-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer elastischen Membran, die einen Hohlraum begrenzt, der zur unfallinitiierten Befüllung unter elastischer Expansion der Membran vorgesehen ist.
-
Aus der
DE 195 46 143 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Gasgenerator eine dehnbare Blase aus Gummi oder Latex aufbläst, um ein Polster zu bilden. In der Blase oder einem Flansch eines Gasgenerators ist ein nicht weiter erläutertes Abströmventil angeordnet. Alternativ werden Abströmöffnungen durch Stellen in der Blase definiert, die eine geringere Materialstärke aufweisen und von einer integral ausgebildeten Ringwulst umgeben sind.
-
Abströmöffnungen in der Blase selber weisen, auch bei einer Ringwulst, aufgrund der Elastizität des Öffnungsrandes nachteilig eine variierende Größe auf, die eine präzise Vorgabe der Abströmung und damit einer Dämpfungscharakteristik erschwert.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Sicherheitseinrichtung eine elastische Membran auf, die wenigstens einen Hohlraum teilweise oder vollständig begrenzt, der zur unfallinitiierten Befüllung unter elastischer Expansion der Membran vorgesehen ist.
-
Unter einer Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Körper verstanden, dessen Wandstärke im Verhältnis zu seiner Oberfläche in einem elastisch nicht verformten Zustand klein ist, insbesondere ein Körper, bei dem der Quotient von Wandstärke dividiert durch Oberfläche höchstens 0,05%, bevorzugt höchstens 0,01% beträgt, wie dies beispielsweise bei einer rechteckigen Platte mit 10 cm Kantenlänge und 1 mm Wandstärke der Fall ist (1/(100 × 100) = 0,01%).
-
Unter einer elastischen Membran im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere eine Membran verstanden, die elastisch stark verformbar ist, insbesondere eine Membran, deren Reißdehnung, beispielsweise im Zugversuch nach DIN 53504, wenigstens 100% und vorzugsweise wenigstens 500% beträgt und/oder deren Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur höchstens 0,5 GPa, vorzugsweise höchstens 0,1 GPa beträgt. Eine elastische Membran weist in einer bevorzugten Ausführung ein oder mehrere Elastomere auf, in einer bevorzugten Weiterbildung besteht sie aus diesem Elastomer bzw. diesen Elastomeren. Ein Elastomer kann insbesondere Natur- oder synthetischer Kautschuk, Gummi, Silikon oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) sein.
-
Ein Hohlraum kann, wenigstens im Wesentlichen, vollständig bzw. ganz von der elastischen Membran begrenzt werden, indem diese doppelwandig bzw. schlauchartig ausgeführt ist. Dies stellt viel Expansionsmaterial zur Verfügung und kann so eine größere Expansion ermöglichen. Gleichermaßen kann ein Hohlraum auch nur teilweise von der elastischen Membran begrenzt werden, indem diese einwandig und, wenigstens im Wesentlichen fluiddicht, vorzugsweise an ihrem Rand, an einem Träger befestigt ist, der seinerseits eine Wand des Hohlraums definiert. Gegenüber einer doppelwandigen Ausführung kann dies den Bauraum reduzieren. Der Träger kann insbesondere an einem Strukturelement eines Kraftfahrzeugs befestigt sein oder ein solches bilden. Gleichermaßen kann ein Träger ein Gehäuse der Sicherheitseinrichtung, insbesondere eines Gasgenerators, oder einen Teil eines solchen Gehäuses bilden.
-
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Membran eine oder mehrere Auslassöffnungen auf, an denen jeweils eine membranfremde Versteifung angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Versteifung eine größere Steifigkeit bzw. geringere Elastizität auf als die Membran, wobei unter einer Elastizität insbesondere das Verhältnis einer Prüfkraft zu einer daraus resultierenden elastischen Verformung eines Prüfkörpers, beispielsweise in einem Zugversuch verstanden wird. Bevorzugt beträgt die Elastizität einer Versteifung wenigstens das 10fache, vorzugsweise das 50fache der Elastizität der Membran. Darunter wird insbesondere verstanden, dass eine Verformung der Versteifung höchstens 10%, vorzugsweise höchstens 2% der Verformung der Auslassöffnung der Membran ohne Versteifung beträgt, wenn beide mit einer Prüfkraft, beispielsweise 10% oder 50% der Reißkraft der Membran, beaufschlagt werden.
-
Unter einer membranfremden Versteifung wird vorliegend insbesondere eine Versteifung verstanden, die separat von der Membran und/oder aus einem anderen Material hergestellt wird. In einer bevorzugten Ausführung weist eine membranfremde Versteifung einen oder mehrere Kunststoffe, insbesondere Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und/oder Polystyrol (PS) auf, vorzugsweise besteht die Versteifung hieraus. Zusätzlich oder alternativ kann eine membranfremde Versteifung einen oder mehrere Metalle aufweisen, insbesondere Stahl, und vorzugsweise hieraus bestehen. Eine Versteifung kann vorzugsweise Fasermaterial, insbesondere Carbonfasern, aufweisen, insbesondere hieraus bestehen, da Fasern in Zugrichtung eine hohe Steifigkeit aufweisen und so die Auslassöffnung begrenzen, jedoch nur eine geringe Biegesteifigkeit besitzen und somit eine Deformation der Membran nur geringfügig behindern.
-
Durch die Anordnung einer membranfremden Versteifung an einer Auslassöffnung kann vorteilhafterweise deren Größe auch bei Expansion der Membran präziser vorgegeben, insbesondere nach oben limitiert werden.
-
In einer bevorzugten Ausführung umgibt eine membranfremde Versteifung eine Auslassöffnung der Membran ringförmig bzw. über deren gesamten Umfang. Dabei kann eine ringförmige Versteifung in einer bevorzugten Weiterbildung in einer zu der Ebene der Auslassöffnung parallelen und/oder senkrechten Ebene jeweils einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt aufweisen. Gleichermaßen kann eine Versteifung in Umfangs- und/oder Medianrichtung auch einen eckigen, insbesondere quadratischen, oder andersförmigen Querschnitt aufweisen.
-
Eine membranfremde Versteifung kann mit der Membran stoffschlüssig verbunden sein, insbesondere durch Vulkanisieren, Kleben, Schweißen und/oder Laminieren. Zusätzlich oder alternativ kann eine membranfremde Versteifung mit der Membran form- und/oder kraftschlüssig verbunden sein, insbesondere durch Verstemmen, Klemmen oder dergleichen.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine membranfremde Versteifung in die Membran integriert. Insbesondere kann eine Versteifung, insbesondere beim Urformen der Membran, in diese vollständig oder wenigstens teilweise eingeformt werden. In einer bevorzugten Ausführung ist eine, vorzugsweise ringförmige, Versteifung vollständig innerhalb der Membran angeordnet. Gleichermaßen kann eine membranfremde Versteifung durch eine Auslassöffnung eines mit der Membran verbundenen Trägers gebildet sein.
-
In einer bevorzugten Ausführung weist eine Auslassöffnung, an der eine membranfremde Versteifung angeordnet ist, eine Abdeckung auf, die dazu vorgesehen ist, bei Befüllung des Hohlraums zu öffnen, vorzugsweise unter, wenigstens teilweiser, Zerstörung der Abdeckung. Die Abdeckung kann ebenfalls membranfremd sein. In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abdeckung integral mit der Membran ausgebildet. Insbesondere kann die Abdeckung eine gegenüber dem sie umgebenden Bereich der Membran geringere Wandstärke aufweisen, vorzugsweise eine um wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 50% reduzierte Wandstärke.
-
Durch die Abdeckung kann die Auslassöffnung während einer, zumindest anfänglichen, Füll- bzw. Aufblasphase der Sicherheitseinrichtung den Hohlraum abdichten und so dessen raschere Expansion bewirken. Erreicht der Fülldruck im Hohlraum einen Reiß- oder Berstdruck der Abdeckung, wird diese zerstörend geöffnet, so dass Füllfluid nun durch diese Auslassöffnung abströmen kann. Auf diese Weise kann insbesondere eine Dämpfungscharakteristik der Sicherheitseinrichtung besser abgestimmt werden.
-
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine Sicherheitseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenwagen, verwendet, wobei der Hohlraum zum Auffangen eines Insassens vorgesehen ist. Gleichermaßen kann die Sicherheitseinrichtung auch beispielsweise an einer Kleidung angeordnet sein, um deren Träger bei einem Unfall zu schützen.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige:
-
1 eine Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
-
1 zeigt eine Sicherheitseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. Eine elastische Membran 10 aus Natur- oder synthetischem Kautschuk ist einwandig ausgebildet und an ihrem Randbereich stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben, an einem Träger 2 befestigt, wie in 1 durch dicke Klebenähte angedeutet. Auf der der Membran 10 gegenüberliegenden Seite des Trägers 2 ist ein Mikrogasgenerator 1 angeordnet, der mit dem Hohlraum kommuniziert, der durch die Membran 10 und einen Teil des Trägers 2 begrenzt wird. Wird ein bevorstehender oder eingetretener Unfall erfasst, füllt der Mikrogasgenerator 1 den Hohlraum, wobei die Membran 10 in den in 1 gezeigten Zustand expandiert, um ein Schutzkissen auszubilden.
-
In der Ausführung der 1 sind exemplarisch verschiedene Ausströmöffnungen 11, 12, 13 und 14 gezeigt, wobei in nicht gezeigten Abwandlungen eine oder mehrere Ausströmöffnungen 11, 12, 13 und/oder 14 vorgesehen sein können. Insbesondere können nur gleichartige Ausströmöffnungen 11, 12, 13 oder 14 oder eine Kombination verschiedenartiger Ausströmöffnungen 11, 12, 13 und/oder 14 vorgesehen sein.
-
Eine erste Ausströmöffnung 11 weist eine ringförmige Versteifung 15 auf, die aus Metall, Kunststoff oder Carbonfasern hergestellt und beim Urformen in die Membran 10 eingeformt und hierdurch integriert worden ist. Im unbetätigten Zustand wird die erste Ausströmöffnung 11 durch eine Abdeckung 16 verschlossen, die integral mit der Membran 10 ausgebildet ist, indem diese im Inneren der Versteifung 15 eine reduzierte Wandstärke aufweist.
-
Eine zweite Ausströmöffnung 12 entspricht der erste Ausströmöffnung 11: auch hier ist eine ringförmige Versteifung 15 aus Metall, Kunststoff oder Carbonfasern in die Membran 10 integriert. Im Unterschied zur ersten Ausströmöffnung 11 ist hier jedoch keine Abdeckung vorhanden, die Ausströmöffnung 12 ist ständig, auch im unbetätigten Zustand, offen.
-
Eine dritte Ausströmöffnung 13 ist wie die erste Ausströmöffnung 11 im unbetätigten Zustand durch eine Abdeckung 16 verschlossen, die integral mit der Membran 10 ausgebildet ist, indem diese im Bereich der Ausströmöffnung 13 eine reduzierte Wandstärke aufweist. Die Versteifung ist hier nicht in die Membran 10 integriert, sondern wird durch eine Auslassöffnung 21 des mit der Membran 10 stoffschlüssig verbundenen Trägers 2 gebildet. Auf diese Weise kann die Membran 10 zugleich als Reißfolie genutzt werden, die die Auslassöffnung 21 des Trägers 2 im unbetätigten Zustand verschließt.
-
Eine vierte Ausströmöffnung 14 ist wie die erste und dritte Ausströmöffnung 11, 13 im unbetätigten Zustand durch eine Abdeckung 16 verschlossen, die integral mit der Membran 10 ausgebildet ist, indem diese im Bereich der Ausströmöffnung 14 eine reduzierte Wandstärke aufweist. Die Versteifung 17 ist hier nicht in die Membran 10 integriert, sondern zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil 17.2 im Hohlraum angeordnet ist, ein weiterer Teil 17.1 auf der dem Hohlraum abgewandten Seite der Membran 10. Stege von dem Teil 17.1 durchgreifen entsprechende Löcher in der Membran 10 und sind mit dem Teil 17.2 nietartig durch Verstemmen und/oder stoffschlüssig, etwa durch Verkleben oder -schweißen, verbunden. Zwischen sich klemmen sie kraftschlüssig die Membran 10. Zusätzlich oder alternativ kann die Membran auch stoffschlüssig mit der Versteifung 17 verbunden, beispielsweise verklebt sein. Dann kann vorteilhafterweise ein Verbinden der Teile 17.1, 17.2 entfallen. Gleichermaßen kann auch nur eine Versteifung im Inneren des Hohlraums oder auf der dem Hohlraum abgewandten Seite der Membran 10 angeordnet und, insbesondere stoffschlüssig, mit der Membran 10 verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Membran formschlüssig mit der Versteifung 17 verbunden sein, etwa, indem sie einen die Ausströmöffnung 14 umgebenden Wulst aufweist, der in einer entsprechenden Aussparung der Versteifung 17 aufgenommen ist.
-
Auch bei der vierten Ausströmöffnung 14 fungiert die Membran 10 zugleich als Reißfolie, die die Auslassöffnung 14 im unbetätigten Zustand verschließt.
-
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Mikrogasgenerator |
| 2 | Träger |
| 10 | elastische Membran |
| 11 | erste Auslassöffnung |
| 12 | zweite Auslassöffnung |
| 13 | dritte Auslassöffnung |
| 14 | vierte Auslassöffnung |
| 15 | integrierte Versteifung |
| 16 | integrale Abdeckung |
| 17.1, 17.2 | Versteifung |
| 21 | Träger-Auslassöffnung |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
