DE10056228A1 - Gasgenerator und Rückhaltesystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zum Entfalten und Füllen eines Prallsacks eines Rückhaltesystems mit einem einen Verschluß aufweisenden Gasgeneratorgehäuse zur Aufnahme eines Treibstoffs zur Erzeugung einer Füllgasmenge für den Prallsack. Außerdem betrifft die Erfindung ein Rückhaltesystem für Fahrzeuge sowie ein Verfahren zum Füllen und Entfalten des Prallsacks eines derartigen Rückhaltesystems. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung der Füllgasmenge ausschließlich ein Treibstoff verwendet, der sich im Zustand der Betriebsbereitschaft des Gasgenerators in der flüssigen Phase befindet und im Bedarfsfall, daß heißt bei einer Auslösung des Rückhaltesystems, schlagartig verdampft. Die bei Auslösung erforderliche Verdampfung wird durch eine Druckentlastung des erhitzten, in einer geschlossenen Druckkammer mitgeführten flüssigen Treibstoffs, insbesondere Wasser, herbeigeführt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zum Entfalten und Füllen mindestens eines Prallsacks eines Rückhaltesystems mit einem mindestens einen Verschluß aufweisenden Gasgenerator­ gehäuse zur Aufnahme eines Treibstoff zur Erzeugung einer Füllgasmenge für jeden Prallsack. Außerdem betrifft die Erfindung ein Rückhaltesystem für Fahrzeuge sowie ein Ver­ fahren zum Füllen und Entfalten mindestens eines Prallsacks eines derartigen Rückhaltesystems.

Rückhaltesysteme kommen in Fahrzeugen aller Art, insbesondere Landfahrzeugen, Schiffen und Luftfahrzeugen zum Einsatz.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Rückhaltesysteme, auch als Airbag oder Airbagsystem bezeichnet, bestehen aus einer Vorrichtung zur Erzeugung der Füllgasmenge (Gas­ generator) und dem zumeist textilen Prallsack sowie einer den Gasgenerator steuernden und/oder regelnden Auslöse- und Überwachungseinheit. Dieser Prallsack schützt Fahrzeug­ insassen vor dem Aufprall auf Fahrzeuginnenteile, wie beispielsweise das Lenkrad oder die Seitenverkleidung. Die Auslöse- und Überwachungseinheit ist in Kraftfahrzeugen üblicherweise im Zentraltunnel im Bereich der Schaltkulisse angeordnet.

Man unterscheidet pyrotechnische Gasgeneratoren von sogenannten Hybridgasgeneratoren. Die Gaserzeugung erfolgt bei pyrotechnischen Gasgeneratoren durch einen pyro­ technischen Treibstoff, der im Bedarfsfall gezündet wird. Das durch Abbrand des Treibstoffes entstehende Stickstoffgas gelangt durch Öffnungen des Gasgeneratorgehäuses in den Prallsack und entfaltet und füllt diesen in etwa 30 ms. Die Zündung des Treibsatzes erfolgt durch eine Anzündeinheit (AZE), die mittels elektrischem Impuls gezündet wird, den die Auslöse- und Überwachungseinheit erzeugt. Der pyrotechnische Treibstoff besteht aus Natriumazid/Kaliumnitrat/Sand und ist in Tablettenform gepreßt. Da dieser Treibstoff eine giftige Substanz ist, wird er in zunehmendem Maße durch natrium­ azidfreie Treibstoffe ersetzt. Diese haben wiederum den Nachteil, daß sie Abbrandgase mit sehr hohen Gastemperaturen und sehr hohem Schlackeanteil erzeugen.

Eine Abwandlung des pyrotechnischen Gasgenerators ist die Ausführung als Hybridgasgenerator. Die Füllgasmenge wird größtenteils durch ein unter hohem Druck in einem Druckgas­ behälter mitgeführtes Füllgas (z. B. Argon bei ca. 300 bar) und zu einem kleinen Teil durch Abbrand eines pyrotechnischen Treibstoffes erzeugt. Der pyrotechnische Treibstoff öffnet den mit einem Gasgemisch bis zu 250 bar vorgespannten Druck­ behälter und erwärmt das ausströmende Füllgas, damit ein Ein­ frieren an der Verschlüssen und Gasführungskanälen aufgrund der expansionsbedingten Abkühlung vermieden wird. Hybridgas­ generatoren finden in Kraftfahrzeugen, insbesondere für Fahrer-, Beifahrer und Seitenairbags Einsatz.

Die Verwendung pyrotechnischer Treibstoffe sowohl in pyro­ technischen Gasgeneratoren als auch in Hybridgasgeneratoren stellt hohe Anforderungen an die Herstellung und den Einbau der Systemkomponenten:
Beim Abbrand pyrotechnischer Treibsätze treten Temperaturen von bis zu 2000°C auf. Das mit den hohen Temperaturen verbundene Gefährdungspotential wird in Anbetracht der lebensrettenden Wirkung des Rückhaltesystems billigend in Kauf genommen.

Ein weiteres Problem der pyrotechnischen Rückhaltesysteme ist deren Entsorgung. Diese erfordert eine sorgfältige und sicherheitstechnisch unbedenkliche Demontage und Neutralisation der Treibsätze. Unkontrollierte Entsorgung von Altfahrzeugen mit pyrotechnischen Treibstoffen oder Treibsatzkomponenten stellt ein erhebliches Gefährdungs­ potential für die Sicherheit und für die Umwelt dar.

Um bei pyrotechnischen Gasgeneratoren mit azidfreien Treib­ stoffen die hohen Temperaturen der Abbrandgase sowie die hohen Schlackenanteile der Gase zu reduzieren, wurde in der DE 196 12 581 A1 bereits ein Gasgenerator vorgeschlagen, bei dem in der Brennkammer neben dem pyrotechnischen Treibstoff eine verdampfungsfähige Substanz vor den Austrittsöffnungen angeordnet ist. Durch Energieaustausch zwischen dem Abbrand­ gas und der verdampfungsfähigen Substanz läßt sich der Energiegehalt des pyrotechnischen Treibstoffes mit geringem Verlust für das Entfalten und Füllen des Prallsacks erhalten. Der Energieaustausch bewirkt eine Verdampfung der verdampfungsfähigen Substanz und führt folglich zu einer Ab­ kühlung des Abbrandgases und damit zu einer Abnahme der Schlackenstoffe. Die Füllgasmenge für den Prallsack setzt sich in erster Linie aus dem Abbrandgas des pyrotechnischen Treibstoffes sowie dem infolge des Energieaustausches gebildeten Dampf zusammen. Als Vorteil dieser Maßnahme wird angegeben, daß die thermische Energie des Abbrandgases zur Verdampfung der verdampfungsfähigen Substanz eingesetzt wird und das Abbrandgas nicht durch Gehäuseteile abgekühlt wird.

Die Anordnung der verdampfungsfähigen Substanz als Zusatz­ maßnahme in dem Gasgenerator senkt zwar die Temperatur der Füllgasmenge und erlaubt den Einsatz ungiftiger pyro­ technischer Treibstoffe, ohne jedoch weitere Anforderungen an Gasgeneratoren zufriedenstellend zu erfüllen. Hervorzuheben ist die sichere Handhabung des Gasgenerators, die thermische Stabilität, die umweltfreundliche Entsorgung sowie die kostengünstige Herstellung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator für ein Rückhaltesystem zu schaffen, der unter Beibehaltung un­ giftiger Ausgangsmaterialien für den Treibstoff die genannten Anforderungen besser erfüllt. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Erzeugung einer Füllgasmenge für einen Prallsack eines Rückhaltesystems zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem Gedanken, daß zur Erzeugung der Füllgasmenge ausschließlich ein Treibstoff verwendet wird, der sich im Zustand der Betriebsbereitschaft des Gasgenerators in der flüssigen Phase befindet und im Bedarfsfall, daß heißt bei einer Auslösung des Rückhalte­ systems, schlagartig verdampft.

Im einzelnen wird die Aufgabe bei einem Gasgenerator der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Treibstoff zumindest eine verdampfungsfähige flüssige Substanz aufweist, die nicht brennbar ist, das als Druckkammer ausgestaltete Gasgeneratorgehäuse beheizbar ist, sich in der Druckkammer eine Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz befindet, die im Zustand der Betriebsbereitschaft des Gas­ generators den Energieinhalt für das Entfalten und Füllen mindestens eines Prallsacks enthält, wobei der aus den Druck- und Temperaturbedingungen (p, T) in Betriebsbereitschaft resultierende Energieinhalt (Enthalpie) der Flüssigkeitsmenge m₀ so zu bestimmen ist, daß im Falle der Druckentlastung der Druckkammer durch Öffnen mindestens eines Verschlusses wenigstens so viel der Flüssigkeitsmenge m₀ verdampft, um mindestens einen Prallsack schlagartig mit Dampf zu entfalten und zu füllen.

Bei der Verdampfung dehnt sich das Volumen der flüssigen ver­ dampfungsfähigen Substanz auf das 800- bis 1000-fache aus. Die für die Verdampfung benötigte Verdampfungswärme wird bereitgestellt, indem die verdampfungsfähige Substanz im Zu­ stand der Betriebsbereitschaft einen Wärmeinhalt mit sich führt, der ausreicht, die für die erforderliche Füllgasmenge benötigte Flüssigkeitsmenge zu verdampfen. Dies erfordert je nach gewählter verdampfungsfähiger Substanz einen hohen Druck in der Druckkammer (z. B. 200 bar) und eine der Dampf­ druckkurve entsprechende Temperatur.

Die verdampfungsfähige Substanz kann entweder in unmittel­ barer Nähe jedes einzelnen Prallsacks oder räumlich getrennt in einer separaten Druckkammer bevorratet sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zentrale Bevorratung der verdampfungsfähigen Substanz für mehrere oder alle in einem Luft-, Wasser- oder Landfahrzeug vorhandene Prallsäcke in einer einzigen Druckkammer vorgesehen. In diesem Fall wird die erforderliche Füllgasmenge mit Hilfe von Leitungen und Absperr- und/oder Verteilorganen auf die einzelnen Prallsäcke verteilt, wenn das Rückhaltesystem ausgelöst wird.

Sofern Wasser als bevorzugte verdampfungsfähige Substanz zum Einsatz kommt, entfallen die bei pyrotechnischen Treibstoffen notwendigen Sicherheitsanforderungen bei der Herstellung, Verarbeitung, Lagerung, Entsorgung, Wartung, Instandsetzung sowie Transport der Gasgeneratoren. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gasgenerators besteht darin, daß für die Erzeugung der Füllgasmenge keine Anzündeinheit mehr erforderlich ist, die die Erzeugung der Füllgasmenge aus dem Treibstoff auslöst. Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator genügt zur Freisetzung des Füllgases eine Druckentlastung der Druckkammer, des im Betriebszustand befindlichen Gas­ generators. Der Betriebszustand wird nach druckloser Be­ füllung der Druckkammer bei Umgebungstemperatur mit der Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz dadurch erreicht, daß der Treibstoff in der verschlossenen Druckkammer mittels der Heizvorrichtung soweit aufgeheizt wird, bis die Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz den für die Verdampfung erforderlichen Energieinhalt aufweist, um mindestens einen Prallsack schlagartig zu entfalten und mit Dampf zu füllen.

Der vollständige Verzicht auf eine pyrotechnische Gas­ erzeugung bietet darüber hinaus den Vorteil, daß sich durch gezielte Steuerung des Verschlusses abhängig von der Unfallart und dem zu befüllenden Prallsack die freigesetzte Füllgasmenge steuern läßt. Gesteuerte Füllgasmengen stellen bei pyrotechnischen Treibstoffen nach deren Zündung ein kaum lösbares Problem dar.

Um den Gasgenerator in Betriebsbereitschaft zu versetzen und zu halten, ist an der Druckkammer mindestens eine Heiz­ vorrichtung angeordnet, die vorzugsweise als elektrische Widerstandsheizung und/oder als Elektrodenkessel ausgestaltet ist. Die Heizenergie kann dann dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeuges entnommen werden. Die elektrische Energie zum Erreichen und Erhalten des Betriebszustandes des Rückhaltesystems wird jedoch zweckmäßigerweise nur dann aus dem elektrischen Bordnetz gewonnen, wenn in einem Energie­ speicher des Bordnetzes, insbesondere der Starterbatterie für den Fahrzeugantrieb, eine definierte Restenergie vorhanden ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Heizenergie aus anderen Wärmequelle des Fahrzeuges gewonnen werden, beispielsweise aus der Abwärme des Abgases oder einer Standheizung.

Je nach Art der verwendeten, nicht brennbaren verdampfungs­ fähigen Flüssigkeit sind hohe Temperaturen für den Zustand der Betriebsbereitschaft erforderlich. Um zum Erhalt der Betriebsbereitschaft die Wärmeströme aus der Druckkammer nach Außen zu reduzieren, ist die Druckkammer isoliert. Neben hochisolierenden Dämmstoffen kommt insbesondere eine Vakuum­ isolierung in Betracht. Die Wirksamkeit der Isolierung kann elektronisch ständig überwacht werden, um einen Defekt fest­ zustellen und zu signalisieren. Die Auslöse- und Über­ wachungseinheit mißt ohnehin fortlaufend die Temperatur der verdampfungsfähigen Substanz, um die Heizvorrichtung zu steuern. Tritt ein unerwarteter Temperaturabfall während der Betriebsbereitschaft auf, deutet dies auf einen Defekt der Isolierung hin und kann signalisiert werden.

Um den Gasgenerator in Betriebsbereitschaft zu halten, kann eine separate Kompensationsheizung zum Ausgleich der Wärme­ verluste der verdampfungsfähigen Substanz an die Umgebung vorgesehen sein. Abhängig von der Stillstandsdauer des Fahr­ zeuges kann die Kompensationsheizung unterschiedlich be­ trieben werden. Bei kurzem Stillstand des Fahrzeugs hält sie die Betriebsbereitschaft aufrecht, während bei Stillständen mittlerer Dauer zunächst der Ladezustand der Batterie über­ prüft wird, um bei ausreichender Restenergie die verdampfungsfähige Substanz auf einer reduzierten Temperatur zu halten. Dauert die Stillstandszeit weiter an, und unterschreitet der Ladezustand der Batterie trotz der reduzierten Temperatur der Kompensationsheizung die not­ wendige Restenergie, so wird die Heizvorrichtung für den Rest der Stillstandszeit vollständig abgeschaltet, damit aus­ reichend Restenergie für den späteren Startvorgang des Fahrzeugantriebs erhalten bleibt. Die nach jedem längeren Stillstand in der Druckkammer herrschende Temperatur und die ggf. erforderliche Aufheizdauer nach dem Fahrzeugstart wird vorzugsweise am Armaturenträger angezeigt.

Die Druckkammer besteht aus einem für die verdampfungsfähige flüssige Substanz undurchlässigen, wärme- und druckbe­ ständigem Material, vorzugsweise aus beschichtetem und/oder nichtrostendem Stahl, Laminaten sowie Kohlefaserverbundwerk­ stoffen.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator findet vorzugsweise in Rückhaltesystemen für Fahrzeuge mit mindestens einem mit einem Gasgenerator verbunden Prallsack sowie mindestens einer den Gasgenerator steuernden und/oder regelnden Auslöse- und Überwachungseinheit Einsatz. Die Auslöse- und Überwachungs­ einheit hat die Aufgabe, die Stärke der Verzögerung zu er­ kennen und abhängig davon den Gasgenerator innerhalb weniger Millisekunden zu aktivieren und die Funktionen des Rückhalte­ systems fortlaufend zu überwachen. Die Fahrzeugverzögerung wird über Sensoren elektronisch gemessen. Überschreitet die Verzögerung einen bestimmten Grenzwert wird über die Auslöse- und Überwachungseinheit der Verschluß der Druckkammer geöffnet, indem die Auslöse- und Überwachungseinheit beispielsweise ein elektromagnetisch betätigtes Ventil ansteuert oder über einen Dorn eine Membran in der Druckkammer zerstört.

Nachfolgend wird die Erfindung der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Rückhaltesystems mit einem erfindungsgemäßen Gasgenerator,

Fig. 2, 3 prinzipielle Darstellungen der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Gasgenerators,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Gasgenerators mit Feststoffisolierung und einem Ventil,

Fig. 5 einen erfindungsgemäßer Gasgenerator mit einer Vakuumisolierung und einem Ventil,

Fig. 6 einen erfindungsgemäßer Gasgenerator mit einer Heizspirale,

Fig. 7a, 7b einen erfindungsgemäßer Gasgenerator mit Heiz­ stäben,

Fig. 8 einen erfindungsgemäßer Gasgenerator mit Feststoffisolierung und einer Membrane.

Ein Rückhaltesystem für Fahrzeuge nach Fig. 1 besteht aus einem mit einem Gasgenerator 1 verbundenen Prallsack 24 sowie einer Auslöse- und Überwachungseinheit 25. Die Auslöse- und Überwachungseinheit 25 registriert über eine Sensorik 26 das Überschreiten definierter Verzögerungswerte, wie sie bei­ spielsweise bei schweren Unfällen auftreten. Zum Auslösen des Gasgenerators 1 steuert die Auslöse- und Überwachungseinheit 25 einen als Magnetventil ausgebildeten Verschluß 2 an, um eine Druckentlastung des in der Druckkammer 3 mitgeführten erhitzten Wassers auszulösen. Die Druckentlastung bewirkt eine schlagartige, im technischen Sinne verzögerungsfreie Verdampfung des Wassers. Der sich bildende Dampf entfaltet und füllt den Prallsack 24.

Am Beispiel von Wasser als bevorzugte verdampfungsfähige Substanz, wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 er­ läutert, wie das im Zustand der Betriebsbereitschaft A in der flüssigen Phase befindliche Wasser bei einer Auslösung des Rückhaltesystems durch Druckentlastung der Druckkammer 3, im technischen Sinne verzögerungsfrei verdampft. Die in den Fig. 2 und 3 enthaltenen Zahlenwerte gelten daher lediglich für Wasser. Im Zustand der Betriebsbereitschaft A steht das Wasser unter einem hohen Druck und weist eine diesem Druck entsprechende hohe Temperatur gemäß der Dampf­ druckkurve der verdampfungsfähigen Substanz Wasser auf: (Druck 150 bar, Temperatur 342°C und Enthalpie 1.606 kJ/kg). In diesem Zustand hat das Wasser ein spezifisches Volumen von 1,658 Liter pro kg (vgl. Fig. 3). Bei Druckentlastung der Druckkammer 3, das heißt nach Auslösen des Rückhaltesystems, reduziert sich der Druck auf den Umgebungsdruck von etwa 1 bar und die Flüssigkeitsmenge m₀ des Wassers in der Druck­ kammer 3 nimmt anteilig jeweils einen dampfförmigen Zustand B und einen flüssigen Zustand C an. Der Dampf hat bei einem Druck von 1 bar eine Enthalpie von 2.675 kJ/kg, eine Temper­ atur von 100°C und ein spezifische Volumen von 1,694 Kubik­ meter pro kg (Fig. 3). Gegenüber dem Zustand A hat sich das spezifische Volumen um den Faktor 1000 vergrößert. Die Volumenzunahme ist insbesondere deutlich in Fig. 3 erkenn­ bar. Ein im Behälter verbleibender Anteil des Wassers befindet sich im flüssigen Zustand C mit den Größen 1 bar, 100°C und der Enthalpie von 417,5 kJ/kg. Das spezifische Volumen beträgt 1,03 Liter pro kg (Fig. 3). Die Massenanteile, in die sich das Wasser bei der Druckentlastung aufteilt, er­ geben sich aus der Enthalpiebilanz: Der Energieinhalt des Wassers im Zustand A ist gleich der Summe der Energieinhalte der anteiligen Massen in der Zuständen B und C. Energie­ verluste sind beim Übergang vom Zustand A in B und C aufgrund der verzögerungsfreien Änderung vernachlässigbar klein. In dem Zahlenbeispiel ergibt sich aus dieser Enthalpiebilanz ein Verhältnis von

0,53: 1 {(1.606,1-417,5) : (2.675,4-417,5)}

für die Masse im Zustand B zur Masse im Zustand A.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen geeigneten Gasgenerator 1, dessen Druckkammer 3 mit Wasser als verdampfungsfähiger Substanz gefüllt ist. Die Druckkammer 3 ist von einer Iso­ lierung 4 umgeben und mittels einer in Fig. 2 nicht dar­ gestellten Heizvorrichtung beheizbar. Die Wassermenge enthält im Betriebszustand des Gasgenerators den Energieinhalt für das Entfalten und Füllen des in Fig. 4 nicht dargestellten Prallsacks 24. Der Betriebszustand der Druckkammer 3 wird dadurch erreicht, daß die Heizvorrichtung das Wasser soweit aufheizt, bis die Wassermenge den für die Verdampfung erforderlichen Energieinhalt aufweist, um den nicht darge­ stellten Prallsack 24 schlagartig, das heißt, in etwa 10-30 Millisekunden zu entfalten und mit Dampf zu füllen. Die Iso­ lierung 4 vermindert die Wärmeabgabe des Wassers an die Um­ gebung und reduziert damit die zur Aufrechterhaltung des Betriebszustandes nachzuführende Wärmeenergie.

Der Verschluß 2 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist als Ventil ausgebildet. In einem Führungsblock 6 mit einem zylin­ drischen Durchgang ist ein zylindrischer Stift 7 mit einer Durchlaßöffnung 8 verschieblich angeordnet. Etwa mittig mün­ det in die Durchlaßöffnung 8 ein Querkanal 9, der durch Ver­ schieben des Stiftes in Übereinstimmung mit einem Auslaß 11, der Druckkammer 3 gebracht werden kann. Mehrere O-Ringe 12 dichten den zylindrischen Stift 7 gasdicht gegen den Führungsblock 6 ab. Der Stift 7 läßt sich beispielsweise durch einen in der Fig. 4 nicht dargestellten Elektro­ magneten in Pfeilrichtung verschieben, den die Auslöse- und Überwachungseinheit 25 ansteuert. An einem stirnseitigen Stutzen 5 des Verschlusses 2 wird entweder unmittelbar der nicht dargestellte Prallsack 24 oder eine Versorgungsleitung angeschlossen, die den dann räumlich entfernten Prallsack mit Dampf versorgt.

Der Gasgenerator 1 nach Fig. 5 weist einen übereinstimmenden Verschluß 2, wie der Gasgenerator nach Fig. 4 auf, so daß insoweit auf die dortigen Erläuterung Bezug genommen wird. Die Druckkammer 3 weist jedoch einen doppelwandigen Aufbau auf. Zwischen den Wänden 13, 14 befindet sich ein evakuierter Ringraum 15, der als Isolator die Druckkammer 3 umgibt.

Fig. 6 zeigt einen Gasgenerator 1 der ebenfalls einen Ring­ raum 15 zu Isolationszwecken aufweist. Die Wand 13 weist einen eingeschnürten Bereich 16 auf, um den eine Heizspirale 17 gewickelt ist. Über in Fig. 6 nicht dargestellte elek­ trische Leitungen wird die Heizspirale 17 aus dem elek­ trischen Bordnetz eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt. Nicht dargestellt in Fig. 6 ist der Verschluß 2 zur Druckentlastung der Druckkammer 3 sowie die Versorgungs­ leitungen für die Heizspirale 17.

Fig. 7a, 7b zeigen schließlich einen Gasgenerator 1 mit in Achsrichtung der Druckkammer 3 verlaufenden Heizstäben 18, die in dem isolierenden Ringraum 15 in axial verlaufenden Mulden 19 der Wand 13 eingebettet sind. Nicht in den Fig. 7a, 7b dargestellt sind der Verschluß 2 sowie die elektrischen Versorgungsleitungen für die Heizstäbe 18.

Fig. 8 zeigt schließlich einen Gasgenerator 1 mit einer Druckkammer 3, die im Aufbau mit der nach Fig. 4 überein­ stimmt, sich jedoch hinsichtlich des Verschlusses 2 unter­ scheidet. Der Verschluß 2 besteht aus einer Membran 21, die an ihrem äußeren Rand fest mit einem Einsatzstück 22 ver­ bunden ist, das wiederum in den Auslaß 11 der Druckkammer 3 eingeschraubt ist. Ein in Achsrichtung der Druckkammer 3 ver­ schieblicher Dorn 23 wird bei Auslösung des Rückhaltesystems durch in Fig. 8 nicht dargestellte Verschiebemittel, wie beispielsweise ein Elektromagnet oder ein pyrotechnischer Treibsatz in Richtung der Membran 21 verschoben. Der Dorn 23 zerstört dabei die Membran 21, so daß es zu Druckentlastung des Wassers in der Druckkammer 3 und einer Entfaltung und Füllung des nicht dargestellten Prallsacks 24 kommt.

Bezugszeichenliste

1

Gasgenerator

2

Verschluß

3

Druckkammer

4

Isolierung

5

Stutzen

6

Führungsblock

7

zylindrischer Stift

8

Durchlaßöffnung

9

Querkanal

11

Auslaß

12

O-Ringe

13

Wand

14

Wand

15

Ringraum

16

Einschnürung

17

Heizspirale

18

Heizstäbe

19

Mulde

21

Membran

22

Einsatzstück

23

Dorn

24

Prallsack

25

Auslöse- und Überwachungseinheit

26

Sensorik

Claims (17)

1. Gasgenerator zum Entfalten und Füllen mindestens eines Prallsacks eines Rückhaltesystems mit einem mindestens einen Verschluß aufweisenden Gasgeneratorgehäuse zur Auf­ nahme eines Treibstoff zur Erzeugung einer Füllgasmenge für jeden Prallsack, dadurch gekennzeichnet, daß
der Treibstoff zumindest eine verdampfungsfähige flüssige Substanz aufweist, die nicht brennbar ist,
das als Druckkammer (3) ausgestaltete Gasgenerator­ gehäuse beheizbar ist,
sich in der Druckkammer eine Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz befindet, die im Zustand der Betriebsbereitschaft des Gasgenerators (1) den Energieinhalt für das Entfalten und Füllen mindestens eines Prallsacks (24) enthält, wobei der aus den Druck und Temperaturbedingungen (p, T) in Betriebs­ bereitschaft resultierende Energieinhalt (Enthalpie) der Flüssigkeitsmenge m₀ so zu bestimmen ist, daß im Falle der Druckentlastung der Druckkammer (3) durch Öffnen mindestens eines Verschlusses (2) wenigstens so viel der Flüssigkeitsmenge m₀ verdampft, um mindestens einen Prallsack (24) schlagartig mit Dampf zu entfalten und zu füllen.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (3) mindestens eine Heizvorrichtung (17, 18) aufweist, um den Gasgenerator in Betriebs­ bereitschaft zu versetzen und zu halten.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung als elektrische Widerstandsheizung (17, 18) und/oder als Elektrodenkessel ausgestaltet ist.

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschluß (2) der Druckkammer (3) als Ventil oder Membran (21) ausgestaltet ist.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff ausschließlich die verdampfungsfähige flüssige Substanz aufweist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff Wasser ist.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (3) aus einem für die verdampfungsfähige flüssige Substanz undurchlässigen, wärme- und druckbeständigem Material besteht.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (3) eine Isolierung (4), insbesondere Vakuumisolierung aufweist.

9. Rückhaltesystem für Fahrzeuge mit mindestens einem mit einem Gasgenerator verbundenen Prallsack sowie mindestens einer den Gasgenerator steuernden und/oder regelnden Aus­ löse- und Überwachungseinheit, gekennzeichnet durch einen Gasgenerator (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verfahren zum Füllen und Entfalten mindestens eines Prallsacks eines Rückhaltesystems insbesondere nach An­ spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllgasmenge zum Füllen und Entfalten mindestens eines Prallsacks durch Verdampfung einer verdampfungsfähigen flüssigen Substanz erzeugt wird, wobei die im Bedarfsfall erforder­ liche Verdampfung durch eine Druckentlastung der flüssigen Substanz herbeigeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz, insbesondere Wasser, in einer mindestens einen Verschluß aufweisenden Druckkammer mitgeführt wird, wobei der Energieinhalt der Flüssigkeitsmenge m₀ durch Erhöhen des Drucksund der Temperatur (p, T) über die Umgebungs­ temperatur sowie den Umgebungsdruck so zu bestimmen ist, daß bei Druckentlastung der Druckkammer durch Öffnen mindestens eines Verschlusses wenigstens so viel der Flüssigkeitsmenge m₀ verdampft, damit mindestens ein Prallsack schlagartig entfaltet und mit Dampf gefüllt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der verdampfungsfähigen Substanz ein Inert­ gas beigegeben wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen und Erhalten der Betriebsbereitschaft des Rückhaltesystems der Treibstoff in der verschlossenen Druckkammer soweit aufgeheizt wird, bis die Flüssigkeitsmenge m₀ der verdampfungsfähigen Substanz den für die Verdampfung erforderlichen Energieinhalt aufweist, um mindestens einen Prallsack schlagartig zu entfalten und mit Dampf zu füllen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizenergie zum Erreichen und Erhalten der Betriebs­ bereitschaft des Rückhaltesystems aus einem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeuges und/oder aus einer anderen Wärmequelle des Fahrzeuges gewonnen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß, die Abwärme des Antriebs des Fahrzeugs als Energiequelle genutzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Energie zum Erreichen und Erhalten des Betriebszustandes des Rückhaltesystems aus einem elektrischen Bordnetz nur dann gewonnen wird, wenn in einem Energiespeicher des Bordnetzes eine definierte Restenergie vorhanden ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllgasmenge zum Füllen und Ent­ falten von mehreren Prallsäcken durch eine zentrale Ver­ dampfung einer verdampfungsfähigen flüssigen Substanz er­ zeugt wird, wobei die erforderliche Füllgasmenge mit Hilfe von Leitungen und Absperr- und/oder Verteilorganen auf die einzelnen Prallsäcke verteilt wird.