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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugschutzsystem mit einem Gassack.
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Gassäcke, die bei einem Unfall Personen innerhalb oder außerhalb eines Fahrzeugs auffangen, sind häufig mit Ausströmöffnungen versehen, damit beim Eintauchen des Körpers in den Gassack Gas aus diesem entweichen kann. Durch diese Maßnahme wird der Gassack weicher und seine Rückhaltewirkung verbessert sich. Derartige Ausströmöffnungen sind entweder stets geöffnet, was den Nachteil hat, dass unnötig viel Füllgas benötigt wird, um den Gassack aufzublasen, oder sie müssen durch aufwendige Mechanismen freigegeben werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zu schaffen, eine Ausströmöffnung in einem Gassack gezielt freizugeben.
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Erfindungsgemäß ist hierzu bei einem Fahrzeugschutzsystem mit einem Gassack, der wenigstens eine Ausströmöffnung aufweist, ein aufblasbares Verschlusselement vorgesehen, durch das die Ausströmöffnung geschlossen ist, sowie ein pyrotechnisches Aktivierungselement zum Aufblasen des Verschlusselements. Das Verschlusselement verschließt im nicht aufgeblasenen Zustand die Ausströmöffnung und gibt die Ausströmöffnung im aufgeblasenen Zustand frei. Im Inneren des Verschlusselements ist ein Hohlraum ausgebildet, der beim Aufblasen mit Gas befüllt wird. Durch das Befüllen des Hohlraums ändern sich vorzugsweise Form und/oder Struktur des Verschlusselements, wodurch die Ausströmöffnung freigegeben wird.
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Das zum Aufblasen des Verschlusselements notwendige Füllgas kann vollständig durch das pyrotechnische Aktivierungselement erzeugt werden.
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Das Füllgas für den Gassack selbst wird unabhängig vom Füllgas des aufblasbaren Verschlusselements durch einen bekannten Gasgenerator geliefert.
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Das aufblasbare Verschlusselement deckt vorteilhaft vor dem Aufblasen die Ausströmöffnung vollständig ab, sodass zunächst im Wesentlichen kein Gas aus dem Gassack entweichen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform löst sich das aufblasbare Verschlusselement aufgrund seiner Formänderung beim Aufblasen vom Gassack. Das aufblasbare Verschlusselement kann beispielsweise über Reißnähte oder Ähnliches an seinem Außenumfang mit der Gassackwand verbunden sein, wobei die durch die Formänderung beim Aufblasen erzeugte Zugkraft ausreichend ist, um die Reißnähte zu zerstören und das Verschlusselement von der Gassackwand und von der Ausströmöffnung zu lösen, so dass diese freigegeben wird.
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Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das aufblasbare Verschlusselement zwei Wandungen auf, und beim Aufblasen des aufblasbaren Verschlusselements entsteht eine Öffnung in jeder der Wandungen, oder es wird eine Öffnung in jeder der Wandungen freigegeben. Es können beispielsweise Schwächungszonen vorgesehen sein, die ganz oder teilweise zerstört werden, um Ausströmöffnungen zu bilden oder freizugeben oder die Gasdurchlässigkeit der Wandung zu erhöhen. Diese Öffnungen entstehen vorzugsweise durch die Einwirkung des Füllgases auf die Wandung aufgrund des hohen Drucks und/oder der hohen Temperatur des Füllgases.
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Das aufblasbare Verschlusselement kann beispielsweise ein Kissen aus einem Gewebe oder eine Folie und/oder einen Ballon aus einem elastischen Material aufweisen. Insbesondere der Ballon kann aus Silikon oder Latex bestehen.
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Es ist auch möglich, als aufblasbares Verschlusselement ein Kissen aus einem Gewebe oder einer Folie vorzusehen, in dem innenliegend ein elastischer Ballon angeordnet ist, der mit dem Füllgas gefüllt wird und sich beim Aufblasen ausdehnt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Ballon durch das Kissen geschützt wird, so dass der Ballon sehr einfach ausgebildet sein kann und das Kissen selbst nicht gasdicht ausgeführt sein muss, was insgesamt die Fertigungskosten reduziert.
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In jedem Fall vergrößert sich das Volumen des aufblasbaren Verschlusselements deutlich gegenüber seinem nichtaufgeblasenen Zustand, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Gassackwand, was z. B. das Lösen des Verschlusselements von der Gassackwand vereinfacht.
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Im nichtaufgeblasenen Zustand ist das Verschlusselement im Wesentlichen flach und folgt der Kontur der Gassackwand.
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Das pyrotechnische Aktivierungselement kann einen Anzünder und/oder einen pyrotechnischen Treibsatz aufweisen.
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Im ersten Fall wird das pyrotechnische Aktivierungselement vorzugsweise elektrisch gezündet, beispielsweise durch an oder in der Gassackwand verlegte elektrische Leitungen. Der Anzünder kann so ausgelegt sein, dass er ausreichend Füllgas bildet, um das aufblasbare Verschlusselement vollständig zu befüllen. Es ist aber auch möglich, einen weiteren pyrotechnischen Treibsatz als Verstärkerladung im oder am Anzünder anzuordnen, um die nötige Füllgasmenge bereitzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Variante ist das pyrotechnische Aktivierungselement mit einem Zündschlauch („shock tube”) verbunden. Zündschläuche sind bekannte Mittel zum Auslösen einer Zündung eines pyrotechnischen Elements. Sie bestehen üblicherweise aus einem lang gestreckten Kunststoffschlauch, in den ein pyrotechnisches Material beispielsweise als Beschichtung der inneren Schlauchoberfläche eingebracht ist. Die Zündenergie überträgt sich von einem Anfangspunkt durch Abbrennen des im Zündschlauch angeordneten pyrotechnischen Materials zu dem anzuzündenden Element.
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Der Zündschlauch kann beispielsweise an oder in der Gassackwand verlegt sein und so in Kontakt mit dem pyrotechnischen Aktivierungselement sein, dass dieses beim Abbrennen des pyrotechnischen Materials im Zündschlauch gezündet wird. In diesem Fall kann es ausreichend sein, einen pyrotechnischen Treibsatz als pyrotechnisches Aktivierungselement zu verwenden.
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Vorzugsweise ist eine Steuervorrichtung zur Aktivierung des pyrotechnischen Aktivierungselements vorgesehen. Die Steuervorrichtung kann einen elektrischen Impuls zur Zündung des Anzünders abgeben oder das pyrotechnische Material in einem Zündschlauch entzünden, um den pyrotechnischen Treibsatz zu zünden. Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise mit einer Fahrzeugelektronik und gegebenenfalls mit diversen Sensoren verbunden, sodass ein Zeitpunkt zur Zündung des pyrotechnischen Aktivierungselements zum Aufblasen des Verschlusselements situationsabhängig bestimmt werden kann. Beispielsweise kann bei bestimmten Konstellationen abhängig von z. B. Position und Größe der zurückzuhaltenden Person das aufblasbare Verschlusselement sehr früh, beispielsweise direkt mit dem Aufblasen des Gassacks selbst aufgeblasen und die Ausströmöffnung damit freigegeben werden. Andererseits kann bei anderen Situationen die Freigabe der Ausströmöffnung durch Aufblasen des Verschlusselements verzögert erfolgen oder auch ganz unterbleiben.
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Es ist möglich, mehrere Verschlusselemente und mehrere pyrotechnische Aktivierungselemente vorzusehen, die jeweils einem der Verschlusselemente zugeordnet sind, wobei jedes pyrotechnische Aktivierungselement mit einem Zündschlauch verbunden ist und die Zündschläuche alle mit einem Verteiler verbunden sind. Der Verteiler ist vorzugsweise wiederum mit der Steuervorrichtung verbunden, sodass ein einziges Zündsignal ausreicht, um sämtliche pyrotechnischen Aktivierungselemente zu zünden und somit zum Aufblasen aller Verschlusselemente und Freigeben sämtlicher Ausströmöffnungen zu führen.
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Es wäre auch möglich, nur einige der Verschlusselemente als aufblasbare Verschlusselemente und die restlichen Verschlusselemente als konventionell auf- oder abreißbare Verschlusselemente zu gestalten.
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Vorzugsweise bleibt das aufblasbare Verschlusselement bis zum Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne am Gassack befestigt, und die Befestigung wird durch das Aufblasen des Verschlusselements wenigstens abschnittsweise zerstört. Die Befestigung kann beispielsweise eine Reißnaht sein, die ganz oder abschnittsweise zerstört wird, wenn sich das Verschlusselement aufbläst. Das Verschlusselement kann dabei ganz vom Gassack abreißen und z. B. mit dem Zündschlauch verbunden bleiben.
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Es ist aber auch möglich, dass das Verschlusselement über einen Teil der Befestigung, der nicht zerstört wird, mit dem Gassack verbunden bleibt.
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Der Gassack kann ein Fußgängerschutzgassack zur Entfaltung außen im Bereich der Fahrzeugfront sein. Die Erfindung lässt sich jedoch genauso an einem im Innenraum des Fahrzeugs angeordneten Gassack einsetzen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystems gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem aufblasbaren Verschlusselement in seinem nicht aufgeblasenen Zustand;
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2 das Fahrzeugschutzsystem aus 1 mit dem aufblasbaren Verschlusssystem während des Aufblasevorgangs;
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3 das Fahrzeugschutzsystem aus den 1 und 2 nach dem Ablösen des aufblasbaren Verschlusselements von der Gassackwand;
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4 eine schematische Draufsicht auf ein aufblasbares Verschlusselement des Fahrzeugschutzsystems der 1 bis 3;
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5 eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugschutzsystems aus 1, ebenfalls im nicht aufgeblasenen Zustand des Verschlusselements;
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6 eine schematische Schnittansicht eines Zündschlauchs zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
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7 eine schematische perspektivische Ansicht des Zündschlauchs aus 6;
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8 eine schematische Ansicht eines Verteilers zur Verbindung mit Zündschläuchen, wie sie in 6 und 7 dargestellt sind;
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9 eine schematische Schnittansicht des Verteilers aus 8;
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10 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystems gemäß einer Variante;
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11 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform mit dem aufblasbaren Verschlusselement im nicht aufgeblasenen Zustand;
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12 das Fahrzeugschutzsystem aus 11 mit dem aufblasbaren Verschlusselement während des Aufblasens;
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13 das Fahrzeugschutzsystem aus den 11 und 12 nach Ablösen des aufblasbaren Verschlusssystems;
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14 eine schematische Schnittansicht des Fahrzeugschutzsystems aus den 11 bis 13;
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15 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystems gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem aufblasbaren Verschlusselement im nicht aufgeblasenen Zustand;
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16 eine schematische perspektivische Ansicht des Verschlusselements des Fahrzeugschutzsystems aus 15 während des Aufblasens; und
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17 eine schematische perspektivische Ansicht des Verschlusselements aus 16 nach Freigeben der Ausströmöffnung.
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Die 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform eines Fahrzeugschutzsystems 100. Ein Gassack 102, von dem nur ein Ausschnitt einer Seitenwand dargestellt ist, hat in dieser Seitenwand eine Ausströmöffnung 104. Die Ausströmöffnung 104 wird zunächst von einem aufblasbaren Verschlusselement 106 vollständig abgedeckt. Wird der Gassack 102 über einen (nicht dargestellten) Gasgenerator mit Füllgas befüllt, so bläst er sich auf und in seinem Inneren entwickelt sich ein Innendruck p1 (dargestellt durch die Pfeile in 1).
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Nicht aufgeblasen ist das Verschlusselement 106 flach und flexibel und folgt der Kontur der Wandung des Gassacks 102 im Bereich der Ausströmöffnung 104. Aus der Ausströmöffnung 104 kann in diesem Zustand im Wesentlichen kein Gas entweichen.
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Das Verschlusselement 106 ist über einen Gewebering 108 und Nähte 110, 112 zunächst fest mit der Gassackwand verbunden. Die Nähte 110 sind umlaufend um die Ausströmöffnung 104 ausgebildet und fixieren den Gewebering 108 am Gassack 102.
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Das aufblasbare Verschlusselement 106 besteht in dieser Ausführungsform aus einem Kissen aus zwei Zuschnittsteilen 114, 116 aus einem Gewebe oder einer Folie, die entlang ihres Umfangs mittels einer Naht 118 verbunden sind.
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Über die Naht 112 ist das Verschlusselement 106 mit dem Gewebering 108 verbunden, wobei die Naht 112 so ausgebildet ist, dass Fadenabschnitte durch den Hohlraum des Verschlusselements 106 verlaufen.
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Im Inneren des Verschlusselements 106 ist ein pyrotechnisches Aktivierungselement 120 angeordnet, das hier in Form eines kleinen pyrotechnischen Treibsatzes ausgebildet ist, der eine ausreichende Menge Füllgas zum Befüllen des Hohlraums im Verschlusselement 106 und somit zum Aufblasen des Verschlusselements 106 liefert.
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Das pyrotechnische Aktivierungselement 120 ist mit einem Zündschlauch 122 verbunden, der aus dem Verschlusselement 106 herausgeführt ist und der in diesem Beispiel außerhalb des Gassacks 102 verläuft. Der Zündschlauch 122 ist mit einer Steuervorrichtung 124 (angedeutet in 1) verbunden.
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Die Steuervorrichtung 124 ist mit einer Fahrzeugelektronik und diversen (nicht dargestellten) Sensoren verbunden und entscheidet situationsabhängig, ob eine Zündung des pyrotechnischen Aktivierungselements 120 erfolgen soll und bestimmt auch den Zeitpunkt dafür.
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Wenn die Steuervorrichtung 124 das pyrotechnische Material im Inneren des Zündschlauchs 122 zündet (siehe auch 6 bis 9), wird dieser Zündimpuls auf das pyrotechnische Aktivierungselement 120 übertragen und entzündet dieses, worauf sich im Inneren des aufblasbaren Verschlusselements 106 im durch die beiden Zuschnittsteile 114, 116 umschlossenen Hohlraums Füllgas entwickelt. Gleichzeitig vergrößert sich das Volumen des Verschlusselements 106 von seiner flach ausgebreiteten Form (angedeutet durch die Pfeile in 2), sodass es eine Kissenform annimmt. Dies führt dazu, dass die beiden Zuschnittsteile 114, 116 nach außen gewölbt werden. Aufgrund dieser Volumen- und Formänderung entsteht eine Zugkraft auf die Naht 112, die die beiden Zuschnittsteile 114, 116 miteinander und das Verschlusselement 106 mit dem Gewebering 108 verbindet. Bei einer Erhöhung des Abstands der Zuschnittsteile 114, 116 durch das Aufblasen entsteht eine starke Zugkraft auf die Naht 112. Die Stabilität der Naht 112 ist so bemessen, dass sie beim Aufblasen des Verschlusselements 106 bei Überschreiten eines vorbestimmten Volumens und/oder Innendrucks p2 reißt.
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Wenn die Naht 112 zerstört ist, löst sich das Verschlusselement 106 vom Gewebering 108 und damit von der Wand des Gassacks 102. Durch das ausströmende Gas aus dem Gassack 102 wird das Verschlusselement 106 von der Ausströmöffnung 104 wegbewegt, wie dies in 3 dargestellt ist, und die Ausströmöffnung 104 wird freigegeben. Somit kann das Gas aus dem Gassack 102 durch die Ausströmöffnung 104 entweichen.
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Im gezeigten Beispiel löst sich das Verschlusselement 106 vollständig vom Gassack 102, bleibt aber über den Zündschlauch 122 gesichert.
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Bei der in den 4 und 5 gezeigten Variante verläuft der Zündschlauch 122 in einem Kanal 126, der durch eine Gewebeabdeckung 128 gebildet ist, die mit der Wand des Gassacks 102 vernäht ist.
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Anstelle eines Zündschlauchs kann auch ein Zündkabel eingesetzt werden. In diesem Fall ist das pyrotechnische Aktivierungselement 120 beispielsweise als herkömmlicher, elektrisch zündbarer Anzünder ausgebildet und ist über ein elektrisches Kabel mit der Steuervorrichtung 124 verbunden, die einen elektrischen Zündimpuls zur Aktivierung des pyrotechnischen Aktivierungselements 120 bereitstellt. Das Aufblasen und Ablösen des Verschlusselements 106 erfolgt wie oben beschrieben.
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In den 6 und 7 ist der Aufbau des Zündschlauchs 122 dargestellt. Ein Kunststoffschlauch 140 ist an seiner Innenseite mit einem pyrotechnischen Material 142 beschichtet. Wird dieses pyrotechnische Material 142 entzündet, brennt es entlang des Kunststoffschlauchs 140 ab und transportiert so den Zündimpuls zum pyrotechnischen Aktivierungselement 120.
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Die 8 und 9 zeigen einen Verteiler 144, in dem ein Zündimpuls von einem eingehenden Zündschlauch 146 an in diesem Fall vier ausgehende Zündschläuche 122 weitergegeben wird. Das Innere des Verteilers 144 ist hohl ausgebildet und ebenfalls mit einem (nicht dargestellten) pyrotechnischen Material beschichtet, sodass der Zündimpuls alle ausgehenden Zündschläuche 122 erreichen kann.
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Die Verwendung eines solchen Verteilers 144 erlaubt es, mittels einer einzigen Steuervorrichtung 124 mehrere, am Gassack 102 angeordnete Verschlusselemente 106 gleichzeitig aufzublasen und somit mehrere Ausströmöffnungen 104 gleichzeitig freizugeben (siehe 10). Die einzelnen Verschlusselemente 106 können gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
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In den 11 bis 14 ist eine zweite Ausführungsform eines Fahrzeugschutzsystems 200 dargestellt. Im Wesentlichen gleiche Bauteile behalten die bereits eingeführten Bezugszeichen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist im Inneren des Verschlusselements 206 zwischen den Zuschnittsteilen 114, 116 ein im Wesentlichen gasundurchlässiger, elastischer Ballon 230 angeordnet, in dessen Innerem das pyrotechnische Aktivierungselement 120 angeordnet ist.
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Der Ballon 230 ist von den Zuschnittsteilen 214, 216 umgeben, die an ihrem Umfang über die Naht 118 verbunden sind. Das durch die Zuschnittsteile 114, 116 gebildete Kissen ist wie in der ersten Ausführungsform mittels der Naht 112 am Gewebering 108 und somit am Gassack 102 befestigt. Die Naht 112 erstreckt sich nicht durch den Ballon 230.
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In 12 ist der Zustand beim Aufblasen des Verschlusselements 206 dargestellt. Der Ballon 230 füllt sich und dehnt sich dabei aus, wodurch die Zuschnittsteile 214, 216 senkrecht zur Erstreckung der Wand des Gassacks 102 auseinandergedrückt werden. Das Volumen des Verschlusselements 206 vergrößert sich, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Aufgrund der Formänderung reißt wiederum die Naht 112, und das Verschlusselement 206 löst sich abschnittsweise oder komplett, wie in 13 dargestellt, vom Gassack 102.
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Auch in dieser Ausführungsform kann wahlweise ein Zündschlauch 122 oder ein Zündkabel verwendet werden, um das pyrotechnische Aktivierungselement 120 zu zünden. Auch in diesem Fall kann der Zündschlauch 122 beziehungsweise das Zündkabel in einem Kanal 126, der durch eine Gewebeabdeckung 128 an der Wand des Gassacks 102 ausgebildet ist, geführt sein (siehe 14).
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Die 15 bis 17 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Fahrzeugschutzsystems 300.
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Das aufblasbare Verschlusselement 306 ist hier z. B. auf eine in der Wand des Gassacks 102 vorgefertigte Ausströmöffnung 104 (hier nicht gezeigt) aufgesetzt und an der Wand des Gassacks 102 befestigt.
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Alternativ ist das Verschlusselement 306 durch eine erste Wandung 314, die durch einen Abschnitt der Gassackwand selbst gebildet ist und eine zweite, durch einen auf die Gassackwand aufgesetzten Gewebeabschnitt gebildete Wandung 316 ausgebildet. Zwischen der Gassackwand und dem Gewebeabschnitt ist ein Hohlraum gebildet (siehe 16), in den ein pyrotechnisches Aktivierungselement 120 hineinragt. Das pyrotechnische Aktivierungselement 120 ist, wie oben beschrieben, über einen Zündschlauch 122 mit einer Steuervorrichtung 124 verbunden (16). Bei Zündung des pyrotechnischen Aktivierungselements 120 füllt sich der Hohlraum zwischen den Wandungen 314, 316 des Verschlusselements 306 mit Füllgas, worauf sich ein hoher Innendruck in diesem Hohlraum einstellt.
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Beide Wandungen 314, 316 sind so ausgelegt, dass sich ab einem bestimmten Innendruck beziehungsweise ab einer bestimmten Temperatur ihre Gasdurchlässigkeit stark erhöht, beispielsweise indem beide Wandungen 314, 316 an vorbestimmten Schwächungszonen aufreißen. Auf diese Weise wird die Ausströmöffnung 104 geschaffen oder freigegeben (17), und das Gas kann aus dem Gassack 102 entweichen.
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Auch in dieser Ausführungsform kann natürlich anstelle des Zündschlauchs 122 ein elektrisches Zündkabel zur Zündung des pyrotechnischen Aktivierungselements 120 eingesetzt werden.
