DE10109427A1 - Hybridgasgenerator für längere Luftsackstandzeiten - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Hybridgasgenerator für längere Luftstandzeiten mit einer elektrischen Zündeinrichtung, einer pyrotechnischen Feststoffladung zur Erzeugung eines Heißgases, mehreren Kaltgasbehälterkammern und wenigstens einer Öffnungseinrichtung für den oder die Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybridgasgenerator für längere Luftsack­ standzeiten von z. B. mehr als 5 Sek..

Bei einem Hybridgasgenerator wird das zum Aufblasen des Luftsacks notwendige Gas aus einem Gemisch aus Kaltgas und pyrotechnisch erzeugtem Gas in einen Luftsack geleitet. Dieses Gasgemisch besitzt eine deutlich höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur. Durch das Abkühlen und das Abströmen des Gases aus dem Luftsack aufgrund der Gasdurchlässigkeit des Luftsackgewebes reduziert sich der Gasdruck in demselben und der Luftsack wird schlaff. Die Abkühlung ist bei den sogenannten Fahrer- oder Beifahrerairbags, die zum Schutz der Fahrzeuginsassen bei einem Frontalaufprall dienen, nicht von Bedeutung, da für diese Airbags nur eine äußerst kurze Luftsackstandzeit gefordert ist. Bei solchen Anwendungen kann durch eine definierte Abströmung des Füllgases der Airbag für eine Energieabsorption bes­ ser nutzbar gemacht werden.

Im Zuge immer größerer Sicherheitsanforderungen ist die Kfz-Industrie zum Einsatz von sogenannten Curtain-, Window- und/oder Seitenairbags übergegangen. Diese sollen die Kfz-Insassen in allen möglichen denkbaren Unfallsituationen vor schweren Verletzungen schützen. Derartige Airbags müssen neben einer entsprechenden Re­ aktionszeit gleichzeitig über verlängerte Luftsackstandzeiten von z. B. mehr als 5 oder 10 Sek. Verfügen, um bei einem dynamischen Unfallhergang (z. B. Rollover oder Überschlag des Kfz) die Fahrzeuginsassen sicher vor Schäden und Verletzun­ gen zu bewahren.

Ein Lösungsansatz hierfür ist die Anwendung von besonderen Luftsackgeweben mit verringerter Gasdurchlässigkeit und verbesserter Wärmeisolierung. Eine andere Möglichkeit besteht z. B. darin, die in einem Gasgenerator enthaltene oder von die­ sem freigesetzte Gasmenge zu erhöhen.

Es besteht daher die Aufgabe, zumindest einen weiteren Hybridgasgenerator zu schaffen, der längere Luftsackstandzeiten von z. B. mehr als 5 Sek. ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Hybridgasgenerator mit den Merkmalen des beige­ fügten Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zum Erreichen längerer Standzeiten der aufgrund von Wärme- und Gasverlust durch die Abkühlung und das Abströmen des in dem Luftsack befindlichen Gasgemisches verursachte Volumen­ verlust ausgeglichen werden muss. Dies könnte z. B. dadurch geschehen, dass man einen ausreichenden Überschuss an Kaltgas bzw. Kaltgasvolumen vorsieht, was je­ doch bedingt, dass der Luftsack zunächst einmal einem erhöhten Druck standhalten muss, der dann während des Abkühlens kontinuierlich abnimmt.

Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass wenigstens zwei Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern mit einem inerten Gas, z. B. einer Mischung aus Argon und Helium befüllt sind, wobei die Ausströmrate des Kaltgases aus diesen Kaltgasbehäl­ tern bzw. Kaltgasbehälterkammern ausschließlich über die Öffnungsgröße der ver­ schiedenen Kaltgasaustrittsöffnungen und/oder Drosselöffnungen gesteuert wird.

Beim Auslösen eines derartigen Hybridgasgenerators erfolgt zunächst die Zündung einer pyrotechnischen Feststoffladung über eine elektrische Zündeinrichtung. Durch den sich aufgrund des Abbrennens der pyrotechnischen Feststoffladung entwickeln­ den Gasdrucks wird im Allgemeinen eine Membran zerstört, die wenigstens zwei Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern verschließt. Die verschiedenen Kalt­ gasbehälter bzw. Kaltgasbehälterkammern stehen bevorzugt in kommunizierender Verbindung und weisen somit vor dem Auslösen einen identischen Gasdruck von z. B. 240 bar auf. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass getrennte Kaltgasbehälter vorgesehen sind, die nicht in kommunizierender Verbindung stehen und z. B. auch mit unterschiedlichen Drucken mit Kaltgas befüllt sind. Gleiches gilt sinnge­ mäß, wenn mehrere Kaltgasbehälterkammern vorgesehen sind, wobei eine zur Ver­ bindung von verschiedenen Kaltgasbehälterkammern vorgesehene Drosselöffnung auch verschlossen sein kann.

Durch die Zerstörung der vorgenannten Membran wird dann zumindest ein erster Kaltgasbehälter bzw. eine erste Kaltgasbehälterkammer geöffnet, die jeweils eine Kaltgasaustrittsöffnung von einer solchen Größe besitzt, dass das in dem ersten Kaltgasbehälter bzw. der ersten Kaltgasbehälterkammer enthaltene Kaltgas schnell, d. h. in Bruchteilen von Sekunden ausströmt. Hierdurch wird in Verbindung mit dem durch den Abbrand der pyrotechnischen Feststoffladung erzeugten Heißgas der Luftsack gefüllt.

Im weiteren zeitlichen Verlauf tritt dann weiteres Kaltgas aus einem zweiten, gleich­ zeitig oder später geöffneten, Kaltgasbehälter durch eine im Verhältnis zur Kaltgas­ austrittsöffnung des ersten Kaltgasbehälters deutlich kleineren Öffnung mit einer we­ sentlich geringeren Austrittsrate aus und stellt durch das Nachströmen des Kaltgases die verlängerte Standzeit des Luftsacks sicher.

In einer alternativen Ausführungsform mit mehreren Kaltgasbehälterkammern liegen die Verhältnisse ähnlich, wobei der rasche Kaltgasaustritt aus der ersten Kaltgasbe­ hälterkammer ähnlich wie zuvor mit Bezug auf einen ersten Kaltgasbehälter be­ schrieben verläuft. Gleichzeitig strömt Kaltgas aus einer zweiten Kaltgasbehälter­ kammer in die erste Kaltgasbehälterkammer, wobei die entsprechende Strömungsra­ te aufgrund der geringen Größe der Drosselöffnung, über die die erste Kaltgasbehäl­ terkammer mit der zweiten Kaltgasbehälterkammer verbunden ist, wesentlich gerin­ ger ist als die Rate, mit der das Kaltgas aus der ersten Kaltgasbehälterkammer in den Luftsack strömt. Durch das Verhältnis der unterschiedlichen Kaltgasaustrittsöff­ nungen bei der Ausführungsform mit wenigstens zwei unterschiedlichen Größen der Kaltgasaustrittsöffnung und der wenigstens einen Drosselöffnung lassen sich erfin­ dungsgemäß die zur Aufrechterhaltung einer verlängerten Standzeit erforderlichen Parameter wie Gasvolumen und Gasausströmrate sowie Gasdruck auf einfache Weise an die jeweils vorgesehene Anwendung anpassen und erlauben daher eine vergleichsweise große Flexibilität in der Produktion.

Das Verhältnis der Größe der unterschiedlichen Kaltgasaustrittsöffnungen zueinan­ der bzw. der Kaltgasaustrittsöffnung zu der Größe der wenigstens einen Drosselöff­ nung liegt allgemein im Bereich von 50 : 1 bis 10 : 1 und bevorzugt in einem Bereich von 20 : 1 bis 10 : 1. Bei einem Verhältnis größer 50 : 1 wird die Ausströmrate aus der wenigstens zweiten Kaltgasbehälterkammer soweit herabgesetzt, dass der durch die Abkühlung bedingte Volumenverlust nicht ausreichend ausgeglichen werden kann, während bei einem Verhältnis kleiner 10 : 1 die Ausströmrate aus dem zweiten Behäl­ ter bzw. aus der zweiten Kammer so groß ist, dass der genannte Volumenverlust überkompensiert wird. Untersuchungen haben ergeben, dass die besten Ergebnisse sich bei einem Größenverhältnis im Bereich von 20 : 1 bis 10 : 1 erzielen lassen, da­ durch Variationen des Größenverhältnisses in diesem Bereich die Ausströmrate bei den vorgesehenen Anwendungen am effektivsten variiert werden kann. Hierdurch sind Luftsackstandzeiten im Bereich zwischen 3 und 10 Sek. beliebig einstellbar.

Eine weitere Variation und auch eine weitere Steuerung der Standzeiten ist möglich, wenn die verschiedenen Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern unterschied­ liche Kaltgasvolumina im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 zu variieren.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels un­ ter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher beschrieben, wobei dieses Ausfüh­ rungsbeispiel nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung dient, sondern ausschließlich zu deren besseren Verständnis.

Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, dass in der dargestellten Ausführungsform die beiden Kammern (I), (II) durch eine Scheibe (B) voneinander getrennt sind. Die beiden Kammern werden mit einem inerten Gas (z. B. Argon/Helium-Mischung) gefüllt. Der Gasdruck in beiden Kammern ist gleich (z. B. 240°C). Der Druckausgleich findet durch die Öffnung/Öffnungen (C) in der Scheibe (B) statt. Nach dem Öffnen oder Zerstören der Membran (D) strömt das Gasgemisch aus der ersten Kammer schnell in den Luftsack und sorgt zusammen mit der Pyrotechnik für ein vollständiges Auf­ blasen desselben. Das Kaltgas der zweiten Kammer strömt durch eine "kleine" Öffnung/Öffnungen (C) in der Scheibe (B) langsam in den Luftsack nach und gleicht den Druckverlust aus, der durch das Abkühlen des Gasgemisches entsteht. Die Öff­ nung/Öffnungen (C) der Scheibe (B) und die Größe der zweiten Kammer (und damit die Gasmenge) sind dabei so einstellbar, dass der Druckverlust im Luftsack z. B. über einen Zeitraum von 3 bis 10 Sek. ausgeglichen werden kann, woraus eine ent­ sprechende Anpassbarkeit an unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten gegeben ist.

Claims (5)

1. Hybridgasgenerator für längere Luftsackstandzeiten mit
einer elektrischen Zündeinrichtung,
einer pyrotechnischen Feststoffladung zur Erzeugung eines Heißgases,
mehreren Kaltgasbehältern oder zumindest mehreren Kaltgasbehälterkam­ mern und
wenigstens einer Öffnungseinrichtung für den oder die Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern.

2. Hybridgasgenerator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridgasgenerator wenigstens zwei Kaltgasbehälter aufweist, die von einer zerstörbaren Membran verschlossene Kaltgasaustrittsöffnungen un­ terschiedlicher Größe aufweisen.

3. Hybridgasgenerator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridgasgenerator wenigstens zwei Kaltgasbehälterkammern auf­ weist, die über wenigstens eine Drosselöffnung miteinander in Verbindung stehen, wobei eine Kaltgasbehälterkammer eine mit einer zerstörbaren Mem­ bran verschlossene Kaltgasaustrittsöffnung aufweist.

4. Hybridgasgenerator gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Größe der Kaltgasaustrittsöffnungen zueinander oder das Verhältnis der Größe der Kaltgasaustrittsöffnung zu der Größe einer Drosselöffnung im Bereich von 50 : 1 bis 10 : 1 liegt, insbesondere im Bereich von 20 : 1 bis 10 : 1.

5. Hybridgasgenerator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Kaltgasbehälter oder Kaltgasbehälterkammern unter­ schiedliche Kaltgasvolumina umschließen und dass die Volumina zueinander in einem Verhältnis von 1 : 1 bis 5 : 1 stehen.