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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Rechte der Provisional-Anmeldung mit dem
Aktenzeichen 60/860,701, eingereicht am 22. November 2006.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Gaserzeugungssysteme und, noch bevorzugter,
ein Gaserzeugungssystem zum Aufblasen eines aufblasbaren Elements
eines Fahrzeuginsassenschutzsystems, wobei das Gaserzeugungssystem
eine Anordnung zur Umhüllung einer Selbstzündungs-Zusammensetzung
in engem Kontakt mit der Booster-Zusammensetzung einschließt.
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Viele
Gasgeneratoren schließen Selbstzündungs-Zusammensetzungen
ein, welche eine erhöhte Sicherheit des Gaserzeugers/Gasgenerators
im Fall eines Feuers, beispielsweise während des Versands
oder der Lagerung des Fahrzeugs oder während irgendeines
Fahrzeugbrandes, bereitstellen. Typischerweise wird die Selbstzündungs-Zusammensetzung
zubereitet, um bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts
der anderen Zusammensetzungen selbst zu zünden, die mit
dem Gasgenerator assoziiert sind, einschließlich der Booster-Zusammensetzung
und der Haupt-Gaserzeugungs-Zusammensetzung. Bei einigen Gasgeneratoren
kann die Selbstzündungs-Zusammensetzung keine ausreichende
Exposition mit dem Booster-Treibmittel bereitstellen, um eine ausreichende
Zündung des Haupt-Gaserzeugungsmittels in Übereinstimmung mit
der Verbesserung der Sicherheit des Gasgenerators bereitstellen.
In Abwesenheit eines effektiven Selbstzündungs-Mechanismus
könnte das Haupt-Gaserzeugungsmittel in seiner geschmolzenen
Phase potenziell ein übermäßig energetisches System
bereitstellen, was zu Sicherheitsbedenken führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Gasgenerator wird bereitgestellt, mit dem auf die oben erwähnten
Bedenken reagiert wird, indem eine Selbstzündungsanordnung
oder eine -aufnahme eingesetzt wird, welche einen garantierten Kontakt
zwischen der Selbstzündungs-Zusammensetzung und der Booster-Zusammensetzung
erleichtert. Die Selbstzündungsaufnahme ist derart gestaltet,
dass sie vorteilhafterweise eine thermodynamische Beziehung zwischen
dem Gehäuse oder Außenbereich des Gasgenerators
und der Aufnahme selbst bereitstellt. Als solches kommuniziert die Selbstzündungsaufnahme
in einem operativen Zustand thermodynamisch mit dem Gehäuse
des Gasgenerators oder direkt mit dem Außenbereich des Gasgenerators.
Sobald Wärme, die den Gasgenerator umgibt, eine vorbestimmte
Schwellentemperatur erreicht, stellt die Selbstzündungsaufnahme,
in thermodynamischer Kommunikation mit dieser Wärme, eine
garantierte Zündung der Selbstzündungs-Zusammensetzung
bereit, die alternativ eine schnelle und im Wesentlichen gleichmäßige
Erwärmung der Booster-Zusammensetzung bereitstellt.
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Die
vorliegende Erfindung schließt deshalb einen Gasgenerator
ein, der eine Selbstzündungsaufnahme enthält,
die sich innerhalb eines Innenbereichs des Gasgenerators erstreckt.
Eine Selbstzündungs-Zusammensetzung ist umhüllt
innerhalb der Aufnahme und wird dort gehalten durch eine Vorspannung,
die durch das Design der Aufnahme bereitgestellt wird. Eine Booster-Zusammensetzung
ist dem Selbstzündungs-Material dicht benachbart, wodurch,
sobald die Aufnahme erwärmt wird um Zündung der
Selbstzündungs-Zusammensetzung hervorzurufen, die Booster-Zusammensetzung
effizient zur Verbrennung gebracht wird, wodurch auch die Haupt-Gaserzeugungszusammensetzung
vor jeglichem Wesentlichen Schmelzen der Gaserzeugungszusammensetzung
zur Verbrennung gebracht wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die 1–3 sind
Querschnittsseitenansichten eines Gasgenerators, der eine Selbstzündungsaufnahme
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einschließt;
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4 ist
eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Selbstzündungsaufnahme
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Querschnittsseitenansicht des Ausführungsbeispiels
der Selbstzündungsaufnahme, die in 4 gezeigt
wird; und
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6 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeuginsassenrückhaltesystems,
welches einen Gasgenerator einschließt, der eine Selbstzündungsaufnahme
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung besitzt.
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7 ist
ein noch anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Gasgenerators, wodurch die Selbstzündungsaufnahme thermodynamisch
mit einem Außenbereich des Gasgenerators kommuniziert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ein
Gaserzeugungssystem schließt einen Gasgenerator ein, der
eine Selbstzündungsaufnahme enthält, die eine
Selbstzündungs-Zusammensetzung enthält. Die Aufnahme
kommuniziert operativ und thermodynamisch mit dem Außenbereich
des Gasgenerators und enthält auch elastisch die Selbstzündungs-Zusammensetzung,
wodurch die Zündbarkeit der Selbstzündungs-Zusammensetzung
im Fall eines Feuers maximiert wird.
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Die 1–3 zeigen
einen Gasgenerator 10, der eine Selbstzündungsaufnahme 12 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einschließt. Gasgenerator 10 kann
zum Beispiel als Fahrerseiten-Gasgenerator zum Aufblasen eines Fahrerseitenairbags
eingesetzt werden. Wie man in den 1–3 sieht,
schließt Gasgenerator 10 ein Gehäuse 14,
eine ringförmige Treibmittel-Kammer 16, eine Menge
eines Gaserzeugungsmaterials 18, das in der Treibmittel-Kammer 16 positioniert
ist, und einen ringförmigen Filter 20 ein, der
die Treibmittel-Kammer 16 umhüllt. Gasgenerator-Gehäuse 14 ist
durch Verbinden oder Zusammenschweißen eines ersten Gehäuseteils 22 und
eines zweiten Gehäuseteils 24 in einer verschachtelten
Beziehung gebildet. Der zweite Gehäuseteil 24 enthält
eine Öffnung, um darin eine Zünder-Anordnung 26 aufzunehmen.
Zünder-Anordnung 26 ist geschweißt oder
anderweitig geeignet an den zweiten Gehäuseteil 24 gebunden. Eine
Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 28 ist rings um
den ersten Gehäuseteil 22 herum beabstandet, um
Fluidkommunikation zwischen einem Innenbereich des Gehäuses 10 und
einem Außenbereich des Gehäuses zu ermöglichen.
Der erste und zweite Gehäuseteil werden (zum Beispiel durch
Ziehen, Stanzen, Gießen, Formen, Extrusion oder irgendein
anderes geeignetes Verfahren) aus einem steifen Material wie Kohlenstoffstahl
oder Edelstahl hergestellt.
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Gaserzeugungsmaterial
18 kann
irgendeine geeignete Gaserzeugungszusammensetzung sein, die im Stand
der Technik bekannt ist, zum Beispiel eine Nicht-Azid-Zusammensetzung
wie Ammoniumnitrat. Beispielhafte aber nicht begrenzende Zubereitungen
werden beschrieben in den
US-Patenten
der Nummern 5 872 329 ,
5
756 929 und
5 386 775 .
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird Gaserzeugungsmittel
18 in
Tablettenform bereitgestellt, obwohl auch andere Formen von Gaserzeugungsmittel
(beispielweise Granalien) in Betracht gezogen werden. Filter
20 umfasst
ein feines Drahtsieb oder anderes geeignete Material, das gestaltet
ist, um einen Ringraum zu bilden, der radial positioniert und elastisch komprimiert
ist zwischen einer äußeren und einer inneren Wand
des ersten Gehäuseteils
22.
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Ein
Booster-Rohr 32 ist allgemein zylindrisch und enthält
eine Menge einer Booster-Zusammensetzung 38, die auf eine
konventionelle Weise über Zünder 36 zündbar
ist, um zu zünden und die Brenneigenschaften von Gaserzeugungsmaterial 18 zu verbessern.
Eine Vielzahl von Gasauslassöffnungen 42 ist rings
um Rohr 32 beabstandet, um Fluidkommunikation zwischen
Booster-Zusammensetzung 38 und Gaserzeugungsmittel 18 zu
ermöglichen. Booster-Rohr 32 ist (zum Beispiel
durch Ziehen, Stanzen, Gießen, Formen, Extrusion oder irgendein
anderes geeignetes Verfahren) aus einem steifen Material wie Kohlenstoffstahl
oder Edelstahl hergestellt.
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Zünder
36 kann
wie es im Stand der Technik bekannt ist gebildet werden. Eine beispielhafte
Zünderkonstruktion wird im
US-Patent
Nr. 6 009 809 beschrieben, das hierin als Referenz einbezogen
wird. Wenn die Zünder-Anordnung innerhalb von Gehäuse
14 positioniert
ist, ist Fluidkommunikation zwischen Zünder
36 und
Booster-Zusammensetzung
38 ermöglicht.
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Bezug
nehmend auf die 2–5 schließt
Selbstzündungsaufnahme 12 einen Basisteil 12a,
eine Öffnung 12b, die in dem Basisteil ausgebildet
ist, und wenigstens ein elastisches Element 12c ein, das
sich vom Basisteil aus erstreckt, um Kontakt aufrechtzuerhalten
mit einer Kraft und um eine Kraft auf eine Menge eines bekannten
Selbstzündungsmaterials 29 auszuüben. Öffnung 12b ist
bemessen, um dort hindurch das Einführen des Selbstzündungsmaterials 29 von
Seite "A" der Aufnahme zu ermöglichen. Bauteil 12c übt
eine Kraft auf Material 29 aus, um das Material zwischen
Bauteil 12c und einem anderen Teil des Gasgenerators, wie
Booster-Rohr 32, Gehäuse 14 oder einem
anderen elastischen Bauteil zu positionieren. In dem speziellen
Ausführungsbeispiel, das in den 4 und 5 gezeigt
wird, erstreckt sich ein Paar elastischer Bauteile 12c und 12d vom
Basisteil 12a, um Material 29 dazwischen zu positionieren
und zu halten.
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Während
der Montage des Gasgenerators wird ausreichender thermischer Kontakt
zwischen Aufnahme 12 und einem thermisch leitfähigen
Teil des Gasgenerators (zum Beispiel Gehäuseteil 22)
in thermischer Kommunikation mit dem Gasgenerator-Außenbereich
hergestellt, um dabei zu helfen den rechtzeitigen Wärmetransfer
vom Außenbereich des Gasgenerators zu der Aufnahme und
folglich zum Selbstzündungsmaterial 29 zu erleichtern.
Das erleichtert die rechtzeitige Zündung von Material 29, wenn
der Gasgenerator erhöhten Außentemperaturen ausgesetzt
wird. Design-Kriterien wie der Kontaktbereich und die Bindungskraft
zwischen Selbstzündungsmaterial 29 und den elastischen
Bauteilen 12c, 12d werden optimiert, um effizienten
Wärmetransfer von Aufnahme 12 zu Selbstzündungsmaterial 29 zu
erleichtern. Diese Faktoren können auf eine bekannte Weise
durch Spezifizierung des Materials der Aufnahme kontrolliert werden
und durch die Kontrolle von Merkmalen wie der Dicke des Materials
der Aufnahme, den Dimensionen der elastischen Bauteile, der Struktur
des Selbstzündungsmaterials und anderen Faktoren. In den
hierin gezeigten Ausführungsbeispielen ist Aufnahme 12 so
konfiguriert, dass sie über einem Endteil von Booster-Rohr 32 sitzt.
Jedoch werden auch andere Verfahren des Anbringens der Aufnahme
an den Gasgenerator in Betracht gezogen. Selbstzündungsaufnahme 12 ist
aus einem thermisch leitfähigen Material, wie Metall, unter
Verwendung bekannter Techniken, wie Stanzen und Formen hergestellt.
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Eine
Menge einer bekannten Selbstzündungsverbindung 29 ist
innerhalb des Gasgenerators 10 positioniert, um somit Fluidkommunikation
zwischen Booster-Treibmittel 38 und der Selbstzündungsverbindung 29 bei
Aktivierung des Gasgenerators 10 zu ermöglichen.
Es wird gewürdigt werden, dass ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eine Selbstzündungs-Zusammensetzung 29 nicht nur
in Fluidkommunikation sondern auch in physikalischer Kommunikation
mit der Booster-Zusammensetzung 38 enthalten wird. Es wird
auch gewürdigt werden, dass die Booster-Zusammensetzung 38 und
die primäre Gaserzeugungszusammensetzung 18 tatsächlich
eine Zusammensetzung sein können, wie dies zum Beispiel
in den auch anhängigen Anmeldungen der Anmelderin mit den
Nummern 11/497,149, 11/656,319 und 11/809,356 beschrieben wird,
die hierin in ihrer Gesamtheit als Referenz einbezogen werden.
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Auf
eine im Stand der Technik bekannte Weise wird die Zündung
von Booster-Treibmittel 38 durch die Zündung von
Selbstzündungsmaterial 29 hervorgerufen, wenn
Material 29 erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird,
die außerhalb des Gasgenerators auftreten. Die Zündung
von Gaserzeugungsmittel 18 wiederum wird durch die Zündung
von Booster-Treibmittel 38 hervorgerufen. Selbstzündungsmaterial 29 ist
ein pyrotechnisches Material, das durch Exposition mit einer Temperatur
gezündet wird, die niedriger ist als die Zündtemperatur
von Gaserzeugungsmittel 22. Selbstzündungsmaterial 29 erzeugt wenn
es gezündet wird eine Ausströmung von heißem
Gas/Feststoff. Geeignete Selbstzündungsmaterialien sind
dem Fachmann bekannt. Beispiele geeigneter Selbstzündungsmaterialien
sind Nitrocellulosebasierte Zusammensetzungen und Schwarzpulver.
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Während
des Zusammenbaus des Gasgenerators wird Aufnahme 12 über
einem Endteil von Booster-Rohr 32 platziert, wie in den 1–3 gezeigt.
Selbstzündungsmaterial 29 wird durch Öffnung 12b im
Basisteil 12a der Aufnahme eingeführt. Wenn eingeführt,
ruht Selbstzündungsmaterial 29 zwischen den elastischen
Bauteilen 12c, 12d und ist in Fluidkommunikation
mit Booster-Zusammensetzung 38 in Booster-Rohr 32.
Ein Rahmen 40, gebildet aus einem thermisch leitfähigen
Material, wird dann wie gezeigt über Filter 20 und
Aufnahme 12 platziert. Rahmen 40 steht in engem
thermischen Kontakt mit Aufnahme 12, um dort zwischen Wärmetransfer
zu erleichtern. Bezug nehmend auf die 2 und 3 übt
der Rahmen, wenn Rahmen 40 an der Gasgenerator-Anordnung
angebracht wird, Druck auf Selbstzündungsmaterial 29 aus,
wodurch Material 29 tiefer in den Innenbereich des Gasgenerators
zwischen die elastischen Bauteilen 12c, 12d gepresst
wird und die elastischen Bauteile noch weiter biegt, wodurch die Kontaktkräfte
zwischen Material 29 und den elastischen Bauteilen erhöht
werden. Folglich bewirken die Kräfte, die auf Selbstzündungsmaterial 29 durch Rahmen 40 und
durch die elastischen Bauteile 12c, 12d ausgeübt
werden, dass das Selbstzündungsmaterial 29 wie
gezeigt in Position gesichert wird. Gehäuseteil 22 wird
dann derart an Gehäuseteil 24 gesichert, dass
enger thermischer Kontakt zwischen Gehäuseteil 22 und
Rahmen 40 sichergestellt wird. Alternativ kann Druck auf
das Selbstzündungsmaterial 29 durch direkten Kontakt
mit Gehäuseteil 22, welcher an Gehäuseteil 24 während
des Gasgenerator-Zusammenbaus gesichert wird, ausgeübt
werden.
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Während
des Betriebs des Gasgenerators aktiviert Zünder 36 bei
Empfang eines Signals von einem Fahrzeug-Aufprallerfassungssystem,
das Auslösen der Verbrennung von Booster-Zusammensetzung 38 und
Gaserzeugungsmittel 18. Verbrennungsgas strömt
radial aus der Treibmittel-Kammer 16 nach außen,
dann durch Filter 20, verlässt den Gasgenerator
durch die Vielzahl von Öffnungen 28 im Gas generator-Gehäuse 14.
Wenn der Außenbereich des Gasgenerators einem Fahrzeugbrand
oder einer anderen Quelle hoher Temperatur ausgesetzt wird, wird
Wärme über Selbstzündungsaufnahme 12 zu
Selbstzündungsmaterial 29 übertragen,
wodurch bewirkt wird, dass Material 29 zündet
und in einer Zündung und Verbrennung der Booster-Zusammensetzung 38 und
von Gaserzeugungsmittel 18 resultiert, auf eine Weise,
die im Stand der Technik bekannt ist.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt
wird, kann wenigstens eine Öffnung 23 in Gehäuseteil 22 gebildet
sein, um zu ermöglichen, dass sich ein Teil 12c oder
Teile 12c und 12d von Aufnahme 12 durch
das Gehäuse erstreckt beziehungsweise erstrecken oder anderweitig
direkt die Aufnahme 12 dem Außenbereich des Gasgenerators
ausgesetzt wird. Das vermeidet die Notwendigkeit engen thermischen
Kontakt zwischen der Aufnahme 12, dem Gehäuse 14 und
irgendwelchen Zwischenelementen (wie Rahmen 40) sicherzustellen, die
zwischen dem Gehäuse 14 und der Aufnahme 12 positioniert
sind. Anders ausgedrückt stellten beide Designs sicher,
dass die Selbstzündungsaufnahme 12 operativ mit
dem Außenbereich 11 des Gasgenerators 10 oder
des Gehäuses 14 kommuniziert, wodurch, wenn die
Wärme um den Außenbereich 11 des Gasgenerators 10 ansteigt,
die Selbstzündungs-Zusammensetzung thermodynamisch gezündet
wird, sobald die Außentemperatur einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Bezug
nehmend auf 6 kann ein Gasgenerator, der
die hierin beschriebene Selbstzündungsaufnahme einschließt,
in ein Airbagsystem 100 eingeschlossen sein, das den Gasgenerator 10 und
wenigstens einen Airbag 116 einschließt, der an
den Gasgenerator gekoppelt ist, um somit Fluidkommunikation mit
einem Innenbereich des Airbags zu ermöglichen. Airbagsystem 100 oder
irgendeines der hierin oben beschriebenen Gasgenerator-Ausführungsbeispiele
kann auch in ein umfassenderes, ausgedehnteres Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 eingeschlossen
sein, das zusätzliche Elemente wie zum Beispiel eine Sicherheitsgurtanordnung 150 einschließt. 6 zeigt
ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
eines solchen Rückhaltesystems. Airbagmodul 100 kann
in Kommunikation mit einem Crashereignis-Sensor 210 stehen,
welcher in Kommunikation mit einem bekannten Crashsensor-Algorithmus
steht, der das Auslösen von Airbagmodul 100, zum
Beispiel über die Aktivierung von Zünder 36 (1–3),
im Fall einer Kollision signalisiert.
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Sicherheitsgurtanordnung
150 schließt
ein Sicherheitsgurtgehäuse
152 und einen Sicherheitsgurt
225 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ein, der sich aus Gehäuse
152 heraus
erstreckt. Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus
154 (zum
Beispiel ein federbelasteter Mechanismus) kann an einen Endteil
153 des
Gurts gekoppelt sein. Zusätzlich kann ein Sicherheitsgurtstraffer
156 an den
Gurtaufrollmechanismus
154 gekoppelt sein, um den Aufrollmechanismus
im Fall einer Kollision auszulösen. Typische Sicherheitsgurtaufrollmechanismen,
welche in Verbindung mit den erfindungsgemäßen
Sicherheitsgurt-Ausführungsbeispielen verwendet werden
können, werden beschrieben in den
US-Patenten der Nummern 5 743 480 ,
5 553 803 ,
5 667 161 ,
5 451 008 ,
4 558 832 und
4 597 546 , die hierin als Referenz
einbezogen werden. Veranschaulichende Beispiele typischer Straffer,
mit welchen die erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt-Ausführungsbeispiele
kombiniert werden können, werden beschrieben in den
US-Patenten der Nummern 6 505 790 und
6 419 177 , die hierin als
Referenz einbezogen werden.
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Sicherheitsgurtsystem
150 kann
in Kommunikation mit einem Crashereignis-Sensor
158 (zum Beispiel
einem Trägheitssensor oder Beschleunigungsmesser) stehen,
der einen be kannten Crashsensor-Algorithmus einschließt,
welcher das Auslösen von Gurtstraffer
156 beispielsweise über
die Aktivierung eines pyrotechnischen Zünders (nicht gezeigt)
signalisiert, der in den Straffer eingeschlossen ist. Die
US-Patente der Nummern 6 505 790 und
6 419 177 , die hierin vorher
als Referenz einbezogen wurden, stellen veranschaulichende Beispiele
von Straffern bereit, die auf eine solche Weise ausgelöst werden.
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Während
das Einschließen der Selbstzündungsaufnahme und
anderer Prinzipien der Erfindung hierin beschrieben worden sind,
wie sie bei einem Fahrerseiten-Gasgenerator eingesetzt werden, sollte
gewürdigt werden, dass Beifahrerseiten- und andere Gasgeneratoren,
wie Seitenaufprall-Gasgeneratoren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen
Selbstzündungsaufnahme konstruiert werden können.
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Es
sollte auch verständlich sein, dass das Vorangehende nur
eine detaillierte Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung ist, und dass und zahlreiche Änderungen
an den offenbarten Ausführungsbeispielen in Übereinstimmung
mit der Offenbarung hierin vorgenommen werden können, ohne
dass vom Geist oder Geltungsbereich der Erfindung abgewichen wird.
Die vorangehende Beschreibung ist deshalb nicht dafür gedacht den
Geltungsbereich der Erfindung zu begrenzen, sondern veranschaulicht
vielmehr die Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche
definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5872329 [0013]
- - US 5756929 [0013]
- - US 5386775 [0013]
- - US 6009809 [0015]
- - US 5743480 [0024]
- - US 5553803 [0024]
- - US 5667161 [0024]
- - US 5451008 [0024]
- - US 4558832 [0024]
- - US 4597546 [0024]
- - US 6505790 [0024, 0025]
- - US 6419177 [0024, 0025]