DE112005000679T5

DE112005000679T5 - Gasgenerator mit umkehrendem Axialfluss

Info

Publication number: DE112005000679T5
Application number: DE112005000679T
Authority: DE
Inventors: Chris A. Shelby Township Adamini; David S. Bloomfield Hills Whang
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2007-02-08
Also published as: JP4746033B2; JP2007530348A; WO2005094478A2; US7125042B2; US20050212271A1; WO2005094478A3

Abstract

Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassenschutzsystem enthaltend:
ein Gasgeneratorgehäuse eine Längsachse festlegend, wobei das Gasgeneratorgehäuse ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist;
eine erste gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet;
eine zweite gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet, wobei die zweite Kammer mit der ersten Kammer benachbart zum ersten Ende an einem ersten Anschlussstück flüssig verbunden ist;
eine dritte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet, wobei die dritte Kammer mit der zweiten Kammer benachbart zum zweiten Ende an einem zweiten Anschlussstück flüssig verbunden ist;
eine Mehrzahl von Öffnungen, die in Längsrichtung auf dem Gasgenerator verteilt sind und flüssig mit der dritten gestreckten Kammer kommunizieren;
worin die erste, zweite und dritte Kammer einen im Wesentlichen kontinuierlichen Flüssigkeitsflussweg durch das...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Gaserzeuger oder Gasgeneratoren, die in aufblasbaren Rückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen verwendet werden und betrifft insbesondere solche Vorrichtungen, die eine Vielzahl von internen gestreckten Kammern aufweisen und den Axialfluss des Aufblasgases umkehren.
Hintergrund der Erfindung
Aufblasbare Insassenrückhaltesysteme in Kraftfahrzeugen verwenden typischerweise Gaserzeuger oder Gasgeneratoren, um ein Aufblasgas einem Airbag zuzuführen und dadurch den Fahrzeuginsassen im Falle eines Unfalls abzufedern. Eine Vielzahl von Bauweisen für derartige Systeme ist im Stand der Technik bekannt. Im Allgemeinen wird ein pyrotechnisches Gaserzeugungsmaterial innerhalb einer relativ robusten metallischen Struktur beherbergt, welche in der Lage ist, den Temperaturen und Kräften, die mit einer raschen Verbrennung des Materials und der damit verbundenen Gasproduktion einhergehen, zu widerstehen. Die meisten Gaserzeugungsmaterialien, die in diesen Systemen verwendet werden, haben eine extrem hohe Verbrennungsrate und daher ist es wünschenswert, die Rate, mit der das Aufblasgas aus dem Generatorgehäuse ausgestoßen wird, zu kontrollieren. Anstelle eines extrem raschen Ausstoßes von heißem Gas ist es in einigen Systemen wünschenswert, die Verbrennungsrate des Gaserzeugungsmaterials zu verlangsamen oder dessen Ausstoß aus dem Gasgeneratorgehäuse abzuschwächen. Verschiedene Filter, Kühlkörper und ähnliche Elemente werden in Gasgeneratorsystemen verwendet, um die Temperatur des Aufblasgases zu senken und auch den Gasausstoß zu drosseln.
Eine ähnliche Besorgnis betrifft die chemische Zusammensetzung des Gasstroms, der an den Airbag abgegeben wird. Mit bestimmten Gaserzeugungszusammensetzungen werden unerwünschte Mengen von Kohlenmonoxid und/oder Stickstoffverbindungen (NO_x) in relativ rasch aktivierenden Systemen gebildet. Das Aufblasgas wird in die aufblasbare Rückhaltevorrichtung geleitet und kann schließlich in den Passagierraum des Fahrzeuges gelangen. Da das Verhältnis dieser Verbindungen unter Berücksichtigung der Antwortzeit und der Verbrennungsrate des Generators variieren kann, sind verschiedene Versuche unternommen worden, Gasgeneratorsysteme zu konstruieren, bei denen eine reduzierte Menge an diesen Gasen produziert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Zum einen stellt die vorliegende Erfindung einen Gasgenerator bereit, der ein Gasgeneratorgehäuse mit einer Vielzahl von darin ausgebildeten gestreckten Kammern und Bohrungen aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bohrungen an den Enden des Generatorgehäuses ausgebildet und koradial mit den angrenzenden Kammern angeordnet und verbinden diese flüssigkeitsführend.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Gasgenerators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 und 3 sind gegenüberliegende Endansichten des Gasgenerators nach 1;
4 ist eine Schnittansicht des Generators nach 1.
Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Gasgenerator 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Gasgenerator 10 enthält ein Gasgenera torgehäuse 12, welches vorzugsweise metallisch ist und mittels Druckguss oder mechanischer Bearbeitung eines metallischen Blocks hergestellt wird. Das Generatorgehäuse 12 definiert eine Längsachse „A" und schließt eine Vielzahl von gestreckten Kammern, die darin ausgebildet sind, ein. Insbesondere umfasst das Gasgeneratorgehäuse 12 vorzugsweise wenigstens eine erste 16, zweite 18 und dritte 20 Kammer. Eine vierte Kammer 22 ist ebenso vorzugsweise hierin ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich alle Kammern im Wesentlichen entlang der Längsachse A. Eine Vielzahl von Öffnungen oder Aufblasdüsen 24 sind vorzugsweise axial entlang einer Kante des Gasgeneratorgehäuses 12 angeordnet und stehen in Flüssigkeitskommunikation mit der vierten Kammer 22. Der Gasgenerator 10 ist aus bekannten Materialien und mittels bekannter Verfahren hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Bohrungen 17, 19 und 21 im Gasgeneratorgehäuse 12 ausgebildet und dienen dazu, die jeweiligen Kammern 16, 18, 20 und 22 flüssigkeitsführend zu verbinden. Ein im Wesentlichen kontinuierlicher Flüssigkeitsflussweg ist zur Verfügung gestellt, beginnend bei Kammer 16, die Kammer 18 über die erste Bohrung 17 verbindend, dann weiter zur Kammer 20 über die zweite Bohrung 19 zur dritten Kammer 22 über die dritte Bohrung 21 und schließlich durch Kammer 22 und schließlich die Düsen 24. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Bohrungen in einer derartigen Weise gebildet, dass sie die jeweiligen Kammern an den alternierenden Enden 12a (erstes Ende) und 12b (zweites Ende) des Gasgeneratorgehäuses 12 verbinden. Dementsprechend kehrt der Flüssigkeitsflussweg durch das Gasgeneratorgehäuse 12 vorzugsweise die Richtung an jeder der Bohrungen 17, 19 und 21 um und bildet dadurch den axial ausgerichteten umkehrenden Flüssigkeitsflussweg aus.
Die erste Kammer 16 enthält vorzugsweise eine Nebenkammer 14, in welcher eine herkömmliche Zündvorrichtung 11, die im Stand der Technik bekannt ist, angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine verstärkender Einsatz 13 innerhalb und im Wesentlichen komplementär zur Nebenkammer 14 angeordnet. Eine Menge eines Gas erzeugenden Materials oder eines Druckerhöhungstreibstoffes 15 ist vorzugsweise in der Nebenkammer 14 angeordnet und ist mit dem Zünder 11 in herkömmlicher Weise zündbar. Ein zerbrechliches Bauteil oder eine Berstscheibe 13a trennt vorzugsweise die Nebenkammer 14 von dem Hauptteil der Kammer 16 ab und bewirkt, in herkömmlicher Weise, einen kurzzeitigen Gasdruck in der Nebenkammer 14, während der Generatoraktivierung. Die Hauptgaserzeugungsladung 25 ist vorzugsweise in Kammer 16 angeordnet und stellt die Hauptmenge des Aufblasgases für das aufblasbare Rückhaltesystem (nicht dargestellt) zur Verfügung, von welchem der Gasgenerator 10 ein Bestandteil ist. Ein erster Filter 27, vorzugsweise ein metallisches Netz, Wolle oder expandiertes Metall ist vorzugsweise in der zweiten Kammer 18 angeordnet, während ein zweiter Filter 29 ebenfalls vorzugsweise ein metallisches Netz, Wolle oder expandiertes Metall, vorzugsweise in der Bohrung 21 angeordnet ist. Beide Filter 27 und 29 entfernen partikuläres Material, welches durch die Verbrennung der Treibsätze 15 und 25 entsteht und dienen als Kühlkörper für das dabei hergestellte Aufblasgas. Ausführungsformen seien genannt, worin die Filter an anderen Stellen im Gasgeneratorgehäuse 12 angeordnet oder gänzlich weggelassen sind.
Die ersten und zweiten Endplatten 32 und 30 sind vorzugsweise am ersten und zweiten Ende 12a und 12b des Gasgeneratorgehäuses 12 befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Platten 30 und 32 die Enden der Kammern 16, 18, 20 und 22 flüssigkeitsdicht ab, welche anderenfalls wie dargestellt, an den Enden des Gasgeneratorgehäuses 12 offen wären. Daher erstreckt sich die erste Endplatte 32 vorzugsweise über die Enden der ersten Kammer 16, die erste Bohrung 17 und die dritte Bohrung 21. Die zweite Endplatte 30 erstreckt sich vorzugsweise über die Enden der zweiten Kammer 18, der zweiten Bohrung 19, der dritten Kammer 20 und der vierten Kammer 22. Während der Herstellung werden die verschiedenen Bohrungen und Kammern im Gasgeneratorgehäuse von den Enden 12a und 12b aus gebildet. Beispielsweise enthalten die erste Kammer 16 und die dritte Bohrung 21 vorzugsweise Bohrlöcher, welche vom ersten Ende 12a des Gasgeneratorgehäuses 12 aus gebohrt werden. Die Nebenkammer 14 ist vorzugsweise mit einem Bohrloch vom zweiten Ende 12b ausgebildet, und zwar im Wesentlichen koaxial mit der ersten Kammer 16 und kommuniziert mit dieser. Die zweite Kammer 18, die zweite Bohrung 19, die dritte Kammer 20 und die vierte Kammer 22 sind ebenfalls vorzugsweise durch Bohrlöcher im zweiten Ende 12b gebildet. Bohrungen 17, 19 und 21 werden vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie koradial mit beiden nebengeordneten Kammern liegen, wobei diese eine Flüssigkeitskommunikation zwischen diesen zur Verfügung stellen. 2 und 3 zeigen Endansichten des Generatorgehäuses 12 von seinem ersten und zweiten Ende 12a und 12b, und stellen die vorzugsweise koradiale Beziehung zwischen den Bohrungen und Kammern dar. Obwohl die hierin beschriebene Bauweise ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung zur Herstellung des Gasgenerators 10 angibt, soll die Beschreibung nicht als beschränkend angenommen werden. Beispielsweise kann die beschriebene strukturelle Bauweise für die verschiedenen Bohrlöcher und Kammern, wie hierin beschrieben, nicht notwendigerweise in den Enden des Gasgeneratorgehäuses 12 wie beschrieben vorgenommen werden. Die Bohrungen können alle von einem Ende des Generatorgehäuses 12 gebohrt werden, während die Kammern von dem gegenüberliegenden Ende gebohrt werden können. Darüber hinaus können die Kammern vollständig durch das Gasgeneratorgehäuse 12 hindurchgebohrt werden und sind an beiden Enden mit den Platten 30 und 32 verschlossen.
Ist die Aktivierung des Generators 10 gewünscht, wird ein elektrisches Aktivierungssignal vorzugsweise von einem On-Board Fahrzeug Computer an die Zündvorrichtung 11 geschickt. Zünder 11 aktiviert das Druckerhöhungstreibmittel 15 in der Nebenkammer 14 in herkömmlicher Weise. Der steigende Gasdruck in der Nebenkammer 14 zerbricht das Bauteil 13a und ermöglicht es der Flammenfront, die Kammer 16 zu erreichen und diese entzündet hierin die Hauptgaserzeugungsladung 25. Die Verbrennung der Hauptladung 25 erzeugt ein Aufblasgas, welches den beschriebenen Flüssigkeitsflussweg durch die Kammern und Bohrungen durchläuft, vorzugsweise gekühlt und gefiltert, wenn dieses die Filter 27 und 29 passiert. Schließlich wird das Aufblasgas durch die Düsen 24 ausgestoßen, von welchen es in eine aufblasbare Insassenrückhaltevorrichtung (nicht dargestellt) geleitet wird.
Die vorliegende Erfindung bietet einen wesentlichen Vorteil gegenüber vielen bekannten Generatorbauweisen, da sie in der Konstruktion und der Herstellung relativ einfach ist. Darüber hinaus bewirkt der axial umkehrende Flüssigkeitsflussweg, der durch das Aufblasgas durchlaufen wird, eine verzögerte Antwort des Gasgenerators auf ein Aktivierungssignal. Dementsprechend benötigt das Gas relativ längere Zeit, um aus dem Gasgeneratorgehäuse 12 ausgestoßen zu werden und wird zuvor etwas gekühlt. Durch die Abschwächung des Gasausstoßes, ist der Gehalt des Aufblasgases an CO und NO_x in vielen Fällen geringer, als in vielen bekannten Systemen.
Die vorliegende Beschreibung ist nur für illustrative Zwecke gedacht und soll nicht verwendet werden, um den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Daher wird der Fachmann eine Reihe von Modifikationen, die an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können durchführen, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Andere Aspekte, Besonderheiten und Vorteile werden durch die Betrachtung der beigefügten Abbildungen und der angehängten Ansprüche offensichtlich.
Zusammenfassung
Gasgenerator (10), aufweisend ein Gasgeneratorgehäuse (12) mit einer Vielzahl von gestreckten Kammern (16, 18 und 20) und Bohrungen (17, 19 und 21), welche darin ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bohrungen (17, 19 und 21) in den Enden (12a und 12b) des Gasgeneratorgehäuses (12) ausgebildet und koradial mit den benachbarten Kammern (16, 18 und 20) angeordnet und verbinden diese flüssigkeitsführend und bewirken einen umkehrenden Axialfluss des Aufblasgases im Gasgenerator (10).

Claims

Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassenschutzsystem enthaltend: ein Gasgeneratorgehäuse eine Längsachse festlegend, wobei das Gasgeneratorgehäuse ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; eine erste gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet; eine zweite gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet, wobei die zweite Kammer mit der ersten Kammer benachbart zum ersten Ende an einem ersten Anschlussstück flüssig verbunden ist; eine dritte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet, wobei die dritte Kammer mit der zweiten Kammer benachbart zum zweiten Ende an einem zweiten Anschlussstück flüssig verbunden ist; eine Mehrzahl von Öffnungen, die in Längsrichtung auf dem Gasgenerator verteilt sind und flüssig mit der dritten gestreckten Kammer kommunizieren; worin die erste, zweite und dritte Kammer einen im Wesentlichen kontinuierlichen Flüssigkeitsflussweg durch das Generatorgehäuse zum Aufblasen eines Airbag bewirken, wobei eine Richtung des Flussweges im Wesentlichen wenigstens an jeder der ersten und zweiten Anschlussstücke umgekehrt ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1, enthaltend eine vierte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist und im Wesentlichen mit dieser Achse fluchtet, wobei die vierte Kammer mit der dritten Kammer benachbart zum ersten Ende an einem dritten Anschlussstück flüssig verbunden ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1, worin die erste Kammer eine Hauptkammer und eine Nebenkammer aufweist, welche von der Hauptkammer mittels eines zerbrechlichen Bauteils abgetrennt ist.
Gasgenerator nach Anspruch 3, enthaltend eine Zündeinrichtung befestigt an einem Ende der Nebenkammer und geeignet eine darin angeordnete Treibmittelladung zu zünden.
Gasgenerator nach Anspruch 2, worin das erste, zweite und dritte Anschlussstück Bohrungen ausweist, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet sind und in einer radial überlappenden Weise mit den jeweiligen Kammern, die mit den Anschlussstücken flüssig verbunden sind, angeordnet sind.
Gasgenerator nach Anspruch 5, enthaltend eine Dichtplatte, welche sich über die erste Kammer und das erste und dritte Anschlussstück erstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 6, enthaltend eine Dichtplatte, welche sich über die zweite Kammer, das zweite Anschlussstück und die dritte und vierte Kammer erstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 7, weiterhin enthaltend einen Struktureinsatz der in komplementärer Weise innerhalb der Nebenkammer aufgenommen ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1, worin das Gasgeneratorgehäuse aus einem im Wesentlichen rechtwinkligen Gehäuse besteht, welches zwei parallele lange Kanten und zwei im Wesentlichen kurze Kanten, welche rechtwinklig zu den langen kanten angeordnet sind, besteht, worin der Flussweg im Wesentlichen parallel zu den langen Kanten ausgerichtet ist.
Gasgenerator für ein aufblasbares Rückhaltesystem in einem Fahrzeug, enthaltend: ein Gasgeneratorgehäuse; eine erste gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist; eine zweite gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist; eine erste Bohrung, welche die Radien der ersten und zweiten gestreckten Kammern überlappt; eine dritte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist; eine zweite Bohrung, welche die Radien der zweiten und dritten gestreckten Kammern überlappt; einen Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen, flüssig kommunizierend mit der dritten gestreckten Kammer, um ein Aufblasgas an eine aufblasbare Rückhaltevorrichtung zuzuführen.
Gasgenerator nach Anspruch 10, enthaltend eine erste Abdeckplatte, welche an dem Gasgeneratorgehäuse angebracht ist, und welche sich über die Enden der ersten gestreckten Kammer und die erste Bohrung erstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 11, enthaltend eine vierte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist, und eine dritte Bohrung, welche die Radien der dritten und vierten gestreckten Kammern überlappt.
Gasgenerator nach Anspruch 11, enthaltend eine zweite Abdeckplatte, welche an dem Gasgeneratorgehäuse ange bracht ist, und welche sich über die Enden der zweiten gestreckten Kammer und die zweite Bohrung erstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 13, enthaltend eine vierte gestreckte Kammer, die in dem Gasgeneratorgehäuse ausgebildet ist, wobei sich die zweite Abdeckplatte über das Ende der vierten gestreckten Kammer erstreckt.
Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators für ein aufblasbares Insassenrückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug, die Schritte aufweisend der: Ausbildung einer ersten gestreckten Kammer in einem Generatorgehäuse, wobei die erste gestreckte Kammer im Wesentlichen mit dessen Längsachse ausgerichtet ist; Ausbildung einer zweiten gestreckten Kammer in einem Generatorgehäuse, wobei die zweite gestreckte Kammer im Wesentlichen mit dessen Längsachse ausgerichtet ist; Ausbildung einer dritten gestreckten Kammer in einem Generatorgehäuse, wobei die dritte gestreckte Kammer im Wesentlichen mit dessen Längsachse ausgerichtet ist; Ausbildung einer ersten Bohrung in einem ersten Ende des Generatorgehäuses, worin die Bohrung die Radien der ersten und zweiten gestreckten Kammern überlappt und diese flüssig verbindet; Ausbildung einer zweiten Bohrung in einem zweiten Ende des Generatorgehäuses, worin die Bohrung die Radien der zweiten und dritten gestreckten Kammern überlappt und diese flüssig verbindet.
Verfahren nach Anspruch 15, die Schritte aufweisend der: Ausbildung einer vierten gestreckten Kammer in einem Generatorgehäuse, wobei die dritte gestreckte Kammer im Wesentlichen mit dessen Längsachse ausgerichtet ist; und Ausbildung einer dritten Bohrung in einem ersten Ende des Generatorgehäuses, worin die Bohrung die Radien der dritten und vierten gestreckten Kammern überlappt und diese flüssig verbindet.
Verfahren nach Anspruch 16, worin die Schritte der Ausbildung der zweiten, dritten und vierten gestreckten Kammern das Ausbilden der Kammern von einem Ende des Gasgeneratorgehäuses einschließen.
Verfahren nach Anspruch 17, worin: die Schritte der Ausbildung der ersten gestreckten Kammer die Ausbildung der Kammer vollständig durch das Gasgeneratorgehäuse hindurch einschließen und zwar derart, das diese sich an dessen erstem und zweitem Ende öffnet; die Schritte der Ausbildung der ersten und dritten Bohrung die Bildung der ersten und dritten Bohrungen vom ersten Ende des Generatorgehäuses aus einschließen; die Schritte der Ausbildung der zweiten, dritten und vierten gestreckten Kammern Die Ausbildung der Kammern vom zweiten Ende des Generatorgehäuses aus einschließen; die Schritte der Ausbildung der zweiten Bohrung die Ausbildung der zweiten Bohrung vom ersten Ende des Generatorgehäuses aus einschließen.
Gasgenerator, hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 16.
Gasgenerator, hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 18.
Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassenrückhaltesystem enthaltend: ein Gasgeneratorgehäuse; eine erste gestreckte Kammer ausgebildet in diesem Gasgeneratorgehäuse; eine zweite gestreckte Kammer ausgebildet in diesem Gasgeneratorgehäuse; eine erste Bohrung, welche die Radien der ersten und der zweiten gestreckten Kammern überlappt und eine Flüssigkeitskommunikation zwischen diesen bereitstellt; eine Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen in Flüssigkeitskommunikation mit der zweiten gestreckten Kammer, um einem aufblasbaren Rückhaltesystem ein Aufblasgas zuzuführen.