DE4224822A1 - Aufblasbarer luftsack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft aufblasbare Luftsäcke (Airbags) zum Schutz von Fahrzeug-Passagieren für einen eventuellen Unfall, wobei derartige Luftsäcke aus Gewebe bestehen und dann, wenn sie aufgeblasen sind, üblicherweise eine linsenförmige Ge­ stalt haben oder im Falle eines Passagier-Luftsackes im we­ sentlichen zylindrisch sind; derartige Luftsäcke sind in ei­ nem Fahrzeug vor dem jeweiligen Passagier verstaut. Derartige Luftsäcke oder Airbags sind so ausgelegt, daß sie nahezu au­ genblicklich und verzögerungsfrei durch eine Gaserzeugung aufgeblasen werden, wenn ein Unfall stattfindet, und daß sie sofort wieder beginnen, sich zu entleeren, und zwar in der Weise, daß sie vorübergehend die Passagiere zurückhalten und somit verhindern, daß sie dadurch verletzt werden, daß sie gegen harte Innenflächen des Fahrzeugs geschleudert werden.

Verbunden mit dem Sicherheitsnutzen, den solche Luftsäcke mit sich bringen, sind auch mögliche schädliche Wirkungen, die mit dem Aufblasen sowie mit Variationen hinsichtlich der Grö­ ßen und Positionen der Fahrzeug-Passagiere zusammenhängen.

Das plötzliche Aufblasen eines Luftsackes kann einen soge­ nannten "Luftsackschlag" erzeugen, bei dem ein Teil des Luft­ sackes sich dynamisch weiter bewegt, als seine vollständig aufgeblasene Gestalt in statischem Zustand erwarten läßt, so daß er mit hoher Geschwindigkeit gegen den Passagier prallt. Dies geschieht während der ersten 15 bis 20 Millisekunden nach dem Unfallaufprall und bevor der Luftsack vollständig aufgeblasen ist. Um dieses Risiko eines "Luftsackschlages" zu reduzieren, wird derzeit eine Reihe von Systemen verwendet.

Bei einem solchen System sind permanente Halteseile oder Bän­ der aus Gurtgewebe oder Textilgewebe ausgebildet und vorgese­ hen, und zwar zwischen dem Teil des Luftsackes, der mit dem Fahrzeug-Passagier in Berührung kommt, und dem Teil des Luft­ sackes, der ein enges Loch zur Verbindung mit der Gaserzeu­ gungseinrichtung hat, nachstehend als Vorderseite und als Rückseite des Luftsackes bezeichnet, um dadurch die statische Gestalt des Luftsackes zu steuern und zu kontrollieren.

Bei einem anderen solchen System sind die Vorderseite und die Rückseite des Luftsackes mit "Reißnähten" zusammengenäht, die dann aufgehen, wenn der Luftsack aufgeblasen ist, um seine Entleerungseigenschaften zu verändern und etwas Energie zu absorbieren, um dadurch die Geschwindigkeit der Vorderseite des Luftsackes zu reduzieren. Die bekannten Reißnähte weisen gerade Reihen von Stichen oder Nähten auf, welche Energie ab­ sorbieren und eine Relativ-Verschiebung zwischen der Vorder­ seite und der Rückseite des Luftsackes begrenzen, bis sie plötzlich aufgehen, woraufhin eine Relativ-Bewegung der Teile ohne jede weitere Rückhaltung auftritt. Ein Passagier-Luft­ sack hat sowohl eine Vorderseite als auch eine Rückseite so­ wie Seitenteile, von denen einige oder sämtliche mit den er­ wähnten Reißnähten miteinander verbunden sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Luftsack mit einem ver­ besserten Reißnahtsystem anzugeben, das fortschreitend auf­ geht und somit in wesentlich wirksamerer Weise als bisher Energie absorbiert.

Gemäß der Erfindung hat ein aufblasbarer Luftsack oder Airbag mindestens eine Reißnaht, die eine Stichführung oder Naht bzw. Heftung mit einem kurvenreichen Muster besitzt.

Die Komponenten können einfach Vorderseite und Rückseite sein oder im Falle eines Passagier-Luftsackes eine Vorderseite, eine Rückseite sowie Seitenteile aufweisen. Die Reißnaht kann eine Vorderseite mit einer Rückseite bzw. eine Vorderseite oder eine Rückseite mit einem jeweiligen Seitenteil verbin­ den. Alternativ kann eine derartige Reißnaht einen Bereich einer Vorderseite, einer Rückseite oder eines Seitenteiles mit einem anderen Bereich derselben Vorderseite oder Rück­ seite oder des Seitenteiles verbinden.

Die Länge und die Breite des kurvenreichen oder gewundenen Musters sind vorzugsweise variabel.

Das kurvenreiche oder gewundene Muster kann ein zinnenförmi­ ges Muster einer Rechteckwellenform sein.

Alternativ dazu kann das kurvenreiche oder gewundene Muster ein Schlangenmuster einer Sinuswellenform sein.

Alternativ dazu kann das kurvenreiche oder gewundene Muster ein Leitermuster oder ein Pfeilmuster sein, wie es nachste­ hend näher erläutert ist.

Das Garn oder der Faden, der bei der Vorderseite des Luftsak­ kes verwendet wird, ist vorzugsweise dünner als der, der bei der Rückseite Verwendung findet.

Das kurvenreiche oder gewundene Muster kann selbstverständ­ lich auch Kombinationen von verschiedenen Stichlängen aufwei­ sen.

Vorzugsweise ist der bei der Naht bzw. Heftung verwendete Stich ein Steppstich.

Der Luftsack kann eine Vielzahl von radial verlaufenden Reiß­ nähten aufweisen, die in gleichen Winkelabständen voneinander vorgesehen sind.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Reißnähte gemäß der Erfindung in einem relativ kleinen Maßstab kurvenreich oder gewunden sind, d. h. innerhalb eines Nahtmusters und nicht in Relation zu einer Vielzahl von Mustern und ihren Po­ sitionen. Das gesamte Nahtmuster kann eine geradlinige Form oder eine andere Form haben, beispielsweise teilkreisförmig sein. Es ist die kurvenreiche oder gewundene Gestalt des Stichmusters, also die Tatsache, daß das Nähen in mehr als einer Richtung in einer kontinuierlichen Linie erfolgt, wel­ che die Vorteile der Erfindung mit sich bringt.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Luftsackes mit einer Reißnaht herkömmlicher Art;

Fig. 2 eine grafische Darstellung einer charakteristischen Kraft/Bewegungs-Kurve des herkömmlichen Luftsackes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Dar­ stellung eines Teiles eines Luftsackes mit einer Ausführungsform einer Reißnaht gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende grafische Darstellung einer charakteristischen Kraft/Bewegungs-Kurve des Luftsackes gemäß Fig. 3;

Fig. 5 und 6 weitere Ausführungsformen von Reißnähten gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Rückseite eines Luftsackes mit Reißnähten der Ausführungsform gemäß Fig. 5;

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Luftsack gemäß Fig. 7; und in

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer Reißnaht.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen. Eine Vorderseite 10 und eine Rückseite 12 eines Luftsackes oder Airbags, die derzeit verwendet werden, sind mit Reißnähten zusammengenäht, die zwei parallele gerade Rei­ hen 14 von Nähten aufweisen. Jede Reihe 14 beginnt im allge­ meinen mit einem Abschluß und verwendet einen Polyesterfaden mit einer Garnnummer, die größer ist als diejenige, die für die normalen Nähte verwendet wird, mit denen der Luftsack in seiner Grundausführung zusammengenäht ist.

Fig. 2 zeigt, daß dies keine wirksame Methode ist, um Energie zu absorbieren, da der Abschluß des Fadens eine hohe Kraft erfordert, um das Aufgehen einzuleiten, woraufhin die geraden Reihen 14 der Naht oder Heftung mit einer einfachen Auflösung aufgehen, woraufhin die Relativ-Bewegung der Teile mit einer sehr geringen weiteren Einschränkung erfolgt.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Vorderseite 20 und die Rückseite 22 eines Luftsackes gemäß der Erfindung haben eine Reißnaht, die allgemein mit 24 bezeichnet ist und eine Stichführung oder Heftung der Naht mit einem kurvenrei­ chen oder gewundenen Leitermuster mit "Sprossen" 26 und "Seitenteilen" 28 aufweist. Fig. 4 zeigt, daß dies zu einer wesentlich verbesserten Energieabsorption führt, da die kur­ venreiche oder gewundene Reißnaht 24 fortschreitend aufgeht, so daß eine kontinuierliche Beschränkung der Relativ-Bewegung der Vorderseite und der Rückseite des Luftsackes wirksam ist. Typische Dimensionen der Reißnaht 24 sind beispielsweise fol­ gende:

Abstand der "Leitersprossen"|20 mm
Abstand der "Leiterseiten"	15 mm
Stichmuster	3 bis 4 pro cm
Garnwert	20 Nm
Garnmaterial	Nylon

In Abhängigkeit von dem verwendeten Luftsackgewebe können auch andere Garnmaterialien verwendet werden, wie z. B. Poly­ amid, Polyester, Aramid, Polyolefin, Polyvinylalkohol, Poly­ ethylen, Acryl, Polyurethan, Kohlenstoff, Glas, Keramik, Me­ tall und elastische Materialien mit alternativen metrischen Werten 6, 10, 12, 15, 18, 20, 30 und 40 Nm.

Fig. 5 zeigt eine andere Form der Reißnaht, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und eine Stichführung oder Heftung mit einem kurvenreichen zinnenförmigen Muster in Rechteckwellenform aufweist, wobei parallele Bereiche 32 mit quer verlaufenden Bereichen 34 verbunden sind. Die parallelen Bereiche 32 können in der dargestellten Weise alle die glei­ che Länge oder aber verschiedene Längen haben.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Reißnaht 40, die eine Stichführung oder Heftung mit einem kurvenreichen schlangenförmigen Muster mit einer Sinuswellenform aufweist.

Die Muster gemäß Fig. 5, 6 und 9 sind insbesondere geeignet für CNC-Nähmaschinen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen einen Luftsack mit einer Vorderseite 50 und einer Rückseite 52 mit einem engen Loch 54, das von einem Befestigungsflansch 56 für einen nicht dargestellten Gasgenerator umgeben ist. Die Vorderseite 50 und die Rück­ seite 52 sind mit vier radial verlaufenden Reißnähten 58 zu­ sammengenäht, und zwar mit einem Muster gemäß Fig. 5, wobei sie um 90° voneinander beabstandet sind. Andere Anordnungen derartiger Reißnähte an dem Luftsack sind ebenfalls möglich.

Fig. 9 zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der Reißnaht gemäß der Erfindung. Die Reißnaht weist zwei im all­ gemeinen parallele Linien von Nähten oder Heftungen 60 auf, die sich an einer Stelle 62 treffen. Letztere bildet einen "Reißinitiator" und reduziert erheblich die erforderliche An­ fangskraft, um die Reißaktion zu starten. Damit wird eine Reißbeschädigung hinsichtlich des Gewebes verringert. Die beiden Nähte 60 gewährleisten, daß eine ausreichende Menge Energie während des Reißens absorbiert wird. Die Heftungen bzw. Stiche 60 brauchen keine geraden Linien zu sein, das "kurvenreiche" Element wird von dem Bereich 64 gebildet, der an der Stelle 62 endet. Die Naht wird vorzugsweise in einem Durchgang genäht, beginnend an dem rechten Ende (bei der Dar­ stellung gemäß Fig. 9) von einer der Heftungen 60, durch die Stelle 62 hindurch und zurück längs der anderen Heftung oder Naht 60. Damit wird eine unangebrachte Schwächung des Gewebes aufgrund von zwei Sticheintrittsstellen bei 62 verhindert. Diese Reißnaht wird als "Pfeil"-Muster bezeichnet. Die Muster der kurvenreichen oder gewundenen Reißnähte sind variabel, so daß die Energieabsorption und die Aufblaseigenschaften der Luftsäcke mit verschiedenen Gestalten, Größen, Geweben und dergleichen optimiert werden können.

Die Muster können auch Kombinationen von verschiedenen Stich­ oder Heftungslängen aufweisen. Beispielsweise kann die Stichlänge der quer verlaufenden Bereiche 34 in Fig. 5 drei bis vier Stiche pro cm betragen, während in den parallelen Bereichen 32 gemäß Fig. 5 zwei Stiche pro cm vorgesehen sein können, wobei aber jede Stichlänge zwischen 1 und 6 pro cm verwendet werden kann.

Das Garnmaterial und die Garnstärke sollten für das verwen­ dete Luftsackgewebe geeignet sein, um das Gewebe im Falle des Aufblasens nicht zu beschädigen. Wenn man an der Vorderseite des Luftsackes ein Garn verwendet, das um etwa 10 Nm dünner ist als das, welches auf seiner Rückseite verwendet wird, so wird das Aufblasen ein kontrolliertes Aufbrechen oder Reißen des dünneren Fadens bewirken. Die gerissenen Enden des dünne­ ren Garnes werden von dem dickeren Garn zur Innenseite des Luftsackes gezogen, so daß verhindert wird, daß irgendwelche losen Enden in Richtung des Passagiers geschleudert werden. Garn und Gewebe vom gleichen Typ unterstützen dabei die Wie­ derverwendbarkeit.

Kurvenreiche oder gewundene geheftete Reißnähte können mit gleichem Nutzen sowohl bei genähten Luftsäcken als auch bei solchen Luftsäcken verwendet werden, die in einem Stück ge­ webt sind.

Die Vorteile der oben beschriebenen und dargestellten kurven­ reichen und gewundenen Nähte umfassen weniger lokalisierte Beanspruchungen in dem Luftsackgewebe und somit eine gerin­ gere Beschädigungsgefahr für das Luftsackgewebe; Energieab­ sorption, die fortschreitend, reproduzierbar und steuerbar längs entsprechender Koordinaten erfolgen kann; weiterhin einen besseren Schutz für den Passagier gegenüber dem "Luftsackschlag" und dem Herumfliegen von losen Enden des Garnes bzw. Fadens.

Beispiele

Bei den Nähten gemäß der Erfindung wurden statische Zugunter­ suchungen durchgeführt, um durchschnittliche Kräfte sowie von den Nähten absorbierte Energien zu messen. Die Meßdaten sind nachstehend tabellarisch zusammengefaßt:

Dynamische Versuchstests wurden ebenfalls bei einer Vielfalt von fahrerseitig montierten Luftsäcken mit Reißnähten durch­ geführt, um sie mit Standards zu vergleichen. Die Kontaktge­ schwindigkeit der Gewebevorderseite zu einem potentiellen Passagier wurde analysiert, und die Daten sind nachstehend tabellenförmig zusammengefaßt:

Art des Luftsacks
Kontaktgeschwindigkeit (km/h)
*) Herkömmliche Technologie (beschichtet mit Bändern)
60
unbeschichtet und ohne Bänder	120
unbeschichtet mit Rechteckwellen-Reißnaht	58
unbeschichtet mit Sinuswellen-Reißnaht	80
unbeschichtet mit Pfeilform-Reißnaht	50

Bei sämtlichen Reißnähten wurde die gleiche obere und untere Fadenkonfiguration verwendet, und die Testbedingungen waren in jedem Fall die gleichen.

Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß die Erfin­ dung die Kontaktgeschwindigkeit eines unbeschichteten Luft­ sackes ohne innere Bänder auf einen Wert verringert, der ver­ gleichbar ist mit der weitaus komplizierteren und kostspieli­ geren herkömmlichen Technologie, bei der interne Haltebänder an bestimmten Orten angenäht sind und das Luftsackgewebe be­ schichtet ist.

Claims (14)

1. Aufblasbarer Luftsack, der mindestens eine Reißnaht (24, 30, 40, 58, 60) aufweist, die eine Heftung mit ei­ nem kurvenreichen oder gewundenen Muster aufweist.

2. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (24, 30, 40, 58, 60) eine Vorderseite (20, 50) des Luftsackes mit einer Rück­ seite (22, 52) verbindet.

3. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (24, 30, 40, 58, 60) eine Vorderseite oder eine Rückseite des Luftsackes mit einem entsprechenden Seitenteil verbindet.

4. Luftsack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Reißnaht (24, 30, 40, 58, 60) einen Teil einer Vorderseite, einer Rückseite oder eines Seitenteiles des Luftsackes mit einem anderen Teil der­ selben Vorderseite oder Rückseite oder desselben Seiten­ teils verbindet.

5. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und die Breite des gewundenen oder kurven­ reichen Musters variabel sind.

6. Luftsack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kurvenreiche, gewundene Muster ein zinnenförmi­ ges Muster mit Rechteckwellenform ist (Fig. 5).

7. Luftsack nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gewundene Muster ein Schlangenmuster mit Sinus­ wellenform ist (Fig. 6).

8. Luftsack nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gewundene Muster ein Leitermuster oder ein pfeilförmiges Muster ist (Fig. 3, Fig. 9).

9. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Vorderseite (20, 50) des Luftsackes ver­ wendete Faden vorzugsweise dünner ist als der auf der Rückseite (22, 25).

10. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gewundene, kurvenreiche Muster Kombinationen von verschiedenen Stichlängen umfaßt.

11. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der verwendeten Stichführung oder Heftung ein Steppstich ist.

12. Luftsack nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vielzahl von radial verlaufenden Reißnähten aufweist, die in gleichen Winkelabständen voneinander vorgesehen sind.

13. Luftsack nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Reißnähten sowohl winkelmäßig als auch/oder radial symmetrisch beabstandet sind.

14. Luftsack nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Reißnähten nicht symmetrisch beab­ standet sind.