DE112005000795T5

DE112005000795T5 - Gaserzeugeranordnung

Info

Publication number: DE112005000795T5
Application number: DE112005000795T
Authority: DE
Inventors: Sean P. Almont Burns
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2007-04-19
Also published as: US20050218637A1; WO2005097557A3; JP2008508083A; WO2005097557A2; US7789018B2

Abstract

Gaserzeugungsmitteltablette enthaltend:
ein Bauteil mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer longitudinalen Achse;
eine erste Projektion, die sich vom ersten Ende in eine erste Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der ersten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt; und
eine zweite Projektion, die sich vom zweiten Ende in eine zweite Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der zweiten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Rechte aus der U.S. Provisional-Anmeldung mit der Anmeldenummer 60/559,352, angemeldet am 2. April 2004.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Gasgeneratoren für Fahrzeug-Airbags und insbesondere einen linearen Gasgenerator, der das Aufblasgas über die Längsseite des Gasgenerators für die Verwendung in Seitenaufprall- oder Kopfvorhang-Airbag-Systemen abgibt.
Wegen der Beschränkungen in der Größe der Airbagmodule ist es wünschenswert, soviel Gaserzeugungsmittel als möglich in einem vorgegebenen Volumen in einer Gaserzeugungsverbrennungskammer unterzubringen. Jedoch sollten lineare Gasgeneratoren, die in Seitenaufprall- oder Kopfvorhang-Airbag-Systemen verwendet werden, mit einer gleich bleibenden und einheitlichen Menge an Gaserzeugungsmittel beschickt sein, um eine konstante Ausbreitungsrate der Verbrennungsreaktion entlang des Gasgenerators zu bewirken und um einen relativ konstanten und vorhersehbaren Gasdruck innerhalb des verbundenen Airbags zu bewirken. Dies deshalb, da das gesamte Volumen des gebildeten Gases und die Massenflussrate des erzeugten Gases wegen des Totvolumens (das heißt, Volumen, das nicht durch das Gaserzeugungsmittel eingenommen ist) in einer Verbrennungskammer. Ist ferner zu wenig Totvolumen in dem linearen Gasgenerator vorgehalten, wird der Ausblasgasfluss behindert, was zu einem hohen Arbeitsdruck und einem möglichen mechanischen Versagen des Gasgenerators führt. Daher ist die Zeit zwischen der ersten Zündung des Gaserzeugungsmittels an dem ersten Ende eines linearen Gasgenerators und der Verbrennung des letzten Teils des Gaserzeugungsmittels an der anderen Seite eines Gasgenerators (das heißt, die Verbrennungsausbreitungszeit) sehr wichtig. Die Ausbreitungszeit ist abhängig von dem Gesamttotvolumen innerhalb der Verbrennungskammer und der Verteilung des Totvolumens entlang der Verbrennungskammer.
Bei Gasgeneratorenanordnungen, die eine Verbrennungskammer mit einem relativ kleinen Durchmesser und einer relativ großen Länge haben, ist es schwierig, die erforderliche gleichmäßige Verteilung des Gaserzeugungsmittels entlang der Verbrennungskammer zu bewerkstelligen. Obwohl ein extrudierbares Gaserzeugungsmittel verwendet werden könnte, ist es oft wünschenswert, ein Gaserzeugungsmittel zu verwenden, das mit einer Rundläufertablettenpresse hergestellt ist. Jedoch führt die Anordnung und Orientierung von Gaserzeugungsmitteltabletten in einer langen, schmalen Verbrennungskammer einzigartige Probleme im Hinblick auf die Einheitlichkeit der Gaserzeugungsmittelverteilung mit sich.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schließt eine Gaserzeugungsmitteltablette für die Verwendung in einem linearen Gasgenerator in einem aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzsystem ein. Die Tabletten haben ein Bauteil mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer longitudinalen Achse. Eine erste Projektion erstreckt sich von dem ersten Ende der Tablette in eine erste Richtung, mit wenigstens einem Teil der ersten Projektion, die sich nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse der Tablette erstreckt. Eine zweite Projektion erstreckt sich von dem zweiten Ende der Tablette in eine zweite Richtung, im Wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten Richtung. Wenigstens ein Teil der zweiten Projektion erstreckt sich nicht-orthogonal im Bezug zur longitudinalen Achse der Tablette. Die Tablette ist derart geformt, dass ein Hohl raum zwischen benachbarten Tabletten gebildet wird, wenn diese Tabletten innerhalb einer Verbrennungskammer eines Gasgenerators gestapelt sind.
Ebenso offenbart ist ein Gasgenerator zur Verwendung in einem aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzsystem. Der Gasgenerator enthält ein longitudinales Gehäuse, welches im Wesentlichen einen gleichförmigen Querschnitt entlang wenigstens eines Teils des Gehäuses aufweist. Das Gehäuse bildet einen inneren Hohlraum zur Aufnahme einer Vielzahl von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen darin auf und weist eine Vielzahl von Öffnungen daran entlang auf, welche eine Strömungskommunikation zwischen dem Hohlraum des Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren ermöglichen. Eine Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten ist darin entlang des Gehäuses gestapelt, wobei die Tabletten derart geformt sind, dass ein Hohlraum zwischen benachbarten Tabletten geschaffen wird, wenn diese Tabletten innerhalb des Gehäuses gestapelt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, welche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustrieren, zeigt:
1 eine Querschnittsansicht der allgemeinen Struktur eines Gasgenerators in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
1A einen Teilschnitt von Gaserzeugungsmitteltabletten, die innerhalb des Gaserzeugungsgehäuses des Gasgenerators, wie in 1 dargestellt, gestapelt sind;
2 ist die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Gaserzeugungsmitteltablette für die Verwendung in einem Gasgenerator in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2A ist die Ansicht einer Gaserzeugungsmitteltablette, wie in 2 gezeigt, und stellt die diagonale Ausdehnung der Tablette dar;
3 ist die Teilquerschnittsansicht eines Gasgenerators nach 1 und stellt eine potentielle Art der Falschanordnung von Gaserzeugungsmitteltabletten innerhalb des Gasgenerators dar;
4 ist die Teilquerschnittsansicht eines Gasgenerators nach 1, und stellt eine andere potentielle Weise der Fehlanordnung von Gaserzeugungsmitteltabletten innerhalb des Gasgenerators dar; und
5 ist die schematische Darstellung eines exemplarischen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems, welches einen Gasgenerator in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt die Querschnittsansicht eines Gasgenerators 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Gasgenerator 10 ist vorzugsweise aus Komponenten konstruiert, die aus haltbaren Materialien, wie Karbonstahl oder Eisen, hergestellt sind, kann aber auch Komponenten enthalten, die beispielsweise von harten oder schlagfesten Polymeren stammen. Dem Fachmann sind verschiedene Verfahren der Herstellung verschiedenster Komponenten von Gasgeneratoren bekannt. US-Patent Nr. 5,035,757, 6,062,143, 6,347,566, US-Patentanmeldung Nr. 2001/0045735, WO 01/08936 und WO 01/08937 geben beispielhaft verschiedene Bauarten für unterschiedlichste Gasgeneratorkomponenten wieder und sind hiermit durch Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen, dienen aber nicht der Beschränkung.
Unter Bezugnahme auf 1 enthält der Gasgenerator 10 eine röhrenförmige Umhüllung 12, welche ein Paar von gegenüberliegenden Enden 14, 16 und eine Umhüllungswand 18 aufweist, die sich in Richtung der longitudinalen Achse L erstreckt. Umhüllung 12 kann gegossen, geprägt, stranggepresst oder anderweitig umgeformt sein. Eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 20 sind entlang der Umhüllungswand 18 gebildet, um eine Strömungskommunikation zwischen dem Inneren der Umhüllung und einem Airbag (nicht abgebildet) zu ermöglichen.
Ein longitudinales Gaserzeugungsgehäuse 22 ist radial inwärts von der Umhüllung 12 angeordnet und ist koaxial mit der longitudinalen Achse L ausgerichtet. Umhüllung 12 weist einen gestreckten, im Wesentlichen zylindrischen Körper auf, der ein erstes Ende 22, in der Nähe zum Ende 14 der Umhüllung 12, ein zweites Ende 22b und einen inneren Hohlraum 22c zur Aufnahme einer Menge von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen 24 aufweist. Das erste Ende 22a des Gehäuses ist derart angeordnet, um eine Strömungskommunikation zwischen dem Zünder 26 und dem Hohlraum im Gehäuseinneren 22c zu ermöglichen. Gehäuse 22 erstreckt sich in Richtung der longitudinalen Achse L vom Umhüllungsende 14 zum Umhüllungsende 16.
Gehäuse 22 ist mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 40 versehen, die daran entlang ausgebildet sind, um die Ausbreitung einer Verbrennungsreaktion von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen 24 entlang dem Gehäuse in der bekannten Art und Weise zu ermöglichen. Öffnungen 40 sind vorzugsweise um 180° gegenüber der Gasaustrittsöffnungen der Umhüllung 20 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Gehäuse 22 kann wie im Stand der Technik bekannt hergestellt werden und kann beispielsweise aus einem Stück Metall gewalzt und dann perforiert werden, um die Öffnungen 40 zu bilden. Die Gehäuseöffnungen 40 sind nach außen hin mit einem Aluminiumband 42 oder einer anderen effektiven Dichtung abgedichtet. Gehäuse 22 kann am ersten Ende 22a und am zweiten Ende 22b mit einem Aluminiumband oder einer anderen wirksamen Dichtung zur Umwelt hin abgedichtet sein.
Eine Menge einer bekannten selbstzündenden Zusammensetzung 28 kann am Ende des Stapels der Gaserzeugungsmaterialien 24 angeordnet sein, und zwar benachbart zu dem ersten Ende 22a und dem zweiten Ende 22b des Gehäuses, in Zündkontakt mit dem ersten Gaserzeugungsmittel 24.
Ein Zünder 26 ist im Gasgenerator 10 derart gesichert, dass der Zünder in Verbindung mit einem Inneren eines Gaserzeugungsgehäuses 22 steht, um das Gaserzeugungsmittel 24 beim Auftreten eines Zusammenstoßereignisses zu zünden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Zünder 26 innerhalb einer annularen Bohrung eines Zünderverschlusses 30 angeordnet. Zünder 26 können wie im Stand der Technik bekannt ausgebildet sein. Eine exemplarische Zünderkonstruktion ist im US-Patent Nr. 6,009,809 beschrieben, welche hiermit durch Referenz einbezogen ist.
Zünderverschluss 30 ist mit dem ersten Ende 14 der Umhüllung 12 vercrimpt oder in anderer Weise befestigt. Eine erste Endkappe 32 ist angrenzend koaxial zum Zünderverschluss 30 angeordnet und bildet im Zusammenhang mit dem Zünderverschluss 30 die innere Umhüllung für den Zünder 26. Die erste Endkappe 32 liefert ebenso einen Verschluss für das Gaserzeugungsgehäuse 22. Eine zweite Endkappe 34 ist an dem zweiten Ende 16 der Umhüllung 12 vercrimpt oder anderweitig befestigt. Ein O-Ring oder eine andere Druckdichtung (nicht abgebildet) kann entlang der Oberflächen von entweder einer oder beiden Endkappen 32 und 34 angeordnet sein, wobei diese jeweils auf den anderen Enden der Umhüllung 12 angebracht sind, um eine gasundurchlässige Dichtung zur Verfügung zu stellen, um das Austreten des Ausblasgases durch die Enden des Gasgenerators zu verhindern. Die Endkappen 32 und 34 und der Zünderverschluss 30 können gegossen, geprägt, stranggepresst oder anderweitig umgeformt sein. Alternativ können die Endkappen 32 und 34 aus einem geeigneten Polymer gegossen sein.
Ein Filter 36 kann in das Gasgeneratordesign zur Kühlung des erzeugten Gases, welches durch Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 24 erzeugt wurde, und zur Herausfilterung von Teilchen aus dem Gas enthalten sein. Im Allgemeinen ist der Filter 36 zwischen dem Gaserzeugungsmittel 24 und den Öffnungen 20, die entlang der Gasgeneratorumhüllungswand 18 gebildet sind, positioniert. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Filter 36 außerhalb des Gaserzeugungsgehäuses 22 zwischen dem Gehäuse 22 und der Umhüllungswand 18 angeordnet und erstreckt sich zwischen der ersten Endkappe 32 und der zweiten Endkappe 34. Filter 36 belegt im Wesentlichen den annularen Raum zwischen dem Gaserzeugungsmittelgehäuse 22 und der Umhüllungswand 18. Der Filter kann aus jeder Art von Material (beispielsweise ein Karbonfasernetz, Sieb oder Blech), wie diese im Stand der Technik für die Filterung von Gaserzeugungsmittelverbrennungsprodukten bekannt sind, gebildet sein.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 1A ist eine Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten 24 Seite an Seite entlang der Länge des Gehäuses 22 gestapelt. Wie in 1 zu sehen, sind die Tabletten 24 so geformt oder konfiguriert, um Vorteilhafterweise einen Hohlraum 22 zwischen benachbarten Tabletten 24 zu bilden. Diese Hohlräume 25 tragen zur Bereitstellung eines Totvolumens innerhalb des Gehäuses 22 bei, wodurch die Verbrennungscharakteristiken der Tabletten 24 verbessert werden, wenn diese gezündet werden. Eine alternative Anordnung des Gaserzeugungsmittels entlang der Länge des Gehäuses kann vorgesehen sein. Jedoch stellt vorzugsweise jede Anordnung von Gaserzeugungsmittel entlang des Gehäuses eine im Wesentlichen gleichförmige mittlere Verteilung des Gaserzeugungsmittels entlang der Länge des Gehäuses und ein Volumen von Leerraum zwischen benachbarten Gaserzeugungsmitteltabletten 24 zur Verfügung.
Typischerweise werden die Gaserzeugungsmitteltabletten der vorliegenden Erfindung in einen Gasgenerator eingebaut, welcher eine Verbrennungskammer mit einem relativ kleinen Durchmesser und einer relativ großen Länge hat. Beispielsweise ist in einer beispielhaften Ausführungs form der innere Durchmesser des Gehäuses 22 innerhalb eines Bereiches von 0,21 Inch bis 0,32 Inch.
Es wurde herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, wenn die Tabletten im Wesentlichen identisch sind und mit Merkmalen gebildet werden, die einen Hohlraum 25 zwischen den Tabletten zur Verfügung stellen, wenn die Tabletten in Kontakt miteinander entlang des inneren Hohlraums 22c des Gehäuses 22 gestapelt sind. Die Gestalt und die Abmessung dieser Merkmale können eingestellt werden, um das Volumen der Hohlräume 25 wie gewünscht einzustellen und dadurch die Verbrennungsparameter zu beeinflussen. Es wurde ermittelt, dass für eine optimale Verbrennung ein bevorzugter Packfaktor (definiert als das Verhältnis des Gesamtvolumens des Gasgenerationsmittels zum Gesamtvolumen der Verbrennungskammer) 35–65% beträgt. Ein stärker bevorzugter Bereich ist 45–55%. Die Merkmale der Gaserzeugungsmitteltabletten 24 der vorliegenden Erfindung dienen ebenfalls dazu, die gewünschte Orientierung der Tabletten innerhalb des Gehäuses 22 zu bewirken und zu erhalten. Um zusätzlich dazu zu dienen, dass die gewünschte Orientierung der Tabletten 24 innerhalb des Gehäuses 22 erreicht und erhalten wird, sind die Tabletten 24 so dimensioniert, dass der Platz zwischen den Tablettendurchmesserausdehnungen D (wie unten beschrieben) und dem inneren Durchmesser des Gehäuses 22 im Wesentlichen für alle Tabletten 24, die innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet sind, gleich ist.
1 und 1A zeigen nebeneinander liegende 24-1 und 24-2 Gaserzeugungsmitteltabletten 24, die in Kontakt miteinander innerhalb des Gehäuses 22 gestapelt sind. 2 ist eine detailliertere Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Gaserzeugungsmitteltablette 24 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die Gaserzeugungsmitteltablette 24 hat ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil 102 mit einem ersten Ende 104 und einem zweiten Ende 106, einer longitudinalen Achse T und einem Durch messer D. Bauteil 102 endet entlang einer ersten Kante 130 an einem ersten Ende 104 und entlang einer zweiten Kante 132 am zweiten Ende 106. Eine erste Projektion 108 erstreckt sich von dem ersten Ende 104 in einer ersten Richtung, welche mit dem Pfeil „A" gekennzeichnet ist. Wenigstens ein Teil der ersten Projektion 108 erstreckt sich nicht-orthogonal in Bezug auf die longitudinale Achse T. Das heißt, dass wenigstens ein Teil der ersten Projektion 108 in Bezug auf die Achse T mit einem anderen Winkel als 90° geneigt ist. In ähnlicher Weise erstreckt sich eine zweite Projektion 112 vom zum zweiten Ende 106 des Bauteils in einer zweiten Richtung „B", welche im Wesentlichen entgegengesetzt zur ersten Richtung „A" ist. Wenigstens ein Teil der zweiten Projektion 112 erstreckt sich nicht-orthogonal in Bezug auf die longitudinale Achse T. Das heißt, dass wenigstens ein Teil der Projektion 112 in Bezug auf die Achse T mit einem anderen Winkel als 90° geneigt ist.
In einer Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, sind bei jeder Tablette 24 die Dimensionen der ersten Projektion 108 im Wesentlichen die gleichen Dimensionen wie die der zweiten Projektion 112. Ebenso sind in der in 2 gezeigten Ausführungsform die erste Projektion 108 und die zweite Projektion 112 konvex und sphärisch und haben einen Radius R_S. Die Höhenausdehnung H der Gaserzeugungsmitteltabletten ist definiert als der Abstand entlang der longitudinalen Achse T zwischen einem Punkt P1, an welchem die longitudinale Achse die erste Projektion 108 schneidet, und einem Punkt P2, an welchem die longitudinale Achse die zweite Projektion 112 schneidet. Eine Wölbungsausdehnung X ist definiert als der Abstand entlang der longitudinalen Achse T zwischen einer Fläche Y, welche das Anschlussteil 114 umfasst, und erstreckt sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Achse T, und einem Punkt P2, an welchem die longitudinale Achse die zweite Projektion 112 schneidet.
Unter Bezugnahme auf 2A ist eine Diagonale Z der Gaserzeugungsmitteltabletten definiert durch Konstruktion einer Linie 128 von einem Punkt P_D1, der an einer ersten Kante 130 der Tablette angeordnet ist, durch die longitudinale Achse T hindurch, und welcher die erste Kante 130 an einem Punkt P_D2 diametral gegenüber von P_D1 schneidet. Eine Linie 129 wird dann vom Punkt P_D2 konstruiert, die sich parallel mit der Achse T entlang der Peripherie des Bauteils 102 zu einem Punkt P_D3 entlang einer zweiten Kante 132 erstreckt. Die Diagonale Z ist eine Linie, die sich durch die Achse T erstreckt und die Punkte P_D1 und P_D3 verbindet.
Wie in den 1, 1A und 2 zu sehen ist, dient die winklige Anordnung der ersten Projektion 108 an der Tablette 24-1 dazu zu bewirken, dass wenigstens ein Teil der ersten Projektion 108 von der gegenüberliegenden zweiten Projektion 102 einer angrenzenden Gaserzeugungsmitteltablette 24 zurück gesetzt ist, wodurch ein Hohlraum zwischen benachbarten Gaserzeugungsmitteltabletten hergestellt wird. Die Dimensionen und Konfigurationen der ersten Projektion 108 der Tablette und der zweiten Projektion 112 können beeinflusst werden, um einen Hohlraum zu schaffen, der in einem beliebigen Volumenbereich liegt, wodurch es ermöglicht ist, das Totvolumen zwischen den Gaserzeugungsmitteltabletten so einzustellen, um den Verbrennungsausbreitung in der gewünschten Art und Weise zu beeinflussen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann die Tablette 24 weiterhin ein Anschlussteil 114 aufweisen, welches sich von der Peripherie des Bauteils 102 in Richtung auf die longitudinale Achse L erstreckt, um die erste Projektion 108 und die zweite Projektion 112 zu begrenzen. Anschlussteil 114 erstreckt sich entlang einer Ebene, die im Wesentlichen rechtwinklig zur longitudinalen Achse T ist. Die Breite W des Anschlussteils 114 zwischen der Peripherie des Bauteils 102 und der ersten Projektion 108 ist im Wesentlichen konstant entlang der Ausdehnung des Anschlussteils 114. In ähnlicher Weise ist die Breite des Anschlussteils 114 zwischen der Peripherie des Bauteils 102 und der zweiten Projektion 112 im Wesentlichen konstant entlang der Ausdehnung des Anschlussteils 114.
1 und 1A zeigen eine bevorzugte Stapelung von Gaserzeugungsmitteltabletten 24 innerhalb des Gehäuses 22. Hier sind die Tabletten gleichmäßig entlang der gesamten Länge des Gehäuses gestapelt, was zu einem gleichmäßigen Packungsfaktor und einem gleichmäßigen Abstand zwischen dem äußeren Durchmesser der Tabletten und dem inneren Durchmesser des Gehäuses führt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist zu erkennen, dass die Tablettendiagonale Z oder die größte Ausdehnung der Tablette größer ist als der innere Durchmesser des Gehäuses 22, die Tablettenprojektionen 108 und 112 können nicht aneinander anliegen, wie in 1 und 1A gezeigt. Dieser Zustand wird in 3 erläutert. Auch wenn die Tabletten 24 in das Gehäuse 22 am Eingang der Röhre in einer flachen Position eingelegt sind, können die Tabletten sich drehen, während sie entlang der Länge des Gehäuses 22 herunterwandern. In diesem Falle können sich die Tabletten in dem Gehäuse verkeilen, wodurch die weitere Beladung mit Gaserzeugungsmitteltabletten 24 in das Gehäuse verhindert wird. Dies kann auch zu unerwünschten Ungleichmäßigkeiten im Totvolumen innerhalb des Gehäuses führen. Daher ist die Tablettendiagonale Z oder die größte Ausdehnung der Tabletten vorzugsweise kleiner oder gleich als der innere Durchmesser des Gehäuses.
Unter Bezugnahme auf 4 ist zu sehen, dass, wenn die Abmessungen der Tabletten 24 zu klein im Verhältnis zum inneren Durchmesser des Gehäuses 22 sind, die Tabletten sich lateral entlang des inneren Durchmessers des Gehäuses stapeln können. Dies führt zu Ungleichmäßigkeiten in der Gaserzeugungsmittelverteilung und im Totvolumen, da einige Tabletten nicht ordnungsgemäß angeordnet sind, während andere Tabletten senkrecht angeordnet sind.
Wenn der Tablettendurchmesser D in Bezug auf den inneren Durchmesser des Gehäuses zu groß ist, können die Tabletten 24 nur in das Gehäuse 22 in vertikaler Ausrichtung, wie in 4 gezeigt, eingesetzt werden, in annähernd 90° von der gewünschten Stapelausrichtung, wie in 1A gezeigt. Weiterhin, wenn das Verhältnis vom Tablettendurchmesser zur Tablettenhöhe zu gering ist, können die Tablettenprojektionen 108 und 112 nicht aneinander anliegen, wie in den 1 und 1A gezeigt, wegen der Tendenz der Tabletten, sich derart anzuordnen und in der Orientierung zu verbleiben, welche den niedrigsten Schwerpunkt hat. Wegen der praktischen Beschränkungen im Herstellungsprozess wird das Durchmesser-zu-Höhe-Verhältnis im Allgemeinen größer als 1 sein. Es wurde gefunden, dass ein Durchmesser-zu-Höhe-Verhältnis von größer als 1,3 wünschenswert ist, damit die Tabletten sich entlang der jeweiligen gegenüberliegenden Projektionen 108 und 112 ausrichten, wie in den 1 und 1A gezeigt.
Beispiele von Gaserzeugungszusammensetzungen, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in den US Patenten Nr. 5,035,757, 5,872,329, 6,074,502, 6,287,400, 6,306,232, und 6,475,312 offenbart, jedes hiervon ist durch Bezugnahme einbezogen. Andere geeignete Zusammensetzungen sind in den US-Patentanmeldungen Nr. 10/407,300 und 60/369,775 beschrieben, welche hiermit durch Referenz einbezogen sind. Der Bereich von geeigneten Gaserzeugungsmitteln ist nicht auf solche in den angeführten Patenten beschränkt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. In allen Beispielen wurden die gleichen Gaserzeugungsformulierungen verwendet und die Tabletten wurden mit einer Rundläuferpresse mit einer Dichte von 2,25 g/cm³ gepresst. Die Tabletten wurden in einem Gasgenerator, wie in 1 gezeigt, getestet. In jedem Satz von Beispielen (1–3, 4–6 und 7–9) ist eine charakteristische Dimension der Tablette 24 variiert worden, um sicherzustellen, die Effekte der Veränderung der Tablettendimensionen auf die Faktoren, wie Verbrennungsfortschritt, Packfaktor und die Fähigkeit, die Tabletten 24 in dem Gehäuse 22 in der bevorzugten Stapelausrichtung zu beschicken und zu erhalten, herauszufinden. Andere Tablettendimensionen wurden konstant gehalten.
Beispiele 1–3. Für diese Tests hatte das Gehäuse einen inneren Durchmesser von 0,305 Inch, während die Tabletten einen konstanten Durchmesser D von 0,250 Inch, die Wölbungsausdehnung X von 0,04 Inch und das Anschlussteil W von 0,010 Inch hatten. Die Tablettenhöhe H wurde variiert.
Beispiel 1: Ladung und Durchsatz waren inkonsistent, weil sich die Tabletten Seite an Seite senkrecht stapeln können. In diesem Falle wird angenommen, dass die Inkonsistenzen daher kamen, dass die Tablettenhöhe im Verhältnis zum inneren Durchmesser des Gehäuses zu klein war.
Beispiel 2: Tablettenladung und Durchsatz des Gasgenerators waren konsistent.
Beispiel 3: Ladung und Durchsatz waren inkonsistent, weil sich nicht alle Tabletten mit der gewölbten Seite stapelten. In diesem Falle wird geglaubt, dass die Tablettenhöhe bis an einen Punkt erhöht wurde, wo das Durchmesser-zu-Höhe-Verhältnis unter den benötigten Wert fiel, um zu bewirken, dass sich benachbarte Tabletten entlang ihrer gewölbten Seite stapelten, wie in 1A gezeigt.
Beispiele 4–6. Für diese Tests betrug der Innendurchmesser des Gehäuses 0,305 Inch, während die Tabletten eine konstante Höhe von 0,165 Inch, eine Wölbungsausdehnung X von 0,040 Inch und ein Anschlussteil W von 0,010 Inch hatten. Der Tablettendurchmesser D wurde variiert.
Beispiel 4: Wegen des relativ geringen Tablettendurchmessers in diesem Beispiel war der Packungsfaktor zu niedrig, wodurch ein größerer Gasgenerator benötigt wurde.
Beispiel 5: Tablettenladung und Durchsatz des Gasgenerators waren konsistent.
Beispiel 6: Wegen des relativ hohen Tablettendurchmessers in diesem Beispiel war der Packfaktor zu hoch, was zu einem mechanischen Versagen der Röhre wegen eines unzureichenden Totvolumens im Gehäuse führte.
Beispiel 7–9: Für diese Beispiele hatte die Treibmittelröhre einen inneren Durchmesser von 0,305 Inch, während die Tabletten eine gleich bleibende Höhe von 0,165 Inch und das Anschlussteil W von 0,010 Inch hatten. Die Tablettenwölbungsausdehnung X wurde variiert.
Beispiel 7: Wegen der relativ hohen Wölbungsausdehnung X waren die Hauptteile der benachbarten Tabletten zu eng aneinander beabstandet (das heißt, der Packungsfaktor war zu hoch), was zu einem mechanischen Versagen der Röh re wegen eines unzureichenden Totvolumens im Gehäuse führte.
Beispiel 8: Tablettenladung und Durchsatz des Gasgenerators waren konsistent.
Beispiel 9: Wegen der relativ hohen Wölbungsausdehnung X waren die Hauptteile der benachbarten Tabletten zu weit voneinander entfernt (das heißt, der Packungsfaktor war zu niedrig), was zu einem Bedarf an einem größeren Gasgenerator führte.
Unter Bezugnahme nun auf 5 ist ein Gasgenerator in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Prinzipien konstruiert worden und kann in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 200 enthalten sein. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 200 umfasst wenigstens einen Airbag 202 und einen Gasgenerator 10, hergestellt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und an Airbag 202 gekoppelt, um eine Strömungskommunikation mit dem Inneren eines Airbags zu ermöglichen. Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 200 kann in operativer Verbindung mit einem Unfallereignissensor 211 stehen, welcher mit einem bekannten Unfallsensoralgorithmus kommuniziert, der die Aktivierung des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems 200 über beispielsweise Aktivierung des Airbaggasgenerators 10 im Falle eines Zusammenstoßes aktiviert.
Es sollte verstanden werden, dass das Vorstehende lediglich die detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform dieser Erfindung ist und dass zahlreiche Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der hierin beschriebenen Erfindung gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als Begrenzung des Umfangs der Erfindung zu verstehen. Vielmehr ist der Umfang nur durch die angefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt.
Zusammenfassung
Gaserzeugungsmitteltablette (24) für die Verwendung in einem linearen Gasgenerator (10). Die Tablette 24 umfasst ein Bauteil (102), das ein erstes Ende (104), ein zweites Ende (106) und eine longitudinale Achse (T) aufweist. Eine erste Projektion (102) erstreckt sich vom ersten Tablettenende (104) in eine erste Richtung, wobei wenigstens ein Teil der ersten Projektion (108) sich nicht-orthogonal in Bezug auf die longitudinale Achse (T) der Tablette erstreckt. Eine zweite Projektion (112) erstreckt sich vom zweiten Tablettenende (106) in eine zweite Richtung, im Wesentlichen entgegengesetzt zur ersten Richtung. Wenigstens ein Teil der zweiten Projektion (112) erstreckt sich nicht-orthogonal in Bezug auf die longitudinale Achse (T) der Tablette. Die Tablette (24) ist derart geformt, dass ein Hohlraum (25) zwischen benachbarten Tabletten (24) gebildet wird, wenn diese Tabletten innerhalb einer Verbrennungskammer eines Gasgenerators (10) gestapelt werden. Ebenso wird ein Gasgenerator (10) zur Verwendung in einem aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzsystem (200) offenbart. Der Gasgenerator (10) umfasst ein longitudinales Gehäuse (22), welches ein im Wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang wenigstens eines Teils des Gehäuses aufweist. Das Gehäuse (22) bildet einen inneren Hohlraum (22c) zur Aufnahme einer Menge von Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen und enthält eine Vielzahl von Öffnungen (40), die dort entlang ausgebildet sind, um eine Strömungskommunikation zwischen dem inneren Hohlraum (22c) des Gehäuses und dem Äußeren des Gehäuses bewirken. Eine Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten (24) ist innerhalb des Gehäuses (22) gestapelt und die Tabletten sind derart geformt, dass ein Hohlraum (25) zwischen benachbarten Tabletten (24) gebil det wird, wenn die Tabletten innerhalb des Gehäuses (22) gestapelt sind.

Claims

Gaserzeugungsmitteltablette enthaltend: ein Bauteil mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer longitudinalen Achse; eine erste Projektion, die sich vom ersten Ende in eine erste Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der ersten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt; und eine zweite Projektion, die sich vom zweiten Ende in eine zweite Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der zweiten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, worin die Ausdehnungen der ersten Projektion in wesentlichen die gleichen sind, wie die Ausdehnungen der zweiten Projektion.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, worin wenigstens eine der Ausdehnungen der ersten Projektion und der zweiten Projektion sphärisch ist.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein Anschlussteil, welches sich von der Peripherie des Bauteils zur longitudinalen Achse hin erstreckt, um wenigstens eine der ersten Projektion und der zweiten Projektion abzugrenzen.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 4, worin sich das Anschlussteil entlang einer Ebene erstreckt, welche im Wesentlichen senkrecht zu der longitudinalen Achse liegt.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 4, worin die Breite des Anschlussteils, zwischen der Peripherie des Bauteils und der wenigstens einen aus der ersten Projektion und der zweiten Projektion, im Wesentlichen konstant entlang der Ausdehnung des Anschlussteils ist.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, worin wenigstens eine der Ausdehnungen der ersten Projektion und der zweiten Projektion konvex ist.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, worin das Bauteil im Wesentlichen zylindrisch ist.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 1, worin das Bauteil im Wesentlichen zylindrisch ist und einen Durchmesser aufweist; die Höhe der Gaserzeugungsmitteltablette als der Abstand entlang der longitudinalen Achse zwischen dem Punkt, an welchem die longitudinale Achse sich mit der ersten Projektion schneidet und dem Punkt, an welchem die longitudinale Achse sich mit der zweiten Projektion schneidet, definiert ist; und das Verhältnis zwischen Durchmesser und Höhe größer als 1,0 ist.
Gaserzeugungsmitteltablette nach Anspruch 9, worin das Verhältnis zwischen Durchmesser und Höhe größer als 1,3 ist.
Gasgenerator für die Verwendung in einem aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesystems, worin der Gasgenerator enthält: ein longitudinales Gehäuse, welches einen im Wesentlichen gleichförmigen Querschnitt wenigstens in einem Teil des Gehäuses aufweist, dieses Teil des Gehäuses eine innere Kavität zur Aufnahme einer Anzahl von Gaserzeugungszusammensetzungen begrenzt, dieses Teil des Gehäuses eine Vielzahl von Öffnungen daran entlang aufweist, welche eine Flüssigkeitskommunikation zwischen dem Gehäuseinneren und dem Gehäuseäußeren ermöglichen; und eine Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten, welche entlang dieses Teil des Gehäuses gestapelt sind, die Tabletten sind derart geformt, dass diese einen Hohlraum zwischen benachbarten Tabletten der Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten ausbilden.
Gasgenerator nach Anspruch 11, worin jede Tablette enthält: ein Bauteil mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer longitudinalen Achse; eine erste Projektion, die sich vom ersten Ende in eine erste Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der ersten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt; und eine zweite Projektion, die sich vom zweiten Ende in eine zweite Richtung erstreckt, wobei sich wenigstens ein Teil der zweiten Projektion nicht-orthogonal zur longitudinalen Achse erstreckt.
Gasgenerator nach Anspruch 12, worin die Ausdehnungen der ersten Projektion in wesentlichen die gleichen sind, wie die Ausdehnungen der zweiten Projektion.
Gasgenerator nach Anspruch 12, worin das Verhältnis des Gesamtvolumens der Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten, welche entlang des Teils des Gehäuses gestapelt sind, zum Gesamtvolumen des Inneren des Hohlraumes des Teiles des Gehäuses, im Bereich von 0,35–0,65 liegt.
Gasgenerator nach Anspruch 14, worin das Verhältnis des Gesamtvolumens der Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten, welche entlang des Teils des Gehäuses gestapelt sind, zum Gesamtvolumen des Inneren des Hohlraumes des Teiles des Gehäuses, im Bereich von 0,35–0,65 liegt.
Gasgenerator nach Anspruch 12, worin das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch ist und einen inneren Durchmesser aufweist; das Bauteil an der wenigstens einen Gaserzeugungsmitteltablette an einem ersten Ende in der Nähe des ersten Tablettenendes endet, das Bauteil an der wenigstens einen Gaserzeugungsmitteltablette an einem zweiten Ende in der Nähe des zweiten Tablettenendes endet; eine Linie, die sich von einem ersten Punkt entlang der Kante durch die longitudinale Achse erstreckt und einen zweiten Punkt entlang der Kante schneidet; eine Linie von dem zweiten Punkt entlang der ersten Kante in Wesentlichen parallel mit der longitudinalen Achse sich mit einem Punkt entlang der zweiten Kante schneidet; eine diagonale Ausdehnung der Gaserzeugungsmitteltablette durch den Abstand zwischen dem ersten Punkt entlang der ersten Kante und dem Punkt entlang der zweiten Kante definiert; und worin die diagonale Ausdehnung kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser des Gehäuses ist.
Gasgenerator nach Anspruch 16, worin die Differenz zwischen dem inneren Durchmesser und der diagonalen Ausdehnung ungefähr 0,52 Millimeter beträgt.
Gasgenerator nach Anspruch 11, worin das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch ist und einen inneren Durch messer hat, der Tablettenkörper im Wesentlichen zylindrisch ist und einen inneren Durchmesser hat und worin die Differenz zwischen dem inneren Durchmesser und dem Durchmesser des Tablettenkörpers ungefähr 0,70 Millimeter beträgt.
Gasgenerator nach Anspruch 11, worin das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch ist und einen inneren Durchmesser hat; das Bauteil im Wesentlichen zylindrisch ist und einen äußeren Durchmesser aufweist; die Höhenausdehnung der Gaserzeugungsmitteltablette als der Abstand entlang der longitudinalen Achse zwischen einem Punkt, an welchem die longitudinale Achse die erste Projektion schneidet, und einem Punkt, an welchem die longitudinale Achse die zweite Projektion schneidet, definiert ist; und die Differenz zwischen dem inneren Durchmesser und der doppelten Höhenausdehnung ungefähr 0,64 Millimeter beträgt.
Fahrzeuginsassenrückhaltesystem enthaltend: ein Airbagsystem mit wenigstens einem Airbag und einem Gasgenerator, der mit dem Airbag derart gekoppelt ist, dass eine Flüssigkeitskommunikation mit dem Inneren eines Airbags nach Aktivierung des Gasgenerators ermöglicht ist, der Gasgenerator enthält: ein sich über wenigstens einen Teil des Inneren einer Umhüllung erstreckendes longitudinales Gehäuse, das Gehäuse einen im Wesentlichen gleichförmigen Querschnitt wenigstens in einem Teil des Gehäuses aufweist, dieses Teil des Gehäuses eine innere Kavität zur Aufnahme einer Anzahl von Gaserzeugungszusammensetzungen begrenzt, dieses Teil des Gehäuses eine Vielzahl von Öffnungen daran entlang aufweist, welche eine Flüssigkeitskommunikation zwischen dem Gehäuse inneren und dem Gehäuseäußeren ermöglichen; und eine Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten, welche entlang dieses Teil des Gehäuses gestapelt sind, die Tabletten sind derart geformt, dass diese einen Hohlraum zwischen benachbarten Tabletten der Vielzahl von Gaserzeugungsmitteltabletten ausbilden.