DE112006001455T5

DE112006001455T5 - Gaserzeugungssystem

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Publication number: DE112006001455T5
Application number: DE112006001455T
Authority: DE
Inventors: David M. St. Clair Shores McCormick; Robert M. Lake Orion Hardenburg; Bernada V. Romeo Vergara
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2008-04-30
Also published as: US20060273564A1; JP2008546513A; US7654565B2; US20100109295A1; WO2006130848A2; WO2006130848A3

Abstract

Gaserzeugungssystem umfassend:
ein Bafflesystem, enthaltend eine Vielzahl von Flussöffnungen, welche einen Flussweg für erzeugte Gase durch das Innere des Gaserzeugungssystems definieren, und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen, die entlang des Flussweges der Gase angeordnet sind, um die Flussrichtung der Gase zu ändern, welche auf die Aggregationsoberfläche auftreffen, jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl der Aggregationsoberflächen derart angeordnet ist, dass der Unterschied zwischen einer Flussrichtung der Gase vor dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche und der Flussrichtung der Gase nach dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche wenigstens etwa 90° beträgt, worin Partikel in den Gasen, die auf die Aggregationsoberflächen auftreffen, auf den Oberflächen aggregiert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Gaserzeugungssysteme und insbesondere filterlose Gaserzeugungssysteme zum Gebrauch in Anwendungen wie aufblasbaren Insassenrückhaltesystemen in Motorfahrzeugen.
Die Installation von aufblasbaren Insassenschutzsystemen als Standardausrüstung in allen neuen Fahrzeugen hat die Suche nach kleineren, leichteren und weniger teuren Schutzsystemen verstärkt. Da der in solchen Schutzsystemen verwendete Aufblasgasgenerator die Tendenz hat, die schwerste und teuerste Komponente zu sein, besteht daher ein Bedürfnis an leichteren, kompakteren und weniger kostspieligen Gaserzeugungssystemen.
Ein typisches Gaserzeugungssystem umfasst ein zylindrisches Stahl- oder Aluminiumgehäuse, welches einen Durchmesser und eine Länge in Bezug zur Fahrzeuganwendung und Charakteristik der darin enthaltenen Gaserzeugungsmittelzusammensetzung hat. Da die Inhalation von Partikeln, die durch eine Gaserzeugungsmittelverbrennung während der Airbagaktivierung gebildet werden, durch einen Fahrzeuginsassen gesundheitsgefährlich sein kann, ist es wünschenswert, dass partikuläre Material oder die Schlacke, die während der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wurde, zu entfernen. Daher ist das Gaserzeugungssystem im Allgemeinen mit einem inneren oder äußeren Filter versehen, welcher aus einer oder mehreren Schichten von Stahlgeweben mit variierender Maschenweite und Drahtdurchmesser besteht. Das nach der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Gas passiert den Filter, bevor es das Gaserzeugungssystem verlässt. In einem herkömmlichen System werden die Partikel im Wesentlichen dann ent fernt, wenn das Gas durch den Filter tritt. Zusätzlich kann die Wärme der Verbrennungsgase auf das Filtermaterial übertragen werden, wenn die Gase durch den Filter strömen. Daher bewirkt der Filter sowohl das Herausfiltern der Partikel aus dem Gas als auch das Kühlen der Verbrennungsgase vor deren Abgabe in den verbundenen Airbag. Jedoch erhöht der Einschluss des Filters in das Gaserzeugungssystem die Komplexität, das Gewicht und die Kosten für das Gaserzeugungssystem. Daher ist eine Gaserzeugungssystemkonstruktion wünschenswert, welche Partikel entfernt und das erzeugte Gas kühlt, ohne das Bedürfnis an einem Filter.
Variationen in den Filterbestandteilen und in der Anordnung des Filtermaterials können ebenso unvorhersehbare und gegenteilige Effekte auf den Gasfluss durch den Filter haben, wodurch sie zur ballistischen Variabilität des Gaserzeugungssystems beitragen und das System weniger vorhersehbar machen.
Noch ein weiteres Anliegen betrifft die Reduzierung der Größe des Gaserzeugers, wodurch die Packungsgröße reduziert wird und eine größere Flexibilität im Design in verschiedenen Anwendungen und Verwendungen ermöglicht wird. Außerdem verringert die Reduzierung der Größe des Gaserzeugers die Ausgangsmaterialanforderungen und kann ebenso in vorteilhafter Weise die Herstellungskomplexität reduzieren, wodurch insgesamt eine Verringerung der Herstellungskosten erfolgt.
Weitere fortschreitende Anliegen bei Gaserzeugungssystemen umfassen die Möglichkeit, eine oder mehrere Veränderungen der ballistischen Profile durch Veränderung von so wenig physikalischen Parametern des Gaserzeugungssystems als möglich und/oder durch Variieren dieser physikalischen Parameter so ökonomisch wie möglich zu erzielen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die oben bezeichneten Bedenken können durch Bereitstellung eines Gaserzeugungssystems für die Verwendung in aufblasbaren Fahrzeuginsassenschutzsystemen, einem System, das gegebenenfalls filterlos ist, verringert oder vermieden werden. In einem Aspekt umfasst das Gaserzeugungssystem ein Bafflesystem, welches eine Vielzahl von Flussöffnungen hat, die einen Flussweg für erzeugte Gase durch das Innere des Gaserzeugungssystems definieren, und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen, die entlang des Flussweges des Gases angeordnet sind, um die Flussrichtung des Gases, das auf diese Aggregationsoberflächen trifft, zu ändern. Jede Aggregationsoberfläche ist derart angeordnet, dass ein Unterschied in der Flussrichtung des Gases vor dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche und einer Flussrichtung des Gases nach dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche wenigstens etwa 90° beträgt, wobei die Partikel in den Gasen, die auf den Aggregationsoberflächen aggregieren oder sich auf der Oberfläche sammeln.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das Gaserzeugungssystem ein äußeres Gehäuse einschließlich einer Verbrennungskammer, eines Bafflesystems und kann ebenso eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung mit einer hohen Gasausbeute und geringer Feststoffbildung enthalten, welches in der Verbrennungskammer angeordnet ist. Das Bafflesystem umfasst eine Vielzahl von Flussöffnungen, die einen Flussweg für Gase definieren, die durch Verbrennung der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung gebildet werden und wobei sich der Flussweg zwischen der Verbrennungskammer und einem Äußeren des Gaserzeugungssystems erstreckt und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen entlang des Flussweges des Gases angeordnet ist, um die Flussrichtung des Gases, welches auf die Aggregationsoberflächen auftrifft, zu ändern, wobei die Partikel in den Gasen, die auf die Aggregationsoberfläche auftreffen, auf den Oberflächen aggregieren.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der vorliegende Gasgenerator einen Endverschluss, der innerhalb des äußeren Gehäuses kaltgepresst oder in anderer Weise gestaucht ist, der Endverschluss eine Bohrnut enthält und das Gehäuse oder die äußere Röhre einen Flansch enthält, der in die Nut gepresst ist, wodurch eine Bohrungsdichtung in einem Metall-zu-Metall-Kontakt hergestellt wird. In anderer Weise gesagt, umfasst die vorliegende Erfindung ein Gasgeneratorgehäuse, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, und das Gehäuse an einen Endverschluss an dem ersten Ende in einer Metall-zu-Metall-Dichtung gekoppelt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen werden illustrative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben:
1 ist die Querschnittseitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
1A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 1, welche den vorgesehenen Gasflussweg und die vorgesehenen Partikelaggregationsoberflächen daran entlang zeigt;
2 ist eine Querschnittsseitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 2, welche den vorgesehenen Gasflussweg und die vorgesehenen Partikelaggregationsoberflächen daran entlang zeigt; und
3 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Gaserzeugungssystems, wie dies in einem Fahrzeuginsassen schutzsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, worin ein annularer Flansch oder Trichter gezeigt ist, der um die Peripherie des äußeren Gehäuses vor dem Eindrücken innerhalb des zurückgesetzten Teils oder der Rille, die innerhalb der Endverschluss, innerhalb des äußeren Gehäuses geformt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst im Allgemeinen ein Gaserzeugungssystem, das ohne die Drahtsiebfilter hergestellt ist, welche in früheren Designs zum Entfernen von partikulärem Material aus dem Strom des Aufblasgases erforderlich waren. Das System verwendet ein gewundenes Gasflusswegkonzept, um die Gase zu kühlen und die Feststoffe in der Vorrichtung zurückzuhalten, um Flammen und Partikel zu minimieren, welche die Vorrichtung verlassen. Die Auswahl geeigneter Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen, die in der Lage sind, bei der Verbrennung Aufblasgas ohne eine übermäßige Menge an Partikeln bei der Verbrennung zu liefern, verringern weiterhin das Bedürfnis an einem Filter. Das Vermeiden des Bedarfs an einem Filter ermöglicht es, dass das Gaserzeugungssystem einfacher, leichter, weniger kostspielig und leichter herzustellen ist.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Gaserzeugungssystems 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Gaserzeugungssystem 10 ist im Allgemeinen hergestellt aus Komponenten, die aus beständigen Materialien, wie aus Karbonstahl oder Eisen, hergestellt sind, es kann aber auch Komponenten beinhalten, die beispielsweise aus zähen und stoßwiderstandsfähigen Polymeren hergestellt sind. Der Fachmann kennt verschiedene Verfahren der Konstruktion von verschiedenen Komponenten eines Gasgenerators. US-Patente mit den Nr. 5,035,757 , 6,062,143, 6,347,566 , US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 2001/0045735 , WO 01/08936 und WO 01/08937 verdeutlichen typische Designs für verschiedene Gasgeneratorkomponenten und sind hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit, aber ohne zu beschränken, einbezogen.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Gaserzeugungssystem 10 ein im Wesentlichen zylindrisches äußeres Gehäuse 12, welches ein erstes Ende 12a, ein zweites Ende 12b gegenüber dem ersten Ende aufweist, und eine Wand 12c, die sich zwischen den Enden erstreckt, um einen inneren Hohlraum eines Gehäuses zu definieren. Das äußere Gehäuse 12 ist aus Metall oder Metalllegierung hergestellt und kann gegossen, gepresst, tiefgezogen, extrudiert oder in anderer Weise umgeformt sein. Eine Düse 12d ist am zweiten Ende 12b des Gehäuses ausgebildet, welche eine oder mehrere Gasaustrittsöffnungen 12e enthält, um eine Fluidkommunikation zwischen dem Inneren des Gehäuses und einer verbundenen aufblasbaren Vorrichtung (beispielsweise ein Airbag, ein Sicherheitsgurtstraffer, der in ein Fahrzeuginsassenschutzsystem inkorporiert ist) zu ermöglichen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind Gehäuse 12 und Düse 12d aus einem Stück tiefgezogen. Die Gasaustrittsöffnung(en) 12e werden dann am zweiten Ende 12b des äußeren Gehäuses durch Bohren, Stanzen oder andere geeignete Verfahren eingebracht.
In einer speziellen Ausführungsform ist das Gaserzeugungssystem ein Mikrogaserzeuger mit einem äußeren Gehäuse 12, welches einen äußeren Durchmesser von zirka 20 mm hat, verwendbar beispielsweise in einem Sitzseitengasgenerator oder in einem Sicherheitsgurtstraffer. Jedoch können die Charakteristika der hierin beschriebenen Aus führungsformen ebenso in Gaserzeugungssysteme in vielen alternativen Größen inkorporiert sein, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen geeignet sind.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) können die Gasaustrittsöffnungen in einen Gasaustrittsverteiler inkorporiert sein, welcher separat von dem äußeren Gehäuse gebildet wird und dann geschweißt oder in anderer geeigneter Weise während des Zusammenbaus des Gaserzeugungssystems an das äußere Gehäuse fixiert wird.
In einer anderen alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) wird eine kleine Menge eines Filtermaterials in das zweite Ende des äußeren Gehäuses in der Nähe zu den Gasaustrittsöffnungen eingebracht, um Verbrennungsprodukte aus dem Aufblasfluid vor der Gasabgabe zu filtern. Jeder geeignete metallische Maschenfilter oder gewebtes Drahtgeflecht kann verwendet werden. Viele Beispiele von diesen sind bekannt und von kommerziellen Quellen erhältlich (beispielsweise Wayne Wire Cloth Products, Inc. aus Bloomfield Hills, Michigan).
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und wie in 4 beispielhaft dargestellt, ist ein Endverschluss 14 kaltgeformt oder in anderer Weise innerhalb des ersten Endes 12a des äußeren Gehäuses umgeformt. Endverschluss 14 hat daran entlang eine periphere Schulter 14a ausgebildet, eine zentrale Öffnung 14b und einen peripheren Hohlraum oder ein vorspringendes Teil 14c. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein annularer Flansch oder Vorsprung 14d des ersten Endes 12a des Gehäuses (dargestellt als punktierte Linie in 4 in einem Zustand vor dem Kaltformen und ebenso dargestellt als innerhalb der Rille 14c eingepresst) durch ein Presswerkzeug gezogen, um den Flansch innerhalb der Rille 14c kaltzuformen und dadurch zusammenzudrücken. Andere be kannte Umformmethoden können ebenso verwendet werden. Der Durchmesser des Gasgenerators kann durch die Eliminierung des Bedürfnisses nach einer typischen Dichtung, wie einem O-Ring am Endverschluss und am äußeren Gehäusezwischenstück innerhalb der Rille 14c effektiv verringert werden, und ebenso durch das Zusammendrücken des annularen Flansches 14d innerhalb der Nut 14c. Es dürfte klar sein, dass das Volumen des annularen Flansches oder des vorspringenden Teils 14d wenigstens ungefähr oder im Wesentlichen gleich dem Volumen ist, das durch die Nut 12c definiert wird. Daher wird ein bündiger Metall-zu-Metall-Kontakt an der Zwischenfläche von Nut 14c und Flansch 14d gebildet, sobald der im Wesentlichen zusammengebaute Gaserzeuger durch ein Presswerkzeug, welches einen kleineren Durchmesser als der äußere Durchmesser des annularen Flansches 14d vor dem Kaltpressen hatte, gezogen wurde und zusammengedrückt ist. Durch das Kaltformen der äußeren Röhre oder des Gehäuses 12, um innerhalb der Nut 14c fest zu sitzen, wird das Gehäuse 12 zusammengedrückt, um eine ausreichende Stärke in Übereinstimmung mit den Kundenanforderungen zu erzielen, während der Herstellungsprozess durch die Verringerung der Oberflächenbehandlung oder des Zusammenbaus oder zusätzlicher Teile, wie eines O-Ringes, vereinfacht wird. In der Ausführungsform, wie sie in 1 dargestellt wird, ist Teil 14d des ersten Endes 12a des Gehäuses in einen peripheren Hohlraum 14c gepresst, um den Endverschluss am äußeren Gehäuse 12 zu sichern und gleichzeitig eine hermetische Abdichtung des Gasgenerators zu erzielen.
Die Kaltformtechnik des Anpassens und Abdichtens des Endverschlusses 14 mit dem Gehäuseende 12a führt zu der Möglichkeit, den Durchmesser des Gasgenerators auf weniger als ein Zoll Außendurchmesser wesentlich zu reduzieren, während die strukturellen und anderen Designanforderungen in der Umgebung der Verkürzungsklammer oder der Zünderan ordnung erhalten bleiben, wie dies durch den Kunden bestimmt wurde. Eine Ausführungsform umfasst einen äußeren Durchmesser von zirka 20 mm, wodurch die Packungsdichte verringert und ebenso die Designflexibilität im Hinblick auf die spezielle Anwendung erhöht wird, so wie beispielsweise bei einem Seitengasgenerator innerhalb eines Sitzes.
Die periphere Schulter 14a ist derart an dem Endteil der Wand 16b des Zündnapfes 16 (im größeren Detail weiter unten beschrieben) konfiguriert, dass diese einen vorbestimmten äußeren Durchmesser hat und benachbart zur Schulter 14a angeordnet werden kann. Endverschluss 14 kann geprägt, extrudiert, formgepresst oder in anderer Weise umgeformt sein, und kann beispielsweise aus Karbonstahl oder rostfreiem Stahl hergestellt werden. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann, falls gewünscht, ein O-Ring oder eine Dichtung (nicht dargestellt) entlang der äußeren Kante des Endverschlusses 14 angebracht sein, um das Zwischenstück zwischen dem Endverschluss 14 und der Gehäusewand 12c abzudichten.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist ein Zündnapf 16 benachbart zum Endverschluss 14 angeordnet und innerhalb des äußeren Gehäuses 12 über einen Teil der Gehäuselänge ineinander gesteckt. Zündnapf 16 hat ein Basisteil 16a und eine annulare Wand 16b, die sich vom Basisteil aus erstreckt und an dem Endverschluss 14 anliegt. Basisteil 16a und Wand 16b definieren einen Hohlraum 16c zur Aufnahme einer pyrotechnischen Verbindung 18 (beispielsweise eine bekannte Boosterzusammensetzung). Wenigstens eine Zündgasaustrittsöffnung 16e ist im Zündnapf 16 ausgebildet, um die Verbrennungsprodukte der Zündverbindung freizusetzen, wenn die Zündverbindung 18 gezündet ist. Ein annularer Rücksprung ist in dem Basisteil 16a ausgebildet und derart dimensioniert, dass ein Endteil des annularen inneren Gehäuses 22 (unten beschrieben) einen vorherbestimmten inneren Durchmesser hat und innerhalb des Rücksprungs angeordnet werden kann, um zur Ausrichtung und Sicherung des inneren Gehäuses 22 innerhalb des äußeren Gehäuses 12 zu dienen. Zündnapf 16 kann gepresst, extrudiert, formgegossen oder in anderer Weise umgeformt sein und kann beispielsweise aus Karbonstahl oder Edelstahl hergestellt sein.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine zerreißbare, fluiddichte Dichtung (nicht dargestellt) über der Zündnapföffnung 16e angeordnet, um den Hohlraum 16c von der Hauptverbrennungskammer 22a, welche abwärts vom Zündnapf 16 ausgebildet ist, vor der Aktivierung des Gaserzeugungssystems fluidisch zu isolieren. Die Dichtung ist an einer Oberfläche des Basisteils 16a des Zündnapfes gesichert und bildet eine fluiddichte Barriere zwischen dem Hohlraum 16 und der Hauptverbrennungskammer 22a. Verschiedene bekannte Scheiben, Folien, Filme, Bänder oder andere geeignete Materialien können benutzt werden, um die Dichtung zu bilden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist eine Menge einer pyrotechnischen Verbindung 18 innerhalb des Hohlraums 16c enthalten. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die pyrotechnische Verbindung 18 eine bekannte oder geeignete Zünd- oder Boosterverbindung, deren Verbrennung eine zweite Hauptgaserzeugungsladung 28 zündet, die in der Verbrennungskammer 22a angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die pyrotechnische Verbindung 18 im Hohlraum 16c die Hauptgaserzeugungsladung für das Gaserzeugungssystem. Diese alternative Ausführungsform kann in Anwendungen verwendet werden, in welchen eine relativ kleine Menge an Aufblasgas (und daher eine entsprechend kleinere Menge von Gaserzeugungsmitteln) benötigt wird. Eine oder mehrere Selbstzündungs tabletten (nicht dargestellt) welche es gestatten, die pyrotechnische Verbindung 18 nach externer Erwärmung in an sich bekannter Weise zu zünden, können in dem Hohlraum 16c angeordnet sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Zündanordnung 20 in einer zentralen Öffnung 14b des Endverschlusses angeordnet und gesichert, um eine operative Kommunikation zwischen dem Hohlraum 16c zu ermöglichen, welcher die Zündverbindung 18 enthält, und einem Zünder 20a, der in der Zünderanordnung inkorporiert ist, um die Zündmischung 18 nach Aktivierung des Gaserzeugungssystems zu zünden. Zünderanordnung 20 kann in der zentralen Öffnung 14b unter Verwendung von verschiedenen bekannten Methoden, beispielsweise Schweißen, Crimpen oder Verwendung von Presssitz oder Klebeanwendungen gesichert sein. Eine Zündanordnung, die für die hierin beschriebenen Anwendungen geeignet ist, kann von einer Vielzahl von bekannten Quellen bezogen werden, beispielsweise von Primex Technologies, Inc. aus Redmond, Washington oder Aerospace Propulsion Products bv aus den Niederlanden.
Der Rücksprung in dem Zündnapf 16 ist angepasst, um ein erstes Endteil des inneren Gehäuses 22 daran entlang aufzunehmen. In der Ausführungsform des Gaserzeugungssystems, das in 1 gezeigt ist, definieren das innere Gehäuse 22 in Kombination mit der Zentralplatte 26 und Schott 30 (weiter unten beschrieben) eine Hauptverbrennungskammer 22a, welche eine Hauptverbrennungsgaserzeugungsmittelzusammensetzung 28 (in größerem Details weiter unten beschrieben) enthält. Das innere Gehäuse 22 ist von der äußeren Gehäusewand 12c beabstandet, um einen annularen Gasflussweg 23, der sich zwischen dem inneren Gehäuse 22 und der äußeren Gehäusewand 12 erstreckt, auszubilden. Das innere Gehäuse 22 umfasst wenigstens eine und vorzugsweise eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 22, die daran entlang ausgebildet sind, um eine Fluidkommunikation zwischen der Verbrennungskammer 22a und der Gasflusspassage 23 zu ermöglichen. Nach Aktivierung des Gaserzeugungssystems kommuniziert die Verbrennungskammer 22 fluidisch mit dem Zündnapfhohlraum 16c mittels der Zündnapföffnung 16e.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform verläuft oder verjüngt sich das innere Gehäuse von einem ersten, relativ großen inneren Durchmesser, welcher die zentrale Platte 26 (weiter unten beschrieben) und die Verbrennungskammer 22a einschließt, zu einem zweiten, relativ engeren inneren Durchmesser in der Nähe des zweiten Endes 12b des äußeren Gehäuses. Somit variiert die Weite der Gasflusspassage 23, definiert als die halbe Differenz zwischen dem inneren Durchmesser des äußeren Gehäuses 12 und einem äußeren Durchmesser des inneren Gehäuses 22, worin das innere Gehäuse in dem äußeren Gehäuse 12 koaxial angeordnet ist, entlang der Länge des inneren Gehäuses. In einer speziellen Ausführungsform variiert die Weite der Gasflusspassage 23 entlang der Länge des inneren Gehäuses 22 von einem Kleinstwert von 0,5 mm zu einem Höchstwert von ungefähr 3 mm. Ein zweites Ende des inneren Gehäuses 23 umfasst ein Endteil, welches einwärts gewalzt ist, um eine annulare Öffnung auszubilden.
Das innere Gehäuse 22 hat ebenso wenigstens eine zweite Öffnung 30b, die entlang des Teils mit dem geringeren Durchmesser des inneren Gehäuses ausgebildet ist, um eine Fluidkommunikation zwischen der Gasflusspassage 23 und dem Inneren eines Bafflemitglieds 34 (im näheren Detail weiter unten beschrieben) zu ermöglichen.
In einer alternativen Ausführungsform 110 des Gaserzeugungssystems (gezeigt in 2) ist ein zweites Endteil des inneren Gehäuses 122 ohne die Verringerung des Durch messers und entlang des Rücksprungs in einem Baffle-Element 40 (unten beschrieben) ausgebildet, wodurch das innere Gehäuse radial einwärts vom äußeren Gehäuse 12 positioniert und gesichert ist. Daher ist in dieser Ausführungsform die Weite der Gasflusspassage 23 im Wesentlichen konstant entlang der Länge des inneren Gehäuses 122. In einer besonderen Ausführungsform ist die Weite der Gasflusspassage 23 zirka 1 mm entlang der Länge des inneren Gehäuses 22.
Die innere Gehäuse 22 und 122 können extrudiert, tiefgezogen oder in anderer Weise umgeformt sein, und zwar aus Metall oder Metalllegierungen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine perforierte Zentralplatte 26 mit Presssitz oder in anderer Weise geeignet innerhalb des Gehäuses 12 gesichert. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Zentralplatte 26 derart dimensioniert, um einen Presssitz mit dem inneren Gehäuse 22 auszubilden und derart angeordnet, um an dem Basisteil 16a des Zündnapfes 16 anzuliegen. Wenigstens eine Öffnung 26a ist in der Zentralplatte 26 vorgesehen, um Fluidkommunikation zwischen der Gasaustrittsöffnung 16e in dem Zündnapf 16 und der Gaserzeugungsverbrennungskammer 22a, die im inneren Gehäuse 22 ausgebildet ist, zu ermöglichen. Zentralplatte 26 ist aus Metall oder Metalllegierung hergestellt und kann gegossen, gepresst, gezogen, extrudiert oder in anderer Weise umgeformt sein. Eine zerbrechbare, fluiddichte Dichtung (nicht gezeigt) kann über die Öffnung(en) 26a angeordnet sein, um den Boosterhohlraum 16c von der Verbrennungskammer 22a vor der Aktivierung des Gaserzeugungssystems fluidisch zu isolieren. Die Dichtung ist an einer Oberfläche der Zentralplatte 26 gesichert und bildet eine fluiddichte Barriere zwischen dem Zündnapfhohlraum 16c und der Verbrennungskammer 22a. Verschiedene bekannte Scheiben, Folien, Filme, Bänder o der andere geeignete Materialien können verwendet werden, um die Dichtung zu bilden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist eine Gaserzeugungsmittelzusammensetzung 28 innerhalb der Verbrennungskammer 22a angeordnet. Es wurde gefunden, dass die Ausführungsformen des Gaserzeugers, die hierin beschrieben sind, besonders vorteilhaft mit einer Gaserzeugungsmittelzusammensetzung arbeiten, die eine hohe Gasausbeute und einen geringen Feststoffanteil haben, wie eine „rauchlose" Gaserzeugungsmittelzusammensetzung. Derartige Gaserzeugungsmittelzusammensetzungen sind beispielhaft genannt, aber nicht beschränkt auf Zusammensetzungen und Verfahren, die in den US-Patenten mit den Nr. 6,210,505 und 5,872,329 beschrieben sind, welche jeweils durch Bezugnahme einbezogen sind. Wie hierin verwendet, sollte der Begriff „rauchlos" allgemein so verstanden werden, dass derartige Treibstoffe in der Lage sind, wenigstens 85 gasförmige Produkte, vorzugsweise 90 gasförmige Produkte, basierend auf der Gesamtproduktmasse, zu bilden; und als logische Folge nicht mehr als 15 feste Produkte und vorzugsweise etwa 10 feste Produkte, basierend auf der gesamten Produktmasse, zu enthalten. US-Patent Nr. 6,210,505 offenbart verschiedenen hoch stickstoffhaltige Nicht-Azid Gaszusammensetzungen, die Nichtmetallsalze von Triazol- oder Tetrazolbrennstoffen enthalten, phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat (PSAN) als ein primäres Oxidationsmittel, ein metallisches zweites Oxidationsmittel und eine inerte Komponente, wie Ton oder Glimmer. US-Patent mit der Nr. 5,872,329 offenbart verschiedene hoch stickstoffhaltige Nicht-Azid Gaszusammensetzungen, enthaltend ein Aminsalz von Triazol- oder Tetrazolbrennstoffen und phasenstabilisiertes Ammoniumnitrat (PSAN) als Oxidationsmittel.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist ein Schott oder ein Teiler 30 mittels Presssitz, Rollcrimpen oder in anderer geeigneter Weise innerhalb des inneren Gehäuses entlang des Abschnittes mit dem reduzierten Durchmesser des inneren Gehäuses gesichert, so dass der Teiler innerhalb des Gehäuses in Position verbleibt, wenn der Teiler ein Gasdrucken ausgesetzt wird, der auf jedweder Seite des Teilers wirken. Schott 30 teilt das innere Gehäuse, um eine Kammer 30a innerhalb des inneren Gehäuses in der Nähe zum zweiten Ende des äußeren Gehäuses zu definieren. Das Teil des inneren Gehäuses, welches Kammer 30a einschließt, umfasst darin ausgebildete Öffnungen 30d, um Fluidkommunikation zwischen dem Gasflussweg 23 und der Kammer 30a zu ermöglichen. Eine gasdichte Dichtung ist zwischen dem Teiler 30 und dem inneren Gehäuse 22 angebracht, wodurch eine Leckage des Gases aus der Verbrennungskammer 22a in Richtung auf die Gasaustrittsdüse 12d verhindert wird, ohne den Gasflussweg 23, wie oben beschrieben, zu durchqueren. Teiler 30 kann durch Prägen, Gießen oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist ein Baffle-Element vorgesehen, um den Fluss des Gases, welches das innere Gehäuse von der Gasflusspassage 23 in die Gasaustrittsdüse 12d betritt, zu kanalisieren. Raffle-Element 34 umfasst ein annulares Basisteil 34a und eine annularen Hülse 34b, die sich von diesem Basisteil in das innere Gehäuse 22 erstreckt, um ein Raffle-Element innerhalb der Fluidkommunikation mit der Gasflusspassage 23 zu definieren. Das Innere des Raffle-Elements ist ebenso in Fluidkommunikation mit dem Inneren der Düse 12d. Der Basisteil 34a ist zwischen einem zweiten Endteil des inneren Gehäuses 22 und dem äußeren Gehäuse der Gasaustrittsdüse 12d angeordnet und gesichert, um das Raffle-Element innerhalb des Gehäuses 12 zu sichern. Eine zerreißbare, fluiddichte Dichtung (nicht gezeigt) kann über dem Endteil des Teils 34b der annularen Hülse angeordnet sein, um die Endkammer 30a des inneren Gehäuses vom äußeren Gehäuse der Gasaustrittsdüse 16d fluidisch zu isolieren. Verschiedene bekannte Scheiben, Folien, Filme, Bänder oder andere geeignete Materialien können verwendet werden, um die Dichtung zu bilden.
In einer alternativen Ausführungsform (gezeigt in 2) umfasst ein Raffle-Element 40 im Wesentlichen einen zirkularen Basisteil 40a, das sich an das innere Gehäuse 22 anschließt, und eine im Wesentlichen zylindrische Wand 40b, die sich von dem Basisteil 40a aus erstreckt. Die Wand 40b ist in Fluidkommunikation mit der Gasflusspassage 23. Basisteil 40a und Wand 40b wirken zusammen, um eine Bafflekammer 40c zu definieren, welche zur Aufnahme von Verbrennungsprodukten aus der Verbrennung eines Aufblasgaserzeugungsmittels 28 in der Verbrennungskammer 22a in der zuvor beschriebenen Art vorgesehen ist. Bafflekammer 40c ist ebenso in Fluidkommunikation mit der Düse 12. Eine gasdichte Dichtung ist zwischen dem Basisteil 40a des Raffle-Elements und dem inneren Gehäuse 22a angebracht, wodurch eine Leckage des Gases aus der Verbrennungskammer 22a in Richtung auf die Gasaustrittsöffnung 12d verhindert wird, ohne die annulare Gasflusspassage 23 zu durchschreiten. Ein Rücksprung ist im Basisteil 40a des Raffle-Elements ausgebildet, um daran entlang ein zweites Endteil des inneren Gehäuses 22 aufzunehmen, um das zweite Ende des inneren Gehäuses innerhalb des Gaserzeugungssystems zu positionieren und zu sichern. Wenigstens eine (vorzugsweise eine Vielzahl) von Öffnungen 40d ist in der Wand 40b ausgebildet, um einen Fluss von Verbrennungsprodukten, die von der Gasflusspassage 23 erhalten werden, zu ermöglichen. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die verschiedenen Öffnungen 40d voneinander in etwa 90° angeordnet, und zwar entlang der Peripherie von Wand 40b. Eine zerbrechbare, fluiddichte Dichtung (nicht gezeigt) kann über dem Eingang zur Gaseintrittsdüse 12d positioniert sein, um die Bafflekammer 40c von dem äußeren Gehäuse der Gasaustrittsdüse 12d fluidisch zu isolieren. Verschiedene bekannte Scheiben, Folien, Filme, Bänder oder andere geeignete Materialien können verwendet werden, um diese Dichtung zu bilden.
Partikel (insbesondere die schwereren Partikel), die in dem erzeugten Gas suspendiert sind, haben ein größeres Moment und eine größere dynamische Trägheit, als die Gase, in welchen diese suspendiert sind, und verändern ihre Richtung nicht so leicht, wie Gase es tun. Daher neigen die Partikel dazu, mit den Oberfläche zu kollidieren und darauf zu aggregieren, die entlang des Flussweges liegen. Es ist ebenso anzustreben, genügend Aggregationsoberflächen an oder in der Nähe der Teile des Inneren des Gasgenerators zu schaffen, an denen die Partikel leicht aggregieren, um die Aggregation der Partikel zu erreichen. Weiterhin, je mehr Wechsel in der Richtung des Gasflusses vorgenommen werden, desto mehr Möglichkeiten sind vorgesehen, um die Partikel zu aggregieren.
Es wird angenommen, dass Partikel am leichtesten auf Oberflächen aggregieren, auf welche diese mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auftreffen und/oder an Oberflächen, welche eine relativ starke Änderung der Richtung des Gasflusses hervorrufen. In einer Ausführungsform wird dies durch Bereitstellung von Aggregationsoberflächen erreicht die derart angeordnet sind, dass der Unterschied zwischen der Flussrichtung der Gase vor dem Aufprall auf eine Aggregationsoberfläche und einer Flussrichtung des Gases nach dem Aufprall auf die Aggregationsoberfläche wenigstens 90° beträgt. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen im Wesentlichen rechtwinklig zu der Flussrichtung des Gases, welche auf die jeweilige Aggregationsoberfläche auftrifft. Daher wird wenigstens ein Teil der Partikel, welche die Aggregationsoberfläche treffen, an der Oberfläche haften oder an den Oberflächen aggregieren, eher als dass sie ihre Richtung mit dem verbleibenden Gasfluss ändern.
Um die Möglichkeit des Aggregierens der Partikel entlang der inneren Oberflächen des Gasgenerators zu maximieren, ist es wünschenswert, die Anzahl der Kollisionen mit den internen Oberflächen (und daher die Anzahl der Richtungswechsel der Gase) zu maximieren und die Geschwindigkeit, mit welcher die Partikel auf die internen Oberflächen auftreffen und die Größe der Richtungswechsel (größere Wechsel in der Gasflussrichtung machen es wahrscheinlicher, dass die Partikel vorübergehend stoppen oder dass ihre Geschwindigkeit deutlich reduziert wird, wenn sie auf eine Aggregationsoberfläche auftreffen).
1A zeigt einen vorgesehenen Gasflussweg (angezeigt mit den Pfeilen A) durch das Gaserzeugungssystem, wenn die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels beginnt. Unter Bezugnahme auf 1 kann man erkennen, dass die Öffnungen 22b, 30d und die Öffnung in dem annularen Ring 34b einen Flussweg für das erzeugte Gas durch das Innere des Gaserzeugungssystems zur Düse der Gasaustrittsöffnung 12e ausbilden. Zusätzlich stellt die Anordnung der verschiedenen Komponenten des Gaserzeugungssystems wie oben beschrieben eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen entlang des Flussweges des Gases dar, um die Flussrichtung des Gases zu ändern, wenn diese auf Oberflächen treffen, so dass die Partikel in den Gasen, die auf die Aggregationsoberflächen auftreffen, sich auf den Oberflächen sammeln oder aggregieren.
Beim Betrieb der in den 1 und 1A gezeigten Ausführungsform, wird nach dem Empfang eines Signals von einem Crashsensor ein Aktivierungssignal an den Zünder 20a gesendet. Verbrennungsprodukte aus dem Zünder erstrecken sich in den Zündnapfhohlraum 16c, entzünden Boosterverbindung 18, die in dem Hohlraum 16c angeordnet ist. Verbrennungsprodukte der Boosterverbindung 18 treten aus dem Hohlraum 16c durch die Zündnapföffnung 16e aus und in die Verbrennungskammer 22a ein und zünden das Hauptgaserzeugungsmittel 28. Wenn das Hauptgaserzeugungsmittel 28 vollständig durch die Boosterverbindung gezündet ist, beginnt das Hauptgaserzeugungsmittel einen Wechsel der Phase von dem festen in den flüssigen Zustand, dann in ein Gas.
Gase und andere Verbrennungsprodukte, die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 28 erzeugt wurden, werden radial auswärts mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in Richtung auf die Gasaustrittsöffnung 22b durch den internen Druck im inneren Gehäuse 22 gezwungen. Die Gase fließen dann durch verschiedene Öffnungen 22b im inneren Gehäuse 22 in die Gasflusspassage 23, laden die Gasflusspassage mit einem Druck, welcher geringfügig niedriger ist als der Druck innerhalb des inneren Gehäuses 22. Wenn das Hauptgaserzeugungsmittel brennt, erhöhen sich 21 (der interne Gehäusedruck) und P2 (der Druck der Gasflusspassage) in der gleichen Rate und die Gase fließen durch die Gasflusspassage 23. Produkte aus der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 28 schreiten durch die Austrittsöffnungen 22b des inneren Gehäuses in die annulare Gasflusspassage 22 und entlang Passage 23 zu dem abwärts gerichteten Ende des inneren Gehäuses 22 fort. Während ein Teil der Verbrennungsprodukte das innere Gehäuse 22 über die Austrittsöffnungen 22b verlässt, trifft ein Teil der Verbrennungsprodukte auf die inneren Oberflächen des inneren Gehäuses 22, welches bewirkt, dass die Flussrichtung der Gase abrupt geändert wird, wenn sie entlang der inneren Oberflächen des inneren Gehäuses in Richtung auf die Austrittsöffnung 22b strömen. Das Auftreffen der Gase auf die inneren Oberflächen des inneren Gehäuses 22 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit bewirkt, dass die Partikel an den inneren Oberflächen des inneren Gehäuses 22 festkleben oder aggregieren.
In ähnlicher Weise treffen Partikel, welche durch die Öffnung 22b treten, treffen entlang der inneren Oberflächen des äußeren Gehäuses 12 auf, bevor die Gase die Richtung wechseln, während der Fluss entlang der Passage 23 zu den Öffnungen 30d strömt. Das Auftreffen der Gase auf die inneren Oberflächen des äußeren Gehäuses 12 bei einer relativ hohen Geschwindigkeit verursacht, dass die Partikel an den inneren Oberflächen des äußeren Gehäuses kleben oder aggregieren.
Während ein Teil der Verbrennungsprodukte durch die Endöffnung 30d des inneren Gehäuses in Kammer 30a strömt, tritt ein Teil der Verbrennungsprodukte in den Teil 70 der Gasflusspassage ein, die durch einen Überschnitt oder ein Angrenzen des Endteils des inneren Gehäuses 22 und des äußeren Gehäuses 12 definiert ist, und bewirkt, dass die Flussrichtung des Gases sich abrupt ändert, da die Gase zurück zur Endöffnung 30d des inneren Gehäuses 22 strömen. Die Bewegung der Gase in den Teil 70 der Passage mit einer relativ hohen Geschwindigkeit hinein, veranlasst die Partikel, an der Oberfläche innerhalb des Teils 70 der Passage zu kleben oder zu aggregieren.
Die Gase treten durch die zweite Endöffnung 30d des Gehäuses in die Kammer 30a ein. Partikel, die im Gasstrom nach Eintritt in die Öffnungen 30d verblieben sind, können entlang der inneren Oberfläche des annularen Rings 34b auftreffen, die im Wesentlichen gegenüber den Öffnungen 30d angeordnet sind, die entlang des inneren Gehäuses 22 ausgebildet sind, wobei diese Partikel veranlasst wer den, an der äußeren Oberfläche des annularen Rings festzukleben oder zu aggregieren.
Wie in 1A zu erkennen ist, werden Gase, die von dem annularen Ring 34b reflektiert werden, in Richtung auf Teiler 30 gedrängt, um den hohlen Mittelteil des Ringes zu erreichen, der zu den Gasaustrittsöffnungen der Düse 12e führt. Daher können Partikel in den Gasen auf den Teiler 30 auftreffen und daran haften. Schließlich strömen die Gase zu den Düsenöffnungen 12e und können an den inneren Oberflächen 12f der Düse auftreffen, welches die Partikel veranlasst, vor dem Austritt des erzeugten Gases aus den Öffnungen 12e anzuhaften.
Wie aus der vorgehenden Beschreibung zu erkennen ist, ist eine Serie von Aggregationsoberflächen zwischen der Verbrennungskammer und den Austrittsöffnungen des Gaserzeugungssystems angeordnet, um abrupte Änderungen in der Geschwindigkeit des Gasstromes zu bewirken, wodurch die in dem Gasstrom suspendierten Partikel veranlasst werden, auf die Aggregationsoberflächen aufzuprallen und an diesen anzuhaften. Es wird angekommen, dass ein System von hierin beschriebenen Aggregationsoberflächen als eine Falle für die meisten Partikel wirkt, die während der Verbrennung eines Gaserzeugungsmittels gebildet werden, ohne dass wie in anderen Designs ein Filter benötigt wird.
Nachdem der interne Druck in Kammer 30a einen vorherbestimmten Wert erreicht hat, zerbricht jedwede darin angeordnete Dichtung, welches es den Gasen gestattet, in den Hülsenteil 34b zu fließen und dann aus dem Gaserzeugungssystem durch Düse 12d auszutreten.
Der Betrieb der in den 2 und 2A gezeigten Ausführungsformen ist im Wesentlichen identisch mit dem für die Ausführungsformen, die in 1 und 1A gezeigt sind, mit einer Gasflusspassage 23, die entlang dem mit den Pfeilen B definierten Weg führt, des Fließens durch die Öffnungen 40b in Bafflekammer 40c hinein, dann in die Düse 12d und Austritt aus dem Gaserzeugungssystem durch die Gasaustrittsöffnungen 12e. Während ein Teil der Verbrennungsprodukte durch die Öffnung 30d des zweiten Endes des inneren Gehäuses in Kammer 30a austritt, tritt ein Teil der Verbrennungsprodukte ebenso in Teil 170 der Gasflusspassage ein, die durch einen Überschnitt oder ein Angrenzen des Endteils an das innere Raffle-Element 40 und das äußere Gehäuse 12 ausgebildet ist, zwingt die Flussrichtung des Gases abrupt zu wechseln, wenn die Gase zurück zu den Öffnungen 40d des Raffle-Elements führen. Die Bewegung der Gase in den Passageteil 170 hinein mit einer relativ hohen Geschwindigkeit veranlasst die Partikel an den Oberflächen in dem Passageteil 170 anzuhaften oder zu aggregieren.
Bei dem Vorgang, dass die Gase aus dem Treibmittelkörper austreten, in die Gasflusspassage 23 hinein, dann in das Raffle-Element hinein und dann aus der Gasaustrittsöffnung 12d hinaus, bewirken alle Metallteile, welche von dem Gas kontaktiert werden und der gewundene Weg der Gase hierdurch, dass eine Kühlung des Gases erfolgt. Dies bewirkt eine ausreichende Kühlung der Gase, so dass Kühlvorrichtungen nicht erforderlich sind. Die Gase, die durch das verbrauchte Gaserzeugungsmittel bereitgestellt werden, haben eine größere Effizienz, als solche, die durch herkömmliche Gasgeneratordesigns erzeugt wurden.
Nun unter Bezugnahme auf 3 kann eine Ausführungsform des oben beschriebenen Gaserzeugungssystems, in einer der Vielzahl von Fahrzeuginsassenschutzsystemelementen inkorporiert sein. In einem Beispiel ist die 20 mm Durchmesser-Version des zuvor beschriebenen Gaserzeugungssystems, ist eine Sicherheitsgurtanordnung 150 zum Spannen des Sicherheitsgurtes inkorporiert.
3 zeigt das schematische Diagramm einer exemplarischen Ausführungsform einer exemplarischen Sicherheitsgurtanordnung 150. Sicherheitsgurtanordnung 150 umfasst ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und einen Sicherheitsgurt 100, der sich aus dem Gehäuse 152 heraus erstreckt. Ein Sicherheitsgurtrückholmechanismus 154 (beispielsweise ein federbeladener Mechanismus) kann an das Endteil des Gurtes gekoppelt sein. Zusätzlich kann ein Sicherheitsgurtspanner 125 an den Gurtrückhaltemechanismus 154 gekoppelt sein, um den Rückhaltemechanismus im Falle einer Kollision zu betätigen. Typische Sicherheitsgurtrückhaltemechanismen, welche in Verbindung mit den Sicherheitsgurtausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beschrieben in den US-Patenten mit den Nr. 5,743,480 , 5,553,803 , 5,667,161 , 4,451,008 , 4,558,832 und 4,597,546 , welche durch Referenz einbezogen sind. Illustrative Beispiele von typischen gasbetriebenen Spannern, welche mit den Sicherheitsgurtausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, sind beschrieben in den US-Patenten mit den Nr. 6,509,790 und 6,419,177 , welche hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.
Sicherheitsgurtanordnung 150 kann ebenso umfassen (oder in Kommunikation stehen mit) einen Crasheventsensor 158 (beispielsweise einem Trägheitssensor oder einem Beschleunigungsmesser), der in Verbindung mit einem Crashsensoralgorithmus steht, welcher die Betätigung des Gurtspanners 150, über beispielsweise die Aktivierung eines Zünders 20a (nicht in 3 gezeigt) betätigen, der in das Gaserzeugungssystem inkorporiert ist. US-Patente mit den Nr. 6,505,790 und 6,419,177 , welche zuvor hierin durch Referenz einbezogen wurden, stellen illustrative Beispiele von Spannern zur Verfügung, die in derartiger Weise betätigt werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 kann eine Sicherheitsgurtanordnung 150 ebenso in eine größeres und weiter umfassendes Fahrzeuginsassenschutzsystem 180 einbezogen werden, einschließlich zusätzlicher Elemente, wie eines Airbagsystems 200. Airbagsystem 200 umfasst wenigstens einen Airbag 202 und ein Gaserzeugungssystem 201, welches an den Airbag 202 gekoppelt ist, um Fluidkommunikation mit dem Inneren des Airbags zu ermöglichen. Airbagsystem 200 kann ebenso umfassen (oder in Verbindung stehen mit) einem Crasheventsensor 210. Crasheventsensor 210 wirkt in Verbindung mit einem bekannten Crashsensoralgorithmus, der die Betätigung des Airbagsystems über beispielsweise die Aktivierung des Airbaggaserzeugungssystems 10 im Falle einer Kollision signalisiert.
Es wird anerkannt werden, dass die Sicherheitsgurtanordnung 150, Airbagsystem 200 und in breiterer Weise das Fahrzeuginsassenschutzsystem 128 in exemplarischer Weise, aber nicht limitierender Weise, ein Gaserzeugungssystem verwendet, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist. Zusätzlich sollte anerkannt werden, dass das Gaserzeugungssystem, welches eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen und eine Gaserzeugungsmischung mit hoher Gasausbeute und geringer Feststoffproduktion, wie hierin beschrieben, beinhaltet, in dem Airbagsystem oder in jedem anderen Fahrzeuginsassenschutzsystem verwendet werden kann, welches die Verwendung eines Gaserzeugungssystems für den Betrieb erfordert.
In noch einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators wie folgt beschrieben werden:

1. Bereitstellen eines äußeren Gehäuses, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende und eine Peripherie hat.
2. Bilden eines äußeren Vorsprungs oder annularen Flansches oberhalb der Peripherie des ersten Endes.
3. Bereitstellen eines Endverschlusses, welcher einen zurückgesetzten Teil oder eine Nut aufweist.
4. Einsetzen des Endverschlusses innerhalb des ersten Gehäuses an dem ersten Ende, wobei der äußere Vorsprung und der zurückgesetzte Teil lateral ausgerichtet werden; und
5. Zusammendrücken des äußeren Vorsprungs mit dem zurückgesetzten Teil. Zusammendrücken umfasst das Kaltformen oder eine andere Umformung, um den Vorsprung und den zurückgesetzten Teil zu koppeln.

Ein Gasgenerator und ein Fahrzeuginsassenschutzsystem, welche einen Gasgenerator, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, ist ebenfalls eingeschlossen. Der Text, welcher den Endverschluss 14, der an das erste Ende 12a des Gehäuses 12 gekoppelt ist und oben angegeben ist, wird hiermit durch Referenz einbezogen, um den Leser über alle Details des Verfahrens zu informieren.
Es wird verstanden werden, dass die vorangehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur für illustrative Zwecke gedacht ist und dass verschiedene strukturelle und operationelle Merkmale, die hierin offenbart sind, einer Vielzahl von Modifikationen unterliegt, von denen keine vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als eine Begrenzung des Umfangs der Erfindung gemeint. Vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt.
Zusammenfassung
Ein Gaserzeugungssystem (10) zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem (180) wird zur Verfügung gestellt, worin ein Endverschluss (14) an ein äußeres Gehäuse (12) an einem ersten Ende (12a) gekoppelt ist, und zwar in einer Metall-zu-Metall-Dichtung. Das Gaserzeugungssystem (10) kann ebenso ein Bafflesystem (40) beinhalten, welches eine Vielzahl von Flussöffnungen (40d), welche einen Flussweg für das erzeugte Gas durch das Innere des Gaserzeugungssystem (10) definieren, und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen, die entlang dem Flussweg des Gases zur Änderung der Flussrichtung des Gases angeordnet sind, welches auf die Aggregationsoberflächen auftrifft. Jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen ist derart angeordnet, dass der Unterschied zwischen einer Flussrichtung des Gases vor dem Auftreten auf die Aggregationsoberfläche und der Flussrichtung des Gases nach dem Auftreten auf die Aggregationsoberfläche wenigstens ungefähr 90° beträgt, wobei Partikel in den Gasen, welche auf die Aggregationsoberflächen auftreffen, auf den Oberflächen aggregieren.

Claims

Gaserzeugungssystem umfassend: ein Bafflesystem, enthaltend eine Vielzahl von Flussöffnungen, welche einen Flussweg für erzeugte Gase durch das Innere des Gaserzeugungssystems definieren, und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen, die entlang des Flussweges der Gase angeordnet sind, um die Flussrichtung der Gase zu ändern, welche auf die Aggregationsoberfläche auftreffen, jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl der Aggregationsoberflächen derart angeordnet ist, dass der Unterschied zwischen einer Flussrichtung der Gase vor dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche und der Flussrichtung der Gase nach dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche wenigstens etwa 90° beträgt, worin Partikel in den Gasen, die auf die Aggregationsoberflächen auftreffen, auf den Oberflächen aggregiert werden.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine rauchlose Gaserzeugungsmittelzusammensetzung, welche im Inneren des Gaserzeugungssystems angeordnet ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 2, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus einem hoch stickstoffhaltigen Nicht-Azid-Brennstoff, ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Aminsalzen von Triazolen, und 1- und 5-substituierten Aminsalen von Tetrazolen, und trocken vermischt mit einem Oxidationsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 2, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus: einem hoch stickstoffhaltigen Brennstoff, ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Nichtmetallsalzen von Triazolen, und 1- und 5-substituierten Nichtmetallsalzen von Tetrazolen; einem ersten Oxidationsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat; einem metallischen zweiten Oxidationsmittel; und einer inerten Komponente.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl der Aggregationsoberflächen im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung der Gase steht, welche auf die entsprechende Oberfläche auftreffen.
Gaserzeugungssystem umfassend: ein äußeres Gehäuse, einschließend eine Verbrennungskammer, ein erstes Ende und ein zweites Ende; einen Endverschluss, der an das erste Ende in einer Metall-zu-Metall-Dichtung gekoppelt ist; eine in der Verbrennungskammer angeordnete Gaserzeugungsmittelzusammensetzung mit hoher Gasausbeute und geringer Feststoffbildung; und ein Bafflesystem umfassend: eine Vielzahl Flussöffnungen, welche einen Flussweg für die durch die Verbrennung der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung erzeugten Gase definieren, wobei sich der Flussweg zwischen der Verbrennungskammer und einem Äußeren des Gaserzeugungssystems erstreckt, und eine Vielzahl von Partikelaggregationsoberflächen entlang des Flussweges des Gases angeordnet sind, welche die Flussrichtung von Gasen, welche auf die aggregationsoberflächen aufprallen, ändern, wobei Partikel in den Gasen, welche auf die Aggregationsoberflächen auftreffen, auf der Oberfläche aggregiert werden.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin jede Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen derart angeordnet ist, dass der Unterschied zwischen einer Flussrichtung der Gase vor dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche und der Flussrichtung der Gase nach dem Auftreffen auf die Aggregationsoberfläche wenigstens etwa 90° beträgt.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: ein inneres Gehäuse, welches die Verbrennungskammer definiert, das innere Gehäuse zu dem äußeren Gehäuse derart angeordnet ist, dass eine Gasflusspassage definiert wird, die sich zwischen dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse erstreckt, das innere Gehäuse wenigstens eine Öffnung daran entlang ausgebildet hat, um Fluidkommunikation zwischen der Verbrennungskammer und der Gasflusspassage zu ermöglichen; ein Raffle-Element, das Innere eines Raffle-Elements definierend, welches in Fluidkommunikation mit der Gasflusspassage steht; eine Düse in Fluidkommunikation mit dem Inneren des Raffle-Element und an das äußere Gehäuse gekoppelt, wobei die Düse wenigstens eine Öffnung aufweist, um Fluidkommunikation zwischen dem Inneren des äußeren Gehäuses und dem Äußeren des äußeren Gehäuses zu ermöglichen.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 8, worin eine Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen entlang der inneren Oberfläche des äußeren Gehäuses gegenüber der wenigstens einen Öffnung, die entlang des inneren Gehäuses ausgebildet ist, angeordnet ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 8, worin eine Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen entlang der inneren Oberfläche des inneren Gehäuses angeordnet ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 8, worin das Baffle-Element ein annulares Basisteil und eine sich von dem Basisteil in das innere Gehäuse erstrechende Hülse aufweist, das innere Gehäuse daran entlang wenigstens eine zweite Öffnung gegenüber der annularen Hülse aufweist, um Fluidkommunikation zwischen der Gasflusspassage und dem Inneren des Baffleteils zu ermöglichen, und worin eine Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen entlang einer Oberfläche der annularen Hülse gegenüber der wenigstens einen zweiten Öffnung, die entlang dem inneren Gehäuse ausgebildet ist, angeordnet ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 8, worin ein Endteil des inneren Gehäuses an einem Endteil des äußeren Gehäuses anliegt, um dazwischen eine gasdichte Dichtung zu bilden, und worin eine Aggregationsoberfläche der Vielzahl von Aggregationsoberflächen benachbart zur Aneinandergrenzung der inneren und äußeren Gehäuseteile angeordnet ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 8, worin das Baffle-Element ein im Wesentlichen kreisförmiges Basisteil, eine im Wesentlichen zylindrische Wand, welche sich vom Basisteil aus erstreckt und in Fluidkommunikation mit der Gasflusspassage ist, das Basisteil und die Wand in Kombination eine Bafflekammer defi nieren, die in Fluidkommunikation mit der Düse ist, und wenigstens eine zweite Öffnung in der Wand umfasst, welche Fluidkommunikation zwischen der Gasflusspassage und der Bafflekammer ermöglicht.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus: einem hoch stickstoffhaltigen Brennstoff ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Nichtmetallsalzen von Triazolen und 1- und 5-substituierten Nichtmetallsalzen von Tetrazolen; einem ersten Oxidationsmittel ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat; einem metallischen, zweiten Oxidationsmittel; und einer inerten Komponente.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin das äußere Gehäuse einen äußeren Durchmesser von ca. 20 mm Durchmesser hat.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine rauchlose Gaserzeugungsmittelzusammensetzung ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus: einem hoch stickstoffhaltigen Brennstoff ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Aminsalzen von Triazolen und 1- und 5-substituierten Aminsalzen von Tetrazolen, der Brennstoff in einer Konzentration von 13 bis 38 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung angewendet wird; einem ersten Oxidationsmittel, bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat, das erste Oxidationsmittel in einer Konzentration von 46 bis 87 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung angewendet wird; einem metallischen, zweiten Oxidationsmittel, angewendet in einer Konzentration von 0,1 bis 25 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung; und einer inerten Komponente, angewendet in einer Konzentration von 0,1 bis 8 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung, worin der Treibstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Monoguanidinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Diguanidinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Monoaminoguanidinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Diaminoguanidinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Monohydrazinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Dihydrazinsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Monoammoniumsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Diammoniumsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Mono-3-amino-1,2,4-triazolsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Di-3-amino-1,2,4-triazolsalz von 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Diguanidinsalz von 5,5'-Azobis-1H-tetrazol und Monoammoniumsalz von 5-Nitramino-1H-tetrazol.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus einem hoch stickstoffhaltigen Treibstoff ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Aminsalzen von Triazolen und 1- und 5-substituierten Aminsalzen von Tetrazolen und trocken vermischt ist mit einem ersten Oxidationsmittel, bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin die Gaserzeugungsmittelzusammensetzung eine Mischung umfasst aus: einem hoch stickstoffhaltigen Nicht-Azid Brennstoff ausgewählt aus der Klasse bestehend aus 1-, 3- und 5-substituierten Aminsalzen von Triazolen und 1- und 5-substituierten Aminsalzen von Tetrazolen, der Brennstoff in einer Konzentration von 15 bis 65 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzun^g angewendet wird; und einem Oxidationsmittel bestehend aus phasenstabilisiertem Ammoniumnitrat, das Oxidationsmittel in einer Konzentration von 35 bis 85 Gew.-% der Gaserzeugungsmittelzusammensetzung angewendet wird, worin der Brennstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Monoguanidinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Diguanidinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Monoaminoguanidinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Diaminoguanidinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Monohydrazinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Dihydrazinsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Monoammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Diammoniumsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Mono-3-amino-1,2,4-triazolsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Di-3-amino-1,2,4-triazolsalz von 5,5'-Bis-1H-tetrazol, Diguanidinsalz von 5,5'-Azobis-1H-tetrazol und Monoammoniumsalz von 5-Nitramino-1H-tetrazol.
Fahrzeuginsassenschutzsystem, umfassend ein Gaserzeugungssystem, das Gaserzeugungssystem umfassend: ein äußeres Gehäuse einschließlich einer Verbrennungskammer, eines ersten Endes und eines zweiten Endes; und einen Endverschluss, gekoppelt an das Gehäuse am ersten Ende in einer Metall-zu-Metall-Dichtung.
Fahrzeuginsassenschutzsystem nach Anspruch 20, worin das äußere Gehäuse einen Durchmesser von etwa 20 Millimeter hat.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin das Gaserzeugungssystem ein filterloses Gaserzeugungssystem ist.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 6, worin das Gaserzeugungssystem ein filterloses Gaserzeugungssystem ist.
Gaserzeugungssystem umfassend: ein äußeres Gehäuse einschließlich einer Verbrennungskammer, eines ersten Endes und eines zweiten Endes; und einen Endverschluss, gekoppelt an das Gehäuse am ersten Ende in einer Metall-zu-Metall-Dichtung.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 24, worin das äußere Gehäuse einen äußeren Durchmesser von etwa 20 Millimeter hat.
Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators, wobei das Verfahren die Schritte umfasst des: Bereitstellens eines äußeren Gehäuses, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende und eine Peripherie hat; Bilden eines äußeren Vorsprungs oberhalb der Peripherie des ersten Endes; Bereitstellen eines Endverschlusses, welcher einen zurückgesetzten Teil aufweist; Einsetzen des Endverschlusses innerhalb des ersten Gehäuses an dem ersten Ende, wobei der äußere Vorsprung und der zurückgesetzte Teil lateral ausgerichtet werden; und; Zusammendrücken des äußeren Vorsprungs mit dem zurückgesetzten Teil.
Gasgenerator, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 26.
Fahrzeuginsassenschutzsystem umfassend einen Gasgenerator, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 26.