DE102019200433A1 - Airbagmodul - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Airbagmodul (10) mit einem Airbagsack (14) und einem Gasgenerator (12), zwischen denen ein Füllventil (20) angeordnet ist, wobei der Gasgenerator (12) über einen Zünder (22) geöffnet wird, wobei in Strömungsrichtung (S) des freigesetzten Airbaggases (16) vor dem Füllventil (20) ein Filtergehäuse (32) angeordnet ist, das eine Umlenkeinrichtung (38) zum wenigstens zweifachen Umlenken der Airbaggas-Strömung (28) ausbildet.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Airbagmodul, das als Teil eines Airbagsystems für gewöhnlich in Kraftfahrzeugen Teil eines Insassenrückhaltesystems bildet.
- Airbagsysteme bilden heutzutage gemeinsam mit Sicherheitsgurten die wichtigsten passiven Sicherheitselemente eines Insassenrückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, das schwerwiegenden Verletzungen bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis entgegenwirken soll.
- Airbagsysteme weisen zumeist mehrere Airbagmodule auf, die jeweils wenigstens einen Airbagsack umfassen, der, wenn es zu einem Aufprall kommt, mit einem Airbaggas befüllt wird. Dabei entfaltet sich der Airbagsack innerhalb eines kurzen Zeitbereichs zwischen 10 ms und 50 ms zwischen einem Insassen und Teilen eines Innenraumes des Kraftfahrzeuges und bildet ein Kissen. Dadurch wird verhindert, dass der Insasse gegen harte Teile des Innenraumes wie beispielsweise ein Lenkrad oder ein Armaturenbrett prallt.
- Das Airbaggas wird in einem Gasgenerator mit einem Hochdruck zwischen 50 bar und 1000 bar bereitgestellt. Bei dem Gasgenerator kann es sich um einen pyrotechnischen Gasgenerator handeln, bei dem ein pyrotechnischer Zünder nach einem elektrischen Signal eine Membran zerstört und so den Gasgenerator öffnet. Das darin bereitgestellte Airbaggas kann so aus dem Gasgenerator in den Airbagsack strömen, diesen füllen, und so für seine Entfaltung sorgen.
- Um einen optimalen Füllverlauf des Airbagsackes durchführen zu können, ist eine Steuerung einer Airbaggas-Strömung aus dem Gasgenerator erforderlich. Die gezielte Steuerung zu dem Airbagsack kann beispielsweise durch ein Füllventil zwischen dem unter Hochdruck stehenden Gasgenerator und dem Airbagsack ermöglicht werden. Wird der pyrotechnische Zünder mit einem elektrischen Signal aktiviert, zerstört die sich entwickelnde Temperatur des Zünders eine Membran, die den Gasgenerator verschließt. Das Airbaggas kann dann aus dem Gasgenerator ausströmen und wird durch das Füllventil dosiert in den Airbagsack geleitet.
- Das aus dem Gasgenerator ausströmende Airbaggas vermischt sich mit Reaktionsprodukten des Zünders, welche Komponenten des stromabwärts angeordneten Füllventils mit Feststoffpartikeln verschmutzen können. Beispielsweise können sich solche Feststoffpartikel an beweglichen Führungen ablagern, die dann blockieren können, oder Blenden zusetzen, die sich durch den Partikeleintrag verkleinern. Daher können diese Feststoffpartikel in unerwünschter Weise Funktionsbeeinträchtigungen und sogar ein Blockieren des Füllventils auslösen.
- Diesen Problemen kann durch Anwendung eines Gewebefilters begegnet werden. Diese Maßnahme ist jedoch nicht ausreichend, da das unter Hochdruck stehende Airbaggas die Feststoffpartikel durch den Gewebefilter befördert und nicht ausreichend viele Feststoffpartikel zurückgehalten werden, da die Geschwindigkeit des Airbaggases und dadurch auch der Feststoffpartikel sehr groß ist. Zudem existieren beim Gewebe zu wenige Freiflächen, sodass die Feststoffpartikel lediglich um die Elemente des Gewebes umgelenkt werden und nur bedingt anhaften.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Airbagmodul vorzuschlagen, bei dem eine Verschmutzung von Komponenten des Füllventils zuverlässiger vermieden werden kann.
- Diese Aufgabe wird mit einem Airbagmodul mit der Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Ein Airbagmodul weist einen Airbagsack, der im Betrieb mit einem Airbaggas befüllt wird, einen Gasgenerator zum Bereitstellen des Airbaggases für den Airbagsack und ein zwischen Gasgenerator und Airbagsack angeordnetes Füllventil zum Dosieren des Airbaggases von dem Gasgenerator in den Airbagsack auf. Der Gasgenerator weist einen Zünder zum Freisetzen des Airbaggases auf, wobei der Zünder in Strömungsrichtung des freigesetzten Airbaggases vor diesem Ventil angeordnet ist. Zwischen Zünder und Füllventil ist ein Filtergehäuse angeordnet, durch das eine Airbaggas-Strömung des freigesetzten Airbaggases von einem Einlass zu einem Auslass strömt, wobei der Auslass in das Filtergehäuse hineinragt, um eine Partikelfalle für in der Airbaggas-Strömung transportierte Feststoffpartikel zu bilden. Der Auslass bildet eine Umlenkeinrichtung zum wenigstens zweifachen Umlenken der Airbaggas-Strömung aus.
- Wichtig für die Funktion der Filterung ist, dass der Massestrom des Airbaggases nicht wesentlich abgebremst wird, da der Vorgang des Aufblasens des Airbagsackes in einer definierten Zeit erfolgen muss. Das bedeutet, dass keine funktionsbeeinträchtigende Druckdifferenz über ein Filterelement entstehen darf, wie dies beispielsweise bei einem Gewebefilter der Fall ist. Daher ist das Filtergehäuse, das das Filterelement zwischen Zünder und Füllventil bildet, so aufgebaut, dass ein freier Querschnitt stets vorhanden ist, um die Druckdifferenz über das Filterelement gering zu halten. Es wird der Effekt ausgenutzt, dass das Airbaggas und die Feststoffpartikel unterschiedliche Massen aufweisen und dadurch auch ein anderes Strömungsverhalten.
- Um die Feststoffpartikel in dem Filtergehäuse zurückzuhalten, erfolgt eine Strömungsumlenkung, sodass die Feststoffpartikel an Gehäusewände des Filtergehäuses prallen und sich schließlich in der Partikelfalle sammeln.
- Vorteilhaft weist der Auslass einen zylinderförmigen Umlenkbereich und einen kegelförmigen Umlenkbereich auf, wobei sich der kegelförmige Umlenkbereich ausgehend von dem zylinderförmigen Umlenkbereich zu einer Spitze verjüngt.
- Besonders bevorzugt ist die Spitze zu dem Einlass gerichtet angeordnet.
- Durch die Spitze teilt sich die Airbaggas-Strömung, wobei die aufgeteilte Strömung entlang des kegelförmigen Umlenkbereiches in Richtung auf den Auslass zuströmt. Durch die Spitze erfolgt daher eine erste Umlenkung der Airbaggas-Strömung, die über den Einlass in das Filtergehäuse einströmt. Bei der Anströmung der Spitze werden das Airbaggas als auch die darin enthaltenen Feststoffpartikel zur Seite hin abgelenkt.
- Der zylinderförmige Umlenkbereich weist vorteilhaft wenigstens zwei sich schneidende Innenbohrungen auf, wobei eine erste Innenbohrung in eine Zuleitung zu dem Airbagsack mündet, wobei eine zweite Innenbohrung die erste Innenbohrung fluidisch mit einem Innenraum des Filtergehäuses verbindet.
- Die beiden Innenbohrungen weisen daher unterschiedliche Bohrungsrichtungen auf, wodurch eine weitere Umlenkung der Airbaggas-Strömung erreicht wird.
- Über die zweite Innenbohrung kann das Airbaggas in den Auslass einströmen und wird zu der ersten Innenbohrung hingeleitet, während die Feststoffpartikel aufgrund ihrer Masseträgheit den Auslass nicht erreichen und in die Partikelfalle prallen. Aufgrund der unterschiedlichen Massen ergibt sich ein jeweils unterschiedliches Strömungsverhalten für die Feststoffpartikel und das gasförmige Medium, das heißt das Airbaggas. Die Feststoffpartikel prallen nicht nur an die seitliche Gehäusewand des Filtergehäuses, sondern sammeln sich zusätzlich in der Partikelfalle, da sie der Umlenkung der Airbaggas-Strömung nicht folgen können.
- Vorzugsweise ist die erste Innenbohrung koaxial mit einer Längsachse des zylinderförmigen Umlenkbereiches angeordnet, wobei die zweite Innenbohrung den zylinderförmigen Umlenkbereich vollständig durchdringt.
- Vorteilhaft sind der Auslass und der Einlass koaxial zueinander und insbesondere koaxial zu einer zentralen Längsachse des Filtergehäuses angeordnet. Insbesondere befinden sich der Auslass und der Einlass und somit sowohl der zylinderförmige als auch der kegelförmige Umlenkbereich zentral in dem Filtergehäuse und sind rotationssymmetrisch um die zentrale Längsachse des Filtergehäuses ausgebildet.
- Die Partikelfalle ist vorteilhaft durch den zylinderförmigen Umlenkbereich und Gehäusewände des Filtergehäuses definiert. Dabei sammeln sich die Feststoffpartikel vorzugweise an einer abschließenden oberen Gehäusewand, die horizontal zu der Längsachse des Filtergehäuses angeordnet ist.
- Durch die geometrische Gestaltung des kegelförmigen Umlenkbereiches, der Partikelfalle und der Gehäusewände des Filtergehäuses sowie durch die Lage der zweiten Innenbohrung ist eine präzise Einstellung der Filterwirkung des Filtergehäuses möglich.
- Die von den Feststoffpartikeln gereinigte Airbaggas-Strömung strömt dann aus dem Auslass in Richtung auf den Airbagsack aus dem Filtergehäuse aus.
- Das System kann robust und kompakt aufgebaut werden, wobei die Druckdifferenz über das Filtergehäuse durch die freien Strömungsquerschnitte gering gehalten werden kann.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Airbagmoduls, das einen Gasgenerator, einen Airbagsack und ein dazwischen angeordnetes Füllventil aufweist, wobei zwischen Gasgenerator und Füllventil ein Filtergehäuse angeordnet ist; und -
2 eine detaillierte Längsschnittdarstellung des Filtergehäuses aus1 . -
1 zeigt ein Airbagmodul10 , das einen Gasgenerator12 und einen Airbagsack14 aufweist. Der Gasgenerator12 stellt Airbaggas16 für den Airbagsack14 bereit, wobei zwischen dem Airbagsack14 und dem Gasgenerator12 eine Gaszuführung18 angeordnet ist, über die das Airbaggas16 von dem Gasgenerator12 zu dem Airbagsack14 geleitet werden kann. - In der Gaszuführung
18 ist ein Füllventil20 angeordnet, das die Gaszuführung18 gezielt öffnen bzw. schließen kann, so dass ein von dem Gasgenerator12 zu dem Airbagsack14 zugeführter Massestrom m des Airbaggases16 gezielt und vordefiniert gesteuert werden kann. - Um das Airbaggas
16 aus dem Gasgenerator12 freizusetzen, ist ein Zünder22 an dem Gasgenerator12 vorgesehen, der bei einem elektrischen Signal seine Temperatur erhöht und dabei eine Membran24 zerstört, die den Gasgenerator12 verschließt. Ist die Membran24 zerstört, kann das Airbaggas16 aus dem Gasgenerator12 ausströmen, durch das Füllventil20 dosiert werden und so vordefiniert in den Airbagsack14 gelangen. - Das aus dem Gasgenerator
12 ausströmende Airbaggas16 vermischt sich jedoch mit Reaktionsprodukten des Zünders22 , so dass Feststoffpartikel26 , die in der Airbaggas-Strömung28 mittransportiert werden, das Füllventil20 verschmutzen und blockieren können. - Um dies zu vermeiden, ist zwischen dem Zünder
22 und dem Füllventil20 ein Filterelement30 angeordnet, das nachfolgend mit Bezug auf2 in einer Längsschnittdarstellung detailliert beschrieben wird. - Das in
2 gezeigte Filterelement30 ist aus einem Filtergehäuse32 gebildet, welches einen Einlass34 und einen Auslass36 aufweist, wobei die Airbaggas-Strömung22 durch den Einlass34 in das Filtergehäuse32 eintritt, durch dieses hindurchströmt, und dann das Filtergehäuse32 über den Auslass36 in Richtung auf das Füllventil20 verlässt. - Der Auslass
38 ragt in das Filtergehäuse32 hinein und bildet eine Umlenkeinrichtung38 aus, um die Airbaggas-Strömung28 wenigstens zweifach in ihrer Strömungsrichtung S umzulenken. - Gleichzeitig bildet der Auslass
36 mit Gehäusewänden40 des Filtergehäuses32 ein Totvolumen42 aus, das als Partikelfalle44 wirkt, in der sich die Feststoffpartikel26 aus der Airbaggas-Strömung28 sammeln und somit von dem reinen gasförmigen Airbaggas16 getrennt werden. - Zur Umlenkung der Airbaggas-Strömung
28 weist der Auslass36 einen kegelförmigen Umlenkbereich46 auf, der sich in Richtung auf den Einlass34 zu einer Spitze48 verjüngt. Die Spitze48 ist in der in2 gezeigten Ausführungsform koaxial zu dem Einlass34 angeordnet und sorgt daher dafür, dass die Airbaggas-Strömung28 aufgespalten und somit umgelenkt wird. - Durch die unterschiedlichen Massen des gasförmigen Airbaggases
16 und der darin enthaltenen Feststoffpartikel26 kann das Airbaggas16 der Umlenkungsrichtung besser folgen als die Feststoffpartikel26 , was dazu führt, dass bereits ein Teil der Feststoffpartikel26 an den kegelförmigen Umlenkbereich46 stoßen und dort haften bleiben. - Der Auslass
36 weist weiter einen integral mit dem kegelförmigen Umlenkbereich46 gebildeten zylinderförmigen Umlenkbereich50 auf, an dem die von der Spitze48 gespaltene Airbaggas-Strömung28 geradlinig entlangströmen kann. In dem zylinderförmigen Umlenkbereich50 sind zwei sich schneidende Innenbohrungen52 ,54 angeordnet, wobei eine erste Innenbohrung52 in eine Zuleitung56 zu dem Airbagsack14 , beispielsweise in die Gaszuführung18 , mündet. Die zweite Innenbohrung54 verbindet diese erste Innenbohrung52 mit einem Innenraum58 des Filtergehäuses32 . Um das Filtergehäuse32 zu verlassen, muss das Airbaggas16 demnach in die zweite Innenbohrung54 , von dort in die erste Innenbohrung52 und dann in die Gaszuführung18 strömen. Dadurch wird die Airbaggas-Strömung28 ein zweites Mal umgelenkt, wobei diese Umlenkung, weil die zweite Innenbohrung54 in der vorliegenden Ausführungsform senkrecht zu der Strömungsrichtung S des Airbaggases16 ausgerichtet ist, in einem 90°-Winkel erfolgt. Dieser starken Umlenkung können die schweren Feststoffpartikel26 nicht in dem Maße folgen, wie das gasförmige Airbaggas16 , so dass sie sich aufgrund ihrer Masseträgheit in Längsrichtung weiterbewegen und in dem Totvolumen42 , d. h. der Partikelfalle44 , gesammelt werden. - Das Airbaggas
16 ist somit weitgehend von Feststoffpartikeln26 gereinigt, so dass das nachfolgende Füllventil20 weniger stark verunreinigt und blockiert werden kann. - Damit die Reinigung des Airbaggases
16 durch die zweifache Umlenkung der Airbaggas-Strömung28 besonders effektiv erfolgt, sind der Auslass36 und der Einlass34 koaxial zueinander angeordnet und liegen auch koaxial zu einer zentralen LängsachseLz des Filtergehäuses32 . - Damit die Reinigung im Bereich der zweiten Umlenkung besonders effizient ist, ist die zweite Innenbohrung
54 senkrecht zu der ersten Innenbohrung52 angeordnet, welche wiederum koaxial zu einer Längsachse Lu des zylinderförmigen Umlenkbereiches50 angeordnet ist. - Damit ein möglichst geringer Strömungswiderstand im Bereich der zweiten Umlenkung vorhanden ist, durchdringt die zweite Innenbohrung
54 den zylinderförmigen Umlenkbereich50 vollständig, so dass die Airbaggas-Strömung28 an mehreren Stellen in den zylinderförmigen Umlenkbereich50 einströmen kann. - Durch den in
2 gezeigten Aufbau des Filterelementes30 als hohles Filtergehäuse32 mit zweifacher Umlenkung der Airbaggas-Strömung28 ist stets ein freier Querschnitt vorhanden, um die Druckdifferenz über das Filterelement30 gering zu halten. Es erfolgt eine Strömungsumlenkung mit anschließender Abscheidung der Feststoffpartikel26 , welche sich in der Partikelfalle44 sammeln. - Durch die geometrische Gestaltung der Spitze
48 , der Partikelfalle44 und der Gehäusewand40 sowie durch die Lage der zweiten Innenbohrung54 ist eine gezielte Einstellung der Filterwirkung des Filtergehäuses32 möglich.
Claims (7)
- Airbagmodul (10), aufweisend: - einen Airbagsack (14), der im Betrieb mit einem Airbaggas (16) befüllt wird; - einen Gasgenerator (12) zum Bereitstellen des Airbaggases (16) für den Airbagsack (14); und - ein zwischen Gasgenerator (12) und Airbagsack (14) angeordnetes Füllventil (20) zum Dosieren des Airbaggases (16) von dem Gasgenerator (12) in den Airbagsack (14), wobei der Gasgenerator (12) einen Zünder (22) zum Freisetzen des Airbaggases (16) aufweist, wobei der Zünder (22) in Strömungsrichtung (S) des freigesetzten Airbaggases (16) vor dem Füllventil (20) angeordnet ist, wobei zwischen Zünder (22) und Füllventil (20) ein Filtergehäuse (32) angeordnet ist, durch das eine Airbaggas-Strömung (28) des freigesetzten Airbaggases (16) von einem Einlass (34) zu einem Auslass (36) strömt, wobei der Auslass (36) in das Filtergehäuse (32) hineinragt, um eine Partikelfalle (44) für in der Airbaggas-Strömung (28) transportierte Feststoffpartikel (26) zu bilden, wobei der Auslass (36) eine Umlenkeinrichtung (38) zum wenigstens zweifachen Umlenken der Airbaggas-Strömung (28) ausbildet.
- Airbagmodul (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (36) einen zylinderförmigen Umlenkbereich (50) und einen kegelförmigen Umlenkbereich (46) aufweist, wobei sich der kegelförmige Umlenkbereich (46) ausgehend von dem zylinderförmigen Umlenkbereich (50) zu einer Spitze (48) verjüngt. - Airbagmodul (10) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (48) zu dem Einlass (34) gerichtet angeordnet ist. - Airbagmodul (10) nach einem der
Ansprüche 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Umlenkbereich (50) wenigstens zwei sich schneidende Innenbohrungen (52, 54) aufweist, wobei eine erste Innenbohrung (52) in eine Zuleitung (56) zu dem Airbagsack (14) mündet, wobei eine zweite Innenbohrung (54) die erste Innenbohrung (52) fluidisch mit einem Innenraum (58) des Filtergehäuses (32) verbindet. - Airbagmodul (10) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innenbohrung (52) koaxial mit einer Längsachse (Lu) des zylinderförmigen Umlenkbereiches (50) angeordnet ist, wobei die zweite Innenbohrung (54) den zylinderförmigen Umlenkbereich (50) vollständig durchdringt. - Airbagmodul (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (36) und der Einlass (34) koaxial zueinander und insbesondere koaxial zu einer zentralen Längsachse (Lz) des Filtergehäuses (32) angeordnet sind. - Airbagmodul (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelfalle (44) durch den zylinderförmigen Umlenkbereich (50) und Gehäusewände (40) des Filtergehäuses (32) definiert ist.
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