WO2014040690A1 - Gassackmodul - Google Patents

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WO2014040690A1
WO2014040690A1 PCT/EP2013/002538 EP2013002538W WO2014040690A1 WO 2014040690 A1 WO2014040690 A1 WO 2014040690A1 EP 2013002538 W EP2013002538 W EP 2013002538W WO 2014040690 A1 WO2014040690 A1 WO 2014040690A1
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Joachim Biller
Senra OEZKAN
Silvia FEIFEL
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ZF Automotive Germany GmbH
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    • 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
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R21/261—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow with means other than bag structure to diffuse or guide inflation fluid
    • B60R2021/2612—Gas guiding means, e.g. ducts

Definitions

  • the invention relates to a gas bag module with an airbag.
  • Gas bags are inflated by filling gas provided by a gas generator under high pressure.
  • Many solutions are known for directing the gas flow into or out of the gas bag, but there is always the disadvantage when using rigid guide surfaces that they increase the volume of the folded gas bag.
  • gas conducting elements made of pieces of fabric can be folded together small, they deform when the gas flow is deflected.
  • the object of the invention is to provide an improvement here.
  • an airbag module in particular for a vehicle protection system, comprising a gas bag and at least one guide surface for guiding a gas flow element
  • the gas guide element has a shape-changing element of a shape memory alloy which forms a first shape at a first temperature and at a second temperature has a second shape. Since the variable-shape element can assume two different shapes, a guide surface can be formed which, for example, can be arranged in the first form at room temperature with little space requirement in the gas bag module and in the second form after heating to a temperature above the transition temperature of the shape memory alloy Gas line assumes optimal shape.
  • shape memory alloy also called “memory metal”
  • any suitable known alloy can be used, which due to a temperature
  • CONFIRMATION COPY conditional change of the crystal structure at different temperatures may take different, predefined forms. This change in shape takes place with appropriate heat in a few milliseconds.
  • the alloy for example, nickel-titanium or copper-zinc can be used.
  • the guide surface can be used to direct and / or distribute a gas flow, which is released by a gas generator in the interior of the gas bag, as it enters the gas bag. It is possible to arrange the guide surface so that it serves directly to divert the gas flowing out of the gas generator. On the other hand, however, the guide surface can also be arranged in or on the gas bag in the region of an outflow opening and be used to guide a gas stream flowing out of the gas bag.
  • the guide surface in the second shape may be designed to form a channel or gill which directs the effluent gas. It is also possible to couple the gas-conducting element with a cover of an outflow opening and at the same time release the outflow opening by the change in shape of the shape-changing element.
  • the shape-changing element on a fabric with woven wires of the shape memory alloy opens up the possibility of creating almost any planar gas-conducting elements in a simple manner and with only a small requirement for shape-memory metal.
  • a fabric with woven wires of a shape memory alloy is known, for example, from EP 1 690 752 A1.
  • the wires can, for example, form warp and / or weft threads of the fabric. Thus, no additional threads need to be woven into the fabric.
  • the wires are perpendicular or oblique to the longitudinal extension of the gas guide and thus, for example, perpendicular or oblique to be deflected gas flow.
  • the wires in the fabric in the first shape of the shape-changing element are soft and flexible at room temperature, while the wires in the second shape are rigid after being heated.
  • the shape-changing element is therefore preferably stiffer in the second form than in the first form, so that a deflection of a gas flow exiting from the gas generator or the gas bag under high pressure is possible without any problems.
  • the guide surface can be stiffened so far that the gas stream to be passed can be deflected without significantly deforming the guide surface.
  • the wires in the second form assume a domed shape.
  • a gas guide element can be folded together small with the gas bag and is still able to inflate the gas bag, as a rigid guide surface to redirect the gas in the gas bag.
  • the gas-conducting element can form, for example, a tube in the second shape. It can be designed round or half-round in diameter, with one or both ends can be open, depending on the purpose in the gas bag.
  • the heat energy for heating the gas guide element is preferably supplied by the gas stream to be conducted itself.
  • a separate electric or pyrotechnic heating device for causing the change in shape of the shape-changing element.
  • the gas guide can be attached directly to the gas generator. However, it is also possible to sew the gas-conducting element on the gas bag fabric or on an optionally provided reinforcing layer in the gas bag.
  • the module according to the invention also comprises a gas generator.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a gas bag module according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a gas-conducting element of the gas bag module in FIG. 1 in a first variant
  • FIG. 3 shows a schematic view of a gas-conducting element of the gas bag module from FIG. 1 in a second variant.
  • FIG. 1 shows an airbag module 10 with a gas bag 12 shown in partial detail and an elongated gas generator 14, which supplies the filling gas for inflating the airbag 12.
  • the gas flow exiting the gas generator 14 when the gas bag module 10 is activated strikes a gas guiding element 16, which here is designed in the form of a tube and which extends parallel to the gas generator 14.
  • the gas-conducting element 16 is formed from a rectangular blank (see FIGS. 2 and 3), which has a fastening eye 18 at all four corners. By means of the eyelets 18, the gas-conducting element 16 is attached directly to the gas generator 14 on the cylindrical outer shell. The outflow openings 20 of the gas generator 14 are thereby released, so that the gas flows into the gas guide element 16.
  • substantially the entire gas-conducting element 16 consists of a shape-changing element 24 in the form of a fabric with one or preferably a plurality of woven wires 26 made of a shape memory alloy.
  • the wires 26 may form the or some warp and / or weft threads of the fabric, but it is also possible to additionally use wires woven into a given fabric structure.
  • the shape memory alloy is chosen here such that in a first form at a first temperature, which here corresponds to the low temperature, ie room temperature, the wires 26 are soft and flexible.
  • the first shape may correspond to the flat-out shape shown in FIGS. 2 and 3.
  • the gas-conducting element 16 is fastened to the gas generator 14 and inserted into the gas bag 12. Then, the gas-conducting element 16 is folded together with the gas bag 12.
  • the wires 26 offer no significant resistance here, since they are easily flexible in this state and the tissue of the gas-conducting element 16 is only slightly larger than a normal airbag fabric.
  • the wires 26 are significantly stiffer and more rigid than in the first state, so that the guide surface 22 formed by the gas guide element 16 is not significantly deformed by the oncoming gas.
  • the wires 26 are arranged perpendicular to the gas flow through the tube.
  • FIG. 3 shows an alternative in which the wires 26 are oriented obliquely to the edges of the fabric of the gas-conducting element 16.
  • a gas-conducting element of the type described can be used not only for directing the gas directly on the gas generator, but could also be arranged in the outer wall of the gas bag and guide a gas flow out of the gas bag through an outflow opening (not shown).
  • gas guide element formed as a shape-changing element. It is also sufficient if only sections of a gas guide element otherwise made of fabric, for example, are provided as a shape-variable element made of a fabric with wires made of a shape memory alloy.
  • an outflow opening in the first state can be concealed by the gas guide element lying flat against the outer wall of the gas bag, while in the second state the gas guide surface of the gas conduction element is erected and thus releases an outflow opening.
  • the gas guide surface in this form can develop a channel or gill effect in order to lead the gas out of the gas bag.
  • Other purposes for a described gas guide are of course conceivable.
  • the gas-conducting element can be arranged inside the gas bag, alternatively outside, in order to guide the gas into the gas bag.
  • the gas guide can be attached to the wall of the gas generator.
  • the gas-conducting element it is also possible for the gas-conducting element to surround the gas generator in a circumferential manner, so that the gas generator is inserted into the gas-conducting element.

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  • Air Bags (AREA)

Description

Gassackmodul
Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul mit einem Gassack.
Gassäcke werden durch von einem Gasgenerator bereitgestelltes, unter hohem Druck ausströmendes Füllgas aufgeblasen. Zur Leitung des Gasstroms in den Gassack hinein oder aus diesem hinaus sind viele Lösungen bekannt, wobei aber bei der Verwendung von starren Leitflächen stets der Nachteil besteht, dass sie das Volumen des gefalteten Gassacks erhöhen. Anderseits lassen sich Gasleitelemente aus Gewebestücken zwar klein zusammenlegen, verformen sich aber beim Umlenken des Gasstroms. Aufgabe der Erfindung ist es, hier eine Verbesserung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gassackmodul, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, erreicht, mit einem Gassack und einem wenigstens eine Leitfläche zur Lenkung eines Gasstroms aufweisenden Gasleitelement, indem das Gasleitelement ein formveränderliches Element aus einer Formgedächtnisle- gierung aufweist, das bei einer ersten Temperatur eine erste Form und bei einer zweiten Temperatur eine zweite Form hat. Da das formveränderliche Element zwei unterschiedliche Gestalten annehmen kann, lässt sich eine Leitfläche ausbilden, die beispielsweise in der ersten Form bei Raumtemperatur mit geringem Platzbedarf im Gassackmodul angeordnet werden kann und in der zweiten Form nach dem Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur der Formgedächtnislegierung eine zur Gasleitung optimale Gestalt annimmt.
Als Formgedächtnislegierung (auch„Memory Metal" genannt) kann jede geeignete bekannte Legierung verwendet werden, die aufgrund einer temperatur-
BESTÄTIGUNGSKOPIE bedingten Änderung der Kristallstruktur bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche, vordefinierte Formen annehmen kann. Diese Formänderung geht bei entsprechender Hitzeeinwirkung in wenigen Millisekunden vonstatten. Als Legierung kann beispielsweise Nickel-Titan oder Kupfer-Zink verwendet werden. Die Leitfläche kann eingesetzt werden, um einen Gasstrom, der durch einen Gasgenerator im Inneren des Gassacks freigesetzt wird, beim Eintritt in den Gassack zu lenken und/oder in diesem zu verteilen. Es ist möglich, die Leitfläche so anzuordnen, dass sie direkt zur Umleitung des aus dem Gasgenerator ausströmenden Gases dient. Andererseits kann die Leitfläche aber auch im oder am Gassack im Bereich einer Ausströmöffnung angeordnet sein und zur Lenkung eines aus dem Gassack ausströmenden Gasstroms eingesetzt werden. Im letzteren Fall kann die Leitfläche in der zweiten Form so gestaltet sein, dass sie einen Kanal oder eine Kieme bildet, die das ausströmende Gas leitet. Es ist auch möglich, das Gasleitelement mit einer Abdeckung einer Ausströmöffnung zu koppeln und durch die Formveränderung des formveränderlichen Elements gleichzeitig die Ausströmöffnung freizugeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das formveränderliche Element ein Gewebe mit eingewebten Drähten aus der Formgedächtnislegierung auf. Diese Gestaltung eröffnet die Möglichkeit, auf einfache Weise und mit nur einem kleinen Bedarf an Formgedächtnismetall nahezu beliebige, flächige Gasleitelemente zu kreieren.
Ein Gewebe mit eingewebten Drähten aus einer Formgedächtnislegierung ist beispielsweise aus der EP 1 690 752 A1 bekannt. Die Drähte können beispielsweise Kett- und/oder Schussfäden des Gewebes bilden. Somit müssen keine zusätzlichen Fäden in das Gewebe eingewebt werden.
Es hat sich herausgestellt, dass es ohne Weiteres ausreichend ist, wenn einzelne Drähte im Gewebe die Form ändern, um ein Gasleitelement mit einer aus- reichend stabilen Leitfläche zu schaffen. Es ist ebenfalls möglich, Drähte aus der Formgedächtnislegierung aufzunähen. Dies kann über den wesentlichen Teil der Länge der Drähte oder auch nur punktuell erfolgen.
Je nach Einsatzzweck und Gestalt des Gasleitelements ist es vorteilhaft, wenn die Drähte senkrecht oder schräg zur Längserstreckung des Gasleitelements verlaufen und damit beispielsweise senkrecht oder auch schräg zum umzulenkenden Gasstrom.
Vorzugsweise sind die Drähte im Gewebe in der ersten Form des formveränderlichen Elements bei Raumtemperatur weich und biegsam, während die Drähte in der zweiten Form nach der Erhitzung starr sind.
Das formveränderliche Element ist also in der zweiten Form bevorzugt steifer als in der ersten Form, sodass auch eine Umlenkung eines unter hohem Druck aus dem Gasgenerator oder dem Gassack austretenden Gasstroms problemlos möglich ist. Insbesondere lässt sich die Leitfläche so weit versteifen, dass der zu leitende Gasstrom umgelenkt werden kann, ohne die Leitfläche wesentlich zu verformen.
Vorzugsweise nehmen die Drähte in der zweiten Form eine gewölbte Gestalt an. Ein derartiges Gasleitelement lässt sich zusammen mit dem Gassack klein zusammenfalten und ist dennoch beim Aufblasen des Gassacks in der Lage, wie eine starre Leitfläche das Gas im Gassack umzulenken.
Das Gasleitelement kann in der zweiten Form beispielsweise eine Röhre bilden. Es kann rund oder halbrund im Durchmesser gestaltet sein, wobei ein oder beide Enden offen sein können, je nach Einsatzzweck im Gassack.
Die Wärmeenergie zur Erhitzung des Gasleitelements wird vorzugsweise durch den zu leitenden Gasstrom selbst geliefert. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine separate elektrische oder pyrotechnische Heizvorrichtung zum Hervorrufen der Formänderung des formveränderlichen Elements einzusetzen.
Das Gasleitelement kann direkt am Gasgenerator befestigt sein. Es ist aber auch möglich, das Gasleitelement am Gassackgewebe oder an einer optional vorgesehenen Verstärkungslage im Gassack zu vernähen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Modul auch einen Gasgenerator.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls;
- Figur 2 eine schematische Ansicht eines Gasleitelements des Gassackmoduls in Figur 1 in einer ersten Variante; und - Figur 3 eine schematische Ansicht eines Gasleitelements des Gassackmoduls aus Figur 1 in einer zweiten Variante.
Figur 1 zeigt ein Gassackmodul 10 mit einem ausschnittsweise dargestellten Gassack 12 und einem langgestreckten Gasgenerator 14, der das Füllgas zum Aufblasen des Gassacks 12 liefert. Der bei Aktivierung des Gassackmoduls 10 aus dem Gasgenerator 14 austretende Gasstrom trifft auf ein Gasleitelement 16, das hier in Form einer Röhre gestaltet ist und das sich parallel zum Gasgenerator 14 erstreckt.
Das Gasleitelement 16 ist aus einem rechteckigen Zuschnitt geformt (siehe Figuren 2 und 3), der an allen vier Ecken jeweils eine Befestigungsöse 18 auf- weist. Mittels der Befestigungsösen 18 ist das Gasleitelement 16 direkt am Gasgenerator 14 an dessen zylindrischer Außenhülle befestigt. Die Ausströmöffnungen 20 des Gasgenerators 14 sind dabei freigelassen, sodass das Gas in das Gasleitelement 16 hineinströmt.
Aus dem Gasgenerator 14 über die Ausströmöffnungen 20 austretendes Gas wird, wie die Pfeile in Figur 1 andeuten, durch die röhrenförmige Gasleitfläche 22 des Gasleitelements 16 umgeleitet, sodass es zu den beiden offenen Enden des Gasleitelements 16 hinaus in den Gassack 12 strömt. Hierdurch wird gleichzeitig eine Gasumlenkung zur besseren gleichmäßigeren Gasverteilung im Gassack 12 und ein Schutz der Wand des Gassacks 12 vor dem ausströmenden heißen Gas erreicht. Im gezeigten Beispiel besteht im Wesentlichen das gesamte Gasleitelement 16 aus einem formveränderlichen Element 24 in Gestalt eines Gewebes mit einem oder bevorzugt etlichen eingewebten Drähten 26 aus einer Formgedächtnislegierung. Die Drähte 26 können die oder einige Kett- und/oder Schussfäden des Gewebes bilden, es können aber auch zusätzlich in eine vorgegebene Gewebestruktur eingewebte Drähte verwendet werden.
Die Formgedächtnislegierung ist hier so gewählt, dass in einer ersten Form bei einer ersten Temperatur, die hier der niedrigen Temperatur, also Raumtem- peratur, entspricht, die Drähte 26 weich und biegsam sind.
Die erste Form kann dabei der in Figur 2 und 3 gezeigten flach ausgebreiteten Gestalt entsprechen.
In diesem Zustand wird das Gasleitelement 16 am Gasgenerator 14 befestigt und in den Gassack 12 eingesetzt. Dann wird das Gasleitelement 16 zusammen mit dem Gassack 12 zusammengefaltet. Die Drähte 26 bieten hier keinen nennenswerten Widerstand, da sie in diesem Zustand leicht biegsam sind und das Gewebe des Gasleitelements 16 nur unwesentlich voluminöser ist als ein normales Gassackgewebe.
Bei der Aktivierung des Gassackmoduls 10 wird jedoch durch das aus dem Gasgenerator 14 ausströmende heiße Gas, das auf das Gasleitelement 16 und damit das formveränderliche Element 24 mit den Drähten 26 auftrifft, die Formgedächtnislegierung der Drähte 26 über die Transformationstemperatur erhitzt, sodass die Drähte 26 in ihren zweiten Zustand und damit in ihre zweite Form übergehen. Da die Drähte 26 im Gewebe des formveränderlichen Elements 24 eingewebt sind, nimmt das gesamte Gasleitelement 16 seine zweite Form an, die hier die bereits beschriebene Röhrenform ist.
Im zweiten Zustand sind die Drähte 26 deutlich steifer und starrer als im ersten Zustand, sodass die durch das Gasleitelement 16 gebildete Leitfläche 22 sich durch das anströmende Gas nicht wesentlich verformt. Im gezeigten Beispiel der Figuren 1 und 2 sind die Drähte 26 senkrecht zum Gasstrom durch die Röhre angeordnet. Figur 3 zeigt eine Alternative, bei der die Drähte 26 schräg zu den Rändern des Gewebes des Gasleitelements 16 ausgerichtet sind.
Ein Gasleitelement der beschriebenen Art lässt sich nicht nur zur Leitung des Gases direkt am Gasgenerator einsetzen, sondern könnte auch in der Außen- wand des Gassacks angeordnet sein und einen Gasstrom aus dem Gassack durch eine (nicht dargestellte) Ausströmöffnung hinaus leiten.
Es ist nicht notwendigerweise das gesamte Gasleitelement als formveränderliches Element ausgebildet. Es reicht auch, wenn nur Abschnitte eines ansonsten beispielsweise aus Gewebe bestehenden Gasleitelements als formveränderli- ches Element aus einem Gewebe mit Drähten aus einer Formgedächtnislegierung versehen sind.
Somit lässt sich beispielsweise eine Ausströmöffnung im ersten Zustand durch das flach an der Außenwand des Gassacks anliegende Gasleitelement verdecken, während im zweiten Zustand sich die Gasleitfläche des Gasleitele- ments aufstellt und so eine Ausströmöffnung freigibt. Gleichzeitig kann die Gasleitfläche in dieser Form eine Kanal- oder Kiemenwirkung entfalten, um das Gas aus dem Gassack hinauszuleiten. Auch andere Einsatzzwecke für ein beschriebenes Gasleitelement sind natürlich denkbar.
Das Gasleitelement kann innerhalb des Gassacks angeordnet sein, alternativ außerhalb, um das Gas in den Gassack zu leiten.
Ferner lässt sich das Gasleitelement an der Wand des Gasgenerators befestigen. Möglich ist es aber auch, dass das Gasleitelement den Gasgenerator um- fangsmäßig umgibt, sodass der Gasgenerator in das Gasleitelement hineingesteckt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Gassackmodul, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, mit einem Gassack (12) und einem wenigstens eine Leitfläche (22) zur Lenkung eines Gas- Stroms aufweisenden Gasleitelement (16), wobei das Gasleitelement (16) ein formveränderliches Element (24) aus einer Formgedächtnislegierung aufweist, das bei einer ersten Temperatur einen ersten Zustand und eine erste Form und bei einer zweiten Temperatur einen zweiten Zustand und eine zweite Form hat.
2. Gassack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das formver- änderliche Element (24) ein Gewebe mit eingewebten Drähten (26) aus der
Formgedächtnislegierung aufweist.
3. Gassack nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (26) Kett- und/oder Schussfäden des Gewebes bilden.
4. Gassack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das formver- änderliche Element (24) ein Gewebe mit vernähten Drähten (26) aus der Formgedächtnislegierung aufweist.
5. Gassack nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte(26) senkrecht zur Längserstreckung des Gasleitelements (16) verlaufen.
6. Gassack nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (26) schräg zur Längserstreckung des Gasleitelements (16) verlaufen.
7. Gassack nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (26) im Gewebe im ersten Zustand bei Raumtemperatur weich und biegsam sind und im zweiter Zustand bei Erhitzung die Drähte (26) starr werden und eine gewölbte Form annehmen.
8. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (16) in der zweiten Form eine Röhre bildet.
9. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das formveränderliche Element (24) im zweiten Zustand steifer als im ersten ist.
10. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Wärmenergie zur Erhitzung des formveränderlichen Elements
(24) durch den zu leitenden Gasstrom geliefert wird.
11. Gassack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasleitelement (16) direkt am Gasgenerator (14) befestigt ist.
PCT/EP2013/002538 2012-09-13 2013-08-22 Gassackmodul Ceased WO2014040690A1 (de)

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DE102012018072.1 2012-09-13
DE102012018072.1A DE102012018072B4 (de) 2012-09-13 2012-09-13 Gassackmodul

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PCT/EP2013/002538 Ceased WO2014040690A1 (de) 2012-09-13 2013-08-22 Gassackmodul

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WO (1) WO2014040690A1 (de)

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DE102012018072A1 (de) 2014-03-13
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