DE102017211281B4

DE102017211281B4 - Gasgenerator mit einer Berstscheibe aus einem Elastomer

Info

Publication number: DE102017211281B4
Application number: DE102017211281.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Marstatt
Original assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: DE102017211281A1

Abstract

Gasgenerator zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, mit- mindestens einer Kammer (11), in der eine pyrotechnische Ladung (12) angeordnet ist, die nach Aktivierung Gas zum Aufblasen des Gassacks freisetzt;- einer Austrittsöffnung (14) der Kammer (11), aus der das nach Aktivierung der pyrotechnischen Ladung (12) freigesetzte Gas aus der Kammer (11) austreten kann; und- einer Berstscheibe (15), die die Austrittsöffnung (14) zunächst verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (15) aus einem Elastomer ausgeformt ist und dass ein Dichtelement (16) die Berstscheibe (15) gegenüber einer Wandung (111) der Kammer (11) abdichtet, wobei die Berstscheibe (15) und das Dichtelement (16) einstückig aus dem Elastomer ausgebildet sind und wobei der Austrittsöffnung (14) ein Stromstörelement in Form eines Baffles (17) vorgeschaltet ist, das einen umlaufenden Flanschabschnitt (174) aufweist, der sich in eine durch das Dichtelement (16) und die Berstscheibe (15) begrenzte Nut (161) hineinerstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Gasgenerators gemäß Anspruch 12.
Ein Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z.B. aus der US 6 237 950 B1 bekannt. Die Berstscheiben derartiger Gasgeneratoren sind üblicherweise aus Metall ausgebildet und werden durch einen separaten Dichtring abgedichtet. Durch Aktivierung einer Gasladung des Gasgenerators zerbricht die Berstscheibe und das von der Gasladung freigesetzte Gas kann durch eine zuvor von der Berstscheibe verschlossene Ausströmöffnung des Gasgenerators austreten. Die Montage der Berstscheibe ist jedoch aufwendig. Zudem können beim Bersten der Berstscheibe Splitter entstehen, die die Funktion des Gasgenerators beeinträchtigen und z.B. Filter des Gasgenerators beschädigen und durch den beschädigten Filter hindurch aus dem Gasgenerator austreten und den aufzublasenden Gassack beschädigen können. Die US 5 033 390 A beschreibt einen Gasgenerator mit einer Diffusionskammer und zwei Verbrennungskammern. Die DE 197 27 047 A1 betrifft einen Gasgenerator mit zwei Kammern, die jeweils mit Druck beaufschlagtes Gas enthalten.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, einen auf möglichst einfache Weise herstellbaren und möglichst sicheren Gasgenerator zu schaffen.
Dieses Problem wird durch die Bereitstellung des Gasgenerators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach wird ein Gasgenerator zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems bereitgestellt, mit

- mindestens einer Kammer, in der eine pyrotechnische Ladung angeordnet ist, die nach Aktivierung Gas zum Aufblasen des Gassacks freisetzt;
- einer Austrittsöffnung der Kammer, aus der das nach Aktivierung der pyrotechnische Ladung freigesetzte Gas aus der Kammer austreten kann;
- einer Berstscheibe, die die Austrittsöffnung zunächst verschließt;
- die Berstscheibe aus einem Elastomer ausgeformt ist.

Die elastischen Eigenschaften der Berstscheibe können dazu beitragen, dass ein Anzündimpuls (ein anfänglicher Druckstoß), der nach Aktivieren eines Zünders des Gasgenerators (s.u.) entsteht, gedämpft und somit z.B. einem Bruch der in der Kammer vorhandenen (beispielsweise mehrere Tabletten aus einem gaserzeugenden Material aufweisenden) pyrotechnischen Ladung entgegengewirkt wird. Dies kann wiederum zu einer gleichmäßigeren Gaserzeugung beitragen. Darüber hinaus kann das (insbesondere weiche) Elastomermaterial der Berstscheibe weniger als ein Metall dazu neigen, beim Zerbrechen Splitter zu bilden.
Bei dem Gasgenerator kann es sich um einen pyrotechnischen Gasgenerator handeln, bei dem Gas allein durch Zünden der pyrotechnischen Ladung erzeugt wird. Denkbar ist jedoch auch, dass der Gasgenerator ein Hybridgasgenerator ist, der neben der Kammer, in der die pyrotechnische Ladung angeordnet ist, mindestens eine weitere, mit Druckgas befüllte Kammer aufweist. Beispielsweise tritt das nach Zerbrechen der Berstscheibe durch die Austrittsöffnung strömende Gas in die mit Druckgas befüllte Kammer ein. Denkbar ist, dass der Gasgenerator eine längliche Geometrie aufweist. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator weist ein Dichtelement auf, das die Berstscheibe gegenüber einer Wandung der Kammer abdichtet (zumindest vor einem Zünden der pyrotechnischen Ladung). Dabei ist die Berstscheibe einstückig mit dem Dichtelement aus dem Elastomer ausgeformt. Die Abdichtung der Berstscheibe gegenüber der Kammerwandung erfolgt somit durch ein einziges Teil, das die Funktionen der Berstscheibe und des Dichtelementes vereint. Ein separater Dichtring ist somit nicht erforderlich.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Elastomer, aus dem die Berstscheibe ausgebildet ist, um ein Kautschukmaterial. So ist denkbar, dass als Kautschukmaterial EPDM - Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk verwendet wird. Möglich ist natürlich auch die Verwendung eines anderen Kautschukmaterials, z.B. Silikonkautschuk.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Gasgenerator ein Stromstörelement („Baffle“) auf, über das Gas aus der Austrittsöffnung ausströmen kann. Das Stromstörelement ist z.B. hohlzylindrisch ausgebildet und weist Öffnungen auf, über die Gas, das durch Zünden der pyrotechnischen Ladung freigesetzt wurde, in das Innere des Stromstörelement eintreten und zur Berstscheibe gelangen kann. Das Stromstörelement ist beispielsweise aus einem Metall ausgebildet, wobei aufgrund der Ausgestaltung der Berstscheibe aus einem Elastomer (d.h. nicht aus einem nichtmetallischen Material) eine Kontaktkorrosion zwischen dem Stromstörelement und der Berstscheibe unterbleibt.
Das Dichtelement dichtet auch das Stromstörelement gegenüber der Wandung der Kammer ab. So kann das Dichtelement an einer Außenseite des Stromstörelementes (insbesondere möglichst dicht) anliegen. Das Dichtelement umläuft einen äußeren Umfang des Stromstörelements zumindest teilweise. Das Dichtelement hintergreift einen Flanschabschnitt des Stromstörelements (insbesondere auf einer der Bertscheibe abgewandten Seite). Der Flanschabschnitt des Stromstörelements umläuft z.B. zumindest teilweise eine Öffnung des Stromstörelements, aus der Gas in Richtung der Berstscheibe austreten kann.
Erfindungsgemäß erstreckt sich der Flanschabschnitt in eine durch das Dichtelement und/oder die Berstscheibe ausgebildete Nut hinein. Die Nut verläuft insbesondere ringförmig und z.B. um die erwähnte Öffnung des Stromstörelements herum.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator kann zudem mindestens eine Abströmöffnung aufweisen, über die aus der Kammer austretendes Gas aus dem Gasgenerator ausströmt. Bei der Abströmöffnung handelt es sich beispielsweise um eine radiale Öffnung, d.h. um eine Öffnung, aus der Gas senkrecht zu einer Längsachse des Gasgenerators ausströmt.
Möglich ist des Weiteren, dass der Gasgenerator mindestens einen vor der Abströmöffnung angeordneten Filter aufweist, über den hindurch das aus der Kammer austretende zu der Abströmöffnung und aus dem Gasgenerator hinaus abströmt.
Zum Zünden der in der Kammer angeordneten pyrotechnischen Ladung umfasst der Gasgenerator insbesondere mindestens einen Zünder. Der Zünder wird z.B. in an sich bekannter Weise durch ein elektrisches Signal einer Fahrzeugelektronik, das nach Detektion eines Unfalls oder eines bevorstehenden Unfalls erzeugt wird, gezündet.
Die in der Kammer angeordnete pyrotechnische Ladung umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Elementen aus einem gaserzeugenden Material. Denkbar ist, dass die Elemente in Tablettenform ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zum Herstellen eines Gasgenerators zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, gemäß einem wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Gasgenerator, mit den Schritten:

- Bereitstellen mindestens einer Kammer;
- Anordnen einer pyrotechnischen Ladung in der Kammer, wobei die pyrotechnischen Ladung nach Aktivierung Gas zum Aufblasen des Gassacks freisetzt, das aus einer Ausströmöffnung der Kammer austritt;
- Anordnen einer aus einem Elastomer ausgebildeten Berstscheibe derart, dass sie die Austrittsöffnung zunächst verschließt.

Die oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gasgenerator erläuterten Weiterbildungen können analog natürlich auch zur Ausgestaltung des erfindungsgemäßen verwendet werden. Der Gasgenerator ist mit einem Dichtelement versehen, das die Berstscheibe gegenüber einer Wandung der Kammer zunächst abdichtet, wobei die Berstscheibe und das Dichtelement einstückig aus dem Elastomer ausgebildet sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Gasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in der Figur gezeigte erfindungsgemäße (längliche) Gasgenerator 1 umfasst eine (ebenfalls längliche) Kammer 11, in der sich eine pyrotechnische Ladung 12 befindet. Die pyrotechnische Ladung 12 weist eine Mehrzahl von tablettenartigen Elementen 121 aus einem gaserzeugenden Material auf. Zum Zünden der gaserzeugenden Elemente 121 ist ein Zünder 13 vorgesehen, der durch ein elektrisches Signal einer Fahrzeugelektronik auslösbar ist und der nach Auslösen insbesondere heiße Gase erzeugt, die die tablettenartigen Elemente 121 entzünden.
Die Kammer 11 weist in einem dem Zünder 13 abgewandten Ende eine Ausströmöffnungen 14 auf, über die Gas aus der Kammer 11 austreten und in einen Gassack (nicht dargestellt) einströmen kann. Die Ausströmöffnung 14 ist vor dem Zünden (Aktivieren) der gaserzeugenden Elemente 121 durch eine Berstscheibe 15 verschlossen.
Die Berstscheibe 15 ist zumindest annähernd kreisförmig ausgebildet und bildet mit einem äußeren, umlaufenden Abschnitt 151 ein Dichtelement 16 aus, wobei das Dichtelement 16 die Berstscheibe gegenüber einer Wandung 111 der Kammer 11 abdichtet. Die Berstscheibe 15 ist einstückig mit dem Dichtelement 16 aus einem Elastomer (insbesondere EPDM) ausgebildet, d.h. die Berstscheibe 15 und das Dichtelement 16 sind durch Abschnitte eines einzigen Teiles geformt.
Der Gasgenerator 1 weist darüber hinaus ein Stromstörelement in Form eines Baffles 17 auf. Das Baffel 17 ist der Austrittsöffnung 14 der Kammer 11 vorgeschaltet und umfasst einen hohlzylindrischen Abschnitt 171, der in eine der Berstscheibe 15 benachbarte Öffnung 172 mündet, über die Gas in Richtung auf die Austrittsöffnung 14 der Kammer 11, d.h. in Richtung der Berstscheibe 15, ausströmen kann. In einem Mantel des hohlzylindrischen Abschnitts 171 befinden sich Öffnungen 173, über die durch die tablettenartigen Elemente 121 freigesetzte Gase in das Innere des Baffles 17 eintreten und über die Öffnung 172 zu der Ausströmöffnung 14 der Kammer 11 gelangen.
Darüber hinaus weist das Baffle 17 einen ringförmigen, umlaufenden Flanschabschnitt 174 auf, der sich in eine durch das Dichtelement 16 und die Berstscheibe 15 begrenzte Nut 161 hineinerstreckt (s. die in der Figur enthaltene Ausschnittsvergrößerung). Entsprechend hintergreift ein mit der Berstscheibe 15 über einen Steg 163 mit der Berstscheibe 15 verbundener und der Berstscheibe 15 abgewandter, ebenfalls ringförmiger Abschnitt 162 des Dichtelementes 16 den Flanschabschnitt 174. Der Abschnitt 162 des Dichtelementes 16 liegt einerseits an einer Außenseite des Baffles 17 und andererseits an einer Innenseite der Wandung 111 der Kammer 11 an, wodurch sowohl das Baffle 17 als auch die Berstscheibe 15 durch das Dichtelement 16 gegenüber der Wandung 111 der Kammer 11 abgedichtet sind. So kann das einstückig mit der Berstscheibe 15 ausgebildete Dichtelement 16 ein separates Dichtelement (z.B. einen O-Ring) ersetzen.
In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Baffle 17 lediglich optional. Sollte das Baffle 17 entfallen, könnte auf den Abschnitt 162 des Dichtelementes 16 verzichtet werden. Möglich ist dann, dass das Dichtelement 16 zumindest im Wesentlichen aus einem äußeren Randabschnitt der Berstscheibe 15 gebildet ist, über den diese an der Innenseite der Wandung 111 anliegt.
Durch Entzünden der gaserzeugenden Elemente 121 und den darauf in der Kammer 11 entstehenden Gasdruck und/oder durch die bei Entzünden der gaserzeugenden Elemente 121 erzeugte Wärme wird die Berstscheibe 15 zumindest teilweise zerstört, so dass die Austrittsöffnung 14 zumindest teilweise freigegeben wird. Somit kann Gas über die Austrittsöffnung 14 aus der Kammer 11 ausströmen und in eine der Kammer 11 nachgelagerte Austrittskammer 18 gelangen. Von der Austrittskammer 18 wiederum kann das Gas über radiale Abströmöffnungen 181 nach außen abströmen. Denkbar ist auch, dass anstelle der Austrittskammer 18 oder zusätzlich zu dieser eine mit einem Druckgas befüllte Kammer vorhanden ist, d.h. es sich bei dem Gasgenerator 1 um einen Hybridgasgenerator handelt.
Darüber hinaus ist in der Austrittskammer 18 ein hohlzylindrisches Filterelement 19 angeordnet, das die Abströmöffnungen 181 überdeckt, so dass das Gas zunächst das Filterelement 19 passiert, bevor es über die radialen Ausströmöffnungen 181 nach außen abströmt. Das Filterelement 19 ist jedoch lediglich optional.

Claims

Gasgenerator zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems, mit - mindestens einer Kammer (11), in der eine pyrotechnische Ladung (12) angeordnet ist, die nach Aktivierung Gas zum Aufblasen des Gassacks freisetzt; - einer Austrittsöffnung (14) der Kammer (11), aus der das nach Aktivierung der pyrotechnischen Ladung (12) freigesetzte Gas aus der Kammer (11) austreten kann; und - einer Berstscheibe (15), die die Austrittsöffnung (14) zunächst verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (15) aus einem Elastomer ausgeformt ist und dass ein Dichtelement (16) die Berstscheibe (15) gegenüber einer Wandung (111) der Kammer (11) abdichtet, wobei die Berstscheibe (15) und das Dichtelement (16) einstückig aus dem Elastomer ausgebildet sind und wobei der Austrittsöffnung (14) ein Stromstörelement in Form eines Baffles (17) vorgeschaltet ist, das einen umlaufenden Flanschabschnitt (174) aufweist, der sich in eine durch das Dichtelement (16) und die Berstscheibe (15) begrenzte Nut (161) hineinerstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Elastomer um ein Kautschukmaterial handelt.
Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kautschukmaterial um EPDM - Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk handelt.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Stromstörelement (17) das Gas aus der Austrittsöffnung (14) ausströmen kann.
Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) auch das Stromstörelement (17) gegenüber der Wandung (111) der Kammer (11) abdichtet.
Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) an einer Außenseite des Stromstörelementes (17) anliegt.
Gasgenerator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (16) einen Flanschabschnitt (174) des Stromstörelements (17) hintergreift.
Gasgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Abströmöffnung (181), über die aus der Kammer (11) austretendes Gas aus dem Gasgenerator (1) ausströmt.
Gasgenerator nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mindestens einen Filter (19), über den das Gas zu der Abströmöffnung (181) strömt.
Gasgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Zünder (13) zum Anzünden der pyrotechnischen Ladung (12).
Gasgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Ladung (12) eine Mehrzahl von Elementen (121) aus einem gaserzeugenden Material umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Gasgenerators zum Aufblasen eines Gassacks eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Bereitstellen mindestens einer Kammer (11); - Anordnen einer pyrotechnischen Ladung (12) in der Kammer (11), wobei die pyrotechnische Ladung (12) nach Aktivierung Gas zum Aufblasen des Gassacks freisetzt, das aus einer Ausströmöffnung (14) der Kammer (11) austritt; - Anordnen einer aus einem Elastomer ausgebildeten Berstscheibe (15) derart, dass sie die Austrittsöffnung (14) zunächst verschließt.