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Die Erfindung betrifft einen Airbag für ein Kraftfahrzeug.
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In Kraftfahrzeugen werden Airbags als Rückhaltesysteme verwendet, um im Falle einer Kollision einen Kontakt von Körperteilen, insbesondere Kopf und Brust, eines Fahrzeuginsassen mit Teilen im Fahrzeuginnenraum, beispielsweise einer Instrumententafel, zu verhindern. Weitere Ansätze zielen auf die Entwicklung von Airbags außen am Fahrzeug, beispielsweise an einer Stoßstange, um Fußgänger oder Radfahrer im Falle einer Kollision zu schützen.
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Vorteilhaft ist ein abgestimmtes Rückhaltesystem zur Verzögerung des Insassen mit einem minimalen Kraftniveau. Dadurch wird die Belastung des Insassen im Kollisionsfall klein gehalten. Auf Grund der Einflussfaktoren des Fahrzeuginsassen, wie z.B. dessen Größe, Gewicht, Alter, Sitzposition, und der Unfallschwere wurden adaptive Airbagsysteme entwickelt. Diese adaptiven Airbags des Standes der Technik variieren die Größe oder auch die Form des ausgelösten Airbags.
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Die
DE 102 21 659 A1 beschreibt ein Airbagmodul mit einem Gassack bei dem Mittel zur Druckentlastung des aufgeblasenen Gassacks vorgesehen sind, die nach einer vorbestimmbaren Zeitdauer wirksam werden und welche nach der vorbestimmbaren Zeitdauer an einem unter Gasdruck stehenden Bereich des Airbagmoduls einen Zugang zur Umgebung schaffen, um einen Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen. Als Mittel zur Druckentlastung wird unter anderem eine Durchlasseinrichtung beschrieben, welche eine Verbindung in Form einer Öffnung oder eines Durchgangs mindestens eines unter Druck stehenden Teils des Airbagmoduls mit der Umgebung schafft. Als Durchlasseinrichtung wird dort beispielhaft ein Brennelement erwähnt, welches eine Öffnung in das Gewebe des Gassacks brennt. Das Brennelement wird beschrieben als ein Hitze erzeugendes Element, insbesondere ein Metallfaden, der in mindestens einen Bereich des Gassacks eingewebt oder eingebaut ist, und in diesen durch seine Temperaturerhöhung eine Öffnung brennt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Airbag zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Druckentlastungsmittel am Gassack vorgesehen ist, das eine beim Auslösevorgang des Airbags wählbare Größe einer Ausströmöffnung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen adaptiven Airbag mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung.
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Gemäß einem Aspekt weist ein erfindungsgemäßer Airbag einen Gassack auf, wobei am Gassack wenigstens eine Durchlasseinrichtung vorgesehen ist, welche eine Verbindung in Form einer Ausströmöffnung oder eines Durchgangs mindestens eines unter Druck stehenden Teils des Gassacks mit der Umgebung schafft, um einen Druckausgleich mit der Umgebung zu ermöglichen, wobei die Durchlasseinrichtung wenigstens ein Brennelement aufweist, welches die Ausströmöffnung in das Gewebe des Gassacks brennt, wobei die Durchlasseinrichtung eingerichtet ist, beim Auslösevorgang des Airbags die Größe der Ausströmöffnung wählbar einzustellen.
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Der Airbag umfasst hier als Begriff den eigentlichen Gassack und weitere Komponenten, wie z.B. einen Gasgenerator des Airbags, der Gas zum Befüllen des Gassacks zur Verfügung stellt und eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen des Gases zum Gassack. Der Gasgenerator kann chemische Substanzen, die beispielsweise elektrisch gezündet werden und beim Verbrennen Gas zum Befüllen des Gassacks erzeugen oder auch Druckgasflaschen umfassen. Der Gassack wird hier in dem Sinne breit verstanden, dass verschiedenste Gase zum Befüllen des Gassacks zum Einsatz kommen können. Der Airbag umfasst beispielsweise eine Steuerung, die auf Basis von Beschleunigungsinformationen des Fahrzeugs den Gasgenerator auslöst.
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Ein Vorteil dieses Airbags liegt darin, dass die Ausströmöffnung in der Größe variiert werden kann. Sie kann also nicht nur geschlossen oder ganz geöffnet sein, sondern es sind auch Zwischenzustände möglich. Die Menge aus dem Gassack ausströmender Luft pro Zeiteinheit kann dadurch bei einem gegeben Druck im Gassack verändert und eingestellt werden. Dies ermöglicht, dass der Druckabfall durch das Ausströmen des Gases aus dem Gassack und auch der Druck im Gassack eingestellt werden kann. Situationsspezifisch kann damit ein gewünschter Druck im Gassack erzielt werden. Beispielsweise ist es möglich, bei leichten Fahrzeuginsassen oder einer geringen Aufprallverzögerung einen schnelleren Gasaustritt aus dem Gassack und damit einen geringeren Druck im Gassack zu realisieren. Dabei kann der Gasgenerator bzw. die Gaszuführeinrichtung unverändert bleiben. Es kann somit ein technisch einfacher und robuster adaptiver Airbag zur Verfügung gestellt werden. Ist die Durchlasseinrichtung mit der Steuerung des Airbags steuerungstechnisch vernetzt, kann der Querschnitt der Ausströmöffnung in Abhängigkeit von der Menge des durch den Gasgenerator pro Zeit generierten Gases oder einer Stellung eines Ventils in der Gaszuführeinrichtung eingestellt werden. Dies ermöglich ein sehr flexibles Einstellen eines „Druck über der Zeit“ – Verlaufs im Gassack.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Brennelement als Metallfaden ausgeführt, der in mindestens einen Bereich des Gassacks eingewebt oder eingebaut oder auf diesen aufgebracht, insbesondere aufgeklebt ist, und in diesen durch seine Temperaturerhöhung die Ausströmöffnung brennt. Im Betrieb wird dazu an den Metallfaden eine Spannung angelegt, die einen Stromfluss im Metallfaden und dessen Erwärmung bewirkt. Das Einweben oder Einbauen des Metallfadens in den Gassack ermöglicht eine besonders haltbare Verbindung von dem Metallfaden und dem Gassack. Ferner kann der Metallfaden an einem großen Teil seines Umfangs Wärme auf das Gewebe des Gassacks übertragen. Dies ermöglicht einen besonders guten Wärmeeintrag in das Gewebe und somit eine sichere und schnelle Durchtrennung des Gewebes zur Erzielung der Ausströmöffnung. Das Aufbringen des Metallfadens auf den Gassack hat den Vorteil, dass es beispielsweise als Aufkleben oder Aufdampfen produktionstechnisch sehr kostengünstig realisierbar ist. Ferner wird der Gewebeverbund des Gassacks dabei nicht durch das Einbringen der Metallfäden verändert bzw. geschwächt. Dadurch können auch Standardgassäcke mit Metallfäden versehen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Metallfaden als Brennelement wenigstens mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich vorgesehen, die einen unterschiedlichen Drahtquerschnitt des Metallfadens aufweisen. Beispielsweise ist der Drahtquerschnitt des ersten Bereichs größer als der des zweiten Bereichs. Der zweite Bereich wird dadurch stärker erwärmt. Bei einer bestimmten Spannung, angelegt an den Metallfaden, kann damit selektiv der zweite Bereich des Metallfadens die Ausströmöffnung in den Gassack brennen. Die Form und Größe der Ausströmöffnung kann damit durch die an den Metallfaden angelegte Spannung einfach variiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Brennelement wenigstens einen ringförmigen Abschnitt auf. Der ringförmige Abschnitt ist beispielsweise als Kreisringsegment geformt. Durch das Brennelement, beispielsweise ein Erwärmen des Metallfadens, entsteht die Öffnung im Inneren des ringförmigen Abschnitts. Dabei wird das Gewebe des Gassacks im Bereich des Kreisringsegmentes durchtrennt. Durch eine entsprechende Formgebung des ringförmigen Abschnitts kann der Ausströmöffnung eine gewünschte Form gegeben werden. Die Ausbildung des ringförmigen Abschnitts als Kreisringsegment bietet gegenüber einer Ausbildung als geschlossener Kreis den Vorteil, dass das Gewebematerial, das zur Erstellung der Ausströmöffnung gelöst wird, noch in einem Bereich mit dem Gassack verbunden bleibt und daher nicht ausgeworfen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform sind wenigstens zwei ringförmige Abschnitte vorgesehen, wobei davon ein erster ringförmiger Abschnitt innerhalb eines zweiten ringförmigen Abschnitts verläuft. Diese Anordnung ermöglicht es, mittels des ersten ringförmigen Abschnitts eine kleinere Ausströmöffnung zu realisieren als mittels des zweiten ringförmigen Anschnitts. Dazu ist der erste ringförmige Abschnitt beispielsweise aus einem dünneren Metallfaden hergestellt als der zweite ringförmige Abschnitt. Bei einer ersten geringeren Spannung erwärmt sich dann lediglich der erste ringförmige Abschnitt so stark, dass er eine Ausströmöffnung durch Trennen des Gewebematerials des Gassacks erstellt. Bei einer größeren angelegten Spannung erwärmt sich dann auch der zweite Metallfaden so stark, dass er das Gewebematerial zur Erstellung einer größeren Ausströmöffnung durchtrennt. Auf diese Weise können technisch einfach und robust verschiedene Größen und auch Formen von Ausströmöffnungen realisiert werden. Es sind auch mehr als zwei Stufen realisierbar. Die ringförmigen Abschnitte können an eine gemeinsame Spannungsversorgung, z.B. parallel geschaltet, angeschlossen werden. Ebenso ist es möglich, die ringförmigen Abschnitte unabhängig voneinander mit einer Spannung zu versorgen und zu schalten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform verästelt sich das Brennelement in wenigstens zwei auseinander laufende Teile. Sind die beiden auseinander laufenden Teile geradlinig, kann damit eine Art dreieckige Ausströmöffnung realisiert werden. Beispielsweise sind die auseinander laufenden Teile dazu V-förmig auseinander laufend angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform vergrößert sich bei einem als Metallfaden ausgebildeten Brennelement der Drahtquerschnitt wenigstens eines der auseinander laufenden Teile mit zunehmendem Auseinanderlaufen. Wird der Draht dabei dadurch aufgeheizt, dass er von Strom durchflossen wird, erhitzt sich der dünnere Teil des Drahtes stärker. Es wird somit mit zunehmender an den Metallfaden angelegter Spannung ein immer größerer etwa dreieckiger Ausschnitt als Ausströmöffnung am Gassack erzeugt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung weiter erläutert.
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Es zeigt schematisch:
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1 einen Ausschnitt eines Airbags;
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2 einen Airbag, an dessen Gassack eine variable Ausströmöffnung vorgesehen ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 einen Airbag, an dessen Gassack eine variable Ausströmöffnung vorgesehen ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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4 einen Airbag, an dessen Gassack eine variable Ausströmöffnung vorgesehen ist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Airbags 1. Dargestellt ist schematisch ein Gassack 3 des Airbags 1 in ausgelöstem, d.h. entfaltetem Zustand. Am Gassack 3 ist eine Ausströmöffnung 5 dargestellt, die bei diesem Ausführungsbeispiel etwa kreisrund ist. Die Ausströmöffnung 5 ist in das Gewebe des Gassacks 3 eingebracht und schafft einen Druckausgleich eines unter Druck stehenden Teils des Gassacks 3 mit der Umgebung. Ein Brennelement 7 einer Durchlasseinrichtung 9 ist die Ausströmöffnung 5 umgebend dargestellt. Das Brennelement 7 ist eingerichtet, die Ausströmöffnung 5 in das Gewebe des Gassacks 3 zu brennen. Dazu ist das Brennelement 7 bei diesem Ausführungsbeispiel als Metallfaden ausgeführt in das Gewebe des Gassacks 3 eingearbeitet. Ferner sind im Bild mit “+“ und “–“ markierte Drähte dargestellt, die zu jeweils einem Ende des Brennelements verlaufen und eine Spannungsversorgung des Brennelements 7 bilden. Wird bei “+“ und “–“ eine Spannung angelegt, wird das Brennelement 7, hier der Metallfaden, unter Spannung gesetzt. Der dadurch bedingte Stromfluss durch das Brennelement 7 ermöglicht eine Erwärmung des Brennelements 7 nach dem bei Glühfäden bekannten Prinzip. Das aufgeheizte Brennelement 7 vermag dann die Ausströmöffnung 5 in den Gassack 3 zu brennen.
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2 zeigt einen Airbag 1, an dessen Gassack 3 eine variable Ausströmöffnung 5 vorgesehen ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Ein Brennelement 7 zum Realisieren der Ausströmöffnung 5 durch ein Erwärmen des Gewebematerials des Gassacks 3 ist als Metallfaden ausführt. Das Brennelement 7 weist einen ersten Bereich 13 und einen zweiten Bereich 15 auf, die einen unterschiedlichen Drahtquerschnitt des Metallfadens 7 aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Drahtquerschnitt im ersten Bereich 13 größer als im zweiten Bereich 15. Beide Bereiche 13, 15 sind endseitig mit der schon anhand von 1 beschriebenen Spannungsversorgung 11 verbunden. Beide Bereiche 13, 15 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in Serie geschaltet. Wird eine Spannung an die in Serie geschalteten Bereiche 13, 15 angelegt, werden beide von einem gleich großen Strom durchströmt. Der zweite Bereich 15 wird stärker erwärmt, da der Leitungsquerschnitt dort geringer ist. Bei einer bestimmten Spannung, angelegt an das Brennelement 7, kann damit selektiv der zweite Bereich 15 des Brennelementes 7 die Ausströmöffnung 5 in den Gassack 3 brennen, während der erste Bereich 13 bei dieser Spannung noch zu kalt dafür ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel formt das Betätigen lediglich des ersten Bereichs 13 somit in etwa eine halbkreisförmige Ausströmöffnung 5. Die Form und Größe der Ausströmöffnung kann somit durch die an das Brennelement 7 angelegte Spannung einfach variiert werden. Dadurch ist die Durchlasseinrichtung 9 eingerichtet, beim Auslösevorgang des Airbags 1 die Größe der Ausströmöffnung 5 wählbar einzustellen.
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3 zeigt einen Airbag 1, an dessen Gassack 3 eine variable Ausströmöffnung 5 vorgesehen ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Brennelement 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit drei Bereichen vorgesehen, so dass drei verschieden große Ausströmöffnungen 5 in das Gewebe des Gassacks 3 brennbar sind. Dazu weist das Brennelement 7 einen ersten ringförmigen Abschnitt 17, der bei diesem Ausführungsbeispiel als Kreisringsegment geformt ist, einen darum herum verlaufenden zweiten ringförmigen Abschnitt 19 und einen um den zweiten ringförmigen Abschnitt 19 herum verlaufenden dritten ringförmigen Abschnitt 21 auf. Die ringförmigen Abschnitte 17, 19, 21 sind mittels der Spannungsversorgung 11 parallel geschaltet. Das bei diesem Ausführungsbeispiel als Metallfaden ausgeführte Brennelement 7 kann durch ein Erwärmen im Inneren jedes der ringförmigen Abschnitte 17, 19, 21 die Ausströmöffnung im Gassack 3 erzeugen. Dabei wird das Gewebe des Gassacks 3 im Bereich des jeweiligen ringförmigen Abschnitts 17, 19, 21 durchtrennt. Dadurch, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die ringförmigen Abschnitte 17, 19, 21 parallel geschaltet mit der Spannungsversorgung 11 verbunden sind, können sie einfach gemeinsam unter Spannung gesetzt werden, ohne dass weitere Schaltkomponenten erforderlich sind. Dies macht den Aufbau einfach, kostengünstig und robust. Der erste ringförmige Abschnitt 17 ist aus einem dünneren Metallfaden hergestellt als der zweite ringförmige Abschnitt 19. Der zweite ringförmige Abschnitt 19 wiederum ist aus einem dünneren Metallfaden hergestellt als der dritte ringförmige Abschnitt 21. Bei einer ersten geringeren Spannung erwärmt sich dann lediglich der erste ringförmige Abschnitt 17 so stark, dass er eine Ausströmöffnung 5 durch Trennen des Gewebematerials des Gassacks 3 erstellt. Bei einer größeren angelegten Spannung erwärmt sich dann auch der zweite ringförmige Abschnitt 19 so stark, dass er das Gewebematerial des Gassacks 3 zur Erstellung einer größeren Ausströmöffnung 5 durchtrennt. Erst bei einer weiteren Steigerung der Spannung wird der Gassack 3 vom dritten ringförmigen Abschnitt 21 durchtrennt. Auf diese Weise können technisch einfach und robust verschiedene Größen und auch Formen von Ausströmöffnungen 5 realisiert werden. Die ringförmigen Abschnitte 17, 19, 21 können natürlich auch unabhängig voneinander mit einer Spannungsversorgung 11 verbunden und dann separat schaltbar vorgesehen werden.
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4 zeigt einen Airbag 1, an dessen Gassack 3 eine variable Ausströmöffnung 5 vorgesehen ist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Brennelement 7 verästelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel in zwei auseinander laufende Teile 23a, 23b. Die Teile 23a, 23b verlaufen V-förmig auseinander. Das Brennelement 7 ist wieder als Metallfaden ausgebildet. Der Drahtquerschnitt der auseinander laufenden Teile 23a, 23b vergrößert sich mit zunehmendem Auseinanderlaufen. Wird eine Spannung mittels der Spannungsversorgung 11 an die auseinander verlaufenden Teile 23a, 23b des Brennelementes 7 angelegt, erwärmen sich die dünneren Teile des als Metallfaden ausgebildeten Brennelementes 7 stärker, da die Stromführungskapazität mit zunehmenden Querschnitt des Metallfadens zunimmt. Erst mit zunehmender Spannung erwärmen sich die weiter voneinander beabstandeten Teile des Brennelementes 7. Auf diese Weise kann je nach angelegter Spannung eine unterschiedlich große, hier dreieckig ausgebildete, Ausströmöffnung 5 in das Gewebe des Gassacks 3 eingebrannt werden. Ein Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass die Größe der Ausströmöffnung stufenlos wählbar ist, Ferner bleibt der Gewebebereich, der später die Ausströmöffnung 5 bildet, am Gassack 3 durch einen nicht durchtrennten Gewebebereich des Gassacks 3 hängen und fliegt nicht umher.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Airbag
- 3
- Gassack
- 5
- Ausströmöffnung
- 7
- Brennelement
- 9
- Durchlasseinrichtung
- 11
- Spannungsversorgung
- 13
- erster Bereich
- 15
- zweiter Bereich
- 17
- erster ringförmiger Abschnitt
- 19
- zweiter ringförmiger Abschnitt
- 21
- dritter ringförmiger Abschnitt
- 23a, 23b
- auseinander laufende Teile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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