Leakage investigation of bag seams for knee airbar applications

Abstract

[EN] Pressure inside the bag is an essential factor which has direct influence on the efficiency of the airbag to protect the occupants of a vehicle in case of an accident. It is mainly defined by the performance of the gas inflator, the bag volume and the leakage due to the orifices caused by the sewing process, or specially designed in the conception process of the bag in order to reduce the pressure. This investigation focuses basically on the leakage of the knee airbag seam, which is the process used to join the several fabric parts and give the wanted shape to the bag. Given that the current airbags used in the cars produced in mass have a complex form and are composed of several fabric layers and seams, it was tried to reduce the problem to the essential parameters, and only analyze the factors which could have major influence on leakage at seam. For that, several mini-airbags or “square bags” with a simplified shape were manufactured in order to represent all the possible configurations. As result of the tests, for each bag a graphical curve is obtained, which represents the leakage on liter per minute in function of the pressure on bar. At last all the results are analyzed in order to discover which of the factors has more influence on leakage, therefore should be considered in the design phase and the CAE simulations in order to obtain accurately results, and which can be ignored in order to save resources and time.

[ES] La presión dentro de los airbags es un factor fundamental que influye directamente en el rendimiento que estos pueden tener a la hora de proteger a los ocupantes de un vehículo en caso de accidente. Esta está determinada principalmente por tres factores: capacidad del generador de gas, volumen del saco de aire, y las pérdidas que este puede tener a través de los orificios causados por el método de producción o diseñados específicamente para reducir la presión. Este estudio se va a centrar básicamente en las perdidas de aire en los airbag para la rodilla a través de la costura, que es el proceso que se usa para unir las distintas partes y dar la forma deseada al conjunto. Dado que los airbags utilizados actualmente en los vehículos producidos en serie, presentan una gran complejidad siendo estos compuestos por varias capas de tela y costuras, se ha intentado reducir el problema y analizar solo los parámetros esenciales que podrían tener mayor efecto en la cantidad de aire que se escapa a través de la costura. Para eso se han construido una serie de mini-airbags con una forma simplificada mediante los que se intentan representar todas las configuraciones disponibles. Como resultado de los ensayos para cada saco se obtiene una curva que representa las pérdidas de aire en litros por minuto en función de la presión en bar. Al final se analizan los resultados tanto en conjunto como individualmente y se determina cual de los factores estudiados tienen mayor influencia y por tanto deben de ser tenidos en cuenta la hora de diseñar los sacos y realizar las simulaciones por ordenador con la mayor precisión posible, y cuáles pueden ser ignorados ahorrando así recursos y tiempo.

[DE] Der Druck innerhalb der Luftsäcke ist ein wichtiger Faktor, welcher einen direkten Einfluss auf die Leistung des Airbags hat, um die Insassen im Falle eines Umfalls bestmöglich zu schützen. Dieser ist abhängig von dem Volumen des Luftsacks, der zugeführten Gasmenge und der Leckage, des über die Nähte entweichende Gas. Die hier vorliegende Bachelor Thesis befasst sich mit der Untersuchung der Nahtleckage eines Knieairbags. Da Luftsäcke von Serienmodulen sehr komplex aufgebaut sind, werden hier verschiedene Luftsäcke in vereinfachter Form gefertigt und getestet. Diese sogenannten „square bags“ repräsentieren dabei alle möglichen Konfigurationen. Die Ergebnisse werden in Grafiken eingelesen und im Anschluss individuell ausgewertet. Das Ziel der Arbeit ist herauszufinden, welche Faktoren Einfluss auf die Leckage haben und wie stark diese jeweils voneinander abhängen.