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Die Erfindung betrifft einen Luftsack für ein Luftsackmodul eines Kraftfahrzeugs, mit einer äußeren Grundbeschichtung zur Verringerung der Permeabilität des Luftsacks und einer auf der Grundbeschichtung aufgebrachten Deckbeschichtung, sowie ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Luftsack.
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Der gattungsgemäße Luftsack ist Bestandteil eines Luftsackmoduls, umgangssprachlich auch als Airbag bezeichnet, das zur Kategorie der Insassenrückhaltesysteme von Kraftfahrzeugen zählt. Der Luftsack selbst ist in der Regel aus Kunststoff oder Gewebe gefertigt und entfaltet sich bei einem Unfall sehr schnell mit Hilfe eines Gasgenerators, um den Aufprall der Insassen auf Komponenten der Fahrgastzelle abzufedern.
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Dabei ist es wünschenswert, dass der Luftsack über einen bestimmten Zeitraum im entfalteten Zustand verbleibt, um einen besonders langläufigen Schutz zu bieten. Gerade Seitenairbags sind für den Insassenschutz beim sekundären Aufprall ausgerichtet, erfordern daher ein aufrechterhaltenes Druckvolumen im Luftsack über einen vergleichsweise langen Zeitraum.
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In diesem Zusammenhang ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Luftsack mit einer geeigneten Beschichtung auszustatten, um dessen Permeabilität zu verringern. Die Beschichtung kann entweder auf der Außenseite oder auch alternativ auf der Innenseite des Luftsacks aufgebracht sein, wobei einzelne Abschnitte des Luftsacks von der Beschichtung ausgespart sein können, um eine ausreichende Ventilierung des Gases zu ermöglichen.
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Die verwendeten Beschichtungsmaterialien haben jedoch den Nachteil, dass hierdurch die Rauheit der Luftsackoberfläche nachteilig erhöht wird, was unter Umständen zu Problemen während des Entfaltungsvorgangs führen kann. Zudem kann die Beschichtung dazu führen, dass einzelne Bereiche des Luftsacks im zusammengefalteten Zustand miteinander verkleben, was im ungünstigsten Fall zu einer Blockade beim Auslösen des Luftsacks führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dem Fachmann einen weiterentwickelten Luftsack an die Hand zu geben, der eine ausreichende Permeabilität aufweist und zudem die vorstehenden Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Luftsack gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen des Luftsacks sind Gegenstand der sich an den Anspruch 1 anschliessenden abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Luftsack vorgeschlagen, auf dessen äußere Oberfläche eine Grundbeschichtung aufgetragen ist, um die Permeabilität des Luftsacks zu verringern. Um die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu umgehen, ist eine zusätzliche Deckbeschichtung auf die Grundbeschichtung aufgebracht, die für eine weniger raue Oberfläche des Luftsacks sorgt und gleichfalls auch bei längerer Verweildauer des Luftsacks im gefalteten Zustand die Gefahr des Verklebens einzelner Luftsackflächen auf ein Minimum reduziert.
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Das Aufbringen der Deckbeschichtung kann jedoch besonders aufwendig und kostenintensiv sein, insbesondere dann, wenn eine vollständige Benetzung bzw. eine besonders hohe Deckkraft der Beschichtung vorausgesetzt wird. Der Aufwand für die Deckbeschichtung bestimmt sich zudem aus der verwendeten Grundbeschichtung. Auf Grund der hohen Sicherheitsanforderungen bei Luftsäcken ist eine ausreichende Deckkraft jedoch unumgänglich.
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Das Aufbringen einer homogenen Deckschicht mit der erforderlichen Deckkraft ist jedoch besonders komplex und zeitaufwendig. Zudem steigen die Produktionskosten in Abhängigkeit des angewandten Verfahrens sowie des verwendeten Materials bzw. der Materialmenge. Ferner nimmt das Eigengewicht des beschichteten Luftsacks zu.
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Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, die im zusammengefalteten Zustand in Kontakt stehenden Flächen des Luftsacks mit einer heterogenen Deckbeschichtung zu versehen. Es muss lediglich ein unmittelbarer Kontakt der Grundbeschichtung einzelner Luftsackflächen im gefalteten Zustand vermieden werden. Dabei werden gewisse Parameter der gewählten Deckbeschichtung in zumindest zwei Teilbereichen des Luftsacks variiert, beispielsweise durch Variation der verwendeten Materialart für die Deckbeschichtung und/oder der Menge, d. h. Stärke der aufgebrachten Deckbeschichtung, so dass eine Fläche stärker beschichtet und die andere entweder gar nicht oder nur schwächer beschichtet ist. Ferner kann auch der Beschichtungsprozess selbst variiert werden. Die Kombination der Deckschichten der sich kontaktierenden Luftsackflächen bietet dennoch eine ausreichende Deckkraft, um den unmittelbaren Kontakt der Grundschichten zu vermeiden.
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Die Variation der verwendeten heterogenen Deckbeschichtung erlaubt nicht nur erhebliche Kosteneinsparungen und Vereinfachungen des Herstellungsverfahrens, sondern führt ebenfalls zu einer spürbaren Gewichtsabnahme des resultierenden Luftsacks, was insbesondere beim späteren Gebrauch gewisse Vorteile mit sich bringt.
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Je nach Anwendungsfall des herzustellenden Luftsacks kann es zweckmäßig sein, dass auf der Luftsackvorderseite und Luftsackrückseite eine heterogene Deckbeschichtung aufgebracht ist.
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Als Grundbeschichtung erweist sich die Verwendung von Silikon zur Versiegelung des Luftsacks als vorteilhaft. Die Grundbeschichtung selbst bzw. ein verwendetes Silikon, ist vorzugsweise mit einer Menge zwischen 60 g/m2 und 70 g/m2 auf den Luftsack aufgebracht. Beste Ergebnisse lassen sich mit einer Grundbeschichtung im Bereich von 65 g/m2 erzielen.
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Als Deckbeschichtung wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens eine Silikonmatrix mit ein oder mehreren gleich oder verschiedenartigen eingebetteten Partikeln herangezogen. Besonders gut eignen sich Talg, Lehm oder Ton bzw. eine Kombination aus den vorgeschlagenen Stoffen zur Einbettung in der Silikonmatrix.
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Wie bereits voranstehend erläutert wurde, besteht die Möglichkeit, dass der Luftsack in einem ersten Teilbereich mit einer geringeren Menge der Deckbeschichtung beschichtet ist und in einem anderen Teilbereich mit einer größeren Menge beschichtet ist. Vorzugsweise ist der erste Teilbereich mit einer Menge zwischen 1 g/m2 und 6 g/m2, vorzugsweise zwischen 2 g/m2 und 4 g/m2 beschichtet, wohingegen ein anderer Teilbereich mit einer Menge zwischen 3 g/m2 und 15 g/m2, vorzugsweise zwischen 8 g/m2 und 10 g/m2 versehen ist. Die Verringerung der aufgebrachten Menge der Deckbeschichtung in einem ersten Teilbereich führt zu einer deutlichen Reduzierung des Gesamtgewichtes des Luftsacks. Zudem können aufgrund der geringeren benötigen Materialmenge für die Deckbeschichtung Produktionskosten eingespart sowie das gesamte Herstellungsverfahren vereinfacht werden. Die Menge bestimmt sich vorzugsweise in Abhängigkeit der gewählten Grundbeschichtung.
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Grundsätzlich kann es auch ausreichend sein, lediglich einen der sich kontaktierenden Teilbereiche mit einer entsprechenden Deckbeschichtung auszustatten. In diesem Fall muss dafür Sorge getragen werden, dass eine ausreichende Deckkraft durch eine vollständige Deckbeschichtung der wenigsten einen Teilfläche des Luftsacks erreicht wird. Eine ausreichende Deckbeschichtung wird mit einer Menge zwischen 2 und 15 g/m2, bevorzugt zwischen 5 und 12 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 8 und 10 g/m2 erzielt. Die Menge bestimmt sich vorzugsweise in Abhängigkeit der gewählten Grundbeschichtung.
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Durch beide Ausführungsformen wird erreicht, dass im gefalteten Zustand zwischen den einzelnen Lagen stets eine Schutzschicht (Deckschicht) liegt, die eine unmittelbare Kontaktierung einzelner Grundbeschichtungsflächen ausschliesst.
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Ein derartiger Luftsack eignet sich insbesondere für die Verwendung in einem Seitenairbag eines Kraftfahrzeugs. Konkrete Ausführungsbeispiele eines Seitenairbags sind beispielsweise aufblasbare Vorhänge (inflatable curtain), die eingerollt in der Dachverkleidung in den Türen des Kraftfahrzeugs gelagert sind.
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Die Erfindung betrifft des weiteren ein Luftsackmodul mit einem Luftsack gemäß der voranstehenden Ausführungsform.
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Die Erfindung ist zudem auf ein Herstellungsverfahren für einen Luftsack für ein Luftsackmodul eines Kraftfahrzeugs gerichtet, wobei auf die aussen liegende Oberfläche des Luftsacks in einem ersten Verfahrensschritt eine Grundbeschichtung zur Verringerung der Permeabilität des Luftsacks aufgetragen wird und in einem zweiten Verfahrensschritt eine zusätzliche Deckbeschichtung auf die Grundbeschichtung aufgebracht wird.
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Erfindungsgemäß wird die Deckbeschichtung derart aufgetragen, so dass die resultierende Deckbeschichtung zumindest in zwei Teilbereichen des Luftsacks heterogen ist. Mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens lässt sich das resultierende Gesamtgewicht des Luftsacks reduzieren. Neben der Vereinfachung des Produktionsaufwands können zudem die anfallenden Produktionskosten minimiert werden.
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Vorzugsweise dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Luftsacks bzw. einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftsacks. Die Vorteile und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen offensichtlich denen des erfindungsgemäßen Luftsacks, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet werden soll.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im Folgenden anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Luftsack bzw. das Luftsackmodul ist als „inflatable curtain” ausgeführt, der für gewöhnlich die vollständige obere Hälfte der Fahrgastzelle bei einem Crashereignis abdeckt und die Köpfe der Insassen schützen soll. Dieser Luftsack ist überhalb der Türen entlang des Dachrahmens untergebracht und entfaltet sich bei einem Aufprall in der Regel in weniger als 25 ms.
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Die aufblasbaren Vorhänge sollen nicht nur für einen ersten Aufprall Schutz bieten, sondern die Schutzmaßnahmen auch im Falle eines Fahrzeugüberschlags über einen gewissen Zeitraum aufrechterhalten. Dazu ist es notwendig, dass eine langfristige Druckspeicherung des aufgeblasenen Luftsacks sichergestellt ist. Oftmals wird ein Zeitintervall von ca. 6 s oder mehr vorausgesetzt.
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Um den Ansprüchen zu genügen, ist der Luftsack aus einem Garn gewebt und mit einer ersten Grundierungsschicht versiegelt. Die Versiegelung verringert die Permeabilität des entstehenden Luftkissens und erhöht folglich die Wirkungsdauer des Airbags.
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Diese Beschichtung, die auf der Außenoberfläche des Luftsacks aufgebracht ist, führt jedoch dazu, dass sich die Rauheit der Oberfläche verändert und die anliegenden Reibungskräfte zunehmen. Der Aufblasvorgang, d. h. das Entfalten des Luftsacks, kann nachteilig beeinträchtigt werden. Zudem steigt die Wahrscheinlichkeit des Verklebens des Luftsacks an, je länger dieser im zusammengefalteten Zustand in der entsprechenden Dachverkleidung des Kraftfahrzeugs verstaut bleibt. Gerade verwendete Grundschichten aus Silikon erhöhen das Risiko des Verklebens und einer Blockierung des Luftkissens im Ernstfall.
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Erfindungsgemäß ist der Luftsack zusätzlich mit einer Deckschicht versehen, die bessere Reibungseigenschaften aufweist und zudem ein Verkleben einzelner Luftsackflächen nahezu vollständig ausschliesst. Als geeignete Materialien erweisen sich eine Silikonmatrix, in die einzelne Lehm-, Ton- oder Talgpartikel eingebettet sind.
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Da eine zusätzliche Beschichtung das resultierende Gesamtgewicht des Luftsackmoduls erhöht, die Produktionskosten in die Höhe treibt und die Komplexität des Herstellungsverfahrens zunimmt, wird eine heterogene Deckbeschichtung gewählt. Da der Luftsack zur Speicherung in der Dachverkleidung eingerollt ist, ist es ausreichend, entweder die Vorderseite oder alternativ die Rückseite mit einer ausreichenden Deckbeschichtung auszuführen, wohingegen die verbleibende Seite mit einer geringeren bzw. keiner Deckbeschichtung versehen wird. In jedem Fall ist sicherzustellen, dass ein direkter Kontakt einzelner Grundbeschichtungsflächen ausgeschlossen ist.
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In einer konkreten Ausführungsform weist der Luftsack auf seiner Vorderseite eine Deckbeschichtung mit einer Masse von 8–10 g/m2 auf, wohingegen auf der Rückseite lediglich eine Beschichtung mit einer Masse von 3 g/m2 gewählt wird. Die Reduzierung der Deckbeschichtungsmasse auf der Rückseite führt zu einer spürbaren Gewichtsreduktion des Luftsacks.