DE10114020A1

DE10114020A1 - Gasgenerator für ein Airbagmodul

Info

Publication number: DE10114020A1
Application number: DE2001114020
Authority: DE
Inventors: Peter Dahmen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator (1) für ein Airbagmodul mit einer Kaltgaskammer (2) zur Speicherung von Kaltgas einer vorbestimmten Gasmenge sowie mit wenigstens zwei Brennkammern (3, 4), in denen jeweils ein mittels einer Auslöseeinrichtung (5, 6) zündbarer und unter Heißgasentwicklung zerfallender Treibsatz mit jeweils vorbestimmter Gasmenge aufgenommen ist. Jede der Brennkammern (3, 4) ist von der Kaltgaskammer (2) durch ein Abtrennelement (11, 12) abgetrennt, das nach der Zündung des Treibsatzes in der jeweiligen Brennkammer (3, 4) die Gasverbindung zur Kaltgaskammer (2) zur Vermischung des Kaltgases mit dem in der Brennkammer (3, 4) gebildeten Heißgas freigibt. Es ist stets diejenige Brennkammer (3, 4) zuerst zündbar, deren Gasmenge mitsamt der Kaltgasmenge eine an die jeweilige Crashsituation angepasste Gasgemischmenge ergibt, wobei anschließend bei Bedarf der Treibsatz der wenigstens einen weiteren Brennkammer (3, 4) zündbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Airbagmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 196 31 739 A1 ist bereits eine Aufblasvorrichtung in Verbindung mit einem Lenkradaufbau eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der die Aufblasvorrichtung einen Feststoffgenerator aufweist, der eine durch einen elektronischen Impuls gezündete Auslöseinheit einschließt, die bei der Auslösung eines Feststoff-Treibsatz zündet, der in einer Brennkammer unter Entwicklung eines Gases zerfällt, das aus der Brennkammer in einen angeschlossenen Airbag entweicht. Ferner ist ein Kaltgasgenerator vorgesehen, der eine im Wesentlichen zylinderförmige Druckkammer zur Aufnahme eines komprimierten Gases umfasst, die in die Lenkinnenwelle eingeschoben ist. Die dem Feststoffgasgenerator zugewandte Stirnseite der Druckkammer weist einen Durchbruch auf, der zur Abdichtung mit einer Berstfolie verschlossen ist. Der Feststoffgasgenerator erzeugt bei der Gasentwicklung eine Temperatur und einen Druck, die hoch genug sind, um ein vor dem Durchbruch angeordnetes Element so zu verformen, dass es den Durchbruch freigibt, wodurch die Berstfolie platzt. Das komprimierte Gas strömt dann durch den Durchbruch sowie weitere Kanäle, die zwischen der Innenwand eines Verbindungsrohres und der Außenwand des Feststoffgasgenerators gebildet sind und bläst den zugeordneten Airbag erneut auf.

Hierbei handelt es sich um einen klassischen zweistufigen Gasgeneratoraufbau, dessen Stufung fest ist und dessen einzelne Stufen nur in einer festen Folge gezündet werden können. Nachteilig hierbei ist, dass die Gasmengendosis hier nur ungenau auf die jeweils gegebene Crashsituation abgestimmt und eingestellt werden kann.

Ähnliche Aufbauten mit dem eben genannten Nachteil sind auch aus der DE 197 33 896 A1 und der EP 0 812 741 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen mehrstufigen Gasgenerator auszubilden, mit dem eine genauere Abstimmung und Einstellung auf unterschiedliche Crashsituationen möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 umfasst ein Gasgenerator für ein Airbagmodul eine Kaltgaskammer zur Speicherung von Kaltgas einer vorbestimmten Gasmenge sowie wenigstens zwei Brennkammern, in denen jeweils ein mittels einer Auslöseeinrichtung zündbarer und unter Heißgasentwicklung zerfallender Treibsatz mit jeweils vorbestimmter Gasmenge aufgenommen ist. Jede der Brennkammern ist von der Kaltgaskammer durch ein Abtrennelement abgetrennt, das nach der Zündung des Treibsatzes in der jeweiligen Brennkammer die Gasverbindung zur Kaltgaskammer zur Vermischung des Kaltgases mit dem in der Brennkammer gebildeten Heißgas freigibt. Dabei ist stets diejenige Brennkammer zuerst zündbar, deren Gasmenge mitsamt der Kaltgasmenge eine an die jeweilige Crashsituationen angepasste Gasgemischmenge ergibt. Anschließend ist bei Bedarf der Treibsatz der wenigstens einen weiteren Brennkammer zündbar.

Dadurch wird vorteilhaft ein Gasgenerator zur Verfügung gestellt, mit dem die Gasmenge besser auf die jeweilige Crashsituation bzw. Crashschwere eingestellt werden kann. So kann z. B. bei einer besonders bevorzugten konkreten Ausführungsform, bei der der Gasgenerator eine Kaltgaskammer mit zwei zugeordneten Brennkammern umfasst unter vier verschiedenen Möglichkeiten für die Aktivierung des Gasgenerators gewählt werden und damit die auf die jeweilige Crashsituation abgestimmte Gasmenge freigesetzt werden, die sich z. B. aus der Kaltgasmenge und der Gasmenge einer ersten Brennkammer zusammensetzt. Bei Bedarf kann anschließend noch die Gasmenge der zweiten Brennkammer freigesetzt werden, z. B. in Verbindung mit einem wiederholten Aufblasen des Airbags. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, zuerst eine in der zweiten Brennkammer gebildete Gasmenge mitsamt der Kaltgasmenge freizusetzen und ggf. anschließend für ein Nachblasen die Gasmenge der ersten Brennkammer freizusetzen. Sollte der Bedarf bestehen, könnten auch beide Brennkammern gleichzeitig aktiviert und gezündet werden, so dass die gesamte Heißgasmenge und Kaltgasmenge auf einmal freigesetzt wird. Dadurch ergeben sich ersichtlich mehrere Möglichkeiten eine bessere Anpassung der Gasmenge an die jeweils sensierte Crashsituation durchzuführen.

Eine besonders vorteilhafte Anpassungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die Treibsätze der einzelnen Brennkammern jeweils eine unterschiedliche Gasmenge ausbilden.

Die Vorteile wurden oben in der bevorzugten Ausführungsform mit einer Kaltgaskammer und zwei Brennkammern geschildert. Ggf. kann jedoch eine noch feinere Einstellung und Abstimmung dadurch erreicht werden, dass eine Kaltgaskammer mit mehr als zwei Brennkammern gekoppelt ist. Ebenso ist es auch denkbar, ein Gasgeneratormodul aufzubauen, das wenigstens zwei Kaltgaskammern umfasst, wobei jeder dieser Kaltgaskammern dann wiederum wenigstens zwei Brennkammern zugeordnet sind. Insgesamt lässt sich mit einem derartigen erfindungsgemäßen Aufbau des Gasgenerators somit eine besonders vorteilhafte und genaue Abstimmung und Einstellung der erforderlichen Gasmenge erzielen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ist, dass der Kaltgasanteil bei der Primärzündung des Gasgenerators stets aktiviert wird, so dass z. B. eine relativ geringe Schadstoffbelastung im Fahrzeuginnenraum erfolgt.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen mit einem Aufbau eines erfindungsgemäßen Gasgenerators der eine Kaltgaskammer und zwei Brennkammern umfasst, wobei die Kaltgasmenge in etwa 40%, die Heißgasmenge in einer ersten Brennkammer in etwa 40% und die Heißgasmenge einer zweiten Brennkammer in etwa 20% bezogen auf eine maximal benötigte Gasmenge von 100% beträgt. Dadurch lässt sich mit nur geringen konstruktiven Aufwand eine besonders vorteilhafte und auf die jeweilige Crashsituation abgestimmte Gasmenge freisetzen, z. B. in lediglich einer Stufe 60% oder 80% oder bei zwei Stufen von 60% plus 40% bzw. von 80% plus 20% sowie ggf. auch bei Aktivierung sämtlicher beiden Brennkammern gleichzeitig von 100%.

Gemäß einer besonders vorteilhaften konkreten Ausführungsform ist die Kaltgaskammer stabförmig, vorzugsweise zylindrisch, ausgebildet und ist jeweils eine Brennkammer zur Ausbildung eines insgesamt stabförmigen, vorzugsweise zylindrischen sowie ggf. symmetrischen Aufbaus an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Kaltgaskammer angeordnet. Hierdurch ist eine kompakte, symmetrische Bauweise des Gasgenerators mit einer Steckung der Airbagstecker als Auslöseeinrichtung von außen her möglich. Die Auslöseeinrichtung kann dabei den jeweils zugeordneten Treibsatz z. B. elektronisch oder pyrotechnisch zünden.

Der Gasgenerator ist als Bestandteil eines Airbagmoduls bevorzugt zugleich mit einer Steuereinrichtung gekoppelt, die in Abhängigkeit einer von einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sensorvorrichtung sensierten konkreten Crashsituation eine der Auslöseeinrichtungen der Brennkammern sowie ggf. eine weitere Auslöseeinrichtung wenigstens einer weiteren Brennkammer ansteuert. Die Auswahl der Auslöseeinrichtung und damit der Brennkammer erfolgt entsprechend einem in der Steuereinrichtung niedergelegten Aktivierungsbereich für eine vorgegebene Gasmenge. Ein derartiger Aufbau ist relativ einfach und preiswert bei hoher Funktionssicherheit zu realisieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist zwischen jeder Brennkammer und der Kaltgaskammer jeweils eine Mischkammer angeordnet, in der eine Vermischung des freigesetzten Kaltgases mit dem gebildeten Heißgas erfolgt, wobei die Mischkammer wenigstens eine Ausströmöffnung für das Gasgemisch aufweist. Auch damit ist ein vorteilhafter und erwünschter kompakter Aufbau möglich, wobei zudem in der Mischkammer eine gute Durchmischung des Heißgases mit dem Kaltgas erfolgt.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten die Abtrennung zwischen der Kaltgaskammer und den Brennkammern auszubilden. Gemäß einer ersten Ausführungsform weißt das Abtrennelement eine Freigabeeinrichtung sowie eine Abdeckung für ein Durchgangsloch in der Kaltgaskammer zur Brennkammer hin auf, wobei das Durchgangsloch mittels der Einwirkung der Freigabeeinrichtung von der Abdeckung mechanisch freigebbar ist. Gemäß einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist die Freigabeeinrichtung durch einen von dem sich in der Brennkammer bildenden Gas beaufschlagbaren Dornfortsatz gebildet, der die vorzugsweise als Berstscheibe oder Folie ausgebildete Abdeckung durchstößt. Ein derartiges Abtrennelement ist bei hoher Funktionssicherheit einfach und preiswert herstellbar.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform hierzu kann das Abtrennelement aber auch durch eine Abdeckung für ein Durchgangsloch in der Kaltgaskammer zur Brennkammer hin gebildet sein, die bei einer Beaufschlagung mit dem sich in der Brennkammer bildenden Heißgas thermisch zerstörbar oder durch den sich in der Brennkammer aufbauenden Druck zerstörbar ist. Auch ein derartiger Aufbau ist relativ einfach und preiswert bei hoher Funktionssicherheit herzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen Figur ist schematisch ein erfindungsgemäßer Gasgenerator 1 gezeigt, der Bestandteil eines hier nicht dargestellten Airbagmoduls ist, das einen aufblasbaren Airbag umfasst.

Dieser Gasgenerator 1 umfasst eine Kaltgaskammer 2, die als Druckkammer zur Speicherung von Kaltgas einer vorbestimmten Gasmenge, hier von 40% bezogen auf eine maximale Gasmenge von 100%, ausgebildet ist. Die Kaltgaskammer 2 ist stabförmig sowie zylindrisch ausgebildet, wobei sich jeweils an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Kaltgaskammer eine Brennkammer 3, 4 anschließt, die ebenfalls zylindrisch ausgebildet sind, so dass ein insgesamt stabförmiger sowie zylindrischer und in etwa symmetrischer Aufbau des Gasgenerators 1 erzielt wird. In der ersten Brennkammer 3 ist ein unter Heißgasentwicklung zerfallender Treibsatz mit jeweils vorbestimmter Gasmenge, hier 40% bezogen auf eine maximal benötigte Gasmenge von 100% aufgenommen. In der zweiten Brennkammer 4 ist ebenfalls ein unter Heißgasentwicklung zerfallender Treibsatz mit vorbestimmter Gasmenge, hier 20% bezogen auf eine maximal benötigte Gasmenge von 100%, aufgenommen.

Jede der Brennkammern ist mit einem Airbagstecker 5, 6 gekoppelt, die als Auslöseeinrichtung den Treibsatz elektronisch oder pyrotechnisch zünden.

Wie dies der einzigen Figur weiter entnommen werden kann, ist zwischen jeder Brennkammer 3, 4 und der Kaltgaskammer 2 jeweils eine Mischkammer 7, 8 angeordnet, in der eine Vermischung des freigesetzten Kaltgases aus der Kaltgaskammer 2 mit dem in den Brennkammern 3, 4 gebildeten Heißgas erfolgen kann, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Mischkammern 7, 8 weisen jeweils eine Reihe von Ausströmöffnungen 9, 10 auf, über die Gas in den hier nicht dargestellten Airbag eingeblasen werden kann.

Die Brennkammern 3, 4 sind von der Kaltgaskammer 2 jeweils durch ein im Bereich der Mischkammern 7, 8 angeordnetes Abtrennelement 11, 12 abgetrennt, wobei diese Abtrennelemente 11, 12 hier jeweils einen durch das sich in den Brennkammern 3, 4 bildende Heißgas beaufschlagbaren Dornfortsatz 13, 14 aufweisen, die eine als Berstscheibe 15, 16 ausgebildete Abdeckung als weiterem Bestandteil der Abtrennelemente 11, 12 durchstoßen zur Freigabe des in der Kaltgaskammer 2 gespeicherten Kaltgases. Die Berstscheiben 15, 16 decken dabei jeweils ein Durchgangsloch 17, 18 in der Kaltgaskammer 2 zu den Brennkammern 3, 4 hin ab.

Der Gasgenerator 1 ist mit einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung gekoppelt, die wiederum mit einer hier ebenfalls nicht dargestellten Sensorvorrichtung zur Erfassung einer jeweiligen konkreten Crashsituation, z. B. im Fahrzeuginnenraum, gekoppelt ist. In Abhängigkeit von der mittels der Sensorvorrichtung sensierten konkreten Crashsituation wird der Steuereinrichtung ein Crashsignal geliefert, das in der Steuereinrichtung so verarbeitet wird, dass einem in der Steuereinrichtung niedergelegten Aktivierungsbereich eine vorgegebene Gasmenge zugeordnet wird. Entsprechend erfolgt eine Ansteuerung des Gasgenerators 1 zur Freisetzung der jeweils benötigten und auf die jeweilige Crashsituation abgestimmten und eingestellten Gasmenge. Mit dem Gasgenerator 1 der einzigen Figur sind dabei fünf Auslösemöglichkeiten möglich:
So kann z. B. über den Airbagstecker 5 zuerst der Treibsatz in der ersten Brennkammer 3 aktiviert werden, wodurch sich in dieser ersten Brennkammer 3 Heißgas bildet, das den Dornfortsatz 13 zur Zerstörung der Berstscheibe 15 beaufschlägt. Dadurch kommt es in der Mischkammer 7 zu einer Vermischung des in der Kaltgaskammer 2 gespeicherten Kaltgases mit dem in der ersten Brennkammer 3 gebildeten Heißgases, so dass insgesamt eine Gasmenge von 80% freigesetzt und in den hier nicht dargestellten Airbag eingeblasen wird. Sollte noch die Gasmenge aus der zweiten Brennkammer 4 benötigt werden, kann in Abhängigkeit von der jeweils gegebenen Crashsituation auch noch über den Airbagstecker 6 der Treibsatz in der zweiten Brennkammer 4 gezündet werden, so dass dann insgesamt ein zweistufiges Aufblasen mit zuerst 80% und dann 20% der maximalen Gasmenge von 100% erfolgt.

Entsprechend kann in einer alternativen Weise zuerst die zweite Brennkammer aktiviert werden, so dass in einer ersten Stufe 60% der Gasmenge zur Verfügung gestellt wird. Auch hier kann dann wieder anschließend, falls dies erwünscht ist, die erste Brennkammer als zweite Stufe gezündet werden, so dass hier insgesamt zuerst eine Gasmenge von 60% und dann von 40% zur Verfügung gestellt wird.

Alternativ dazu kann es aber auch vorgesehen sein, dass die Treibsätze in der ersten Brennkammer 3 und in der zweiten Brennkammer 4 gleichzeitig gezündet werden, so dass insgesamt 100% Gasmenge zur Verfügung gestellt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Gasgenerator

2

Kaltgaskammer

3

erste Brennkammer

4

zweite Brennkammer

5

Airbagstecker

6

Airbagstecker

7

Mischkammer

8

Mischkammer

9

Ausströmöffnungen

10

Ausströmöffnungen

11

Abtrennelement

12

Abtrennelement

13

Dornfortsatz

14

Dornfortsatz

15

Berstscheibe

16

Berstscheibe

17

Durchgangsloch

18

Durchgangsloch

Claims

1. Gasgenerator für ein Airbagmodul mit einer Kaltgaskammer (2) zur Speicherung von Kaltgas einer vorbestimmten Gasmenge sowie mit wenigstens zwei Brennkammern (3, 4), in denen jeweils ein mittels einer Auslöseeinrichtung (5, 6) zündbarer und unter Heißgasentwicklung zerfallender Treibsatz mit jeweils vorbestimmter Gasmenge aufgenommen ist, wobei jede der Brennkammern (3, 4) von der Kaltgaskammer (2) durch ein Abtrennelement (11, 12) abgetrennt ist, das nach der Zündung des Treibsatzes in der jeweiligen Brennkammer (3, 4) die Gasverbindung zur Kaltgaskammer (2) zur Vermischung des Kaltgases mit dem in der Brennkammer (3, 4) gebildeten Heißgas freigibt, wobei stets diejenige Brennkammer (3, 4) zuerst zündbar ist, deren Gasmenge mitsamt der Kaltgasmenge eine an die jeweilige Crashsituation angepasste Gasgemischmenge ergibt und wobei anschließend bei Bedarf der Treibsatz der wenigstens einen weiteren Brennkammer (3, 4) zündbar ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennelement (11, 12) eine Freigabeeinrichtung (13, 14) sowie eine Abdeckung (15, 16) für ein Durchgangsloch (17, 18) in der Kaltgaskammer (2) zur Brennkammer (3, 4) hin aufweist, wobei das Durchgangsloch (17, 18) mittels der Einwirkung der Freigabeeinrichtung (13, 14) von der Abdeckung (15, 16) mechanisch freigebbar ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeeinrichtung durch einen von dem sich in der Brennkammer (3, 4) bildenden Gas beaufschlagbaren Dornfortsatz (13, 14) gebildet, der die vorzugsweise als Berstscheibe (15, 16) oder Folie ausgebildete Abdeckung durchstößt.

4. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennelement durch eine Abdeckung für ein Durchgangsloch in der Kaltgaskammer zur Brennkammer hin gebildet ist, die bei einer Beaufschlagung mit dem sich in der Brennkammer bildenden Heißgas thermisch zerstörbar ist.

5. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennelement durch eine Abdeckung für ein Durchgangsloch in der Kaltgaskammer zur Brennkammer hin gebildet ist, die durch den sich in der Brennkammer aufbauenden Druck zerstörbar ist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasgeneratormodul wenigstens zwei Kaltgaskammern mit diesen jeweils zugeordneten wenigstens zwei Brennkammern umfasst.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) eine Kaltgaskammer (2) mit zwei zugeordneten Brennkammern (3, 4) umfasst.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder Brennkammer (3, 4) und der Kaltgaskammer (2) jeweils eine Mischkammer (7, 8) angeordnet ist, in der eine Vermischung des freigesetzten Kaltgases mit dem gebildeten Heißgas erfolgt, wobei die Mischkammer (7, 8) wenigstens eine Ausströmöffnung (9, 10) für das Gasgemisch aufweist.

9. Gasgenerator nach Anspruch 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltgaskammer (2) stabförmig, vorzugsweise zylindrisch, ausgebildet ist und jeweils eine der Brennkammern (3, 4) zur Ausbildung eines insgesamt stabförmigen, vorzugsweise zylindrischen, sowie ggf. symmetrischen Aufbaus an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Kaltgaskammer (2) angeordnet ist.

10. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibsätze der Brennkammern (3, 4) eine unterschiedliche Gasmenge ausbilden.

11. Gasgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltgasmenge in etwa 40%, die Heißgasmenge einer ersten Brennkammer (3) in etwa 40% und die Heißgasmenge einer zweiten Brennkammer (4) in etwa 20% bezogen auf eine maximal benötigte Gasmenge von 100% beträgt.

12. Gasgenerator nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Crashsituation entweder eine Gasmenge entsprechend eines Gasgemisches einer ersten Brennkammer (3) und der Kaltgaskammer (2) oder eines Gasgemisches einer zweiten Brennkammer (4) und der Kaltgaskammer (2) freisetzbar ist sowie anschließend bei Bedarf die Gasmenge der jeweils anderen Brennkammer (4, 3) als zweite Stufe freisetzbar ist.

13. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseeinrichtung (5, 6) den jeweils zugeordneten Treibsatz elektronisch oder pyrotechnisch zündet.

14. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) als Bestandteil eines Airbagmoduls zugleich mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, die in Abhängigkeit einer von einer mit der Steuereinrichtung gekoppelten Sensorvorrichtung sensierten konkreten Crashsituation eine der Auslöseeinrichtungen der Brennkammern (3) sowie ggf. eine weitere Auslöseeinrichtung (5, 6) wenigstens einer weiteren Brennkammer (4) ansteuert, wobei die Auswahl der Auslöseeinrichtung (5, 6) und damit der Brennkammer (3, 4) entsprechend einem in der Steuereinrichtung niedergelegten Aktivierungsbereich für eine vorgegebene Gasmenge erfolgt.