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Die Erfindung betrifft einen Gassack mit einer adaptiven Ventilationseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Insbesondere dem Oberkörper eines Insassen zugeordnete Frontgassäcke, aber auch andere Arten von Gassäcken, benötigen eine Ventilationseinrichtung, welche eine relativ starke Ventilation des vom Gassack umschlossenen Gasraumes erlauben, um ihre Schutzfunktion so gut wie möglich erfüllen zu können. Im einfachsten Fall besteht eine solche Ventilationseinrichtung aus einer Durchbrechung in der Gassackhülle des Gassacks, durch welches Gas ausströmt, sobald der Druck innerhalb der Gassackhülle größer ist als der Außendruck. Je größer man den freien Querschnitt dieses Loches wählt, desto größer ist natürlich die Ventilation.
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Trotz des häufigen Bedarfs nach einer starken Ventilation ist es natürlich in der Regel erwünscht, dass sich der Gassack bei Betätigung des zugeordneten Inflators (meist eines Gasgenerators) schnell entfaltet, und dass ein Gasgenerator mit nur relativ geringer Leistung und somit auch nur geringem Gewicht eingesetzt werden kann. Die gattungsbildende
DE 10 2011 115 705 A1 schlägt hierzu einen Gassack mit einer Durchbrechung vor, wobei der Gasabfluss durch diese Durchbrechung im Ausgangszustand jedoch durch eine dehnbare Membran blockiert ist. Diese Membran ist mittels eines zweilagigen Verstärkungselementes mittelbar mit der Gassackhülle verbunden, wobei die beiden Lagen dieses Verstärkungselementes jeweils ein Loch aufweisen und wobei die Durchbrechung in der Gassackhülle und die Löcher deckungsgleich übereinander angeordnet sind. Steigt der Druck innerhalb der Gassackhülle (d.h. innerhalb des Gasraumes), so dehnt sich diese Membran aus, wobei der Gasauslass durch die Durchbrechung zunächst blockiert bleibt. Überschreitet die Druckdifferenz zwischen Gasraum und Außenraum einen vorbestimmten Wert, so birst die Membran und Gas kann aus der Gassackhülle austreten, d.h., dass dann eine Ventilation durch die Durchbrechung auftritt. Die Membran kann hierbei in einem doppellagigen Verstärkungselement gehalten sein, so dass die Ventilationsöffnung in diesem Fall durch ein Loch in der äußeren Lage dieses Verstärkungselements gebildet wird.
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Ähnliches zeigt die DE 602 20 104 T2.
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Aus der
US 4 111 458 A ist ein Gassack mit einer Ventilationseinrichtung bekannt, bei der eine Ventilationsöffnung mit einer gasdurchlässigen, dehnbaren Membran verschlossen ist, so dass Gas durch diese Membran ausströmen kann. Die Membran soll auch bei großem Innendruck im Gassack intakt bleiben.
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Einen Gassack mit einer relativ aufwendigen adaptiven Ventilationseinrichtung zeigt die
DE 10 2008 027 036 A1 .
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Die in der
DE 10 2011 115 705 A1 beschriebene Ventilationseinrichtung hat sich in der Praxis bewährt und es ist auch eine Membran bekannt, welche alle Anforderungen nach Alterungsbeständigkeit und Reproduzierbarkeit der Reißfestigkeit erfüllt. Da die beiden genannten Parameter natürlich sehr kritisch sind, sind die Tests, welche durchgeführt werden müssen, um eine Membranart als qualifiziert zu erachten, relativ aufwendig. Es besteht deshalb der Wunsch, ein und dieselbe Membranart (d.h. insbesondere eine Membran bestimmter Dicke und bestimmter chemischer Zusammensetzung) für viele unterschiedliche Anwendungen zu nutzen.
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In der Regel ist die von der Membran abgedeckte Ventilationsöffnung - das heißt die Durchbrechung in der Gassackhülle und/oder das Loch oder die Löcher in einem Verstärkungselement - kreisförmig, wobei grundsätzlich auch andere Formen denkbar sind. Geht man von einer kreisförmigen Ventilationsöffnung aus, so ist der Differenzdruck, ab welchem die Membran reißt, durch den Durchmesser der Ventilationsöffnung und durch die Eigenschaften der Membran vollständig definiert. Hierbei gilt, dass bei gegebener Membran der Differenzdruck umso kleiner ist, je größer der Durchmesser der Ventilationsöffnung ist. Man stößt somit auf Probleme, wenn man bei gegebener Membran eine starke Ventilation und dennoch einen hohen Differenzdruck wünscht.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Gassack dahingehend weiterzubilden, dass bei gegebener Membran sowohl ein hoher Grenzdruck als auch eine hohe Ventilationsleistung erzielt werden kann. Hierbei soll sich der Herstellungsaufwand nicht, oder nur unwesentlich erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gassack mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Wie beim Gassack der
DE 10 2011 115 705 A1 auch, weist der Gassack eine Ventilationsöffnung auf, welche im Ausgangszustand mittels einer dehnbaren Membran verschlossen ist. Die Ventilationsöffnung ist durch ein Loch in einem doppellagigen Verstärkungselement gebildet. Erfindungsgemäß erstreckt sich wenigstens ein Steg durch die Ventilationsöffnung, welcher diese in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt, so dass auch die sich bei Überdruck im Gasraum nach außen ausdehnende Membran in wenigstens zwei Abschnitte unterteilt wird. Geht man von einer kreisförmigen Ventilationsöffnung aus, welche von der Membran verschlossen wird, so verringert der Steg die zur Verfügung stehende Ventilationsfläche kaum, durch die Zweiteilung der Membran wird der Grenzdruck, ab welcher die Membran reißt, jedoch deutlich nach oben verschoben. Der Steg ist Bestandteil des Verstärkungselementes, was zu einer guten Reproduzierbarkeit der Ereignisse führt und wodurch eine Beschädigung der Membran mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Somit wird mit einfachen Mitteln das oben definierte Ziel erreicht, wobei sich der Herstellungsaufwand gegenüber dem aus der
DE 10 2011 115 705 A1 bekannt gewordenen Stand der Technik kaum oder gar nicht erhöht, insbesondere auch, weil man für die adaptive Ventilationsöffnung nur eine einzige Membran benötigt, wie im Stand der Technik auch.
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Es ist zu bevorzugen, das Verstärkungselement mit der Membran auf der Innenseite der Gassackhülle anzuordnen, wobei es in diesem Fall weiter bevorzugt ist, dass der Durchmesser der Durchbrechung in der Gassackhülle größer ist als der Durchmesser des ersten Loches, so dass das erste Loch vollständig von der Durchbrechung umschlossen ist. Hierdurch wird eine Berührung zwischen Membran und Gassackhülle vermieden, was günstig für eine gute Reproduzierbarkeit und einen hohen Differenzdruck ist. im Fall mehrerer Stege, insbesondere im Fall von zwei Stegen, ist es möglich, einen Steg dem Verstärkungselement und einen Steg der Gassackhülle zuzuordnen.
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In manchen Anwendungsfällen ist es zu bevorzugen, dass genau ein Steg vorgesehen ist, welcher die Ventilationsöffnung in zwei voneinander getrennte, vorzugsweise gleich große Abschnitte unterteilt. Eins asymmetrische Unterteilung der Ventilationsöffnung ist jedoch ebenso möglich.
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In anderen Anwendungsfällen ist es zu bevorzugen, mehrere Stege oder einen verzweigten, insbesondere kreuzförmigen Steg vorzusehen, sodass die Ventilationsöffnung in mehr als zwei Abschnitte unterteilt wird.
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Es ergeben sich somit viele Designmöglichkeiten, was ein gutes „Feintuning“ der adaptiven Ventilationseinrichtung ermöglicht.
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Es ist weiter zu bevorzugen, dass die Membran mit dem Steg nicht direkt verbunden, insbesondere vernäht oder verklebt ist. Auch dies trägt zu einem hohen Differenzdruck und zu einer guten Reproduzierbarkeit bei.
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Um in jedem Zustand eine Mindestventilation zu gewährleisten, ist es weiter zu bevorzugen, zusätzlich zu der zunächst geschlossenen Ventilationsöffnung eine permanent offene zweite Ventilationsöffnung vorzusehen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 Sämtliche Zuschnitte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gassackes, nämlich eines erfindungsgemäßen Fahrer-Frontgassackes,
- 2 Die Membran und das Verstärkungselement für die Membran aus 1 in einer vergrößerten Darstellung,
- 3 Das in 2 Gezeigte nach Ausführung eines ersten Arbeitsschrittes,
- 4 Das in 3 Gezeigte nach Ausführung von zwei weiteren Arbeitsschritten,
- 5 Sämtliche in 1 gezeigten Bestandteile, bis auf den Vorderseiten-Zuschnitt der Gassackhülle, nach weiteren Produktionsschritten,
- 6 Einen Schnitt entlang der Ebene A-A in 1 in einem Zustand, in dem zwischen Gasraum und Außenraum keine Druckdifferenz herrscht,
- 7 Das in 6 Gezeigte in einem Zustand, in dem der Gasraum mit Gas befüllt ist, so dass zwischen Gasraum und Außenraum eine Druckdifferenz herrscht, welche unter der Grenz-Druckdifferenz liegt,
- 8 Eine stark schematisierte Schnitt-Darstellung des aus den in 1 gezeigten Bestandteilen bestehenden Gassacks, welcher in einer Lenkradeinheit montiert ist und welcher sich im expandierten Zustand entsprechend 7 befindet,
- 9 Das in 7 Gezeigte nach Überschreiten der Grenz-Druckdifferenz,
- 10 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, wobei jedoch nur der Vorderseiten-Zuschnitt und das Verstärkungselement für die Membran dargestellt sind,
- 11 das Verstärkungselement für die Membran eines dritten Ausführungsbeispiels und
- 12 das Verstärkungselement für die Membran eines vierten Ausführungsbeispiels.
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Die 1 zeigt sämtliche Bestandteile eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gassackes. Die Gassackhülle 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Zuschnitten zusammengesetzt, nämlich aus dem Vorderseitenzuschnitt 10 und aus dem Rückseitenzuschnitt 20. Diese beiden Zuschnitte können beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig sein. Der Vorderseitenzuschnitt 10 weist keinerlei Öffnungen oder Durchbrechungen auf, während der Rückseiten-Zuschnitt 20 drei Öffnungen bzw. Durchbrechungen wie folgt aufweist: Zentral ist eine Gasgenerator-Öffnung 22 vorgesehen, zu welcher kleine Befestigungslöcher (ohne Bezugszeichen) benachbart sind. Weiterhin ist eine permanente Ventilationsöffnung 23 vorgesehen, welche auch als zweite Ventilationsöffnung bezeichnet wird. Schließlich weist der Rückseiten-Zuschnitt 20 eine Durchbrechung 25 auf, welche Teil der nachfolgend beschriebenen adaptiven Ventilationseinrichtung ist. Permanente Ventilationsöffnung 23 und Durchbrechung 25 sind vorzugsweise kreisförmig ausgeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der permanenten Ventilationsöffnung 23 kleiner als der Durchmesser der Durchbrechung 25, was im Allgemeinen auch bevorzugt ist.
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Für die permanente Ventilationsöffnung 23 kann ein Verstärkungsring 30 vorgesehen sein. Weiterhin ist zumindest eine Einblasmund-Verstärkung 32 vorgesehen, welche auch (nicht gezeigt) aus mehreren Lagen bestehen kann.
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Es werden nun die weiteren Bestandteile der adaptiven Ventilationseinrichtung beschrieben, welche außer in 1 auch vergrößert in 2 dargestellt sind. Diese bestehen aus einer elastischen Membran 35 und einem Verstärkungselement 40 für diese Membran. Im montierten Zustand ist dieses Verstärkungselement zweilagig mit einer ersten Lage 41 und einer zweiten Lage 46 ausgebildet, wobei das Verstärkungselement 40 vorzugsweise einstückig mit einer Faltlinie F zwischen den beiden Lagen ausgebildet ist. In beiden Lagen 41, 46 ist ein Loch vorgesehen, wobei beide Löcher im Wesentlichen kreisförmig mit gleichem Durchmesser ausgeführt sind, wobei die Durchmesser kleiner sind als der Durchmesser der Durchbrechung 25. Werden die beiden Lagen 41, 46 entlang der Faltlinie F aufeinander geklappt, so liegen erstes Loch 42 und zweites Loch 48 deckungsgleich aufeinander.
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Durch das erste Loch 42 erstreckt sich ein Steg 44, welcher somit Teil der ersten Lage 41 ist. Das Verstärkungselement 40 besteht vorzugsweise aus einem gewobenen Kunststoffmaterial (ähnlich wie die Gassackhülle) oder aus einer Folie, so dass auch der Steg aus einem solchen Material bestehen kann und bei einer bevorzugten einstückigen Ausführung des Verstärkungselementes auch muss. Der Steg 44 teilt das erste Loch 42 in zwei gleich große Lochabschnitte 42A, 42B, welche beide nahezu halbkreisförmig sind. Der Steg 44 kann mit relativ geringer Breite ausgeführt werden, so dass die Gesamtfläche der beiden Lochabschnitte 42A, 42B nur geringfügig kleiner ist, als die Fläche des ersten Loches ohne Steg 44 wäre.
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In einem ersten Arbeitsschritt, wie in 3 gezeigt ist, wird die Membran 35 auf eine Lage des Verstärkungselementes aufgelegt. Anschließend wird das Verstärkungselement 40 entlang der Faltlinie F gefaltet. In der Regel ist es zu bevorzugen, die Membran 35 zwischen den beiden Lagen 41, 46 des Verstärkungselementes zu fixieren, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel eine erste Verbindungsnaht 51 dient. Es ist jedoch zu betonen, dass eine solche Verbindungsnaht 51 nicht in allen Ausführungsbeispielen zwingend erforderlich ist. Es ist weiterhin zu betonen, dass es im Allgemeinen zu bevorzugen ist, die Membran 35 nicht fest mit dem Steg 44 zu verbinden, insbesondere die Membran 35 mit dem Steg 44 weder zu vernähen, noch zu verkleben, noch zu verschweißen.
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Wie in 5 gezeigt, werden nun das Verstärkungselement, welches die Membran 35 hält, der Verstärkungsring 30 und die Einblasmund-Verstärkung 32 mit dem Rückseiten-Zuschnitt 20 verbunden, vorzugsweise vernäht. Das Verstärkungselement 40 wird hierbei derart auf dem Rückseiten-Zuschnitt 20 angeordnet, dass die Löcher 42, 48 (bezogen auf eine senkrechte Position) vollständig innerhalb der Durchbrechung 35 liegen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verstärkungselement 40 mittels einer zweiten Verbindungsnaht 52 mit dem Rückseiten-Zuschnitt 20 verbunden, wobei diese zweite Verbindungsnaht 52 die Durchbrechung 25 vollständig umläuft. Ein solches vollständiges Umlaufen der Verbindung, welche die Membran 35 zumindest mittelbar (eine nur mittelbare Verbindung ist hier gegeben) mit dem die Durchbrechung 25 umgebenden Bereich der Gassackhülle verbindet, ist aus Dichtigkeitsgründen zwar in der Regel zu bevorzugen, jedoch nicht unbedingt zwingend. Es ist an dieser Stelle weiterhin zu betonen, dass sich das Verstärkungselement 40 auch bis zum Rand des Rückseiten-Zuschnitts 20 erstrecken kann, was die Positionierung vereinfachen kann, was der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht dargestellt ist.
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In einem abschließenden Verfahrensschritt werden Vorderseiten-Zuschnitt 10 und Rückseiten-Zuschnitt 20 mittels einer Randnaht 54 miteinander vernäht, so dass die Gassackhülle 5 entsteht (siehe hierzu auch 8).
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Die 6 zeigt einen Schnitt entlang der Ebene A-A in 5. Das Verstärkungselement 40 für die Membran ist auf der Innenseite der Gassackhülle angeordnet, das heißt in der Darstellung der 6 befindet sich der Gasraum unterhalb der Membran 35.
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Wird der Gasraum G durch einen Gasgenerator mit Gas befüllt, so wölbt sich die Gassackhülle entsprechend auf und die Membran 35 wird aufgrund ihrer Elastizität durch die beiden Lochabschnitte 42A, 42B nach außen gedrückt, wobei sie aufgrund der gewählten Geometrie die umliegende Gassackhülle nicht berührt (gemäß den hier getroffenen Definitionen zählt das Verstärkungselement zum Gassack, aber nicht zur Gassackhülle).
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Die 8 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch den gesamten Gassack, welcher sich in dem in 7 gezeigten Zustand befindet.
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Überschreitet der Druck im Gasraum G einen vorbestimmten Wert, so reißt die Membran 35 und Gas kann durch das zweite Loch 48 durch die beiden Lochabschnitte 42A und 42B des ersten Loches 42 (und somit auch durch die Durchbrechung 25) abströmen (9). Aufgrund der Zweiteilung des ersten Loches 42 mittels des Steges 44 ist der Grenzdruck, bei welchem die Membran 35 reißt, jedoch gegenüber dem Grenzdruck ohne einen solchen Steg 44 deutlich erhöht.
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Die 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 1 entsprechenden Darstellung, wobei jedoch nur der Vorderseiten-Zuschnitt 10 und das Verstärkungselement 40 für die Membran dargestellt sind. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass auch die Durchbrechung 25 des Vorderseiten-Zuschnitts 10 einen Steg aufweist, welcher als weiterer Steg 44a bezeichnet ist. Die Orientierung dieses weiteren Stegs 44a ist derart, dass sich Steg 44 und weiterer Steg 44a im montierten Zustand überkreuzen, vorzugsweise orthogonal. Hierdurch wird die Ventilationsöffnung nicht in zwei, sondern in vier Teilbereiche unterteilt, was zu einem noch höheren Grenzdruck führt.
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Ein ähnliches Ergebnis kann man erzielen, indem man nicht zwei voneinander getrennte Stege, sondern einen kreuzförmigen Steg 44b vorsieht, wie dies in 11 dargestellt ist. Ein solcher kreuzförmiger Steg 44b kann insbesondere (wie gezeigt) Bestandteil des Verstärkungselementes 40 sein. In diesem Fall wird das erste Loch (und somit die Ventilationsöffnung) in vier Lochabschnitte 42a bis 42d unterteilt. Andere verzweigte Geometrien des Stegs, insbesondere eine T- oder Y-Form, wären ebenfalls möglich.
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Bei den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Ventilationsöffnung durch den Steg oder die Stege symmetrisch unterteilt. Dies ist jedoch nicht zwingend, wie dies im Ausführungsbeispiel der 12 gezeigt ist. Hier wird das erste Loch (und somit auch die Ventilationsöffnung) in zwei unterschiedlich große Lochabschnitte 42a, 42b unterteilt. Ein bevorzugtes Teilungsverhältnis kann beispielsweise 40:60 betragen. Eine asymmetrische Teilung ist auch bei mehr als zwei Lochabschnitten möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Gassackhülle
- 10
- Vorderseiten-Zuschnitt
- 20
- Rückseiten-Zuschnitt
- 22
- Gasgenerator-Öffnung
- 23
- permanente Ventilationsöffnung
- 25
- Durchbrechung
- 30
- Verstärkungsring
- 32
- Einblasmund-Verstärkung
- 35
- Membran
- 40
- Verstärkungselement für Membran
- 41
- erste Lage
- 42
- erstes Loch
- 42a
- erster Lochabschnitt
- 42b
- zweiter Lochabschnitt
- 42a
- erster Lochabschnitt
- 42b
- zweiter Lochabschnitt
- 42c
- dritter Lochabschnitt
- 42d
- vierter Lochabschnitt
- 44
- Steg
- 44a
- weiterer Steg
- 44b
- kreuzförmiger Steg
- 46
- zweite Lage
- 48
- zweites Loch
- 49
- Faltlinie
- 51
- erste Verbindungsnaht (Membran-Verstärkungselement)
- 52
- zweite Verbindungsnaht (Verstärkungselement-Rückseiten-Zuschnitt)
- 54
- Randnaht
- F
- Faltlinie
- G
- Gasraum
