DE102011107748A1

DE102011107748A1 - Gasgenerator für ein fahrzeuginsassenrückhaltesystem und ein modul mit einem solchen gasgenerator

Info

Publication number: DE102011107748A1
Application number: DE102011107748A
Authority: DE
Inventors: Hüseyin Cabuk; Karl Englbrecht; Franz Wimmer
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: DE102011107748B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator (10) für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer Generatorwand (12), die wenigstens eine Abströmöffnung (14) aufweist, sowie wenigstens einem Filterstreifen (16), der durch eine Klebeverbindung an der Generatorwand (12) befestigt ist und sich über die wenigstens eine Abströmöffnung (14) erstreckt, wobei der Filterstreifen (16) im Querschnitt gesehen einen mittigen Strömungsabschnitt (18) sowie randseitige Verklebungsabschnitte (20) aufweist, und wobei eine Filterdicke (d₁) im Bereich des mittigen Strömungsabschnitts (18) größer ist als eine Filterdicke (d₂) im Bereich der Verklebungsabschnitte (20).
Es wird ein Modul mit einem solchen Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeuge bereit gestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer Generatorwand, die wenigstens eine Abströmöffnung aufweist, sowie wenigstens einem Filterstreifen, der durch eine Klebeverbindung an der Generatorwand befestigt ist und sich über die wenigstens eine Abströmöffnung erstreckt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Modul mit einem solchen Gasgenerator.
Gasgeneratoren, bei denen der Filter mittels einer Klebeverbindung an einer Generatorwand fixiert ist, sind bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Durch diese einfache Verklebung des Filters lassen sich zum Beispiel herkömmliche, fertigungstechnisch aufwändigere Schweißverbindungen problemlos ersetzen.
Die gattungsgemäße US 5,562,304 A offenbart in diesem Zusammenhang einen Gasgenerator, bei dem das Filtermaterial auf eine als Blechsieb ausgebildete Filterwand aufgeklebt ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Gasgenerators, bei dem das eingesetzte Filtermaterial besonders effizient genutzt wird und die Bereitstellung eines Moduls mit einem solchen Gasgenerator.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Gasgenerators gelöst durch einen Gasgenerator der eingangs genannten Art, bei dem der Filterstreifen im Querschnitt gesehen einen mittigen Strömungsabschnitt sowie randseitige Verklebungsabschnitte aufweist, wobei eine Filterdicke im Bereich des mittigen Strömungsabschnitts größer ist als eine Filterdicke im Bereich der Verklebungsabschnitte. Im Sinne der Erfindung ist in Bezug auf den Querschnitt des Filterstreifens gemeint, dass die Richtung dieses Querschnitts senkrecht zu einer Gasgeneratorachse A verläuft, wobei die Gasgeneratorachse A in Längsrichtung des Gasgenerators liegt, wie in 1 dargestellt. Diese Filterkonstruktion beruht auf der Erkenntnis, dass in den Befestigungsbereichen des Filters keine oder nahezu keine Durchströmung über die Filterdicke stattfindet. Daher lässt sich die Filterdicke in diesen Bereichen nahezu ohne Beeinträchtigung der Filterleistung soweit reduzieren, dass lediglich eine sichere Filterfixierung an der Generatorwand gewährleistet ist. Da die Befestigungsbereiche im Fall einer Klebeverbindung relativ groß sind, wird hierdurch eine beachtliche Menge an Filtermaterial eingespart.
Die Filterdicke ist im Bereich des mittigen Strömungsabschnitts vorzugsweise wenigstens doppelt so groß, besonders bevorzugt etwa viermal so groß wie die Filterdicke im Bereich der Verklebungsabschnitte. Mit einem Dickenverhältnis in dieser Größenordnung lässt sich sowohl eine zuverlässige Fixierung des Filterstreifens an der Generatorwand als auch eine zufriedenstellende Filterleistung im Bereich des Strömungsabschnitts realisieren. Verglichen mit einem Filterstreifen, der eine auf die Filterleistung im Strömungsabschnitt abgestimmte, konstante Filterdicke aufweist, wird außerdem deutlich weniger Filtermaterial benötigt.
Um die mechanische Beanspruchung des Filterstreifens zu minimieren sowie dessen Dauerhaftigkeit und Eigensteifigkeit zu erhöhen, ist der Filterstreifen in einer Ausführungsform des Gasgenerators im Querschnitt gekrümmt. Alternativ oder zusätzlich kann sich auch die Filterdicke des Filterstreifens zwischen dem Strömungsabschnitt und den benachbarten Verklebungsabschnitten in einem Übergangsbereich stufenlos und kontinuierlich verringern.
Im Falle eines gekrümmten Querschnitts weist der Filterstreifen bevorzugt einen mehrfach gekrümmten, insbesondere einen W-förmigen oder mehrfach S-förmigen Querschnitt auf. Derartige Querschnittsformen führen zu einer besonders hohen Eigensteifigkeit des Filters, sodass unter Umständen auf ein gesondertes Siebblech als Trägerelement für den Filterstreifen verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist der mittige Strömungsabschnitt des Filterstreifens zumindest im Bereich der wenigstens einen Abströmöffnung von der Generatorwand beabstandet. Im Vergleich zu einer unmittelbaren Anlage des Strömungsabschnitts an die Generatorwand im Bereich der Abströmöffnung grenzt durch die Beabstandung eine größere Filterfläche an die Abströmöffnung an, sodass die Gefahr einer Verstopfung oder Verblockung des Gasgenerators im Bereich der Abströmöffnung erheblich reduziert ist.
Die Generatorwand, an welcher der Filterstreifen durch eine Klebeverbindung befestigt ist, kann insbesondere eine Außenwand des Gasgenerators sein. Diese direkte Verklebung mit der Außenwand führt zu einer besonders einfachen Generatorkonstruktion, da beispielsweise keine separaten Siebbleche oder sonstigen Trägerelemente für den Filterstreifen benötigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Gasgenerators ist die Generatorwand eine zylindrisch gekrümmte Umfangswand eines Rohrgasgenerators, wobei sich der Rohrgasgenerator in axialer Richtung erstreckt und die Umfangswand mehrere Abströmöffnungen aufweist, welche in wenigstens einer axialen Reihe angeordnet sind.
In dieser Ausführungsform ist der Filterstreifen bevorzugt in axialer Richtung ausgerichtet und erstreckt sich über wenigstens eine axiale Reihe von Abströmöffnungen. Dadurch lässt sich bei minimalem Montageaufwand und geringem Verbrauch an Filtermaterial eine zufriedenstellende und zuverlässige Filterwirkung erzielen.
Insbesondere kann die Umfangswand zwei gegenüberliegende axiale Reihen von Abströmöffnungen aufweisen, denen jeweils ein Filterstreifen zugeordnet ist. Folglich lässt sich auch eine schubneutrale Ausbildung des Gasgenerators mit geringem Aufwand realisieren.
Besonders bevorzugt ist die Umfangswand des Gasgenerators mit axialen Stirnwänden verbunden, wobei jeder Filterstreifen an die Stirnwände angrenzt und mit wenigstens einer Stirnwand verbunden, insbesondere verklebt ist. Dadurch, dass sich jeder Filterstreifen bis nahe an die axialen Stirnwände erstreckt oder gar mit diesen verbunden ist, wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass im wesentlichen das gesamte austretende Generatorgas einen Filterstreifen durchströmt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Moduls dadurch gelöst, dass ein Modul mit einem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeug, bereitgestellt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Figuren. In diesen zeigen:
1 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators;
2 einen Querschnitt durch den Gasgenerator gemäß 1;
3 ein Querschnittdetail eines Filterstreifens für den Gasgenerator gemäß den vorigen Figuren; und
4 einen schematischen Detailausschnitt des erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer alternativen Ausführungsvariante im Bereich eines Filterstreifens.
Die 1 und 2 zeigen eine perspektivische Schnittansicht bzw. einen Querschnitt durch einen pyrotechnischen Gasgenerator 10, z. B. für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem oder andere Anwendungen, mit einer Generatorwand 12, welche mehrere Abströmöffnungen 14 aufweist, sowie zwei Filterstreifen 16, welche innenseitig jeweils durch eine Klebeverbindung an der Generatorwand 12 befestigt sind und sich über die Abströmöffnungen 14 erstrecken. Der Einsatz solcher Gasgeneratoren 10 ist in zahlreichen Vorrichtungen zur Insassenrückhaltung möglich, beispielsweise in pyrotechnisch betriebenen Airbagsystemen oder in Sicherheitsgurtsystemen mit pyrotechnischer Gurtstraffung.
In der gezeigten Ausführungsform liegen die Filterstreifen 16 innerhalb einer Brennkammer, wobei sie alternativ hierzu auch in einer separaten Filterkammer liegen könnten. Die gezeigte Ausführungsform ist jedoch sehr kompakt.
Wie in 2 gut zu erkennen ist, weist jeder Filterstreifen 16 im Querschnitt gesehen einen mittigen Strömungsabschnitt 18 sowie randseitige Verklebungsabschnitte 20 auf, wobei eine Filterdicke d₁ im Bereich des mittigen Strömungsabschnitts 18 größer ist als eine Filterdicke d₂ im Bereich der Verklebungsabschnitte 20 (siehe auch 3).
Zur Herstellung des Filterstreifens 16 geeignete Filtermaterialien sind z. B. Maschengestrick, Bleche, Sinterfilter, Hybridbauweisen oder ähnliches.
Im vorliegenden Fall ist die Generatorwand 12 eine Außenwand des Gasgenerators 10 und bildet zusammen mit zwei entgegengesetzten axialen Stirnwänden 22, 24 ein Generatorgehäuse 26.
Konkret ist die Generatorwand 12 eine kreiszylindrisch gekrümmte Umfangswand eines Rohrgasgenerators, welcher sich längs einer Gasgeneratorachse A erstreckt. Dabei weist die Umfangswand mehrere Abströmöffnungen 14 auf, die gemäß den 1 und 2 in zwei gegenüberliegenden axialen Reihen angeordnet sind.
Das Generatorgehäuse 26 definiert eine Generatorkammer 28 (hier eine Brennkammer), die beispielsweise mit einem in 1 angedeuteten Festtreibstoff 30 gefüllt ist. Zusätzlich sind in der Generatorkammer 28 zwei Filterstreifen 16 vorgesehen, die axial ausgerichtet und an ihren Verklebungsabschnitten 20 mit der als Außenwand ausgebildeten Generatorwand 12 verklebt sind. Jeder axialen Reihe von Abströmöffnungen 14 ist ein Filterstreifen 16 zugeordnet, der sich über eine axiale Reihe von Abströmöffnungen 14 erstreckt.
Gemäß 1 grenzen die Filterstreifen 16 auch an die Stirnwand 22 an und sind mit dieser verbunden, insbesondere verklebt.
In Abhängigkeit von der Generatorfertigung können die Filterstreifen 16 auch an die gegenüberliegende Stirnwand 24 angrenzen und mit dieser verbunden, insbesondere verklebt sein. Im vorliegenden Fall sind die Filterstreifen 16 von der Stirnwand 24 axial beabstandet, wobei in dem axialen Zwischenraum beispielsweise eine (nicht gezeigte) Metallklammer eingebaut sein kann, welche als Spritzschutz beim Anschweißen der axialen Stirnwand 24 verwendet werden kann.
In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 sind an die zylindrische Außenwand noch ein Befestigungsbolzen 32 zur Fixierung des Gasgenerators 10 sowie ein elektrischer Anzünder 34 zur Aktivierung des Gasgenerators 10 montiert.
Das Herstellungsverfahren des Gasgenerators 10 sieht vor, dass zunächst die kreiszylindrische Generatorwand 12 mit den Abströmöffnungen 14 hergestellt und ein offenes axiales Ende der Generatorkammer 28 durch die axiale Stirnwand 22 verschlossen wird. Hierzu wird die Stirnwand 22 beispielsweise mit der Generatorwand 12 verschweißt.
Vor oder nach der Befestigung der axialen Stirnwand 22 an der Generatorwand 12 werden die Filterstreifen 16 in die spätere Generatorkammer 28 eingeführt und mit der Generatorwand 12 sowie gegebenenfalls zusätzlich mit der Stirnwand 22 verklebt.
Abschließend wird die Generatorkammer 28 mit dem Festtreibstoff 30 befüllt und mit der (nicht gezeigten) Metallklammer sowie der axialen Stirnwand 24 verschlossen. Die Metallklammer hat dabei die Aufgabe, den pyrotechnischen Festtreibstoff 30 vor Schweißspritzern beim Anschweißen der Stirnwand 24 an die Generatorwand 12 zu schützen. Vorzugsweise ist die Metallklammer zwischen der Stirnwand 24 und einer axialen Stirnseite der Filterstreifen 16 axial geklemmt und weitgehend gasdicht in die Generatorwand 12 eingepasst.
Gemäß 2 ist der mittige Strömungsabschnitt 18 des Filterstreifens 16 zumindest im Bereich der Abströmöffnungen 14 von der Generatorwand 12 beabstandet. Dies wird dadurch erreicht, dass der Filterstreifen 16 im Querschnitt gesehen gekrümmt, insbesondere sogar mehrfach gekrümmt ist und gemäß den 2 und 3 W-förmigen Querschnitt aufweist. Alternativ kann der Querschnitt auch mehrfach S-förmig gekrümmt sein.
Die 3 zeigt einen an den Radius r der kreiszylindrischen Außenwand angepassten Filterstreifen 16 im Querschnittsdetail, wobei deutlich wird, dass eine maximale Filterdicke d₁ im Bereich des Strömungsabschnitts 18 wenigstens doppelt so groß, hier etwa viermal so groß ist, wie eine Filterdicke d₂ im Bereich der Verklebungsabschnitte 20. Dabei verringert sich die Filterdicke d zwischen dem Strömungsabschnitt 18 und den benachbarten Verklebungsabschnitten 20 in Übergangsbereichen 36 stufenlos und kontinuierlich.
Die 4 zeigt einen Ausschnitt des Gasgenerators 10 gemäß einer alternativen Ausführungsvariante im Bereich eines Filterstreifens 16. Die Generatorwand 12 weist in diesem Fall zwei in Umfangsrichtung nahe beieinanderliegende axiale Reihen von Abströmöffnungen 14 auf, wobei beiden Reihen lediglich ein einziger Filterstreifen 16 zugeordnet ist, der sich über beide axiale Reihen erstreckt. Im Allgemeinen müssen die Abströmöffnungen 14 nicht in axialen Reihen angeordnet sein, sondern können beliebig in einem an den Strömungsabschnitt 18 angrenzenden, perforierten Abströmbereich 38 (vgl. gestrichelte Darstellung in 4) beliebig verteilt sein.
Die Erfindung schafft einen Gasgenerator 10 mit einem Filter, der aufgrund seiner Klebebefestigung mit geringem Aufwand an der Generatorwand 12 fixiert werden kann sowie aufgrund seiner streifenförmigen Ausbildung und seines Querschnitts mit veränderlicher Filterdicke d eine gute Filterwirkung bei geringem Materialverbrauch und kompakten Abmessungen ermöglicht. Durch eine vorteilhafte Krümmung, insbesondere mehrfache Krümmung im Filterstreifen-Querschnitt erhält der Filterstreifen 16 darüber hinaus eine so hohe Eigensteifigkeit, dass er im Bereich der Abströmöffnungen 14 auch bei einer Aktivierung des Gasgenerators 10 von der Generatorwand 12 beabstandet bleibt und somit eine unerwünschte Verstopfung des Gasgenerators 10 auch ohne zusätzliche Stabilisierungsbauteile wie z. B. Blechsiebe zuverlässig verhindert.
Weiterhin schafft die Erfindung ein nicht dargestelltes Modul mit einem oben beschriebenem erfindungsgemäßen Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeug. Ein solches Modul kann beispielsweise im Innenbereich des Fahrzeugs zur Rückhaltung eines Fahrzeuginsassen bei einem Unfall verwendet werden oder auch im Außenbereich des Fahrzeugs angebracht sein, als Sicherheitssystem für eine Person, wie beispielsweise ein Fußgänger oder Radfahrer, wenn eine Kollision der Person mit dem Fahrzeug bevorsteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5562304 A [0003]

Claims

Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer Generatorwand (12), die wenigstens eine Abströmöffnung (14) aufweist, sowie wenigstens einem Filterstreifen (16), der durch eine Klebeverbindung an der Generatorwand (12) befestigt ist und sich über die wenigstens eine Abströmöffnung (14) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstreifen (16) im Querschnitt gesehen einen mittigen Strömungsabschnitt (18) sowie randseitige Verklebungsabschnitte (20) aufweist, wobei eine Filterdicke (d₁) im Bereich des mittigen Strömungsabschnitts (18) größer ist als eine Filterdicke (d₂) im Bereich der Verklebungsabschnitte (20).
Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterdicke (d₁) im Bereich des Strömungsabschnitts (18) wenigstens doppelt so groß, vorzugsweise etwa viermal so groß wie die Filterdicke (d₂) im Bereich der Verklebungsabschnitte (20) ist.
Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Filterdicke (d) zwischen dem Strömungsabschnitt (18) und den benachbarten Verklebungsabschnitten (20) in einem Übergangsbereich (36) stufenlos und kontinuierlich verringert und/oder dass der Filterstreifen (16) im Querschnitt gekrümmt ist.
Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterstreifen (16) einen mehrfach gekrümmten, insbesondere einen W-förmigen oder mehrfach S-förmigen Querschnitt aufweist.
Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Strömungsabschnitt (18) des Filterstreifens (16) zumindest im Bereich der wenigstens einen Abströmöffnung (14) von der Generatorwand (12) beabstandet ist.
Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwand (12) eine Außenwand des Gasgenerators (10) ist.
Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorwand (12) eine zylindrisch gekrümmte Umfangswand eines Rohrgasgenerators ist, welcher sich in axialer Richtung erstreckt, wobei die Umfangswand insbesondere mehrere Abströmöffnungen (14) aufweist, die in wenigstens einer axialen Reihe angeordnet sind, und/oder, dass der Filterstreifen (16) in axialer Richtung ausgerichtet ist und sich über eine axiale Reihe von Abströmöffnungen (14) erstreckt.
Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand wenigstens zwei gegenüberliegende axiale Reihen von Abströmöffnungen (14) aufweist, denen jeweils ein Filterstreifen (16) zugeordnet ist.
Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswand mit axialen Stirnwänden (22, 24) verbunden ist, wobei jeder Filterstreifen (16) an die Stirnwände (22, 24) angrenzt und mit wenigstens einer Stirnwand (22, 24) verbunden, insbesondere verklebt ist.
Modul mit einem Gasgenerator (10), einem von dem Gasgenerator (10) aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.