DE10201296A1

DE10201296A1 - Vehicle airbag fabric is woven from polymer fibers with a structured thickness and stretch to set the break to stretch and tensile strength parameters in the material to prevent damage on expansion and avoid injury to the vehicle occupants

Info

Publication number: DE10201296A1
Application number: DE10201296A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ellerbrok
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2002-07-18
Also published as: DE20100650U1

Abstract

The fabric, especially as a vehicle airbag for restraint of the occupants on an impact collision, is woven from polymer fibers which does not exceed a stretch to break of at least 90% and a tensile strength of 1400 N/5 cm. The fabric fibers have a thickness of 300-600 dtex or 400-500 dtex and especially 350 dtex. The thickness is set through the polymer filaments used for the fabric as they are produced. The filament prodn. is also set to give the required stretch to break by the filament stretch characteristics.

Description

Die Erfindung betrifft ein textiles Gewebe, insbesondere ein Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen, das aus einer Polymerfaser gebildet ist.The invention relates to a textile fabric, in particular an airbag fabric for a restraint system in vehicles, which is formed from a polymer fiber.

Das textile Gewebe eines Gassacks darf an Stellen, die sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind, nicht beschädigt werden, damit seine Rückhaltefunktion gewährleistet ist. Dies kann mit einer relativ dicken Faser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, erreicht werden. Dadurch erhält man ein Gewebe mit großer Zugfestigkeit, das den dynamischen Belastungen im Rückhaltefall standhält. Allerdings ist dies auch mit einer relativ großen Masse des Gassacks verbunden. Generell wäre aber eine geringe Masse des Gassacks von Vorteil, da der sich entfaltende Gassack dann beim Entfaltungsvorgang eine kleinere kinetische Energie aufweist. Dadurch wird das Verletzungsrisiko eines Fahrzeuginsassen reduziert, der von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird.The textile fabric of an airbag may be placed in very high places Exposed to damage, so its Retention function is guaranteed. This can be done with a relatively thick fiber used to manufacture the fabric can be achieved. This gives a fabric with high tensile strength that can withstand dynamic loads in the Retention case withstands. However, this is also with a relatively large mass connected to the gas bag. In general, however, would be a small mass of the gas bag an advantage, since the gas bag unfolds during the unfolding process has smaller kinetic energy. This reduces the risk of injury to a Vehicle occupants are reduced by the gas bag that unfolds becomes.

Durch die Erfindung wird ein textiles Gewebe, insbesondere ein Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen, bereitgestellt, das auch bei großer Belastung nicht beschädigt wird und bei dem geringe Verletzungsgefahr für den Fahrzeuginsassen im Rückhaltefall besteht. Gemäß der Erfindung ist ein textiles Gewebe vorgesehen, das aus einer Polymerfaser gebildet ist und das eine Bruchdehnung von mindestens 90% und eine Zugfestigkeit, die 1400 N/5 cm nicht überschreitet, aufweist. Dies bedeutet im Vergleich zu einem herkömmlichen Gewebe, das typischerweise eine Bruchdehnung zwischen 35% und 45% und eine Zugfestigkeit zwischen 2,2 kN/5 cm und 3,8 kN/5 cm aufweist, in etwa eine Verdoppelung der Bruchdehnung und eine Halbierung der Zugfestigkeit. Damit dehnt sich das erfindungsgemäße Gewebe bei gleich großen auf das Gewebe wirkenden Kräften sehr viel mehr als ein herkömmliches Gewebe. So ist es dem erfindungsgemäßen Gewebe möglich, auftretende Spannungsbelastungen, beispielweise bei einem übermäßig hohen Druck im Gassackinneren, durch eine Dehnung auszugleichen, ohne dabei beschädigt zu werden. Ebenso ist die negative Beschleunigung eines Fahrzeuginsassen, der im Rückhaltefall vom Gassack zurückgehalten wird, kleiner als bei einem herkömmlichen Gassack mit doppelter Zugfestigkeit und halber Bruchdehnung. Zusätzlich kann die Spannungsbelastung, die beim Auftreffen des Fahrzeuginsassen auf das Gassackmaterial wirkt, besser über das gesamte Gassackgewebe verteilt werden als bei einem herkömmlichen Gewebe, da der durch das Auftreffen entstehende überhöhte Druck im Gassackinneren durch eine Dehnung des gesamten Gassackgewebes ausgeglichen werden kann.A textile fabric, in particular a Airbag fabric for a restraint system in vehicles, provided that too is not damaged at high loads and at low loads There is a risk of injury to the vehicle occupant in the event of a restraint. According to the The invention provides a textile fabric which is formed from a polymer fiber is an elongation at break of at least 90% and a tensile strength that Does not exceed 1400 N / 5 cm. This means compared to one conventional fabric, which typically has an elongation at break of between 35% and 45% and a tensile strength between 2.2 kN / 5 cm and 3.8 kN / 5 cm exhibits approximately a doubling of the elongation at break and a halving of the Tensile strenght. The fabric according to the invention thus expands with the same size forces acting on the tissue much more than a conventional one Tissue. So it is possible for the fabric according to the invention to occur Stress loads, for example at an excessively high pressure in the Compensate the interior of the gas bag by stretching it without damaging it become. Likewise, the negative acceleration of a vehicle occupant who is in the Restraint case is held back by the gas bag, smaller than one conventional airbag with double tensile strength and half elongation. In addition, the voltage load that occurs when the Vehicle occupants act on the gas bag material, better over the entire Airbag fabric can be distributed as a conventional fabric, because of the caused by the impact of excessive pressure inside the airbag by a Elongation of the entire airbag fabric can be compensated.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gewebe einen Titer aufweist, der zwischen 300 dtex und 600 dtex liegt. Herkömmliche Gassackgewebe weisen einen Titer von ca. 800 dtex auf. Durch den niedrigeren Titer des Gassackgewebes ist die Masse des Gassacks kleiner als bei einem herkömmlichen Gassack. Dies reduziert die Verletzungsgefahr eines Fahrzeuginsassen, der im Rückhaltefall von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Titer über die Dicke der zur Herstellung verwendeten Polymerfaser eingestellt. Die geringere Dicke der zur Herstellung verwendeten Polymerfaser bei sonst gleichbleibenden Materialeigenschaften der Polymerfaser und gleichbleibender Gewebebindung verstärkt zusätzlich noch den Effekt, daß auftretende Spannungen von dem erfindungsgemäßen Gewebe in Form von Dehnung aufgenommen werden können. It is particularly advantageous if the tissue has a titer that is between 300 dtex and 600 dtex. Conventional gas bag fabrics have a titer of approx. 800 dtex. Due to the lower titer of the gas bag fabric the mass of the gas bag is smaller than that of a conventional gas bag. This reduces the risk of injury to a vehicle occupant who, in the event of restraint the unfolding gas bag is hit. According to another preferred Embodiment is the titer across the thickness of those used for manufacture Polymer fiber set. The smaller thickness of those used for manufacturing Polymer fiber with otherwise constant material properties of the polymer fiber and constant weave reinforces the effect that occurring tensions from the fabric according to the invention in the form of Elongation can be absorbed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Bruchdehnung des Gewebes und die Zugfestigkeit des Gewebes durch den Verstreckungsgrad der Polymerfaser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, eingestellt. Nach dem Spinnprozeß unterliegen die Polymerfäden einem Verstreckungsprozeß, wodurch die kettenförmigen Moleküle des Polymers parallel zur späteren Faserlängsrichtung orientiert werden und die spätere Faser ihre guten textiltechnologischen Eigenschaften erhält. Mit dem Verstrecken ändern sich auch die elastischen Eigenschaften des Fadens dahingehend, daß mit zunehmendem Verstreckungsgrad die Bruchdehnung zunimmt und die Zugfestigkeit abnimmt. Damit wird eine einfache und kostengünstige Lösung bereitgestellt, die Bruchdehnung und die Zugfestigkeit des aus der Polymerfaser hergestellten Gewebes festzulegen.According to a further advantageous embodiment, the elongation at break is of the fabric and the tensile strength of the fabric by the degree of stretching the polymer fiber used to make the fabric. After the spinning process, the polymer threads are subject to one Stretching process, causing the chain-like molecules of the polymer be oriented parallel to the later fiber longitudinal direction and the later fiber maintains its good textile technological properties. With stretching also change the elastic properties of the thread in such a way that with increasing degree of stretching the elongation at break increases and the Tensile strength decreases. This will be a simple and inexpensive solution provided the elongation at break and the tensile strength of the polymer fiber established fabric.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result from the Dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert:The invention is described below on the basis of a preferred embodiment and explained with reference to a drawing:

Fig. 1 zeigt eine räumliche Verteilung der auf ein herkömmliches Gassackgewebe wirkenden Spannungen, die mit Hilfe einer FEM (Finite Elemente Methode)-Simulation erstellt wurde, wobei Fig. 1a die Vorderseite des Gassacks und Fig. 1b die Rückseite des Gassacks darstellt. Fig. 1 shows a spatial distribution of the forces acting on a conventional airbag fabric voltages by means of a FEM (Finite Element Method) simulation was created, in which Fig 1a, the front side of the airbag and FIG. 1b represents. The back of the airbag.

In der Fig. 1 ist die in einer FEM (Finite Elemente Methode)-Simulation erstellte räumliche Verteilung der auf ein herkömmliches Gassackgewebe wirkenden Spannungen gezeigt. Die Verteilung entspricht der Verteilung eines Lenkradgassackes bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs mit 50 km/h und einem ungegurteten Dummy, der einen Fahrzeuginsassen simulieren soll. Dabei wird deutlich, daß die Spannungen, denen das Gassackgewebe ausgesetzt ist, über die Gewebefläche sehr variieren. So ist beispielsweise die Spannungsbelastung auf das Gewebe auf der Vorderseite (Fig. 1a) des Gassacks im Aufprallbereich 10 des Insassen sowie auf der Rückseite (Fig. 1b) des Gassacks im Randbereich 12 besonders groß. In diesen Bereichen besteht die Gefahr, daß das Gewebe beschädigt wird und die Rückhaltefunktion des Gassacks damit beeinträchtigt ist. Dies soll bei einem Gassack aus dem erfindungsgemäßen Gewebe vermieden werden, wie im folgenden anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform erklärt werden soll:In Fig. 1, in a FEM (finite element method) is created simulation spatial distribution of the forces acting on a conventional airbag fabric voltages shown. The distribution corresponds to the distribution of a steering wheel gas bag in the event of a frontal impact of the vehicle at 50 km / h and an unbelted dummy which is intended to simulate a vehicle occupant. It becomes clear that the tensions to which the gas bag fabric is exposed vary greatly across the fabric surface. For example, the tension on the fabric on the front ( FIG. 1a) of the gas bag in the impact area 10 of the occupant and on the back ( FIG. 1b) of the gas bag in the edge area 12 is particularly high. In these areas there is a risk that the fabric will be damaged and the retention function of the gas bag will be impaired. This is to be avoided in the case of an airbag made from the fabric according to the invention, as will be explained in the following using a particularly preferred embodiment:

Ein erfindungsgemäßes textiles Gewebe, welches insbesondere als Gassackgewebe für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen vorgesehen ist, ist aus einer Polymerfaser gebildet und weist eine Bruchdehnung von mindestens 90% und eine Zugfestigkeit von maximal 1400 N/5 cm auf. Herkömmliche auf dem Markt befindliche Gewebe dagegen weisen eine Bruchdehnung zwischen 35% und 45% und eine Zugfestigkeit zwischen 2,2 kN/5 cm und 3,8 kN/5 cm auf. Das Gewebe weist weiterhin einen Titer von etwa 350 dtex auf und ist damit weniger als halb so groß wie der Titer eines herkömmlichen Gassackgewebes von etwa 800 dtex. Der kleinere Titer ergibt sich durch die Verwendung einer dünneren Faser für das Gewebe. Die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung des Gewebes werden durch den Verstreckungsgrad der Polymerfaser, die zur Herstellung des Gewebes verwendet wird, eingestellt.A textile fabric according to the invention, which in particular as Airbag fabric intended for a restraint system in vehicles is out a polymer fiber and has an elongation at break of at least 90% and a maximum tensile strength of 1400 N / 5 cm. Conventional on the Fabrics on the market, on the other hand, have an elongation at break of between 35% and 45% and a tensile strength between 2.2 kN / 5 cm and 3.8 kN / 5 cm. The Tissue still has a titer of around 350 dtex and is therefore less than half the titer of a conventional gas bag fabric of about 800 dtex. The smaller titer results from the use of a thinner one Fiber for the fabric. The tensile strength and the elongation at break of the fabric are determined by the degree of stretching of the polymer fiber, which is used to produce the Fabric used is discontinued.

Das Verstrecken ist ein Teilprozeß bei der Herstellung von Synthesefasern. Dem Verstrecken geht das Spinnen voraus. Dabei wird das zur Faserherstellung benutzte Polymer durch Aufschmelzen oder Lösen in eine fließfähige Form gebracht und durch engporige Öffnungen gepreßt. Die Verfestigung des Spinnfadens erfolgt dann beim Schmelzspinnen durch Abkühlung und beim Lösungsspinnen durch Verdampfen des Lösungsmittels. Die nach dem Spinnen wahllos orientierten kettenförmigen Moleküle des Polymers werden durch das anschließende Verstrecken in Richtung der späteren Faserachse ausgerichtet. Dadurch erhält der Faden die nötige Zugfestigkeit und wird zu einem brauchbaren Faserstoff für ein textiles Gewebe. Mit der Zunahme der Zugfestigkeit bei zunehmendem Verstreckungsgrad der Faser ist eine Abnahme der Bruchdehnung verbunden. Nach dem Verstrecken erfolgt dann noch eine thermische Nachbehandlung (Fixieren) der Faser, bei der die Molekülketten von inneren Spannungen befreit werden.Drawing is a sub-process in the manufacture of synthetic fibers. Spinning precedes stretching. This becomes fiber production used polymer by melting or dissolving in a flowable form brought and pressed through narrow-pore openings. The consolidation of the Spinning thread then takes place during melt spinning by cooling and during Solution spinning by evaporating the solvent. The one after spinning randomly oriented chain-shaped molecules of the polymer are identified by the subsequent stretching aligned in the direction of the later fiber axis. This gives the thread the necessary tensile strength and becomes a usable one Fibers for a textile fabric. With the increase in tensile strength at The increasing degree of stretching of the fiber is a decrease in the elongation at break connected. After stretching, there is then a thermal one Post-treatment (fixation) of the fiber, in which the molecular chains of inner Tensions are released.

So ist es möglich, die Zugfestigkeit und Bruchdehnung des Gewebes über den Verstreckungsgrad der aus dem Gewebe hergestellten Polymerfaser einzustellen. Die Verwebung des erfindungsgemäßen Gassacks dagegen ist die gleiche wie die eines herkömmlichen Gassacks. Das Gewebe kann beispielsweise mit einer Leinwandbindung oder Panamabindung gewebt sein. Die Luftdurchlässigkeit des Gewebes im dynamischen Fall ist auch bei doppelter Dehnung des Gewebes im Vergleich zu der Dehnung eines herkömmlichen Gewebes in etwa gleich groß, da verhindert wird, daß sich die Poren zwischen den Kett- und Schußfäden des Gewebes weiter öffnen. Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Wasch- und Trocknungsprozeß erreicht werden.So it is possible to measure the tensile strength and elongation at break of the fabric over the Adjust the degree of stretching of the polymer fiber made from the fabric. The interweaving of the gas bag according to the invention, however, is the same as that of a conventional gas bag. The fabric can, for example, with a Plain weave or Panama weave. The air permeability of the Tissue in the dynamic case is also with double stretch of the fabric in the Compared to the stretch of a conventional fabric about the same size because is prevented that the pores between the warp and weft threads of the Open the tissue further. This can be done, for example, with a suitable washing machine. and drying process can be achieved.

Im Rückhaltefall (hier ist beispielsweise ein Frontalaufprall beschrieben) wird der Gasgenerator aktiviert, der Lenkradgassack entfaltet sich und der Fahrzeuginsasse wird in Richtung des sich entfaltenden Gassacks beschleunigt. Während des Entfaltens und durch das Wechselwirken mit dem Fahrzeuginsassen wirken auf das Gewebe Kräfte, die je nach der Lage auf der Gassackoberfläche unterschiedlich groß sein können (siehe Fig. 1). Die auf das Gewebe wirkenden Kräfte bewirken eine Dehnung des Gewebes. Die Dehnung kann elastisch oder plastisch sein. Durch die im Vergleich zu einem herkömmlichen Gassackgewebe große Bruchdehnung und kleine Zugfestigkeit des erfindungsgemäßen Gewebes ist die Dehnung des Gewebes bei gleichen Unfallbedingungen deutlich größer, ohne zu einer Beschädigung des Gewebes zu fuhren. So wird ein Großteil der kinetischen Energie des Fahrzeuginsassen durch das Gewebe aufgenommen, indem es sich plastisch oder elastisch in Richtung des Gassackinneren dehnt. Dadurch reduziert sich das Gassackvolumen bei gleichbleibender Gasmasse, was wiederum einen höheren Gasinnendruck zur Folge hat. Dieser erhöhte Gasinnendruck wirkt nun als Kraft auf das gesamte Gassackgewebe und bewirkt eine Dehnung des gesamten Gewebes und damit eine Vergrößerung des Gassackvolumens und eine Reduktion des Gasinnendrucks. Durch die Dehnung kann das Gassackgewebe also im Falle eines erhöhten Gasinnendrucks den auftretenden Kräften entgegenwirken. Das Dehnungsvermögen des Gassackgewebes bewirkt weiterhin, daß die negative Beschleunigung des zurückgehaltenen Fahrzeuginsassen kleiner ist als bei einem herkömmlichen Gassackgewebe. Dies reduziert die Verletzungsgefahr des Fahrzeuginsassen, ebenso wie der niedrige Titer des Gewebes von 350 dtex. Durch die niedrigere Masse des Gassackgewebes im Vergleich zu der Masse eines herkömmlichen Gassackgewebes ist es möglich, kleinere Treibladungen zu verwenden und die Entfaltungsgeschwindigkeit eines herkömmlichen Gassacks beizubehalten. Die Massenabnahme des Gassackmaterials bewirkt aber eine kleinere kinetische Energie des sich entfaltenden Gassacks. Dies verringert die Verletzungsgefahr eines Fahrzeuginsassen, der von dem sich entfaltenden Gassack getroffen wird.In the event of a restraint (for example, a frontal impact is described here), the gas generator is activated, the steering wheel gas bag is deployed and the vehicle occupant is accelerated in the direction of the deploying gas bag. During the unfolding and through the interaction with the vehicle occupant, forces act on the fabric, which can vary in size depending on the position on the surface of the gas bag (see FIG. 1). The forces acting on the tissue cause the tissue to stretch. The stretch can be elastic or plastic. Due to the high elongation at break and the low tensile strength of the fabric according to the invention compared to a conventional gas bag fabric, the elongation of the fabric is significantly greater under the same accident conditions, without causing damage to the fabric. A large part of the kinetic energy of the vehicle occupant is absorbed by the fabric by stretching plastically or elastically towards the interior of the gas bag. This reduces the gas bag volume while maintaining the gas mass, which in turn results in a higher gas pressure. This increased internal gas pressure now acts as a force on the entire gas bag fabric and causes the entire fabric to expand, thereby increasing the gas bag volume and reducing the internal gas pressure. Due to the expansion, the gas bag fabric can counteract the forces that occur in the event of an increased gas pressure. The stretchability of the airbag fabric also has the effect that the negative acceleration of the restrained vehicle occupant is smaller than in the case of a conventional airbag fabric. This reduces the risk of injury to the vehicle occupant, as does the low titer of the fabric of 350 dtex. Due to the lower mass of the gas bag fabric compared to the mass of a conventional gas bag fabric, it is possible to use smaller propellant charges and to maintain the rate of deployment of a conventional gas bag. The decrease in mass of the gas bag material, however, causes a smaller kinetic energy of the gas bag that is unfolding. This reduces the risk of injury to a vehicle occupant who is hit by the gas bag which is unfolding.

Claims

1. Textile fabric, in particular gas bag fabric for a restraint system in vehicles, which is formed from a polymer fiber, characterized in that the fabric has an elongation at break of at least 90% and a tensile strength which does not exceed 1400 N / 5 cm.

2. Textile fabric according to claim 1, characterized in that the Tissue has a titer between 300 dtex and 600 dtex.

3. Textile fabric according to claim 2, characterized in that the Tissue has a titer of 400 to 500 dtex, in particular about 350 dtex.

4. Textile fabric according to one of claims 2 to 3, characterized characterized in that the titer is greater than the thickness of those used for production Polymer fiber is set.

5. Textile fabric according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the tensile strength of the fabric and the elongation at break of the Fabric by the degree of stretching used to make the fabric polymer fiber used is set.