägerstruktur bedarfsgerecht verstärkt werden. Gleichzeitig kann die sehr schnelle Bewegbarkeit der Ventileinrichtung sowie der Stützstruktur in die Rückhalteposition beibehalten werden.
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Die Ventillage ist beispielsweise als Folie aus einem Kunststoff ausgebildet, die grundsätzlich luftundurchlässig ist. Zur Darstellung einer Luftdurchlässigkeit der Folie ist diese beispielsweise mit wenigstens einer Durchströmöffnung versehen. Zur Darstellung einer besonders vorteilhaften Luftdurchlässigkeit, so dass die Luft mit einem hohen Volumenstrom beziehungsweise Massenstrom sowohl durch die Trägerstruktur als auch durch die Folie hindurchströmen kann, ist die Folie mit einer Mehrzahl von Durchdringöffnungen versehen. Dazu ist die Folie beispielsweise perforiert.
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Zur Darstellung einer sehr vorteilhaften Ventilfunktion der Ventileinrichtung ist die Folie beispielsweise tiefgezogen. Dadurch oder auf andere Weise ist vorteilhafterweise ein zumindest im Wesentlichen kanalförmiger Schlauch gebildet, an den sich die Durchströmöffnung anschließt. Dies bedeutet, dass die Luft in der wenigstens einen Strömungsrichtung durch den Schlauch und die Durchströmöffnung sowie durch die Trägerstruktur hindurchströmen kann. Dabei weist der Schlauch insbesondere beim Durchströmen der Luft in der wenigstens einen, ersten Strömungsrichtung seine kanalförmige Gestalt auf.
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Ein Durchströmen der Folie und damit der Ventileinrichtung in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten Strömungsrichtung durch Luft ist dabei zumindest im Wesentlichen vermeidbar. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Folie und damit die Ventileinrichtung in der zweiten Strömungsrichtung lediglich mit einem Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom der Luft durchströmt werden können, welcher gegenüber dem Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom, mit dem die Luft die Folie und damit die Ventileinrichtung in der ersten Strömungsrichtung durchströmen kann, geringer ist. Dies bedeutet, dass das Durchströmen der Ventileinrichtung in der zweiten Strömungsrichtung gegenüber dem Durchströmen in der ersten Strömungsrichtung lediglich gedrosselt erfolgen kann.
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Dies ist beispielsweise derart dargestellt, dass der Schlauch bei Erhöhung des Luftdrucks aufseiten der Folie zusammenfällt, wodurch die Durchströmöffnung durch die schlauchbildenden Wandungsbereiche der Folie, die luftundurchlässig sind, zumindest teilweise fluidisch versperrt werden. Dadurch kann eine besonders hohe Standzeit des Airbags realisiert werden, so dass der Airbag beziehungsweise die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung besonders frühzeitig zeitlich vor oder bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens in die Rückhalteposition bewegt werden kann.
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Die Ventileinrichtung ist beispielsweise als Umhüllung des Airbags gebildet, welche zumindest mittelbar mit der Stützstruktur (dem Auffangelement) verbunden ist und mittels welcher das Rückhaltevolumen in der Rückhalteposition zumindest bereichsweise umgeben ist. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung, welche als Umhüllung fungiert, ermöglicht dabei aufgrund ihrer geschilderten Ventilfunktion ein besonders schnelles Einströmen der Luft in das Rückhaltevolumen mit einem besonders hohen Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom. Ferner ermöglicht die vorteilhafte Ventilfunktion der Ventileinrichtung eine für den Insassen besonders sanfte und schonende Bewegung in die Rückhalteposition, so dass auf den Insassen wirkende Kräfte gering gehalten werden können.
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Trifft nun der Insasse bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf die Umhüllung und auf die Stützstruktur auf, was als Eintauchen bezeichnet wird, so wird dadurch eine Erhöhung eines in dem Rückhaltevolumen herrschenden Innendrucks bewirkt. In der Folge würde dadurch ein Ausströmen der sich in dem Rückhaltevolumen befinden Luft über die Ventileinrichtung aus dem Rückhaltevolumen hinaus bewirkt werden. Dieses unerwünschte Ausströmen ist nun allerdings vermieden oder kann gegenüber dem Einströmen nur gedrosselt erfolgen, da die Erhöhung des Innendrucks in dem Rückhaltevolumen das geschilderte Zusammenfallen des wenigstens einen Schlauchs bewirkt. Dadurch wird die wenigstens eine Durchströmöffnung zumindest teilweise fluidisch versperrt, so dass die sich in dem Rückhaltevolumen befindende Luft nicht oder nur gedrosselt aus dem Rückhaltevolumen ausströmen kann.
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Durch diesen zumindest im Wesentlichen kanalförmigen Schlauch ist ein so genanntes Schlauchventil gebildet. Die Trägerstruktur fungiert dabei insbesondere als Durchschlagschutz für die Folie und insbesondere für das wenigstens eine Schlauchventil der Folie, damit sich der zumindest im Wesentlichen kanalförmige Schlauch bei Erhöhung des Innendrucks in dem Rückhaltevolumen nicht unerwünschterweise umstülpt und auch in der zweiten Strömungsrichtung eine zumindest im Wesentlichen kanalförmige Gestalt aufweisen kann. Dadurch ist die geschilderte Ventilfunktion gewährleistet, bei welcher das Schlauchventil bei Erhöhung des Innendrucks zusammenfällt und die Durchströmöffnung der Folie wenigstens teilweise fluidisch versperrt wird.
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Daraus ist es ersichtlich, dass nicht nur bei der Bewegung der Stützstruktur und der Ventileinrichtung von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition, sondern auch beim Eintauchen des Insassen relativ hohe Kräfte auf die Stützstruktur und die als Umhüllung fungierende Ventileinrichtung wirken können, welche von der Ventileinrichtung und insbesondere von der Trägerstruktur aufgrund der lokalen Verstärkung zumindest im Wesentlichen schadfrei ertragen werden können. In dem Bereich der Verstärkung weist die Trägerstruktur dabei eine höhere Festigkeit, insbesondere höhere Reißfestigkeit, auf als in wenigstens einem sich an diesen Bereich anschließenden, nicht-verstärkten Bereich.
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Die Stützstruktur des Airbags umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Hohlkörperteilen, welche jeweilige mit einem Medium, insbesondere Luft, beaufschlagbare Volumina aufweisen. Durch Beaufschlagen der Volumina mit dem Medium sind die Hohlkörperteile in ihren Volumina vergrößerbar. Dadurch kann die Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition bewegt werden.
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Die Hohlkörperteile sind bevorzugt zumindest im Wesentlichen röhrenförmig ausgebildet und fachwerkartig angeordnet und miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass die Hohlkörperteile als Strebenelemente der Fachwerkstruktur fungieren. Die Hohlkörperteile beziehungsweise die jeweiligen Volumina der Hohlkörperteile sind dabei zumindest teilweise fluidisch miteinander verbunden. Bevorzugt sind alle Volumina der Hohlkörperteile fluidisch miteinander verbunden. Dadurch ist ein fluidisch zusammenhängendes Gesamtvolumen gebildet, welches es zum Bewegen der Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mit dem Medium, insbesondere Luft, zu beaufschlagen gilt. Dazu umfasst der Airbag beispielsweise wenigstens ein Stellglied, insbesondere einen Gasgenerator, mittels welchem eine explosionsartige Beaufschlagung des Gesamtvolumens mit Luft bewirkbar ist.
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Diese fachwerkartige beziehungsweise fachwerkförmige Stützstruktur birgt dabei den Vorteil, dass durch die Gesamtheit der einzelnen Volumina das Gesamtvolumen gebildet ist, welches im Vergleich zum Rückhaltevolumen und zu dem Volumen, das die Stützstruktur mit der Umhüllung in der Rückhalteposition im Fahrgastraum einnimmt, wesentlich geringer ist. Somit ist lediglich das im Vergleich zum Rückhaltevolumen geringere Gesamtvolumen mit dem Medium, insbesondere Luft, zu beaufschlagen, um die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung in die Rückhalteposition zu bewegen. Dadurch kann der Airbag besonders schnell und für den Insassen schonend in die Rückhalteposition bewegt werden, was der Schutzfunktion des Airbags zugute kommt.
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Die fluidische Verbindung der Volumina der Hohlkörperteile birgt dabei den Vorteil, dass dadurch lediglich ein Stellglied, insbesondere ein Gasgenerator, vonnöten ist, um das Gesamtvolumen mit der Luft zu beaufschlagen. Infolge der fluidischen Verbindung kann die Luft somit zwischen den einzelnen Volumina überströmen.
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Der Airbag kann auch als sogenannter mechanischer Airbag ausgebildet sein. Dabei ist eine mechanische Kinematik vorgesehen, mittels welcher die Stützstruktur in die Rückhalteposition bewegbar ist. Dazu umfasst die Kinematik beispielsweise eine Mehrzahl von Hebelelementen, die gelenkig miteinander verbunden sind. So ist zum Beispiel eine scherenartige mechanische Kinematik dargestellt, mittels welcher die Stützstruktur in die Rückhalteposition bewegbar ist.
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Zur Beaufschlagung des Rückhaltevolumens kann wenigstens ein Stellglied, insbesondere ein Gasgenerator, vorgesehen sein. So kann das Rückhaltevolumen aktiv mit dem Medium beaufschlagt werden. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Beaufschlagung des Rückhaltevolumens mit dem Medium, insbesondere Luft, passiv erfolgt. Durch das Bewegen der Stützstruktur und mit ihr der Ventileinrichtung, die als Umhüllung fungiert, erfolgt eine Volumenvergrößerung eines von der Stützstruktur und der Umhüllung umgrenzten Volumens (welches das Rückhaltevolumen in der Rückhalteposition ist). Dadurch kann Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum passiv angesaugt werden, die aufgrund der geschilderten vorteilhaften Ventilfunktion der Ventileinrichtung über die Ventileinrichtung in das Rückhaltevolumen eingesaugt wird und einströmen kann. Dies hält die Komplexität, das Gewicht und die Kosten des Airbags gering.
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Die Stützstruktur beziehungsweise die Hohlkörperteile können dabei ebenso als Textil, beispielsweise als Gewebe, ausgebildet sein. Zur Verbindung der Ventileinrichtung mit der Stützstruktur können die Ventileinrichtung und die Stützstruktur in jeweiligen Verbindungsbereichen miteinander verbunden, insbesondere vernäht und/oder verschweißt, sein. Vorteilhafterweise ist die Trägerstruktur dabei in den Verbindungsbereichen mit der Verstärkung versehen, so dass die Vernähung der Ventileinrichtung mit der Stützstruktur über die Vernähung der Trägerstruktur mit der Stützstruktur nicht zu einer unerwünschten Beschädigung der Trägerstruktur führt. Dadurch kann die Ventileinrichtung besonders fest mit der Stützstruktur verbunden werden, so dass die unerwünschten Relativbewegungen der Ventileinrichtung zur Stützstruktur vermieden sind.
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Durch diese lokale Verstärkung kann der Zielkonflikt zwischen Festigkeit und stabiler Verbindung beziehungsweise Resistenz gegen das Auskämmen der Ventileinrichtung über die Trägerstruktur einerseits und der erwünschten sehr guten Luftdurchlässigkeit andererseits gelöst werden. Dabei ist die Trägerstruktur inhomogen ausgebildet und weist einerseits erste Bereiche hoher Luftdurchlässigkeit und andererseits zweite Bereiche auf, die eventuell eine gegenüber den ersten Bereichen reduzierte Luftdurchlässigkeit, jedoch eine demgegenüber höhere Festigkeit und Auskämmresistenz aufweist.
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Insbesondere in den Bereichen, in denen die Durchströmöffnungen der Folie vorgesehen sind, sind auch die ersten Bereiche mit der sehr hohen Luftdurchlässigkeit der Trägerstruktur vorgesehen. Mit anderen Worten sind die ersten Bereiche der Trägerstruktur mit der sehr hohen Luftdurchlässigkeit in zumindest teilweiser, insbesondere vollständiger, Überdeckung mit den Durchstromöffnungen der Folie (Ventillage) angeordnet, so dass die geschilderte, vorteilhafte Luftdurchlässigkeit der Ventileinrichtung realisiert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verstärkung durch eine höhere Faserdichte, insbesondere eine höhere Fadendichte, als in wenigstens einem, sich an die Verstärkung anschließenden Bereich der Trägerstruktur gebildet. Dadurch kann die Trägerstruktur bedarfsgerecht und effizient verstärkt werden. Gleichzeitig können so die Kosten und das Gewicht der Trägerstruktur und damit der gesamten Ventileinrichtung gering gehalten werden.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Verstärkung durch eine höhere Faserdicke, insbesondere Fadendicke, als in wenigstens einem, sich an die Verstärkung anschließenden Bereich der Trägerstruktur gebildet ist. Auch dadurch ist eine gewichts- und kostengünstige Verstärkung der Trägerstruktur realisiert.
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Insgesamt birgt die geschilderte Integration der Verstärkung in die Fasern beziehungsweise Fäden den Vorteil, dass dadurch eine zeit- und kostengünstige Herstellung der Trägerstruktur gewährleistet ist.
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Dabei ist die Trägerstruktur bevorzugt und zumindest teilweise als Gewebe, insbesondere Drehergewebe, ausgebildet. Dadurch weist die Trägerstruktur eine besonders hohe Robustheit und gleichzeitig eine besonders vorteilhafte Luftdurchlässigkeit auf, was der Schutzfunktion des Airbags zugute kommt.
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Die Möglichkeiten zur Ausbildung der Verstärkung durch die höhere Faserdichte einerseits und die höhere Faserdicke andererseits können dabei ohne Weiteres miteinander kombiniert werden, so dass die Trägerstruktur sehr effizient und bedarfsgerecht lokal verstärkt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verlaufen die die Verstärkung bildenden Fasern, insbesondere Fäden, der als Textil ausgebildeten Trägerstruktur zumindest im Wesentlichen in Schussrichtung und/oder in Kettrichtung. Zur Darstellung der Verstärkung können dabei jeweils alternativ oder ergänzend höhere Schussdichten, gröberes Schussgarn, höhere Kettdichten und/oder gröberes Kettgarn (Steherfaden) als in sich an die Verstärkung anschließenden Bereichen der Trägerstruktur vorgesehen sein.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass beispielsweise ein Steherfaden wenigstens doppelt eingezogen ist und/oder dass die Anzahl an Kettfasern beziehungsweise Kettfäden auf 15 Dreherpaare beschränkt ist. Dadurch ist die Trägerstruktur besonders effizient verstärkt, gleichzeitig kann ihr Gewicht und ihr Packvolumen in einen geringen Rahmen gehalten werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Verstärkung zumindest teilweise durch wenigstens einen in die Fasern, insbesondere Fäden, der Trägerstruktur eingebrachten Schmelzfaden gebildet. Der Schmelzfaden kann dabei in Schussrichtung und/oder in Kettrichtung zusätzlich zum Steherfaden verlaufen, wodurch die Trägerstruktur effizient und gleichzeitig kostengünstig verstärkt ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Verstärkung durch zwei unterschiedliche Verbindungsverfahren, insbesondere Webverfahren, zum Verbinden der Fasern, insbesondere der Fäden, der Trägerstruktur gebildet. Dies bedeutet, dass im Rahmen der Herstellung der Trägerstruktur zwei voneinander unterschiedliche Verbindungsverfahren durchgeführt werden, mittels welchen die Fasern der Trägerstruktur miteinander verbunden werden, Dadurch können wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Verbindungsmuster, insbesondere Webmuster, dargestellt werden. Dieses Verfahren zum Verbinden der Fasern wird auch als Multipattern-Technologie, insbesondere als Multipattern-Webtechnologie, bezeichnet. Dabei werden beispielsweise zwischen Dreherpaaren in Kettrichtung normal bindende Kettfäden eingebracht. Bei dieser Ausführungsform ist es zudem möglich, die Trägerstruktur zeit- und kostengünstig im Rahmen eines einzigen Herstellungsverfahrens herzustellen und zumindest im Wesentlichen zeitgleich mit der Verstärkung zu versehen. Dabei weist das Textil beispielsweise ein erstes Verbindungsmuster, insbesondere Webmuster, auf. Im Bereich der Verstärkung ist ein zweites, vom ersten Webmuster unterschiedliches Webmuster vorgesehen, wodurch die Trägerstruktur lokal und gewichtsgünstig verstärkt ist.
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Im Rahmen der unterschiedlichen Verbindungsverfahren kann vorgesehen sein, dass die Fasern beziehungsweise Fäden sowohl mit der Drehertechnik als auch durch Jacquardweben miteinander verbunden sind.
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Ebenso kann die Verstärkung durch ein multiaxiales Verbindungsverfahren, insbesondere Webverfahren, zum Verbinden der Fasern beziehungsweise Fäden der Trägerstruktur ausgebildet sein. Dadurch sind Kreuzdreherverbindungen mit hoher Schiebefestigkeit des Gewebes realisierbar. Ebenso sind variable Dreherbindungen mit unterschiedlich großen Schussgruppen und Schussdichten möglich, so dass die Trägerstruktur bedarfsgerecht und lokal verstärkt werden kann.
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Die Anzahl an Dreherpaaren ist dabei beispielsweise auf zwei Dreherpaare pro Zentimeter begrenzt. Das heißt, dass in Kettrichtung gegebenenfalls zusätzlich normal bindende Kettfäden vorgesehen sind. Ferner sind partielle Verstärkungen, insbesondere Gewebeverstärkungen, der Trägerstruktur möglich, wobei beispielsweise ein Stickfadensystem für eine Dreherbindung und ein Stickfadensystem für eine Gewebeverstärkung vorgesehen sind. Dabei sind gegebenenfalls keine Kreuzträgerbindungen vorgesehen.
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Ebenso möglich ist es, die Verstärkung derart auszubilden, dass Zonen, welche mit Dreher-Webtechnik hergestellt werden, mit anderen Zonen, welche mit Leinwandbindung gewebt werden, kombiniert sind. Die Zonen, die mit Dreher-Webtechnik hergestellt sind, weisen dabei eine sehr hohe Luftdurchlässigkeit auf, währen die Zonen, die mit Leinwandbindung gewebt sind, sehr stabil sind und somit eine hohe Robustheit, insbesondere Reißfestigkeit, gegen die auf die Ventileinrichtung wirkenden Belastungen aufweisen.
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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 alleine 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:
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1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer als ein Textil ausgebildeten Trägerstruktur einer Ventileinrichtung für einen Airbag eines Personenkraftwagens, wobei die Trägerstruktur als Gewebe ausgebildet und lokal mit wenigstens einer Verstärkung versehen und dadurch lokal verstärkt ist; und
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2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform der Trägerstruktur gemäß 1.
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Die 1 zeigt eine Trägerstruktur für eine Ventileinrichtung eines Airbags für einen Personenkraftwagen. Die Trägerstruktur ist dabei als Gewebe 10 ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Fäden 12. Ein Richtungspfeil 14 deutet dabei die so genannte Schussrichtung des Gewebes 10 an. Daher werden die in Schussrichtung verlaufenden Fäden 12 als Schussfäden 16 oder auch als Musterschussfäden bezeichnet.
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Zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Schussrichtung verläuft die so genannte Kettrichtung, die durch einen Richtungspfeil 18 angedeutet ist. Die in Kettrichtung verlaufenden Fäden 12 werden somit als Kettfäden 20 oder auch als Musterkettfäden bezeichnet. Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Schussfäden 16 und die Kettfäden 20 dabei miteinander verwebt und durch dieses textile Verbindungsverfahren miteinander verbunden zur Darstellung der als Gewebe 10 ausgebildeten Trägerstruktur.
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Das Gewebe 10 umfasst ferner durch Armierungsfäden 22 gebildete Armierungen, welche zumindest im Wesentlichen in Kettrichtung verlaufen. Das Gewebe 10 bietet dabei den Vorteil, eine hohe Luftdurchlässigkeit aufzuweisen, so dass das Gewebe 10 in einer ersten Strömungsrichtung sowie in einer zweiten, der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten Strömungsrichtung sehr gut von Luft durchströmt werden kann. Die Strömungsrichtungen verlaufen dabei zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Kettrichtung und zur Schussrichtung.
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Zur Darstellung einer vorteilhaften Ventilfunktion der Ventileinrichtung ist beispielsweise eine grundsätzlich luftundurchlässige Folie aus Kunststoff vorgesehen, welche in zumindest bereichsweiser Überlappung mit dem Gewebe 10 anzuordnen beziehungsweise angeordnet ist. Zur Darstellung einer gewünschten Luftdurchlässigkeit in der ersten Strömungsrichtung wird die Folie zunächst erwärmt und anschließend tiefgezogen, wodurch zumindest im Wesentlichen kanalförmige Schläuche ausgebildet werden. Diese Schläuche sind zunächst noch fluidisch verschlossen. Anschließend werden die Schläuche geöffnet, indem fluidisch versperrende Folienstücke von der übrigen Folie abgetrennt werden, so dass sich an die jeweiligen Schläuche jeweilige Durchströmöffnungen anschließen, über welche die Folie von Luft in der ersten Strömungsrichtung zu durchströmen ist. Dadurch sind so genannte Schlauchventile der Ventileinrichtung gebildet, welche für eine vorteilhafte Ventilfunktion der Ventileinrichtung sorgen.
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Die so dargestellte Ventileinrichtung fungiert beispielsweise als Umhüllung einer Stützstruktur des Airbags, welcher als so genannter Fachwerkbag ausgebildet ist. Die Stützstruktur ist dabei als Fachwerkstruktur ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Röhrenelementen auf, welche mit Luft beaufschlagbare Volumina aufweisen, die fluidisch miteinander verbunden sind. Durch Beaufschlagen der Volumina der Röhrenelemente wird die Stützstruktur von einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegt, in welcher die Stützstruktur in einem Fahrgastraum des Personenkraftwagens ein vorteilhaft großes Volumen einnimmt, um einen Insassen des Fahrgastraums bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auffangen, rückhalten und so vor schwerwiegenden Verletzungen schützen zu können. Dabei ist in der Rückhalteposition ein Rückhaltevolumen des Airbags von der Stützstruktur zumindest teilweise umgrenzt.
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Die Röhrenelemente fungieren dabei als Streben der Fachwerkstruktur beziehungsweise sind fachwerkartig angeordnet und miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass zwischen den als Streben fungierenden Röhrenelementen Freiflächen beziehungsweise Freiräume gebildet sind, über welche beim Bewegen der Stützstruktur von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum in das Rückhaltevolumen eingesaugt werden kann.
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Zur Darstellung einer vorteilhaften und für den Insassen schonenden Rückhaltefunktion sowie zur Darstellung einer vorteilhaften Standzeit des Airbags fungiert die Ventileinrichtung mit dem Gewebe 10 dabei als Umhüllung, durch welche das Rückhaltevolumen zumindest teilweise umgrenzt und durch welche zumindest ein Teil der Freiräume beziehungsweise Freiflächen zwischen den Röhrenelementen überdeckt ist. Die Ventileinrichtung ist dabei beispielsweise derart mit der Stützstruktur verbunden, dass das Gewebe 10 in jeweiligen Verbindungsbereichen mit der Stützstruktur vernäht ist. Dabei ist die Stützstruktur beispielsweise ebenfalls als Textil ausgebildet.
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Daraus ist es ersichtlich, dass die mit der Stützstruktur verbundene Ventileinrichtung und damit das Gewebe 10 beim Aufblasen der Röhrenelemente von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition mitbewegt wird. Dabei wirken gewisse Belastungen auf die Stützstruktur sowie auf die Ventileinrichtung und insbesondere auf die Verbindung der Ventileinrichtung mit der Stützstruktur über die Vernähung des Gewebes 10 mit der Stützstruktur.
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In der Rückhalteposition ist dabei die Folie der Ventileinrichtung dem Rückhaltevolumen zugewandt, während das Gewebe 10 dem Fahrgastraum zugewandt ist. Dies bedeutet, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Insasse im Wesentlichen auf das Gewebe 10 der Ventileinrichtung auftrifft. So kann der Insasse vorteilhaft und schonend aufgefangen und rückgehalten werden. Ferner ist es dadurch möglich, dass beim Bewegen der Stützstruktur mit der Ventileinrichtung Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum durch das Gewebe 10 sowie die in der ersten Strömungsrichtung zumindest im Wesentlichen kanalförmigen Schlauchventile hindurch in das Rückhaltevolumen mit einem großen Volumenstrom beziehungsweise Massenstrom einströmen kann. Dadurch kann der Airbag besonders schnell in seine Rückhalteposition bewegt werden.
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Trifft nun der Insasse bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf die Stützstruktur und die Ventileinrichtung auf, was als Eintauchen bezeichnet wird, so wird dadurch eine Erhöhung eines in dem Rückhaltevolumen herrschenden Innendrucks bewirkt. Diese Innendruckerhöhung bewirkt, dass die Schlauchventile zusammenfallen. Dadurch werden die jeweiligen Durchströmöffnungen zumindest teilweise fluidisch versperrt, so dass die sich in dem Rückhaltevolumen befindende Umgebungsluft nicht oder gegenüber dem Einströmen in die erste Strömungsrichtung nur gedrosselt, das heißt mit einem geringeren Volumenstrom beziehungsweise Massenstrom, in der zweiten Strömungsrichtung aus dem Rückhaltevolumen hinausströmen kann. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Standzeit des Airbags geschaffen, so dass die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung besonders frühzeitig zeitlich vor oder bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition bewegt werden kann. So kann der Airbag besonders frühzeitig in dem Fahrgastraum ein besonders hohes Volumen einnehmen, so dass der Insasse nach Zurücklegen eines nur sehr geringen Weges aufgefangen und rückgehalten werden kann.
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Das Gewebe 10 dient dabei als Durchschlagschutz für die Schlauchventile, so dass die Schlauchventile sich nicht umstülpen und auch in der zweiten Strömungsrichtung ihre zumindest im Wesentlichen kanalförmige Gestalt einnehmen und so ein Ausströmen der Umgebungsluft aus dem Rückhaltevolumen hinaus ermöglichen könnten.
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Wie anhand des Geschilderten zu erkennen ist, wirken auch beim Eintauchen des Insassen gewisse Kräfte auf die Stützstruktur und auf die Ventileinrichtung und somit auf die Verbindung der Ventileinrichtung über das Gewebe 10 der Stützeinrichtung. Eine weitere Belastung insbesondere des Gewebes 10 ist dabei auch beim Vorgang des Vernähens dieser mit der Stützstruktur gegeben. Analoges trifft auf die Verbindung der Folie mit dem Gewebe 10 zu, welche in jeweiligen Verbindungsbereichen ebenso miteinander vernäht werden können. Auch daraus können Belastungen des Gewebes 10 resultieren.
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Um nun unerwünschte Beschädigungen des Gewebes 10 und daraus resultierende negative Effekte für die Ventilfunktion der Ventileinrichtung und damit für die Schutzfunktion des Airbags zu vermeiden, gleichzeitig jedoch das Gewicht und das so genannte Packvolumen der Stützeinrichtung der Ventileinrichtung gering zu halten, ist das Gewebe 10 lediglich lokal mit wenigstens einer Verstärkung versehen.
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Bei den genannten Fehlfunktionen kann es sich beispielsweise um unerwünschte Relativbewegungen der Ventileinrichtung zur Stützeinrichtung und/oder des Gewebes 10 zur Folie handeln, was beispielsweise aus einem so genannten Auskämmen aus Reißen der jeweiligen Verbindungen resultieren kann.
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Durch die wenigstens eine lokal vorgesehene Verstärkung ist die Festigkeit und insbesondere die Reißfestigkeit und damit die Robustheit des Gewebes 10 gegenüber des Auskämmens erhöht. Die Verstärkung ist dabei insbesondere in den jeweiligen Verbindungsbereichen vorgesehen, so dass das Vernähen des Gewebes 10 mit der Folie und/oder mit der Stützstruktur nicht zu einer unerwünschten Vorschädigung des Gewebes 10 führt. Dadurch ist eine feste Verbindung des Gewebes 10 mit der Folie beziehungsweise mit der Stützstruktur gewährleistet, so dass das Gewebe 10 zumindest im Wesentlichen stets eine vorteilhafte Relativlage zur Stützstruktur sowie zur Folie einnimmt, so dass die Ventilfunktion der Ventileinrichtung sowie die Auffangfunktion der als Umhüllung fungierenden Ventileinrichtung auch bei Belastung oder nach einer Belastung erhalten bleibt.
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Die Verbindungsbereiche stellen dabei Bereiche des Gewebes 10 dar, in welchen eine durch die Verstärkung gegebenenfalls bewirkte Reduzierung der Luftdurchlässigkeit des Gewebes 10 tolerierbar ist. Mit anderen Worten kann durch die Verstärkung in den Bereichen der Verstärkung die Luftdurchlässigkeit des Gewebes 10 geringer sein als in sich daran anschließenden, anderweitigen Bereichen, in welchen keine Verstärkung vorgesehen ist, in welchen das Gewebe 10 somit unverstärkt ist. Dies zeigt jedoch gleichzeitig den Vorteil der lediglich lokalen Verstärkung des Gewebes 10. In sich an die Verstärkung anschließenden Bereichen des Gewebes 10 weist dieses eine sehr gute Luftdurchlässigkeit auf, so dass die Umgebungsluft aus dem Fahrgastraum mit einem besonders hohen Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom in der ersten Strömungsrichtung in das Rückhaltevolumen einströmen kann.
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Dabei ist es vorteilhaft, die Bereiche der sehr hohen Luftdurchlässigkeit des Gewebes 10 in Überdeckung mit den Schlauchventilen der Folie anzuordnen, so dass ein sehr hoher Massenstrom beziehungsweise Volumenstrom an Umgebungsluft durch die Ventileinrichtung in das Rückhaltevolumen hinein dargestellt werden kann. Die Verstärkung ist dabei in solchen Bereichen anzuordnen, welche einer hohen Belastung beispielsweise infolge des Vernähens, des Bewegens von der Aufbewahrungsposition in die Rückhalteposition und/oder des Eintauchens des Insassen unterworfen sind.
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Ein weiterer Vorteil der lediglich lokalen Verstärkung des Gewebes 10 ist, dass so das Gewicht und der Bauraumbedarf des Gewebes 10 und damit der Ventileinrichtung gering gehalten werden können. Einerseits ermöglicht dies, die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung besonders schnell und schonend für den Insassen in die Rückhalteposition zu bewegen. Andererseits weist dadurch die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung ein nur sehr geringes Packvolumen in der Aufbewahrungsposition auf, was mit einem sehr geringen Bauraumbedarf des Airbags einher geht. So kann dieser an besonders vorteilhaften Positionen im Fahrgastraum relativ zu diesem positioniert werden, so dass die Stützstruktur mit der Ventileinrichtung in der Rückhalteposition in einer besonders vorteilhaften Orientierung in dem Fahrgastraum relativ zum Insassen einnehmen kann. Dadurch kann der Insasse sehr gut aufgefangen und rückgehalten werden.
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Zur Verstärkung des Gewebes 10 ist vorgesehen, dass die Verstärkung des Gewebes 10 durch die Fäden 12 gebildet und somit in die Fäden 12 integriert ist. Zur Darstellung der Verstärkung kann vorgesehen sein, dass zur lokalen Verstärkung des Gewebes 10 im Bereich der Verstärkung eine höhere Schussfadendichte und/oder eine höhere Kettfadendichte dargestellt ist als in anderweitigen, sich an die Verstärkung anschließenden Bereichen des Gewebes 10. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Bereich der Verstärkung des Gewebes 10 die Schussfäden 16 und/oder die Kettfäden 20 gröber, das heißt dicker sind als in anderweitigen, sich an die Verstärkung anschließenden Bereichen des Gewebes 10.
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Die 2 zeigt eine Möglichkeit, das Gewebe 10 lediglich lokal zu verstärken. Wie der 2 zu entnehmen ist, verlaufen in Schussrichtung zwischen den Musterschussfäden (Schussfäden 16) Zweischenschussfäden 24, welche auch als Zwischenschüsse bezeichnet werden. Die Zweischenschussfäden 24 sind dabei Bestandteil des Gewebes 10 und entsprechend mit den Schussfäden 16 und den Kettfäden 20 verbunden, insbesondere verwebt. Das Gewebe 10 umfasst ferner Armierungsfäden 22, wodurch eine Armierung des Gewebes 10 gebildet wird. Dadurch weist das Gewebe 10 eine besonders hohe Robustheit auf.
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Durch lokale Verstärkung des Gewebes 10 weist das Gewebe 10 in dem Bereich der Verstärkung eine höhere Festigkeit, insbesondere eine höhere Reißfestigkeit, auf als in anderweitigen, sich an die Verstärkung anschließenden Bereichen des Gewebes 10. Diese geringere Reißfestigkeit des Gewebes 10 in den entsprechenden Bereichen beeinflusst die Robustheit des Gewebes 10 insgesamt jedoch nicht, da diese Bereiche nicht oder nur sehr geringfügig belastet werden und die Gefahr der Beschädigung dieser Bereiche sehr gering ist. Diese Bereiche weisen vorteilhafterweise eine hohe Luftdurchlässigkeit auf, so dass über diese Bereiche die Umgebungsluft mit einem besonders hohen Volumenstrom beziehungsweise Massenstrom in das Rückhaltevolumen einströmen kann. Dadurch weist die Ventileinrichtung einerseits eine sehr gute Ventilfunktion und andererseits eine sehr hohe Robustheit auf, was der Schutzfunktion des Airbags zugute kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007052246 A1 [0002]
