WO2010054754A1 - Luftsack mit kanalförmigem verschlusselement - Google Patents

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WO2010054754A1
WO2010054754A1 PCT/EP2009/007792 EP2009007792W WO2010054754A1 WO 2010054754 A1 WO2010054754 A1 WO 2010054754A1 EP 2009007792 W EP2009007792 W EP 2009007792W WO 2010054754 A1 WO2010054754 A1 WO 2010054754A1
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WO
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closure element
airbag
opening
air
flow
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PCT/EP2009/007792
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Inventor
Christian Burczyk
Andreas Hirth
Lutz Quarg
Friedrich Reiter
Clark Rüdebusch
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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Priority to US13/129,141 priority patent/US8979117B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/23—Inflatable members
    • B60R21/239—Inflatable members characterised by their venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/23—Inflatable members
    • B60R21/231—Inflatable members characterised by their shape, construction or spatial configuration
    • B60R2021/23115—Inflatable members characterised by their shape, construction or spatial configuration with inflatable support compartments creating an internal suction volume
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7879—Resilient material valve

Definitions

  • the invention relates to an airbag with a shell, which has at least one opening, and a closure element, which is arranged on the at least one opening, in order to prevent at least partially a flow of air from one direction.
  • the present invention also relates to an airbag for a vehicle having such an airbag.
  • airbags From the mass production of passenger cars restraint systems in the form of airbags in multiple versions are known. These airbags generally have a containment limited retention volume which is enlargeable from a storage position to a retention position. The usually folded in the storage position airbag is pyrotechnically filled with gas upon detection of an accident so that it unfolds abruptly on the displaced occupant and thus contributes at least indirectly to its retention.
  • a so-called "support structure airbag” is known in each case from DE 10 2006 038 125 A1 and from DE 10 2006 038 124 A1
  • the support structure is movable by means of a gas flow from a storage position into a retention position by a plurality of interconnected,
  • ambient air flows through the airflow openings into the interior of the airbag and when the vehicle occupant is restrained the air flows out through the air flow openings outwards.Apart from air flow openings, which are concealed by the occupant even during the impact, the air is discharged at the same speed as the inflow.
  • the object of the present invention is therefore to be able to ensure the retention function of a so-called "support structure airbag" targeted by simple means.
  • an airbag with a shell, which has at least one opening, and a closure element, which is arranged on the at least one opening to at least partially prevent a flow of air from a first direction, wherein the Closure element is flexible and has at least when flowing through air from one of the first direction opposite second direction channel-shaped configuration.
  • the flexible closure element which is channel-shaped when flowing through air, in a simple manner and reliably ensures a closing function, so that the restraint or for damping the air can be limited blown off.
  • an airbag can be provided with flow openings on the airbag surface.
  • one flexible hose is attached to one or more of the through-flow openings. Of the Hose is not attached and free at the other end. This allows gas to flow through the opening in the direction of the free end largely unhindered. With a gas flow in the reverse direction, the tube or parts of it overturn in such a way that the opening is at least partially closed.
  • the closure element in the flow-through state parallel (as in the example just mentioned) or adjacent boundary walls.
  • Such trained flexible boundary walls ensure with great certainty that they lie against each other when flowing from the outside or at least partially move the opening.
  • the main flow direction of the closure element may significantly differ when flowing air in the second direction from an angle perpendicular to the surface defined by the opening. As a result, a certain deflection of the gas flow in the inflow can be achieved.
  • closure elements on one side, the opening of the shell is attached to the shell. This air or gas flows selectively through the opening and then through the channel-shaped closure element.
  • closure element may have a plurality of air-permeable recesses in addition to the two end-side main flow openings. These recesses can serve on the one hand to reduce the flow resistance and on the other hand for targeted juxtaposition of the boundary walls of the closure element.
  • closure element may be flat in the non-perfused state and have a recess which is significantly smaller than the opening of the shell. This makes it easier to fold the airbag and prevent sticking of the closure elements.
  • the closure element may also have a helical pre-orientation, so that it is tubular in the wound state and disk-shaped in the screwed-in state. This helical preorientation can be used to make the closure element in the non-perfused state folds flat by itself.
  • the opening is covered by an air-permeable, flat structure.
  • the flat structure may be a network. It prevents the closure element from passing through the opening at high pressure to the other side of the shell.
  • a release agent or binder is applied to the closure element. These promote or prevent that the boundary walls of the closure element separate again after mutual contact.
  • an airbag for a vehicle is equipped with an airbag described above.
  • FIG. 1 shows a support structure airbag in a perspective view
  • FIG. 3 shows a cross section through the closure element of Fig. 2.
  • Fig. 5 is a perspective view and a section of another
  • FIG. 6 shows views of a closure element with preorientation
  • Fig. 7 is a flat closure element according to a first embodiment and Fig. 8 is a flat closure element according to a second embodiment.
  • the starting point of the present invention or of the exemplary embodiments are the so-called “support structure airbags” as a restraint system, which are decisive for the deployment and the retention function, inter alia, the number, size and position of inflow and outflow openings.
  • Fig. 1 shows a support structure airbag 1 in one of its fully deployed retention position. It comprises a support structure 2, which is provided by a plurality of interconnected, a channel system 3 forming hollow bodies 4.
  • the hollow bodies 4 are designed as tube-like tubular bodies, which are connected to one another in a truss-like or framework-like channel system 3.
  • the hollow body 4 in this case consist of a flexible, gas-filled tubing.
  • each compartment 5 of the support structure 2 are created, which are filled by surface elements.
  • These surface elements 6 are made of a flexible material, such as a cloth or rubber material. Overall, the surface elements 6 form an airbag or a covering 7, by which a retaining volume enclosed by the support structure 2 is enclosed.
  • the sheaths or surface elements have openings 10 for the inflow and optionally for the at least partial outflow of ambient air.
  • FIG. 2 shows a closure element which can be attached to an opening 10 of the airbag or airbag 7. Depending on requirements, such a closure element is arranged on all or only on individual of these openings 10. In the left half of Fig. 2, the closure element is shown in the flow-through state.
  • the shell 11 has an opening 12. The upper side shown in the figure corresponds to the outside of the airbag or airbag. On the bottom is flush with the opening 12, a tubular closure element 13 is attached.
  • the tubular closure element 13 is thus connected at one end face tightly with the shell 11, so that gas, when flowing from the top to the bottom, flows through the opening 12 into the tubular closure element 13, which flows in the flow-through case (see flow arrows 14 ) has a channel-like shape.
  • the case shown on the left in Fig. 2 shows the state of the inflow of air into the airbag.
  • the airbag In the restraint state, the airbag is under pressure against the environment, so that gas or air wants to flow to the outside. This flow direction is shown by an arrow 15 in the right-hand illustration of FIG. 2.
  • the tubular closure element since the tubular closure element is very soft and flexible, it collapses on the underside of the shell 11 when there is no more flow from top to bottom or outside to inside. A gas flow from bottom to top is thus prevented or reduced by the closure element 13.
  • FIG. 3 again shows a cross section through the closure element 13 in the flow-through state (left) and when the closure element 13 is applied to the shell 11 or to a net 16 when the flow direction is reversed (right).
  • the inside of the airbag is at the top and the outside of the airbag at the bottom. If air flows from outside to inside (picture left), then the tubular closure element 13 is unfolded, it extends with its longitudinal axis substantially perpendicular to the surface of the shell 11.
  • a net 16 is provided in the region of the opening 12 ,
  • the closure element 13 On the right side of Fig. 3, the closure element 13 is shown for the case that the air flow according to arrow 15 would be done from the inside outwards (corresponding to the right side of Fig. 2).
  • the network 16 now prevents the flexible closure element 13 is pushed through the opening 12 to the outside and then release a flow opening.
  • the function of the network can also fulfill a holey airbag area or shell area.
  • the tubular closure element 13 is made for example of a plastic film or a silicone skin.
  • the channel-shaped, flexible flow-through region of a closure element is preferably realized by boundary walls running essentially parallel to one another.
  • the closure element 13 can also, as shown in Fig. 4, have different orientations and designs of the boundary walls.
  • the channel can have a conical, tapering cross-section towards its free end.
  • the cross section may also widen towards its free end, as shown in the sketch below.
  • the closure element but also, for example, barrel-shaped shape but also have prismatic shape, hyperboloidal shape and the like.
  • FIG. 4 In the middle and on the right side of FIG. 4, different embodiments of closure elements are shown, which have different recesses.
  • the example has in the middle above several small circular recesses 17.
  • the recesses 17 may also ensure that the openings 12 is not completely closed in the counterflow.
  • the elongate recesses 18 according to the diagram of Fig. 4 bottom right.
  • the flow resistance is further reduced.
  • the example at the bottom center in the upper part of the closure element 13, the one tube half or a tube wall is completely missing. This results in a relatively large recess 19.
  • Another example of a closure element is shown in Fig. 4 top right, in which the upper free edge of the channel is corrugated or jagged. Again, this is achieved by recesses 20 in the broadest sense.
  • Such recesses basically have the purpose of having less material that proves to be troublesome when the channel is folded.
  • the channel-shaped region of the closure element 13 is connected at one end to the shell 11 or the airbag surface and at the other end substantially free.
  • a force or a limiting element By a force or a limiting element, a movement of the flow area can be influenced. This can, for example, for targeted creation / sealing or to reduce unwanted movements such. Flapping may be useful.
  • the sealing can also be promoted by certain shapes or geometric orientations.
  • the closure element according to FIG. 5 may consist of a flattened tube towards one end, which may additionally also be oriented obliquely. On the left side of Fig. 5, the channel-shaped closure element is shown in perspective with flattened ends. In the illustrated case, the closure element 13 is not flowed through. In the cross section on the right side of FIG.
  • the closure elements may also have further expedient embodiments.
  • the channel formed by the closure element does not necessarily have to have a round or square dimension. Rather, it can also be triangular, polygonal, rectangular, etc.
  • the closure elements can also be realized by combining several hoses (eg hose in hose, different lengths, diameters, openings, etc.). Analogous to the closure element according to FIG. 4, middle bottom, a square channel can be realized with only one, two or three of the four walls, which can also be of different lengths.
  • FIG. 1 A further embodiment of a closure element according to the invention is shown in FIG.
  • FIG. 6 reproduced. It is a biased hose with respect to a longitudinal axis (main flow direction) rotatable. It is shown in Fig. 6 on the left side in its flow-through state, ie in its unfolded or untwisted state. To better illustrate its effect principle, it is chosen here with a square plan. In the flow-through state, it has a large opening 21. If the hose no longer flows through, it rotates according to the picture of Fig. 6, center one. In this case, both its height and its flow-through opening 21 are reduced. In the right-hand image of FIG. 6, the hose, ie the closure element 13, is shown in its completely screwed-in state. The opening 21 is possibly reduced until complete closure and the "tube" now assumes disc shape.
  • FIG. 7 Another example of a closure element 13 is shown in Fig. 7 left in the plan view and right in cross section. It represents in the relaxed, non-flow-through state, a stretchable disc with a suitably small hole 22.
  • the disc is annularly secured to the shell 11 at its outer periphery. Now, if the closure element is acted upon from below or from the outside with a gas pressure, so the disc bulges in the middle upwards and the hole 22 widens (see Fig. 7, right side). The gas flows according to the arrows 14 from outside to inside. In the relaxed state, d. H. in the flow-free state, the curvature of the disc sets again and the disc is flat again according to the dashed lines 13.
  • FIG. 8 shows a variant of the example of FIG. 7.
  • the disc-shaped closure element 13 has here in the relaxed state only a very small hole 24 through which virtually no exchange of air is possible (see Fig. 8, left side).
  • the closure element 13 In the middle of Fig. 8, the closure element 13 is shown at low air flow. It has already bulged in the middle and the opening 24 is expanded accordingly. With even greater air flow from below or from the outside, the closure element 13 according to the right side of Fig. 8 expands even further and the opening 24 is even larger. Here again a unique channel shape can be seen. At an air pressure in the opposite direction, the closure element 13 would expand accordingly downward, if this is not prevented by an underlying net or a corresponding perforated shell. In this example, because of the small Hole 24 in the relaxed state no additional seal 23 as in the example of Fig. 7 necessary.
  • the flow direction-dependent characteristic On the one hand, one uses a flow direction-dependent characteristic, according to which the flow resistance depends on the flow direction. On the other hand, there is an inflow with no or little deflection of the gas flow. Furthermore, the fact is used that the flow channel in the flow direction is substantially stable (oriented), while it is labile or partially or completely closed when reversing the direction. In addition, for example, the dynamic pressure and / or the Bernoulli effect can be used. This allows shutter forces to be generated in different directions (parallel to or in the direction of flow and transversely thereto). This makes it possible to achieve a better and safer, automatic seal.
  • the unstable state can optionally be directed by initial force (eg by spring tension or gas inflow) in a desired direction (eg for more targeted application / sealing).
  • a stable state for example by geometric limitation (such as straps or bars) can be further stabilized, for example, to avoid flutter.
  • sealing eg by silicone skin
  • supporting / strength eg by air-permeable mesh
  • the responsible areas that abut each other for collapsing the flexible channel-shaped flow area can be designed and matched accordingly.
  • This may also relate to the material of the airbag surface or the supporting, air-permeable material in the flow-through region.
  • this can be done by a suitable positive fit, which can be achieved by hooking, velcro-like design, increasing the friction, etc.
  • the gas seal can also be carried out additionally or alternatively by appropriate frictional connection (eg compression of the area by the gas pressure).
  • a local coating eg of silicone
  • a release agent eg talcum
  • the area of the boundary walls of the flow-through area (for example of the tubular channel) must be at least equal to the area of the flow-through opening.
  • the length of the tube must be at least equal to the radius of the round flow opening.
  • the collapse of the channel may be chaotic or ordered, or a combination of both.
  • closure elements d. H. the movable, flexible flow areas have the lowest possible mass. They should also be as flexible as possible. This can be influenced for example by the thickness and the material properties of the boundary walls.
  • the solution principle according to the invention can also be implemented directly in a flexible fabric (for example in an airbag fabric).
  • a flexible fabric for example in an airbag fabric.
  • a one-piece woven material or a foil, in which corresponding closure elements are integrated can be used.
  • the openings and closure elements preferably have macroscopic or microscopic dimensions.
  • a combination of different types of production (eg weaving and coating) or materials (eg one-piece woven fabric and film) is also possible.

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Abstract

Die Rückhaltefunktion von insbesondere Stützstruktur-Airbags und mechanischen Airbags soll auf einfache Weise gezielt gewährleistet werden können. Daher wird ein Luftsack für einen Airbag eines Fahrzeugs bereitgestellt, der eine Hülle (11), die mindestens eine Öffnung (12) aufweist und ein Verschlusselement (13), das an der mindestens einen Öffnung (12) angeordnet ist, um ein Durchströmen von Luft aus einer ersten Richtung zumindest teilweise zu verhindern, besitzt. Darüber hinaus ist das Verschlusselement (13) flexibel und besitzt zumindest beim Durchströmen von Luft aus einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung (14) kanalförmige Gestalt. Das Verschlusselement wirkt somit wie ein Rückschlagventil.

Description

Daimler AG
Luftsack mit kanalförmigem Verschlusselement
Die Erfindung betrifft einen Luftsack mit einer Hülle, die mindestens eine Öffnung aufweist, und einem Verschlusselement, das an der mindestens einen Öffnung angeordnet ist, um ein Durchströmen von Luft aus einer Richtung zumindest teilweise zu verhindern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Airbag für ein Fahrzeug mit einem derartigen Luftsack.
Aus dem Serienfahrzeugbau von Personenkraftwagen sind Rückhaltesysteme in Form von Airbags in vielfacher Ausführung bekannt. Diese Airbags weisen im Allgemeinen ein durch eine Umhüllung begrenztes Rückhaltevolumen auf, welches aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition vergrößerbar ist. Der in der Aufbewahrungsposition normalerweise zusammengefaltete Airbag wird bei Detektierung eines Unfalls pyrotechnisch mit Gas befüllt, so dass er sich schlagartig auf den sich verlagernden Insassen hin entfaltet und somit zumindest mittelbar an dessen Rückhaltung beiträgt.
Aus der DE 10 2006 038 125 A1 und aus der DE 10 2006 038 124 A1 ist jeweils ein so genannter „Stützstruktur-Airbag" bekannt. Die Stützstruktur ist mittels eines Gasstroms aus einer Aufbewahrungsposition in eine Rückhalteposition bewegbar, indem eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, ein Kanalsystem bildenden Hohlkörpern gezielt mit einem Gas aufgeblasen werden. Zwischen den Hohlkörpern sind Flächenelemente mit Luftdurchströmöffnungen vorgesehen. Die Flächenelemente bilden zusammen einen Luftsack, der das Rückhaltevolumen umschließt. Beim Entfalten des Airbags strömt Umgebungsluft durch die Luftdurchströmöffnungen ins Innere des Luftsacks und beim Rückhalten des Fahrzeuginsassen strömt die Luft wieder durch die Luftdurchströmöffnungen nach außen. Abgesehen von Luftdurchströmöffnungen, die durch den Insassen selbst beim Aufprall verdeckt werden, erfolgt das Ausströmen der Luft mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Einströmen. Unter Umständen ist es jedoch notwendig, dass die Rückhaltefunktion länger aufrechterhalten wird.
Außerdem ist aus der noch nicht veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 102007022925 ein so genannter „mechanischer Airbag" bekannt, bei dem ein auseinander faltbares Stabsystem, ähnlich wie bei einem Regenschirm, als Stützstruktur für den Luftsack dient. Auch dort sind Luftdurchströmöffnungen in der Hülle bzw. dem Luftsack vorgesehen, durch die Umgebungsluft beim Entfalten des Airbags strömt.
Ferner offenbart die ebenfalls nachveröffentlichte Druckschrift P812358 (anmelderinternes Aktenzeichen) ein Rückhaltesystem für Insassen eines Kraftfahrzeugs mit Stützelementen und daran angebrachten Hüllenelementen, so dass ein Rückhaltevolumen gebildet wird. Die flexiblen Hüllenelemente sind zwischen den Stützelementen angeordnet und weisen Luftdurchströmöffnungen auf. An jeder der Luftdurchströmöffnungen ist ein Widerstandselement angeordnet, um ein Ausströmen von Luft aus dem Rückhaltevolumen im Vergleich zum Einströmen an der jeweiligen Luftdurchströmöffnung zu erschweren oder zu verhindern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Rückhaltefunktion eines so genannten „Stützstruktur-Airbags" gezielt durch einfache Mittel gewährleisten zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Luftsack mit einer Hülle, die mindestens eine Öffnung aufweist, und einem Verschlusselement, das an der mindestens einen Öffnung angeordnet ist, um ein Durchströmen von Luft aus einer ersten Richtung zumindest teilweise zu verhindern, wobei das Verschlusselement flexibel ist und zumindest beim Durchströmen von Luft aus einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung kanalförmige Gestalt besitzt.
In vorteilhafter Weise wird durch das flexible Verschlusselement, das beim Durchströmen von Luft kanalförmig ausgebildet ist, auf einfache Weise und zuverlässig eine Schließfunktion gewährleistet, so dass zur Rückhaltung bzw. zur Dämpfung die Luft eingeschränkt abgeblasen werden kann. So kann beispielsweise ein Airbag mit Durchströmöffnungen an der Luftsackfläche vorgesehen sein. An einer oder mehreren der Durchströmöffnungen ist beispielsweise jeweils ein flexibler Schlauch befestigt. Der Schlauch ist am anderen Ende nicht befestigt und frei. Dadurch kann Gas in Richtung des freien Endes die Öffnung weitgehend ungehindert durchströmen. Bei einer Gasströmung in der umgekehrten Richtung kippt der Schlauch oder Teile davon derart um, dass die Öffnung zumindest teilweise verschlossen wird.
Vorzugsweise besitzt das Verschlusselement im durchströmten Zustand parallele (wie bei dem soeben genannten Beispiel) oder aufeinander zulaufende Begrenzungswände. Derart ausgebildete flexible Begrenzungswände sorgen mit hoher Sicherheit dafür, dass sie beim Anströmen von außen sich aneinanderlegen bzw. die Öffnung zumindest teilweise verlegen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Hauptströmungsrichtung des Verschlusselements beim Durchströmen von Luft in der zweiten Richtung von einem Winkel senkrecht zu der Fläche, die durch die Öffnung definiert ist, deutlich abweichen. Dadurch lässt sich eine bestimmte Umlenkung des Gasstroms bei der Einströmung erzielen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Verschlusselemente an einer Seite, die Öffnung der Hülle umschließend, an der Hülle befestigt ist. Damit strömt Luft bzw. Gas gezielt durch die Öffnung und anschließend durch das kanalförmige Verschlusselement.
Außerdem kann das Verschlusselement mehrere luftdurchlässige Aussparungen neben den beiden stirnseitigen Hauptströmungsöffnungen besitzen. Diese Aussparungen können einerseits zur Reduzierung des Strömungswiderstands und andererseits zum gezielten Aneinanderlegen der Begrenzungswände des Verschlusselements dienen.
Des Weiteren kann das Verschlusselement im nicht durchströmten Zustand flach sein und eine Aussparung aufweisen, die deutlich kleiner als die Öffnung der Hülle ist. Dadurch lässt sich das Zusammenfalten des Luftsacks erleichtern und ein Verkleben der Verschlusselemente verhindern.
Das Verschlusselement kann ferner eine schraubenartige Vororientierung besitzen, so dass es im ausgedrehten Zustand schlauchförmig und im eingedrehten Zustand scheibenförmig ist. Diese schraubenartige Vororientierung lässt sich dazu nutzen, dass sich das Verschlusselement im nicht durchströmten Zustand von selbst flach zusammenlegt.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung durch ein luftdurchlässiges, flaches Gebilde abgedeckt,. Insbesondere kann das flache Gebilde ein Netz sein. Es verhindert, dass das Verschlusselement bei hohem Druck durch die Öffnung auf die andere Seite der Hülle hindurch tritt.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf das Verschlusselement ein Trennmittel oder Bindemittel aufgebracht. Diese fördern bzw. verhindern, dass sich die Begrenzungswände des Verschlusselements nach einer gegenseitigen Berührung wieder trennen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Anwendung wird ein Airbag für ein Fahrzeug mit einem oben beschriebenen Luftsack ausgestattet.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 einen Stützstrukturairbag in perspektivischer Darstellung;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Verschlusselement im durchströmten und im nicht durchströmten Zustand;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Verschlusselement von Fig. 2;
Fig. 4 Querschnitte durch mehrere verschiedene Verschlusselement;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht und einen Schnitt eines weiteren
Verschlusselements;
Fig. 6 Ansichten eines Verschlusselements mit Vororientierung;
Fig. 7 ein flaches Verschlusselement gemäß einer ersten Ausführungsform und Fig. 8 ein flaches Verschlusselement gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bzw. der Ausführungsbeispiele sind die so genannten „Stützstruktur-Airbags" als Rückhaltesystem. Maßgeblich für die Entfaltung und die Rückhaltefunktion sind u. a. Anzahl, Größe und Lage von Einström- bzw. Abströmöffnungen.
Fig. 1 zeigt einen Stützstruktur-Airbag 1 in einer seiner vollständig entfalteten Rückhalteposition. Er umfasst eine Stützstruktur 2, welche durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, ein Kanalsystem 3 bildenden Hohlkörpern 4 geschaffen ist. Die Hohlkörper 4 sind dabei vorliegend als schlauchartige Röhrenkörper gestaltet, welche miteinander zu einem fachwerkartigen bzw. gerüstartigen Kanalsystem 3 verbunden sind. Dabei bestehen die Hohlkörper 4 vorliegend aus einem flexiblen, mit Gas zu befüllenden Schlauchmaterial.
Durch die fachwerkartig miteinander verbundenen Hohlkörper 4 sind somit einzelne Fächer 5 der Stützstruktur 2 geschaffen, welche durch Flächenelemente ausgefüllt sind. Diese Flächenelemente 6 bestehen aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem Stoffoder Gummimaterial. Insgesamt bilden die Flächenelemente 6 einen Luftsack bzw. eine Umhüllung 7, durch welche ein durch die Stützstruktur 2 umschlossenes Rückhaltevolumen umschlossen ist. Die Hüllen bzw. Flächenelemente weisen Öffnungen 10 zum Einströmen und gegebenenfalls zum zumindest teilweise Ausströmen von Umgebungsluft auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Strömungswiderstand beim Einströmen der Luft durch Öffnungen der Hülle gering und beim Ausströmen im Vergleich dazu erhöht ist, so dass eine verbesserte Rückhaltewirkung erzielt werden kann. Realisieren lässt sich dieser Grundgedanke durch das Prinzip des Rückschlagventils. Fig. 2 zeigt ein Verschlusselement, welches an einer Öffnung 10 des Airbags bzw. Luftsacks 7 angebracht sein kann. Je nach Bedarf ist ein derartiges Verschlusselement an allen oder nur an einzelnen dieser Öffnungen 10 angeordnet. In der linken Hälfte von Fig. 2 ist das Verschlusselement im durchströmten Zustand dargestellt. Die Hülle 11 weist eine Öffnung 12 auf. Die in der Figur dargestellte Oberseite entspricht der Außenseite des Airbags bzw. Luftsacks. Auf der Unterseite ist bündig an die Öffnung 12 ein schlauchförmiges Verschlusselement 13 befestigt. Das schlauchförmige Verschlusselement 13 ist also an einer Stirnseite dicht mit der Hülle 11 verbunden, so dass Gas, wenn es von der Oberseite zur Unterseite strömt, durch die Öffnung 12 in das schlauchartige Verschlusselement 13 fließt, das in dem durchströmten Fall (vgl. Strömungspfeile 14) eine kanalförmige Gestalt besitzt. Der links in Fig. 2 dargestellte Fall zeigt den Zustand des Einströmens von Luft in den Airbag.
Im Rückhaltezustand steht der Airbag gegenüber der Umgebung unter Druck, so dass Gas bzw. Luft nach außen strömen will. Diese Strömungsrichtung ist mit einem Pfeil 15 in der rechten Abbildung von Fig. 2 dargestellt. Da jedoch das schlauchartige Verschlusselement sehr weich und flexibel ist, fällt es an der Unterseite der Hülle 11 in sich zusammen, wenn keine Strömung mehr von oben nach unten bzw. außen nach innen vorliegt. Eine Gasströmung von unten nach oben wird durch das Verschlusselement 13 somit verhindert bzw. reduziert.
Fig. 3 zeigt nochmals einen Querschnitt durch das Verschlusselement 13 im durchströmten Zustand (links) und beim Anlegen des Verschlusselements 13 an die Hülle 11 oder an ein Netz 16 bei Umkehr der Strömungsrichtung (rechts). Hier ist allerdings die Innenseite des Airbags oben und die Außenseite des Airbags unten. Strömt Luft von außen nach innen (Bild links) ist also das schlauchförmige Verschlusselement 13 entfaltet, so erstreckt es sich mit seiner Längsachse im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Hülle 11. An der Außenseite der Hülle 11 ist im Bereich der Öffnung 12 ein Netz 16 vorgesehen.
Auf der rechten Seite von Fig. 3 ist das Verschlusselement 13 für den Fall dargestellt, dass die Luftströmung gemäß Pfeil 15 von innen nach außen erfolgen würde (entsprechend der rechten Seite von Fig. 2). Die gestrichelten Linien 13' deuten an, wie das Verschlusselement ausgehend von der Gestalt gemäß der linken Seite von Fig. 3 allmählich in sich zusammenfällt und schließlich die Öffnung 12 vollständig verschließt. Das Netz 16 verhindert nun, dass das flexible Verschlusselement 13 durch die Öffnung 12 nach außen gedrückt wird und dann wieder eine Strömungsöffnung freigeben würde. Die Funktion des Netzes kann auch ein löchriger Luftsackbereich bzw. Hüllenbereich erfüllen. Das schlauchartige Verschlusselement 13 wird beispielsweise aus einer Kunststofffolie oder einer Silikonhaut hergestellt.
Der kanalförmige, flexible Durchströmbereich eines Verschlusselements wird bevorzugt durch im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Begrenzungswände realisiert. Das Verschlusselement 13 kann aber auch, wie in Fig. 4 dargestellt ist, andere Ausrichtungen und Gestaltungen der Begrenzungswände aufweisen. So kann beispielsweise der Kanal zu seinem freien Ende hin gemäß dem linken oberen Beispiel von Fig. 4 einen konischen, sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Alternativ kann sich der Querschnitt zu seinem freien Ende hin auch aufweiten, wie dies in der Skizze darunter dargestellt ist. Im Querschnitt kann das Verschlusselement aber auch beispielsweise fassförmige Gestalt aber auch prismenförmige Gestalt, hyperboloidförmige Gestalt und dergleichen besitzen.
In der Mitte und auf der rechten Seite von Fig. 4 sind jeweils unterschiedliche Ausführungsformen von Verschlusselementen dargestellt, die unterschiedliche Aussparungen aufweisen. So besitzt das Beispiel in der Mitte oben mehrere kleine kreisförmige Aussparungen 17. Die Aussparungen 17 sorgen aber unter Umständen auch dafür, dass die Öffnungen 12 bei der Gegenströmung nicht vollständig verschlossen wird. Ähnliches gilt für die länglichen Aussparungen 18 entsprechend dem Diagramm von Fig. 4 rechts unten. Hierdurch sind die Strömungswiderstände weiter reduziert. In dem Beispiel in der Mitte unten fehlt in dem oberen Teil des Verschlusselements 13 die eine Schlauchhälfte bzw. eine Schlauchwand vollständig. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große Aussparung 19. Diese kann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise dadurch die verbleibende Schlauchhälfte bzw. Schlauchwand leichter einknickt und die Öffnung 12 somit schneller verschlossen werden kann. Ein weiteres Beispiel eines Verschlusselements ist in Fig. 4 rechts oben dargestellt, bei dem der obere freie Rand des Kanals gewellt bzw. zackenförmig ist. Auch dies wird im weitesten Sinne durch Aussparungen 20 erreicht. Derartige Aussparungen haben grundsätzlich den Zweck, dass weniger Material vorhanden ist, das sich beim Zusammenfalten des Kanals als störend erweist.
Generell kann gesagt werden, dass parallele Wände bei den Verschlusselementen keine Gasumlenkung bewirken, während schräge Wände dies grundsätzlich tun. In bestimmten Fällen kann daher eine Vororientierung zum gezielten Ausrichten/Anlegen bei Anströmung durch Gas gewünscht sein. Der kanalförmige Bereich des Verschlusselements 13 ist an einem Ende an der Hülle 11 bzw. der Luftsackfläche angebunden und am anderen Ende im Wesentlichen frei. Durch eine Kraft oder ein Begrenzungselement kann eine Bewegung des Durchströmbereichs beeinflusst werden. Dies kann beispielsweise zum gezielten Anlegen/Abdichten oder zum Reduzieren von unerwünschten Bewegungen wie z. B. Flattern nützlich sein. Das Abdichten kann aber auch durch bestimmte Formen oder geometrische Orientierungen gefördert werden. Beispielsweise kann das Verschlusselement gemäß Fig. 5 aus einem gegen ein Ende hin abgeplatteten Schlauch bestehen, der zusätzlich auch schräg orientiert sein kann. Auf der linken Seite von Fig. 5 ist das kanalförmige Verschlusselement mit abgeplatteten Enden perspektivisch dargestellt. In dem dargestellten Fall wird das Verschlusselement 13 nicht durchströmt. In dem Querschnitt auf der rechten Seite von Fig.
5 ist zu erkennen, dass die flachen Wände des Verschlusselements 13 aneinanderliegen und eine Spitze über der Öffnung 12 bilden. Erst wenn ein Luftstrom 14 durch das Verschlusselement hindurchtritt, öffnet sich dieses zu beispielsweise parallelen Wänden 13'. Gegebenenfalls kann auch hier ein Durchdrücken des Verschlusselements 13 durch die Öffnung 12 hindurch bei Anliegen eines Gegendrucks durch ein Netz 16 verhindert werden. Das Netz darf beim Einströmen den Gasstrom nicht zu sehr behindern, damit sich der Luftsack rechtzeitig mit Gas füllen kann.
Die Verschlusselemente können aber auch weitere zweckmäßige Ausgestaltungen besitzen. So muss der durch das Verschlusselement gebildete Kanal nicht zwingend eine runde oder quadratisch Abmessung besitzen. Vielmehr kann er auch dreieckig, vieleckig, rechteckig usw. sein. Außerdem können die Verschlusselemente auch durch Kombination mehrerer Schläuche realisiert werden (z. B. Schlauch in Schlauch; unterschiedliche Längen, Durchmesser, Öffnungen, etc.). Analog zu dem Verschlusselement gemäß Fig. 4, Mitte unten, kann auch ein viereckiger Kanal mit nur einer, zwei oder drei der vier Wände realisiert sein, die auch unterschiedlich lang sein können.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verschlusselements ist in Fig.
6 wiedergegeben. Es handelt sich um einen hinsichtlich einer Längsachse (Hauptströmrichtung) verdrehbaren, vorgespannten Schlauch. Er ist in Fig. 6 auf der linken Seite in seinem durchströmten Zustand, d. h. in seinem ausgefalteten bzw. aufgedrehten Zustand dargestellt. Zur besseren Verdeutlichung seines Wirkungsprinzips ist er hier mit einem quadratischen Grundriss gewählt. Im durchströmten Zustand besitzt er eine große Öffnung 21. Wird der Schlauch nicht mehr durchströmt, so dreht er sich gemäß dem Bild von Fig. 6, Mitte ein. Dabei reduziert sich sowohl seine Höhe als auch seine Durchströmöffnung 21. In dem rechten Bild von Fig. 6 ist der Schlauch, d. h. das Verschlusselement 13 in seinem vollkommen eingedrehten Zustand dargestellt. Die Öffnung 21 ist ggf. bis zum vollständigen Verschluss reduziert und der „Schlauch" nimmt nun Scheibenform an.
Ein weiteres Beispiel eines Verschlusselements 13 ist in Fig. 7 links in der Draufsicht und rechts im Querschnitt dargestellt. Es stellt im entspannten, nicht durchströmten Zustand eine dehnbare Scheibe mit einem geeignet kleinen Loch 22 dar. Die Scheibe ist an ihrem Außenumfang ringförmig an der Hülle 11 befestigt. Wird nun das Verschlusselement von unten bzw. von außen mit einem Gasdruck beaufschlagt, so wölbt sich die Scheibe in der Mitte nach oben und das Loch 22 weitet sich (vgl. Fig. 7, rechte Seite). Das Gas strömt entsprechend den Pfeilen 14 von außen nach innen. Im entspannten Zustand, d. h. im strömungsfreien Zustand, legt sich die Wölbung der Scheibe wieder und die Scheibe wird gemäß den gestrichelten Linien 13" wieder flach. Gegebenenfalls ist unterhalb des ringscheibenförmigen Verschlusselements eine zusätzliche scheibenförmige Dichtung vorgesehen, die etwas größer als das Loch 22 im entspannten Zustand ist. Im strömungsfreien Zustand dichtet diese Scheibe 23 das Loch 22 dann praktisch vollständig ab. Die zusätzliche Dichtungsscheibe 23 kann durch ein Netz 16 in der Öffnung 12 gehalten werden. Da sich das Loch 22 beim Durchströmen der Luft aus der Ebene der Hülle 11 bewegt, wird durch das Verschlusselement 13 in diesem Zustand ebenfalls ein Kanal 13 gebildet.
In Fig. 8 ist eine Variante des Beispiels von Fig. 7 dargestellt. Das scheibenförmige Verschlusselement 13 besitzt hier im entspannten Zustand nur ein sehr kleines Loch 24, durch das praktisch kein Luftaustausch möglich ist (vgl. Fig. 8, linke Seite). In der Mitte von Fig. 8 ist das Verschlusselement 13 bei geringer Luftströmung dargestellt. Es hat sich in der Mitte bereits aufgewölbt und die Öffnung 24 ist entsprechend aufgeweitet. Bei noch stärkerer Luftströmung von unten bzw. von außen dehnt sich das Verschlusselement 13 gemäß der rechten Seite von Fig. 8 noch weiter nach oben und die Öffnung 24 wird noch größer. Hier ist wiederum eine eindeutige Kanalform zu erkennen. Bei einem Luftdruck in entgegengesetzter Richtung würde sich das Verschlusselement 13 entsprechend nach unten ausdehnen, wenn dies nicht durch ein darunter liegendes Netz bzw. eine entsprechend gelochte Hülle verhindert wird. Bei diesem Beispiel ist wegen des kleinen Lochs 24 im entspannten Zustand keine zusätzlich Dichtung 23 wie in dem Beispiel von Fig. 7 notwendig.
Durch die vorliegende Erfindung werden folgende allgemeine Grundprinzipien genutzt: Zum einen bedient man sich einer strömungsrichtungsabhängigen Charakteristik, wonach der Strömungswiderstand von der Strömungsrichtung abhängt. Zum anderen erfolgt eine Einströmung mit keiner oder nur geringer Umlenkung des Gasstroms. Weiterhin wird der Umstand genutzt, dass der Strömungskanal in Durchströmrichtung im Wesentlichen stabil (orientiert) ist, während er bei Richtungsumkehr labil bzw. teilweise oder ganz verschlossen ist. Außerdem kann beispielsweise auch der Staudruck und/oder der Bernoulli-Effekt genutzt werden. Damit können Verschlusskräfte in verschiedenen Richtungen erzeugt werden (parallel zur bzw. in Strömungsrichtung und quer dazu). Hierdurch lässt sich eine bessere und sicherere, automatische Abdichtung erreichen.
Ferner kann der labile Zustand ggf. durch Initialkraft (z. B. durch Federspannung oder Gasanströmung) in eine gewünschte Richtung gelenkt werden (z. B. zum gezielteren Anlegen/Abdichten). Auch kann ein stabiler Zustand beispielsweise durch geometrische Begrenzung (wie Haltebänder oder -stäbe) weiter stabilisiert werden, um beispielsweise Flattern zu vermeiden.
Die Funktionen des Abdichtens (z. B. durch Silikonhaut) und des Abstützens/der Festigkeit (z. B. durch luftdurchlässiges Netzgewebe) können durch verschiedene Lagen bzw. Materialien umgesetzt werden.
Um eine möglichst gute Gasabdichtung zu erhalten, können die dafür zuständigen Bereiche, die zum Zusammenlegen des flexiblen, kanalförmigen Durchströmbereichs aneinanderstoßen, entsprechend ausgeführt und aufeinander abgestimmt sein. Dies kann auch das Material der Luftsackfläche oder das abstützende, luftdurchlässige Material im Durchströmbereich betreffen. Beispielsweise kann dies durch einen geeigneten Formschluss erfolgen, was sich durch Verhaken, klettverschlussartige Ausführung, Erhöhung der Reibung usw. erreichen lässt. Die Gasabdichtung kann aber auch zusätzlich oder alternativ durch entsprechenden Kraftschluss (z. B. Zusammendrücken des Bereichs durch den Gasdruck) erfolgen. So kann auch ggf. nur lokal eine Beschichtung (z. B. aus Silikon) zu einer verbesserten Abdichtung führen. Um andererseits ein Zusammenkleben des Durchströmbereichs durch Faltung oder Komprimierung des Luftsacks in der Aufbewahrungsphase im Airbagmodul bzw. durch Alterung/Temperatureinflüsse zu reduzieren bzw. zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, ein Trennmittel (z. B. Talkum) an den Stellen aufzubringen, die sich für die vorgesehene Funktion schnell genug voneinander lösen müssen.
Damit die Durchströmöffnung verschlossen werden kann, muss die Fläche der Begrenzungswände des Durchströmbereichs (z. B. des schlauchförmigen Kanals) mindestens gleich der Fläche der Durchströmöffnung sein. Beispielsweise muss demnach bei einem runden, schlauchförmigen, parallelen Kanal die Länge des Schlauch mindestens gleich dem Radius der runden Durchströmöffnung betragen. Des Weiteren kann das Zusammenfalten des Kanals chaotisch oder geordnet oder in einer Kombination von beidem erfolgen.
Bei vielen Anwendungsfällen ist es wichtig, eine Rückströmung möglichst rasch zu verhindern. Dies kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass die Verschlusselemente, d. h. die beweglichen, flexiblen Durchströmbereiche eine möglichst geringe Masse besitzen. Außerdem sollten sie so flexibel wie möglich sein. Dies kann beispielsweise durch die Dicke und die Materialeigenschaften der Begrenzungswände beeinflusst werden.
Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip ist grundsätzlich auch direkt in einem flexiblen Flächengebilde (z. B. in einem Luftsackgewebe) umsetzbar. Beispielsweise kann ein One-Piece-Woven-Material oder eine Folie, in welche entsprechende Verschlusselemente integriert sind, genutzt werden. Die Öffnungen und Verschlusselemente haben dabei vorzugsweise makroskopische oder mikroskopische Abmessungen. Bei der Herstellung des Luftsacks sind somit keine zusätzlichen Fertigungsschritte notwendig. Des Weiteren ist auch eine Kombination verschiedener Fertigungsarten (z. B. Weben und Beschichten) oder Materialien (z. B. One-Piece-Woven-Gewebe und Folie) möglich.
All die oben beschriebenen Arten von Verschlusselementen lassen sich in Einzahl, Vielzahl und Kombination wie erwähnt in vorteilhafter Weise für Stützstruktur-Airbags und mechanische Airbags einsetzen. Auch andere Airbags können dies unter Umständen nutzen.

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Luftsack mit
- einer Hülle (11), die mindestens eine Öffnung (12) aufweist, und
- einem Verschlusselement (13), das an der mindestens einen Öffnung (12) angeordnet ist, um ein Durchströmen von Luft aus einer ersten Richtung (15) zumindest teilweise zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Verschlusselement (13) flexibel ist und zumindest beim Durchströmen von Luft aus einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung (14) kanalförmige Gestalt besitzt.
2. Luftsack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) im durchströmten Zustand parallele oder aufeinander zulaufende Begrenzungswände besitzt.
3. Luftsack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptströmungsrichtung des Verschlusselements (13) beim Durchströmen von Luft in der zweiten Richtung (14) von einem Winkel senkrecht zu der Fläche, die durch die Öffnung (12) definiert ist, deutlich abweicht.
4. Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) an einer Seite, die Öffnung (12) der Hülle (11) umschließend, an der Hülle (11) befestigt ist.
5. Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) mehrere luftdurchlässige Aussparungen (17 bis 20) neben den beiden stirnseitigen Hauptströmungsöffnungen besitzt.
6. Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) im nicht-durchströmten Zustand flach ist und eine Aussparung (22, 24) aufweist, die deutlich kleiner als die Öffnung (12) der Hülle (11).
7. Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (13) eine schraubenartige Vororientierung besitzt, so dass es im ausgedrehten Zustand schlauchförmig und im eingedrehten Zustand scheibenförmig ist.
8. Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein luftdurchlässiges, flaches Gebilde (16) die Öffnung (12) abdeckt.
9. Luftsack nach Anspruch 8, wobei das Gebilde (16) einen Teil der Hülle bildet.
10. Luftsack nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flache Gebilde (16) ein Netz ist.
11 Luftsack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Verschlusselement (13) ein Trennmittel oder Bindemittel aufgebracht ist.
12. Airbag für ein Fahrzeug mit einem Luftsack gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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