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Die
Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Gassackmodul
gemäß Anspruch 1.
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Gasgeneratoren,
die als Reaktion auf ein Steuersignal Gas freisetzen, um einen Gassack
eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems aufzublasen, sind
aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Gasgeneratoren weisen
eine pyrotechnische Ladung zum Freisetzen des Gases auf, die durch
das Steuersignal (Zündsignal) gezündet wird.
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Das
von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, die
Sicherheit eines Gasgenerators zu erhöhen.
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Dieses
Problem wird mittels des Gasgenerators mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Danach
ist ein Gasgenerator für ein Gassackmodul vorgesehen, der
aufweist:
- – eine Kammer zum Anordnen
einer pyrotechnischen Ladung;
- – ein Gehäuse, das die Kammer zumindest teilweise
umgibt;
- – ein erstes Teil, das einen Abschnitt der Kammer begrenzt;
- – ein relativ zum ersten Teil bewegbares zweites Teil,
das die Kammer zum Gehäuse hin begrenzt;
- – Mittel zum Ausüben einer Rückstellkraft
auf das zweite Teil, um dieses in thermischem Kontakt mit dem Gehäuse
zu halten, so dass die Kammer über das zweite Teil und
das Gehäuse in thermischem Kontakt mit der Umgebung des
Gehäuses steht.
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Die
Mittel zum Ausüben einer Rückstellkraft sorgen
dafür, dass die erste Kammer und damit eine in ihr angeordnete
pyrotechnische Ladung in gutem thermischen Kontakt mit der Umgebung
des Gasgeneratorgehäuses steht, so dass eine frühzeitige
Zündung der pyrotechnischen Ladung erfolgt, wenn der Gasgenerator
einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, die von einer externen Wärmequelle
(beispielsweise einem Brand in der Nähe des Gasgenerators) erzeugt
wird.
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Insbesondere
wird durch eine frühzeitige Zündung der pyrotechnischen
Ladung ihr kontrolliertes Abbrennen erreicht und damit verhindert,
dass sich in der Kammer ein Druck aufbaut, der zur Fragmentierung
des Gasgenerators führt. Zudem wird durch eine frühzeitige
Zündung verhindert, dass Komponenten (insbesondere das
Gehäuse) des Gasgenerators durch die hohe Temperatur in
ihrer Stabilität stark geschwächt werden, bevor
die pyrotechnische Ladung zündet.
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Der
gute Wärmekontakt wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass das zweite Teil, das die Kammer zum Gehäuse
hin begrenzt, durch die Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft
in gutem thermischem Kontakt zum Gehäuse gehalten und das
Auftreten eines Spaltes zwischen dem zweiten Teil und dem Gehäuse
(d. h. einer Gehäuseinnenwand) vermieden wird.
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In
einer Variante ist die pyrotechnische Ladung eine Frühzündladung,
die dazu dient, eine weitere pyrotechnische Ladung (den eigentlichen
Gassatz zum Erzeugen von Gas, das zum Aufblasen des Gassacks genutzt
wird) zu zünden. Eine derartige Frühzündladung
kann z. B. aus einem Frühzündmittel bestehen,
das eine niedrigere Selbstentzündungstemperatur als der
eigentliche pyrotechnische Gassatz besitzt. In einer anderen Ausführungsform weist
die Frühzündladung eine (konventionelle) Boosterladung
auf, der ein Frühzündmittel beigemischt ist. Durch
den guten Wärmekontakt zwischen der ersten Kammer und der
Umgebung des Gasgenerators wird sichergestellt, dass das Frühzündmittel der
Frühzündladung schnell genug zündet und
somit eine möglichst frühe Zündung und
damit ein kontrolliertes Abbrennen des eigentlichen Gassatzes erfolgt.
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Beispielsweise
kann das Gehäuse aus einem Oberteil und einem Unterteil
gebildet werden, die insbesondere durch Verschweißen miteinander verbunden
werden. Hierbei wird vor dem Verbinden das Unterteil gegen das Oberteil
gedrückt, wobei der Fall eintreten kann, dass das Unterteil
unmittelbar vor dem Verbinden durch in dem Gehäuse angeordnete Gasgeneratorbauteile
(z. B. elastische Filterelemente) wieder von dem Oberteil weggedrückt
wird und ein Spalt zwischen der Kammer und dem Gehäuse (dem
Unterteil oder dem Oberteil) entsteht. Durch die Mittel zur Ausübung
einer Rückstellkraft wird insbesondere die Bildung eines
Spaltes beim Verbinden der Gehäuseteile weitgehend verhindert.
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Beispielsweise
sorgen die Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft
dafür, dass das zweite Teil in einer Position gehalten
wird, in der es an einer Innenseite des Gehäuses anliegt.
Zudem könne die Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft
auf das zweite Teil so ausgebildet sein, dass sie das zweite Teil
gegen das Gehäuse vorspannen.
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In
einer anderen Variante der Erfindung erstreckt sich das erste Teil
mit einem Ende in Richtung einer Innenseite des Gehäuses,
d. h. das Ende ist der Innenseite des Gehäuses zugewandt.
Hier kann das erste Teil zumindest abschnittsweise eine hohlzylindrische
Form aufweisen, d. h. in Form eines Rohres ausgebildet sein, dessen
eines Ende der Innenseite des Gasgeneratorgehäuses zugewandt
und im Bereich der Gehäuseinnenseite angeordnet ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Teil flanschartig
ausgebildet, wobei sich ein erster Abschnitt des zweiten Teiles
entlang eines inneren Umfanges des ersten Teiles erstreckt und ein
zweiter Abschnitt die Öffnung, die in einem Ende des ersten
Teiles ausgebildet ist, zumindest teilweise abdeckt. In dieser Variante
bildet das zweite Teil somit einen deckelartigen Verschluss zum Verschließen
der ersten Kammer zum Gehäuse hin.
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Insbesondere
kann der zweite Abschnitt des zweiten Teiles mit einer Seite an
einer Innenseite des Gehäuses anliegen. Der erste Abschnitt
ragt z. B. so in die Öffnung des Endes des ersten Teiles,
das der Gehäuseinnenseite zugewandt ist, hinein, dass eine Bewegung
des zweiten Teils durch das erste Teil geführt wird. Hierdurch
ist das zweite Teil ist im Wesentlichen nur in einer Richtung auf
die Gehäuseinnenseite zu bewegbar. Beispielsweise ist das
zweite Teil über den ersten Abschnitt so in die Öffnung
des ersten Teiles eingesteckt, dass seine Bewegung im Wesentlichen
ausschließlich entlang einer Achse des ersten Teiles erfolgen
kann.
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Die
Mittel zum Ausüben einer Rückstellkraft auf das
zweite Teil können zum Beispiel ein elastisches Element
(etwa aus einem Gummi oder einem Kunststoff) und/oder ein federartiges
Element umfassen. Insbesondere ist ein elastisches Element, das als
Mittel zur Ausübung einer Rückstellkraft vorgesehen
ist, bis zu einer Temperatur wärmebeständig, die oberhalb
der Zündtemperatur der in der Kammer angeordneten pyrotechnischen
Ladung liegt.
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Das
elastische Element ist in einer Ausführungsform der Erfindung
zwischen dem Ende des ersten Teiles und der Innenseite des Gehäuses
angeordnet, zum Beispiel in Form eines Ringes (z. B. O-Ring) aus
einem elastischen Material. Ist das zweite Teil, wie oben beschrieben,
flanschartig ausgebildet, kann das elastische Element zwischen dem Ende
des ersten Teiles (d. h. zwischen einem der Gehäuseinnenseite
zugewandten Rand dieses Endes) und einer Auskragung des zweiten
Abschnitts des zweiten Teiles angeordnet sein. Hierbei erzeugt das elastische
Element eine Rückstellkraft auf das zweite Teil, wenn dieses
in Richtung des ersten Teiles gedrückt wird, dass der deckelartige
zweite Abschnitt des zweiten Teiles in thermischem Kontakt mit der Gehäuseinnenseite
verbleibt, z. B. mit einer Seite an dieser anliegt.
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Das
elastische Element kann zwar in Form eines Ringes ausgebildet sein;
es muss jedoch nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen, sondern kann zum Beispiel auch einen ovalen Querschnitt
besitzen. Insbesondere kann zwischen dem elastischen Element und
einem flanschartig ausgebildeten zweiten Teil (d. h. dem ersten
Abschnitt des zweiten Teiles) eine Spielpassung bestehen. Beispiele
für Materialien zum Ausbilden des elastischen Elementes
sind hitzebeständige Elastomere, wie zum Beispiel FPM oder
FFPM (gemäß DIN/ISO 1629).
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In
einer Weiterbildung der Erfindung stellt die Kammer mit der pyrotechnischen
Ladung eine erste Kammer des Gasgenerators und die pyrotechnische Ladung
eine erste pyrotechnische Ladung (z. B. in Form einer Frühzündladung)
dar, wobei das Gehäuse neben der ersten Kammer eine zweite
Kammer zum Aufnehmen einer zweiten pyrotechnischen Ladung (z. B.
in Form eines Hauptgassatzes, der durch heißes Gas, das
beim Zünden des Frühzündsatzes entsteht,
gezündet werden kann) aufweist. In dieser Variante kann
ein elastisches Element, das als Mittel zum Ausüben einer
Rückstellkraft auf das zweite Teil ausgebildet ist, gleichzeitig
die erste Kammer gegenüber der zweiten Kammer abdichten,
d. h. insbesondere vor dem Zünden der ersten pyrotechnischen
Ladung ein Überströmen von Gas aus der ersten
Kammer in die zweite Kammer oder umgekehrt verhindern oder zumindest
dem Überströmen entgegenwirken.
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In
einer Weiterbildung ist das zweite Teil so ausgebildet, dass es
bei Einwirken eines Gasdrucks, der bei Zünden der pyrotechnischen
Ladung entsteht, eine Ausströmöffnung freigibt,
aus der Gas aus der Kammer ausströmen kann. Insbesondere
kann, in dem Fall, dass der Gasgenerator eine erste und eine zweite
Kammer aufweist, Gas über die Ausströmöffnung
aus der ersten Kammer des Gasgenerators in die zweite Kammer überströmen,
so dass durch die erste pyrotechnische Ladung in der ersten Kammer
erzeugte Gase ein Zünden der zweiten pyrotechnischen Ladung
in der zweiten Kammer bewirken können.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Gasgenerator nicht nur eine, sondern
mehrere Hauptkammern (zweite Kammern) aufweisen kann. Beispielsweise
ist jeder der Hauptkammern eine Zündkammer (erste Kammer)
zugeordnet. In einer Variante weist der Gasgenerator zwei Zündkammern
auf, die jeweils einer Hauptkammer zugeordnet sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Teil
eine Sollbruchstelle auf, die bricht, wenn der Gasdruck in der Kammer
einen bestimmten Wert übersteigt, so dass das zweite Teil im
Bereich der Sollbruchstelle eine Ausströmöffnung ausbildet
(freigibt).
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Gasgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 den
Gasgenerator der 1 nach Zündung;
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3 einen
Gasgenerator der 1 bei einem Bonfire-Test.
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Der
Gasgenerator 1 der 1 weist
eine erste Kammer 2 auf, die von einem Gehäuse 3 umgeben
ist, wobei das Gehäuse 3 aus einem unteren Gehäuseteil 31 (Napf),
das mit einem oberen Gehäuseteil 32 (Base) verbunden
ist, gebildet ist. Angrenzend an die erste Kammer 2 ist
eine zweite Kammer 8 vorhanden, die die erste Kammer 2 ringförmig
umgibt. Die erste Kammer 2 enthält eine erste
pyrotechnische Ladung in Form einer (z. B. in Form von Granulat
ausgebildeten) Frühzündladung 91, die
eine konventionelle Boosterladung, der ein Frühzündmittel
beigemischt ist, aufweist. Die Frühzündladung 91 dient
zum Zünden einer zweiten pyrotechnischen Ladung in Form
eines Hauptgassatzes 92 der zweiten Kammer 8.
Der Gassatz 92 wiederum dient zum Erzeugen von Gas, mit
dem ein Gassack (nicht dargestellt) befüllt werden soll.
Das in der Frühzündladung 91 enthaltene
Frühzündmittel zeichnet sich durch eine im Vergleich
zum Hauptgassatz 92 niedrigere Zündtemperatur
aus, z. B. ungefähr 160°C, während der
Hauptgassatz z. B. eine Zündtemperatur von etwa 260°C
besitzt.
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Die
Kammer 2 wird durch ein rohrförmig ausgebildetes,
erstes Teil 4 (Boosterrohr) sowie zum unteren Gehäuseteil 3 hin
durch ein zweites Teil in Form eines Verschlusses 5 begrenzt.
Genauer erstreckt sich das rohrförmige, erste Teil 4 auf
eine Gehäuseinnenseite des unteren Gehäuseteiles 31 zu,
so dass ein Ende 41 des ersten Teiles 4 im Bereich
der Gehäuseinnenseite angeordnet ist.
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Der
Verschluss 5 weist einen ersten Abschnitt 51,
der hohlzylindrisch ausgebildet ist und sich entlang eines inneren
Umfanges des ersten Teiles 4 erstreckt, sowie einen zweiten
Abschnitt 52 auf, der eine Öffnung 42 in
dem Ende 41 des ersten Teiles 4 deckelartig abdeckt
und einstückig mit dem ersten Abschnitt 51 verbunden
ist.
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Der
erste Abschnitt 51 ist von dem zweiten, deckelartigen Abschnitt 52 derart
abgebogen, dass eine Auskragung 521 entsteht, die vom ersten
Abschnitt 51 absteht und über die Öffnung 42 herausragt.
Zwischen dem Ende 41 des ersten Teiles 4 (genauer
zwischen einer Seite eines Randes des Endes 41, die dem
Gehäuseteil 31 zugewandt ist) und der Innenwand
des Gehäuseteils 31 ist ein Mittel zum Ausüben
einer Rückstellkraft auf den Verschluss 5 in Form
eines elastischen Elementes angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel
der 1 bildet ein Kunststoffring 6 das elastische
Element, das einen äußeren Umfang des ersten Abschnitts 51 des
Verschlusses 5 umgibt.
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Der
Kunststoffring 6 ist derart elastisch ausgebildet und angeordnet,
dass er den Verschluss 5 in Position relativ zu dem unteren
Gehäuseteil 31 hält, so dass eine Seite
des zweiten Abschnitts 52 an der Innenseite des Gehäuseteils 31 anliegt
und ein Spalt zwischen der ersten Kammer (d. h. zwischen dem Abschnitt 52)
und dem Gehäuseteil 31 soweit wie möglich
vermieden wird.
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Insbesondere
ermöglicht der Kunststoffring 6, dass die Bildung
eines Spaltes zwischen der Kammer 2 und dem Gehäuseteil 31 vermieden
wird, wenn das Gehäuseteil 31 mit dem oberen Gehäuseteil 32 verbunden
(verschweißt) wird. Durch die Rückstellkraft auf
den Verschluss 5 wird erreicht, dass er sich mit dem unteren
Gehäuseteil 31 mitbewegt, wenn dieses durch Einwirken
einer Kraft von elastischen Komponenten im Innern des Gasgenerators,
zum Beispiel von elastischen Filtern 7, vor dem Verschweißen
von dem oberen Gehäuseteil 32 weggedrückt
wird.
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Ein
derartiges Auseinanderdrücken der Gehäuseteile 31, 32 kann
erfolgen, obwohl zwischen Abschnitten der beiden Gehäuseteile
eine Reibungskraft wirkt. Insbesondere kann während des
Verschweißens der beiden Gehäuseteile aufgrund
der Temperaturerhöhung die Reibungskraft zwischen den beiden
Gehäuseteilen reduziert werden, so dass zwar nicht vor
dem Verschweißen aber während des Verschweißens
zu einem Auseinanderdrücken der Gehäuseteile 31, 32 kommt.
Auch in diesem Fall verhindert die erfindungsgemäße
Konstruktion durch den bewegbaren Verschluss 5 und das
elastische Kunststoffelement 6 das Entstehen eines Spaltes zwischen
der ersten Kammer 2 und dem Gehäuseteil 31.
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Zum
Zünden der Frühzündladung 91 in
der ersten Kammer 2 weist der Gasgenerator 1 eine Zündvorrichtung 10 auf,
die an einer Aufnahme 101 angeordnet ist. Die Aufnahme 101 begrenzt
ein zweites Ende 43 des ersten Teiles 4, das dem
ersten Ende 41 gegenüberliegt. Beispielsweise
ist das zweite Ende 43 per Presspassung auf die Aufnahme 101 aufgesteckt.
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Dies
hat zur Folge, dass bei Einwirken einer hohen Temperatur auf den
Gasgenerator die Frühzündladung 91 früh
zündet, was zu einer frühzeitigen Zündung
des Hauptgassatzes 92 führt. Die frühzeitige
Zündung bewirkt ein kontrolliertes Abbrennen, wodurch ein überhöhter
Innendruck insbesondere in der zweiten Kammer 8 vermieden
wird.
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Zum
Zünden des Hauptgassatzes 92 muss Gas aus der
ersten Kammer 2 in die zweite Kammer 8 gelangen.
Hierfür weist das zweite Teil 5 eine Sollbruchstelle
auf, die bei Einwirken eines Drucks in der ersten Kammer 2 bricht
und eine Ausströmöffnung freigibt, über
die Gas aus der zweiten Kammer 2 in die zweite Kammer 8 überströmen
kann. Dies ist in 2 dargestellt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung natürlich nicht
auf Gasgeneratoren mit zwei Kammern beschränkt ist. Sie
erstreckt sich z. B. auch auf Gasgeneratoren, die nur eine Kammer
aufweisen, d. h. ohne separate Frühzündladung
arbeiten. Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßer
Gasgenerator z. B. zwei erste Kammern mit jeweils einer Frühzündladung
und zwei weitere Kammern aufweisen, die einen Hauptgassatz enthalten.
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2 betrifft
die Situation, nachdem unter Einwirkung äußerer
Hitze ein Zünden der Frühzündladung 91 erfolgt
ist. Die gezündete Frühzündladung 91 setzt
Gas frei, wobei der in der Kammer 2 entstehende Gasdruck
das untere Gehäuseteil 31 vom ersten Teil 4 weg
verbiegt und das zweite Teil 5 durch den in der Kammer 2 herrschenden
Innendruck vom ersten Teil 4 (nach unten) weg bewegt wird.
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Dadurch
verlängert sich der Teilbereich des hohlzylindrischen ersten
Abschnitts 51 des Verschlusses 5, der nicht in
das erste Teil 4 hineinragt. In diesem Teilbereich des
ersten Abschnitts 52 ist eine Sollbruchstelle 522 vorgesehen,
die bricht, wenn der Innendruck in der ersten Kammer 2 einen
bestimmten Wert überschreitet, wobei bei Zerbrechen der Sollbruchstelle 522 eine Öffnung 523 freigegeben wird,
die zum einen durch eine Passage zwischen dem Ende 41 des
ersten Teils 4 und dem Kunststoffring 6 und zum
anderen durch eine (Öffnung in dem Abschnitt 51 im
Bereich der gebrochenen Sollbruchstelle 522 gebildet wird. Über
die Öffnung 523 kann Gas aus der ersten Kammer 2 in
die zweite 8 überströmen, um dort den
Hauptgassatz 92 zu zünden. Das durch den gezündeten
Hauptgassatz 92 in der zweiten Kammer 8 erzeugte
Gas strömt jeweils über die Filter 7 und
Räume 71 durch eine Ausströmöffnung 72 in
einen Gassack (nicht dargestellt) ein.
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3 illustriert
die Lage eines erfindungsgemäßen Gasgenerators
bei einer Variante des sogenannten Bonfire-Tests zum Prüfen
der Hitzebeständigkeit des Gasgenerators, nämlich
die so genannte Lage des Gasgenerators „vom Feuer". In
dieser Lage wirkt eine äußere Hitze einer Hitzequelle 600 überwiegend
auf das untere Gehäuseteil 31 des Gasgenerators 1 ein.
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- 1
- Gasgenerator
- 2
- erste
Kammer
- 3
- Gehäuse
- 4
- erstes
Teil
- 5
- Verschluss
- 6
- Kunststoffring
- 7
- Filter
- 8
- zweite
Kammer
- 10
- Zündvorrichtung
- 31
- unteres
Gehäuseteil
- 32
- oberes
Gehäuseteil
- 41,
43
- Ende
erstes Teil
- 42
- Öffnung
- 51
- erster
Abschnitt
- 52
- zweiter
Abschnitt
- 71
- Raum
- 72
- Ausströmöffnung
- 91
- erste
pyrotechnische Ladung
- 92
- zweite
pyrotechnische Ladung
- 101
- Aufnahme
- 521
- Auskragung
- 522
- Sollbruchstelle
- 523
- Öffnung
- 600
- Hitzequelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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