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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator, der für eine in einem Fahrzeug montierte Airbagvorrichtung verwendet werden kann.
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Stand der Technik
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In Seitenaufprall-Airbagvorrichtungen für Kraftfahrzeuge wird wegen der Einschränkungen an einem Montagebereich dafür ein länglicher Gasgenerator verwendet. Ein derartiger länglicher Gasgenerator ist im Allgemeinen so konfiguriert, dass er an einem Ende davon zündet und das Gas aus dem anderen Ende abgibt. Bei einer solchen Gasentladungsform ist es wichtig, dass die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels und die Gasentladung reibungslos verlaufen.
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Die
JP H05-92747 A offenbart eine Airbag-Aufblaseinrichtung, bei der ein Zünder
7 an einem Ende angeordnet ist und eine Gasausströmungsöffnung (Gasentladungsöffnung)
2 in einer Umfangswand eines Behälters (Gehäuses)
1 ausgebildet ist.
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Innerhalb des Gehäuses 1 (Brennkammer 3) sind eine Vielzahl von Gaserzeugungsmittel-Formkörper 5 in axialer Richtung angeordnet, wobei die Gaserzeugungsmittel-Formkörper 5 jeweils eine Form mit einem sich durch ihren Mittelabschnitt erstreckenden Durchgangsloch aufweisen. Wenn die Vielzahl der Gaserzeugungsmittel-Formkörper 5 in axialer Richtung ausgerichtet sind, dann wird ein sich von einem Ende zu dem anderen Ende des Gehäuses erstreckendes Durchgangsloch ausgebildet. Dabei gibt es einen Abschnitt, der mit den Verbrennungsmaterial-Pellets 6 gefüllt und parallel zu der Brennkammer 3 positioniert ist, wobei dieser Abschnitt und die Brennkammer 3 durch einen Verschluss 14 unterteilt sind. Ein zylindrisches Element ist zwischen der Brennkammer 3 und einem äußeren Filter 10 ausgebildet, wobei in der Umfangswand des zylindrischen Elements Gasauslässe 4 ausgebildet sind.
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Die
JP 2003-002153 A offenbart einen Zünder
23, der an einer Endseite eines zylindrischen Gehäuses
1 mit verschlossenen Enden und an der anderen Endseite mit in der Umfangswand ausgebildeten Gasentladungslöchern
8 ausgestaltet ist.
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Bei der Betätigung wird ein Zünder 23 betätigt, um zunächst eine erste Transferladung 22 zu verbrennen und dann weiter eine zweite Transferladung 18 in einer Feuerübertragungseinrichtung 3 zu verbrennen. Als Ergebnis entladen sich Flammen und dergleichen aus einer Feuerübertragungsdüse 28 in einen Hohlraum 17. Die sich in den Hohlraum 17 entladenden Flammen und dergleichen treten in das Innere eines Innenzylinders 5 durch die Gasdurchgangslöcher 15 des Innenzylinders 5 ein und entzünden und verbrennen ein Gaserzeugungsmittel 4, was zu einer Erzeugung eines Hochtemperaturgases führt. Das Hochtemperaturgas tritt durch die Gasdurchgangslöcher 15 in den Hohlraum 17 ein und zerbricht eine Berstplatte 14. Danach tritt das Hochtemperaturgas in eine Filterkammer 12 ein, tritt durch ein Filterelement 10 hindurch und wird dann aus den Gasentladungslöchern 8 ausgestoßen.
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Überblick über die Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Gasgenerator bereit einschließlich: einer Zündkammer mit einem Zünder an einer Seite eines ersten Endabschnitts eines zylindrischen Gehäuses; einen Diffusorabschnitt mit einer Gasentladungsöffnung auf einer Seite eines zweiten Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses, wobei der zweite Endabschnitt an einer dem ersten Endabschnitt axial gegenüberliegenden Seite angeordnet ist; und eine Brennkammer, die zwischen der Zündkammer und dem Diffusorabschnitt angeordnet ist und ein Formteil eines Gaserzeugungsmittels enthält, wobei die Zündkammer und die Brennkammer durch ein teilweise zerbrechbares Schließelement unterteilt sind.
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In dem Gasgenerator ist in der Zündkammer ein Formteil einer Transferladung enthalten und das teilweise zerbrechbare Schließelement wird aufgrund einer Erhöhung eines Drucks in der Zündkammer zerbrochen,
die Brennkammer und der Diffusorabschnitt stehen miteinander in Verbindung,
in der Brennkammer ist ein Innenrohr angeordnet, wobei das Innenrohr sich von der Seite des ersten Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses in Richtung des zweiten Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses erstreckt und das Formteil des Gaserzeugungsmittels ist in einem das Innenrohr umgebenden Raum enthalten,
das Innenrohr ist ein hohles Rohr mit einer Umfangswand, die eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, wobei das Innenrohr einen ersten Endabschnitt, der an einer Seite der Zündkammer offen ist, und einen zweiten Endabschnitt aufweist, der an einer axial gegenüberliegenden Seite zu dem ersten Endabschnitt geschlossen ist,
eine Öffnung des ersten Endabschnitts des Innenrohrs steht in Kontakt mit einem zerbrechbaren Abschnitt des Schließelements, und der geschlossene zweite Endabschnitt des Innenrohrs erstreckt sich in Richtung des Diffusorabschnitts,
ein minimaler Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs ist größer als eine maximale Länge (Lmax) des Formteils der Transferladung, und wenn das Schließelement zerbrochen ist, dient das hohle Rohr als Raum, durch den das Formteil der Transferladung zu dem zweiten Endabschnitt des Innenrohrs wandert.
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Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zünden der oben beschriebenen in der Brennkammer des Gasgenerators enthaltenen Formteile aus dem Gaserzeugungsmittel bereit, wobei das Verfahren umfasst:
- 1) Betätigen des Zünders zum Zünden und Verbrennen der Transferladung in der Zündkammer, um den Druck in der Zündkammer zu erhöhen;
- 2) Zerbrechen eines zerbrechbaren Abschnitts des Schließelements durch den erhöhten Druck in der Zündkammer, um damit eine Verbindung der Zündkammer und des Innenrohrs miteinander zu ermöglichen;
- 3) Entladen des Formteils der Transferladung in einem brennenden Zustand aus der Zündkammer in das Innenrohr und Überführen des Formteils der Transferladung in dem brennenden Zustand in Richtung des geschlossenen zweiten Endabschnitts; und
- 4) Ausstoßen eines von dem in dem Innenrohr kontinuierlich brennenden Formteil der Transferladung erzeugten Verbrennungsprodukts aus den Durchgangslöchern, sowie Zünden und Verbrennen des Formteils des Gaserzeugungsmittels in der Brennkammer.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Jedoch werden die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen lediglich zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
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- 1 ist eine Querschnittsansicht entlang der X-Achse eines Gasgenerators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der 1.
- 3 ist eine Draufsicht auf ein Blockierelement aus 1.
- 4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform, die sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet.
- 5 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform, die sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Gasgenerator bereit, der die Entladezeit des Verbrennungsgases und die Aufblasstartzeit eines Airbags verkürzen kann, selbst wenn der Gasgenerator ein Gasgenerator ist, in dessen länglichem zylindrischen Gehäuse ein Formteil eines Gaserzeugungsmittels enthalten ist.
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Das zylindrische Gehäuse besteht aus einem Metall wie Eisen oder Edelstahl und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Querschnitt ist nicht auf eine Kreisform beschränkt.
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Das zylindrische Gehäuse ist an einem ersten Endabschnitt und an einem zweiten Endabschnitt geöffnet. Der erste Endabschnitt ist durch einen daran angebrachten Zünder verschlossen. Der zweite Endabschnitt ist durch einen daran angebrachten Diffusorabschnitt verschlossen.
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Für das zylindrische Gehäuse kann ein Gehäuse verwendet werden, in dem eine Öffnung an einem der Endabschnitte verschlossen ist, beispielsweise in einem Tiefziehverfahren, wobei an dieser Seite des geschlossenen Endabschnitts eine Gasentladungsöffnung ausgebildet sein kann, um einen Diffusorabschnitt zu bilden.
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Eine Zündkammer umfasst einen bekannten elektrischen Zünder und ein bekanntes Transferladungs-Formteil.
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Der Zünder ist an der geöffneten Seite des ersten Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses angebracht. Zusätzlich zu dem bekannten Transferladungs-Formteil kann das Transferladungs-Formteil einen Gaserzeugungsmittel-Formteil umfassen, der als eine Transferladung dient.
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Ein teilweise zerbrechbares Schließelement, das als Trennwand zwischen der Zündkammer und einer Brennkammer dient, ist ein plattenförmiges Element oder ein kastenförmiges Element mit einer Bodenfläche und einer Seitenfläche, und ist aus Eisen oder rostfreiem Stahl hergestellt.
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Das teilweise zerbrechbare Schließelement wird teilweise zerbrochen, wenn der Druck in der Zündkammer zunimmt. Es ist möglich, als teilweise zerbrechbares Schließelement ein Schließelement zu verwenden, in dem ein geschwächter Abschnitt, wie beispielsweise eine Kerbe mit einer „+“-Form oder ein kreisförmiger verdünnter Abschnitt, in einem zu zerbrechenden Teil ausgebildet ist. Der zerbrechbare Abschnitt des Schließelements ist ein Abschnitt, der einem Innenraum eines Innenrohrs zugewandt ist, was später beschrieben wird, d.h. ein Abschnitt, der einer Öffnung an einem ersten Endabschnitt des Innenrohrs zugewandt ist.
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Ein Formteil eines Gaserzeugungsmittels befindet sich in einem rohrförmigen Raum, d.h. in einem Raum in der Brennkammer außerhalb des Innenrohrs. Das in der Brennkammer enthaltene Formteil des Gaserzeugungsmittels kann der gleiche Typ sein wie die Gaserzeugungsmittel zum Aufblasen von Airbags, die in bekannten Gasgeneratoren verwendet werden.
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Der Diffusorabschnitt enthält eine oder mehrere Gasaustrittsöffnungen und ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das zylindrische Gehäuse ausgebildet.
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Die Form und Struktur des Diffusorabschnitts ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Diffusorabschnitt die Gasentladungsöffnung und eine oder mehrere Gasdurchgangsöffnungen aufweist, die es der Brennkammer ermöglichen, mit dem Innenraum des Diffusorabschnitts in Verbindung zu stehen. Beispielsweise ist es möglich, einen Diffusorabschnitt zu verwenden, der aus einem einzelnen Tassenelement besteht, das eine Umfangswand mit einer darin ausgebildeten Gasentladungsöffnung und eine als Gasdurchgangsöffnung dienende Öffnung aufweist, oder einen Diffusorabschnitt zu verwenden, der aus einer Kombination mehrerer Tassenelemente einschließlich einer Umfangswand mit der Gasdurchgangsöffnung und der Gasentladungsöffnung besteht.
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Eine Verbindungsöffnung (Gasdurchgangsöffnung), die es dem Diffusorabschnitt ermöglicht mit der Brennkammer in Verbindung zu stehen, kann in dem zylindrischen Gehäuse an einer in Bezug auf die Zündkammer axial entgegengesetzten Position ausgebildet sein, oder kann alternativ so positioniert sein, dass sie in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung des zylindrischen Gehäuses zur Oberfläche der inneren Umfangswand des zylindrischen Gehäuses einen Spalt dazwischen weist.
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Das Innenrohr ist ein hohles Rohr aus einem Metall wie Eisen oder rostfreiem Stahl, das in seiner Umfangswand Durchgangslöcher aufweist, durch die ein Verbrennungsprodukt, wie eine Flamme oder hochtemperiertes Gas hindurch strömt.
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Das Innenrohr kann einen konstanten Innendurchmesser und einen konstanten Außendurchmesser aufweisen; oder einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser, die jeweils nicht konstant sind, sondern zum Teil variieren (zum Beispiel weist ein Innenrohr angrenzend und in der Nähe der Öffnung des ersten Endabschnitts einen größeren Innendurchmesser auf); einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser, die sich schrittweise vom ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt verringern; oder einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser, die sich kontinuierlich vom ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt verringern.
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Vorzugsweise sind in dem Innenrohr eine große Anzahl der Durchgangslöcher ausgebildet und zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt verteilt.
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Vorzugsweise ist der zweite Endabschnitt des Innenrohrs weiter in Richtung zur Seite des Diffusorabschnitts positioniert als eine mittlere Position (0,5 L, wobei L die Länge zwischen dem Schließelement und dem Diffusorabschnitt ist). Mit anderen Worten, der zweite Endabschnitt des Innenrohrs ist bevorzugt näher an dem Diffusorabschnitt positioniert. Vorzugsweiser ist der zweite Endabschnitt des Innenrohrs weiter in Richtung zur Seite des Diffusorabschnitts positioniert als eine Position von 0,7 L von dem Schließelement. Noch bevorzugter ist der zweite Endabschnitt des Innenrohrs weiter in Richtung zur Seite des Diffusorabschnitts positioniert als eine Position von 0,8 L von dem Schließelement.
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Die Seite des ersten Endabschnitts des Innenrohrs ist vorzugsweise in einem Zustand fixiert, in dem die Öffnung mit dem zerbrechbaren Abschnitt des Schließelements in Kontakt steht, und bevorzugter umgibt die Öffnung des ersten Endabschnitts den zerbrechbaren Abschnitt des Schließelements.
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Das Verfahren zum Befestigen des Innenrohrs ist nicht speziell eingeschränkt. Daher kann das Innenrohr in einem Zustand fixiert werden, in dem der erste Endabschnitt mit dem Schließelement und der zweite Endabschnitt mit dem Diffusorabschnitt in Kontakt steht; einem Zustand, in dem der erste Endabschnitt von einem ringförmigen Befestigungselement umgeben in das zylindrische Gehäuse eingepasst ist; einem Zustand, in dem die Öffnung des ersten Endabschnitts auf einen konvexen Abschnitt (eine Spitze des konvexen Abschnitts dient als ein zerbrechbarer Abschnitt) eines zerbrechbaren Elements eingepasst ist; und/oder in einem Zustand, in dem die Öffnung des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs geschlossen ist, indem sie beispielsweise auf einen am Diffusorabschnitt ausgebildeten konvexen Abschnitt aufgesetzt wird.
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Der minimale Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs ist größer als die maximale Länge (Lmax) des Formteils der Transferladung. Der minimale Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs ist der kleinste Innendurchmesser, wenn der Innendurchmesser des Innenrohrs nicht konstant ist. Wenn der Innendurchmesser des Innenrohrs konstant ist, ist der minimale Durchmesser (Dmin) des Innenrohrs der konstante Innendurchmesser.
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Die maximale Länge (Lmax) des Formteils der Transferladung ist in einem Fall eines kugelförmigen Formteils der Transferladung der Durchmesser, in einem Fall eines ellipsoidförmigen Formteils der Transferladung die axiale Hauptlänge; in einem Fall eines säulenförmigen Formteils der Transferladung die Länge, in einem Fall eines scheibenförmigen Formteils der Transferladung der Durchmesser, oder in einem Fall eines undefiniert geformten Formteils der Transferladung (beispielsweise eine teilweise deformierte Kugelform) die Länge des längsten Abschnitts. Mit anderen Worten ist die Länge Lmax für ein einzelnes Teil des Formteils der Transferladung die längste Länge des Durchmessers, der Hauptachsenlänge und einer Seitenlänge.
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Da die Öffnung an der Seite des ersten Endabschnitts des Innenrohrs in Kontakt mit dem zerbrechbaren Abschnitt des Schließelements steht, stehen die Zündkammer und das Innenrohr miteinander in Verbindung, sobald der zerbrechbare Abschnitt des Schließelements zerbrochen und durch den erhöhten Druck in der Zündkammer während der Betätigung geöffnet ist. Ein anderer Abschnitt als der zerbrechbare Abschnitt in dem Schließelement wird nicht zerbrochen.
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Da die oben beschriebene Beziehung zwischen Dmin > Lmax erfüllt ist, sobald das Schließelement zu einem Zeitpunkt, indem der Druck in der Zündkammer ausreichend erhöht wurde, zerbrochen ist, wodurch ein Verbindungszustand hergestellt ist, werden die Formteile der Transferladung in einem brennenden Zustand aus der Zündungskammer durch die Öffnung des ersten Endabschnitts des Innenrohrs in das Innere des Innenrohrs eingespritzt und wandern durch das Hohlrohr in Richtung des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs. Zu diesem Zeitpunkt wird in Abhängigkeit der Ausbreitungsdichte der Formteile der Transferladung zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt des Innenrohrs, wobei die Formteile der Transferladung übertragen wurden und sich in einem brennenden Zustand befinden, ist die Verteilungsdichte an der Seite des zweiten Endabschnitts höher und die Verteilungsdichte an der Seite des ersten Endabschnitts niedriger.
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Danach strömt das aus dem Formteil der Transferladung in einem brennenden Zustand ausgestoßene Hochtemperaturgas durch die Durchgangslöcher des Innenrohrs in die Brennkammer, und somit wird der Formgegenstand des Gaserzeugungsmittels gezündet und verbrannt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Formteil des Gaserzeugungsmittels, das in Kontakt steht mit der Seite des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs nahe dem Diffusorabschnitt, in dem die Verteilungsdichte der Formteile der Transferladung in brennendem Zustand zunimmt, eher verbrennen. Als Folge wird die Zeitspanne von der Auslösung des Zünders bis zur Abgabe des Verbrennungsgases über die Gasentladungsöffnung kürzer. Selbst wenn ein längliches zylindrisches Gehäuse verwendet wird, ist es daher möglich, die Zeitspanne von der Auslösung des Zünders bis zum Beginn der Abgabe des Gases durch die Verbrennung des Formteils des Gaserzeugungsmittels (dem Beginn der Abgabe von Gas aus der Gasentladungsöffnung) zu verkürzen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist das in der Zündkammer enthaltene Formteil der Transferladung ein pelletartiger Körper. Das Verhältnis (Lmax/Dmin) der maximalen Länge (Lmax) des Formteils der Transferladung, das in diesem Fall der pelletartige Körper ist, zum minimalen Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 0,6.
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Wenn das Verhältnis Lmax/Dmin zwischen 0,1 bis 0,6 beträgt, dann wird bei der Auslösung die Übertragung der Formteile der Transferladung in einem brennenden Zustand in Richtung des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs erleichtert. Daher kann die Zeitspanne von der Auslösung des Zünders bis zum Beginn der Entladung des Gases vorteilhaft verkürzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung nimmt die Öffnungsfläche der Durchgangslöcher pro Flächeneinheit in Bezug auf die Vielzahl der in der Umfangswand des Innenrohrs ausgebildeten Durchgangslöcher von dem ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt hin zu, wobei ein Öffnungsdurchmesser des Durchgangslochs kleiner ist als der kürzeste Abschnitt des Formteils des in der Brennkammer enthaltenen Gaserzeugungsmittels.
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Der kürzeste Teil ist die kürzeste Länge aus dem Durchmesser, der Hauptachsenlänge und einer Seitenlänge eines Teils des Gaserzeugungsmittels.
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Beispiele für die Ausgestaltungen, in denen die Öffnungsfläche der Vielzahl von Durchgangslöchern pro Flächeneinheit von dem ersten Endabschnitt in Richtung des zweiten Endabschnitts zunimmt, umfassen eine Ausgestaltung, bei der die Öffnungsdurchmesser der Durchgangslöcher alle gleich sind und die Anzahl der Durchgangslöcher pro Flächeneinheit erhöht wird sowie eine Ausgestaltung, bei der die Öffnungsdurchmesser der Durchgangslöcher nicht gleich sind, aber die Anzahldichte der Durchgangslöcher vom ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt hin konstant sind, wobei sich die Öffnungsdurchmesser der Durchgangslöcher schrittweise oder kontinuierlich vom ersten Endabschnitt in Richtung des zweiten Endabschnitts vergrößern.
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Wenn die Öffnungsfläche der Vielzahl von Durchgangslöchern pro Flächeneinheit vom ersten Endabschnitt zum zweiten Endabschnitt hin zunimmt, dann brennen die Formteile des Gaserzeugungsmittels eher, die in Kontakt mit der Seite des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs stehen, die sich in der Nähe des Diffusorabschnitts befindet. Infolgedessen wird die Zeitspanne bis zur Abgabe des Verbrennungsgases über die Gasentladungsöffnung kürzer, und daher kann die Zeitspanne von der Betätigung des Zünders bis zum Beginn der Abgabe des Gases vorteilhaft verkürzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung liegt ein Verhältnis (Dmax/D) von einem maximalen Außendurchmesser (Dmax) des Innenrohrs zu einem Innendurchmesser (D) des zylindrischen Gehäuses zwischen 0,15 bis 0,50.
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Wenn das Verhältnis Dmax/D zwischen 0,15 bis 0,50 liegt, kann ein ausreichendes Volumen der Brennkammer sichergestellt werden, und die Übertragung der Formteile der Transferladung in einem brennenden Zustand in das Innenrohr wird erleichtert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung umfasst der Diffusorabschnitt eine Kombination aus einem ersten Tassenelement und einem zweiten Tassenelement, wobei das erste Tassenelement einen ersten Bodenabschnitt, eine erste Umfangswand, einschließlich einer Vielzahl von darin ausgebildeten Gasentladungsöffnungen sowie eine erste Öffnung, und das zweite Tassenelement einen zweiten Bodenabschnitt, eine zweite Umfangswand, einschließlich einer Vielzahl von darin ausgebildeten Gasdurchgangsöffnungen sowie eine zweite Öffnung, aufweist,
wobei
das erste Tassenelement und das zweite Tassenelement derart vorgesehen sind, dass eine Seite der zweiten Öffnung des zweiten Tassenelements in die erste Öffnung des ersten TAssenelements eingepasst ist und eine innere Oberfläche der ersten Umfangswand in Kontakt mit einer äußeren Oberfläche der zweiten Umfangswand steht,
das erste Tassenelement des Diffusorabschnitts in das zylindrische Gehäuse eingepasst ist,
in einem Zustand, in dem ein Teil der ersten Umfangswand, der sich auf der Seite der ersten Öffnung befindet und der nicht die Gasentladungsöffnung enthält, in Kontakt mit einer inneren Oberfläche der Umfangswand in der Nähe der Öffnung des zweiten Endabschnitts des zylindrischen Gehäuses steht,
der zweite Bodenabschnitt des zweiten Tassenelements der Zündkammer zugewandt ist und die zweite Umfangswand des zweiten Tassenelements in einer Weise angeordnet ist, dass ein Ringspalt zwischen der zweiten Umfangswand und der inneren Oberfläche der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses ausgebildet ist, und
der zweite Endabschnitt des Innenrohrs durch den zweiten Bodenabschnitt des zweiten Tassenelements verschlossen ist.
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Der Diffusorabschnitt in der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst die erste Übertragung der Formteile der Transferladung in einem brennenden Zustand in Richtung des zweiten Endabschnitts des Innenrohrs des ersten Tassenelements und des zweiten Tassenelements, wobei die Öffnungen des ersten Tassenelements und des zweiten Tassenelements miteinander kombiniert werden.
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Die Vielzahl der Gasentladungsöffnungen sind in der ersten Umfangswand des ersten Tassenelements ausgebildet und somit sind die Vielzahl der Gasentladungsöffnungen in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des zylindrischen Gehäuses ausgerichtet. Die Vielzahl der Gasdurchgangsöffnungen sind in der zweiten Umfangswand des zweiten Tassenelements ausgebildet und somit sind die Vielzahl der Gasdurchgangsöffnungen in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des zylindrischen Gehäuses ausgerichtet und so positioniert, dass sie der inneren Oberfläche der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses mit einem Spalt dazwischen zugewandt sind.
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Eine Ausgestaltung, in der der zweite Endabschnitt (die Öffnung des zweiten Endabschnitts) des Innenrohrs durch den zweiten Bodenabschnitt des zweiten Tassenelements verschlossen ist, kann durch eine Ausgestaltung umgesetzt werden, bei der die Öffnung des zweiten Endabschnitts in Kontakt mit dem zweiten Bodenabschnitt steht sowie durch eine Ausgestaltung, bei der die Öffnung des zweiten Endabschnitts durch Aufsetzen auf einen am zweiten Bodenabschnitt ausgebildeten konvexen Abschnitt verschlossen ist, oder durch eine Ausgestaltung, bei der die Öffnung des zweiten Endabschnitts in eine in dem zweiten Bodenabschnitt ausgebildete kreisförmige Nut eingepasst ist.
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In dem Zündverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie unter 1) und 2) beschrieben, sind die Zündkammer und das Innenrohr durch das Schließelement unterteilt und dadurch kann, wenn der Druck in der Zündkammer ausreichend erhöht wird, das Schließelement zerbrochen werden, damit die Zündkammer mit dem Inneren des Innenrohrs in Verbindung steht.
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Danach strömt, wie unter 3) beschrieben, das Formteil der Transferladung in einem brennenden Zustand aus der Zündkammer in einer heftigen Weise in das Innenrohr und eine größere Anzahl der Formteile der Transferladung wird in einem brennenden Zustand in Richtung des geschlossenen zweiten Endabschnitts des Innenrohrs übertragen. Infolgedessen ist es eher möglich, dass die Formteile des Gaserzeugungsmittels, die in Kontakt mit dem zweiten Endabschnitt des Innenrohrs in der Nähe des Diffusorabschnitts stehen, verbrennen und somit zu einem früheren Zeitpunkt der Betätigung das Verbrennungsgas erzeugt und aus den Gasentladungsöffnungen ausgestoßen wird. Daher kann die Zeitspanne von der Betätigung des Zünders bis zum Beginn der Entladung des Gases verkürzt werden.
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Der Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Gasgenerator für eine in einem Kraftfahrzeug montierte Airbagvorrichtung verwendet werden und kann insbesondere als Gasgenerator für eine Seitenaufprall-Airbagvorrichtung verwendet werden, die in einem kleinen Raum zwischen einem Insassen und einer Fahrzeugkarosserie eingesetzt wird.
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Trotz der Verwendung eines länglichen zylindrischen Gehäuses kann der Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung die Zeitspanne von der Betätigung des Zünders bis zum Beginn der Gasentladung verkürzen und somit auch die Zeitspanne bis zum Beginn des Aufblasens des Airbags verkürzen.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Gasgenerator
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Gasgenerator in den Fig. 1 und 2
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Ein Gasgenerator 1 umfasst eine Zündkammer 20 und einen Diffusorabschnitt 40, wobei die Zündkammer 20 an einer offenen Seite eines ersten Endabschnitts 10a eines zylindrischen Gehäuses 10 angeordnet ist und der Diffusorabschnitt 40 an einer offenen Seite eines zweiten Endabschnitts 10b des zylindrischen Gehäuses 10 angeordnet ist, die sich auf einer dem ersten Endabschnitt 10a axial gegenüberliegenden Seite befindet. Der Gasgenerator 1 umfasst in dem zylindrischen Gehäuse 10 weiter eine Brennkammer 30, die zwischen der Zündkammer 20 und dem Diffusorabschnitt 40 angeordnet ist.
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Ein Zünder 21 ist an der Öffnung des ersten Endabschnitts 10a des zylindrischen Gehäuses 10 angebracht, wobei die Öffnung durch den Zünder 21 verschlossen ist. Der Zünder 21 ist durch ein Integrieren eines metallischen Zündkragens 23 und eines Zündkörpers einschließlich eines Zündabschnitts 22 ausgebildet, wobei dazwischen ein Kunstharz (nicht dargestellt) angeordnet ist.
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Ein O-Ring 24 ist zwischen einer inneren Oberfläche 11 der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses 10 und dem Zündkragen 23 angeordnet. Ein Führungselement 25 ist um den Zündabschnitt 22 herum angeordnet und so ausgebildet, dass es die während der Betätigung erzeugten Flammen und dergleichen in Richtung eines Schließelements 29 lenkt.
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Formteile der Transferladung 26, die in einer Form eines pelletartigen Körpers vorliegen, sind in der Zündkammer 20 enthalten. Die Formteile der Transferladung 26 können jeweils eine kugelförmige Form oder eine dazu ähnliche Form aufweisen oder können eine zylindrische Form aufweisen.
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Die Zündkammer 20 und die Brennkammer 30 werden durch das Schließelement 29 einschließlich eines Bodenabschnitts 29a und eines Seitenabschnitts 29b voneinander getrennt. Das Schließelement 29 ist in das zylindrische Gehäuse 10 eingepresst und wird von dem in der Zündkammer 20 enthaltenen Formteil der Transferladung 26 gestützt.
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Der Diffusorabschnitt 40 mit dem ersten Tassenelement 41 und einem zweiten Tassenelement 51 ist an einer offenen Seite des zweiten Endabschnitts 10b des zylindrischen Gehäuses 10 angebracht.
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Das erste Tassenelement 41 umfasst einen ersten Bodenabschnitt 42, eine erste Umfangswand 44, in der die Gasentladungsöffnungen 43 ausgebildet sind, und eine erste Öffnung 45. Das erste Tassenelement 41 umfasst an der Seite der ersten Öffnung 45 einen ersten Flansch 46 und eine erste ringförmige Wand 47, die sich senkrecht von dem ersten Flansch 46 erstreckt. Das zweite Tassenelement 51 umfasst einen zweiten Bodenabschnitt 52, eine zweite Umfangswand 54, in der Gasdurchgangsöffnungen 53 ausgebildet sind, und eine zweite Öffnung 55. Das zweite Tassenelement 51 umfasst an der Seite der zweiten Öffnung 55 einen kurzen zweiten Flansch 56.
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Ein Dichtungsband (nicht dargestellt) wird von innen an eine der Gasentladungsöffnungen 43 oder der Gasdurchgangsöffnungen 53 geklebt.
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Das erste Tassenelement 41 und das zweite Tassenelement 51 werden miteinander verbunden, indem die Seite der zweiten Öffnung 55 des zweiten Tassenelements 51 in die erste Öffnung 45 des ersten Tassenelements 41 eingepasst und die innere Oberfläche der ersten ringförmigen Wand 47 in Kontakt mit dem zweiten Flansch 56 gebracht wird.
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Das erste Tassenelement 41 wird in einem Zustand in das zylindrische Gehäuse 10 eingepasst und daran angeschweißt, in dem der erste Flansch 46 und die erste ringförmige Wand 47 in Kontakt mit der inneren Oberfläche 11 der Umfangswand nahe der Öffnung des zweiten Endabschnitts 10b des zylindrischen Gehäuses 10 steht. Weiterhin blickt der zweite Bodenabschnitt 52 des zweiten Tassenelements 51 in Richtung der Innenseite der Brennkammer 30 und die zweite Umfangswand 54 des zweiten Tassenelements 51 ist in einer Weise angeordnet, dass zwischen der zweiten Umfangswand 54 und der inneren Oberfläche 11 der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses 10 ein ringförmiger Spalt 57 ausgebildet ist.
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Ein hohles Innenrohr 31 ist innerhalb der Brennkammer 30 angeordnet und Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 sind in dem das Innenrohr 31 umgebenden Raum enthalten. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Innenrohrs 31 sind konstant.
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Das Verhältnis (Dmax/D) des Außendurchmessers (Dmax) des Innenrohrs 31 zum Innendurchmesser (D) des zylindrischen Gehäuses 10 beträgt etwa 0,35 und dadurch wird ein Raum gewährleistet, in dem eine benötigte Menge der Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 enthalten ist und in dem das Innenrohr 31 angeordnet ist.
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Die Brennkammer 30 und der Diffusorabschnitt 40 stehen durch die Gasdurchgangsöffnungen 53 des zweiten Tassenelements 51 direkt miteinander in Verbindung.
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Das Innenrohr 31 ist geschlossen ausgebildet, wobei die Öffnung des ersten Endabschnitts 31a, der ein Endabschnitt auf der Seite der Zündkammer 20 ist, in Kontakt mit dem Schließelement 29 steht, während die Öffnung des zweiten Endabschnitts 31b, der sich auf einer dem ersten Endabschnitt 31a axial gegenüberliegenden Seite befindet, verschlossen ist durch das Aufsetzen auf einen vorstehenden Abschnitt 52a, der in dem zweiten Bodenabschnitt 52 des zweiten Tassenelements 51 ausgebildet ist.
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Der erste Endabschnitt 31a des Innenrohrs 31 wird durch ein Einpassen in ein Loch eines ringförmigen Elements 28, das in Kontakt mit dem Schließelement 29 angeordnet ist, befestigt.
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Das ringförmige Element 28 wird radial von der inneren Oberfläche 11 der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses 10 gestützt, wobei die äußere Oberfläche der Umfangswand des ringförmigen Elements 28 in Kontakt mit der inneren Oberfläche 11 der Umfangswand steht. Weiterhin steht das ringförmige Element 28 in Kontakt mit und wird in beiden Richtungen entlang einer Achse X durch das Schließelement 29 und eine Vielzahl von nach innen vorstehenden Abschnitten 12, die an der inneren Oberfläche 11 der Umfangswand des zylindrischen Gehäuses 10 ausgebildet sind, gestützt.
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Die Öffnung des ersten Endabschnitts 31a des Innenrohrs 31 steht in Kontakt mit dem Schließelement 29 und umgibt einen kreisförmigen zerbrechbaren Abschnitt 29c des Schließelements 29 (siehe 3), in dem eine „+“-förmige Kerbe 29d ausgebildet ist.
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Eine Anzahl von Durchgangslöchern 32 mit gleichen Öffnungsdurchmessern ist in der Umfangswand des Innenrohrs 31 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 32 sind mit Zwischenräumen in axialer Richtung und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet. Die Anzahl der Durchgangslöcher 32 im Innenrohr 31 nimmt vom ersten Endabschnitt 31a in Richtung des zweiten Endabschnitts 31b allmählich zu, was zu einer allmählichen Vergrößerung der Öffnungsfläche der Durchgangslöcher 32 pro Flächeneinheit führt.
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Der Öffnungsdurchmesser des Durchgangslochs 32 ist kleiner als der kürzeste Abschnitt der in der Brennkammer 30 enthaltenen Formteile des Gaserzeugungsmittels 33, und dadurch wird verhindert, dass die Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 in die Durchgangslöcher 32 passen.
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Der Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs 31 ist größer als die maximale Länge (Lmax) des Formteils der Transferladung 26, wobei das Verhältnis (Lmax/Dmin) der maximalen Länge (Lmax) der Formteile der Transferladung zum Innendurchmesser (Dmin) des Innenrohrs 31 etwa 0,45 beträgt.
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Nachfolgende wird der Betrieb einschließlich der Einbindung des Verfahrens zum Zünden und Verbrennen der Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 unter Verwendung des in 1 dargestellten Gasgenerators 1 in einer Airbagvorrichtung beschrieben.
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Wenn der Zünder 21 betätigt wird, wird in dem Zündabschnitt 22 ein Verbrennungsprodukt, wie etwa Flammen, erzeugt und die Formteile der Transferladung 26 in der Zündkammer 20 werden gezündet und verbrannt (1).
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Wenn der Druck in der Zündkammer 20 ansteigt, wird der zerbrechbare Abschnitt 29c des Schließelements 29 (siehe 3) zerbrochen, wodurch die Zündkammer 20 mit dem inneren Bereich des Innenrohrs 31 (2) in Verbindung steht.
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Danach strömen die Formteile der Transferladung 26 in einem brennenden Zustand in das Innenrohr 31 und wandern in Richtung des zweiten Endabschnitts 31b, was zu einem Zustand führt, in dem eine größere Anzahl der Formteile der Transferladung 26 in einem brennenden Zustand auf der Seite des zweiten Endabschnitts 31b vorhanden sind als auf der Seite des ersten Endabschnitts 31a. Zusätzlich wird aufgrund der erhöhten Dichte der Durchgangslöcher 32 auf der Seite des zweiten Endabschnitts 31b eine größere Menge von Verbrennungsprodukten, wie etwa Flammen und heißes Gas, aus den Durchgangslöchern 32 ausgestoßen, die an der Seite (3), (4) des zweiten Endabschnitts 31b angeordnet sind.
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Als Folge beginnen in der Brennkammer 30 die Formteile des Gaserzeugungsmittels 33, die näher am Diffusorabschnitt 40 sind, zu verbrennen und Verbrennungsgas zu erzeugen. Das Verbrennungsgas strömt durch die Gasdurchgangsöffnungen 53 in den Diffusorabschnitt 40 und wird dann aus den Gasentladungsöffnungen 43 ausgestoßen, um den Airbag aufzublasen.
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Danach werden die in der Brennkammer 30 verbliebenen Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 durch das aus den Durchgangslöchern 32 des Innenrohrs 31 ausgestoßene Verbrennungsprodukt verbrannt und erzeugen Verbrennungsgas. Dann strömt das Verbrennungsgas durch die Gasdurchgangsöffnungen 53 und wird aus den Gasentladungsöffnungen 43 abgegeben, um den Airbag aufzublasen.
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Es ist zu beachten, dass das Schließelement 29 nur in dem zerbrechbaren Teil davon zerbricht, während andere Teile davon nicht zerbrechen. Dadurch treten alle Formteile der Transferladung 26 in einem brennenden Zustand aus der Zündkammer 20 in das Innenrohr 31 ein.
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Wenn der in 1 dargestellte Gasgenerator 1 auf diese Weise verwendet wird, wird die Zündung und Verbrennung der in der Nähe des Diffusorabschnitts 40 enthaltenen Formteile des Gaserzeugungsmittels 33 erleichtert, und somit kann die Zeitspanne zum Erzeugen von Verbrennungsgas verkürzt werden. Als Folge kann die Zeitspanne von der Betätigung des Zünders bis zum Beginn der Gasentladung verkürzt werden und die Zeitspanne bis zum Beginn des Aufblasens des Airbags kann weiter verkürzt werden.
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Gasgenerator in Fig. 4
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Der in 4 dargestellte Gasgenerator 1A ist der Gleiche wie der Gasgenerator 1 in 1, mit Ausnahme der Form des Innenrohrs.
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Ein Innenrohr 131 unterscheidet sich von dem Innenrohr 31 in 1 nur dadurch, dass das Innenrohr 131 an der Seite des ersten Endabschnitts 131a (der Seite des Schließelements 29) eine ringförmige, abgewinkelte Wand 132 aufweist, die zur Bildung einer Trichterform aufgeweitet ist. Der Gasgenerator 1A in 4 arbeitet ähnlich wie der Gasgenerator 1 in 1. Da der erste Endabschnitt 131a des Innenrohrs 131 jedoch die ringförmige, abgewinkelte Wand 132 aufweist, die zur Bildung einer Trichterform aufgeweitet ist, kann das Einführen der Formteile der Transferladung 26 in einem brennenden Zustand in das Innenrohr 131 weiter erleichtert werden.
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Wenn das Innenrohr 131 verwendet wird, kann die Größe des zerbrechbaren Abschnitts 29c des Schließelements 29 auch entsprechend der Größe der Öffnung der ringförmigen, abgewinkelten Wand 132, die zur Bildung einer Trichterform aufgeweitet ist, vergrößert werden.
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Gasgenerator in Fig. 5
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Ein Gasgenerator 1B aus 5 ist der Gleiche wie der Gasgenerator 1 in 1, mit Ausnahme der Form des Schließelements 129.
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Das Schließelement 129 umfasst einen Bodenabschnitt 129a, einen Seitenabschnitt 129b, der sich von dem Bodenabschnitt 129a zum Zünder 21 erstreckt, und einen säulenförmigen Vorsprung 129c, der vom Mittelabschnitt des Bodenabschnitts 129a zur gegenüberliegenden Seite des Seitenabschnitts 129b vorsteht. Die obere Oberfläche des säulenförmigen Vorsprungs 129c ist ein zerbrechbarer Abschnitt 129d (ein Abschnitt entsprechend dem Abschnitt 29c in 3).
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Auf diese Weise kann in einem der Betätigung vorgelagerten Zustand die Menge der Formteile der Transferladung 26 erhöht werden, da der zerbrechbare Abschnitt 129d des Schließelements 129 in dem Innenrohr 31 liegt, und bei einer Betätigung die Übertragung der Formteile der Transferladung 26 in einem brennenden Zustand gleichmäßiger implementiert werden kann.
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Es ist möglich, eine Ausführungsform zu verwenden, bei der das Schließelement 129 aus dem Gasgenerator 1B in 5 und das Innenrohr 131 aus dem Gasgenerator 1A in 4 kombiniert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist wie oben beschrieben vorgesehen. Natürlich umfasst die vorliegende Erfindung Varianten in verschiedenen Formen innerhalb dessen Umfangs, und diese Variationen werden nicht als Abweichung vom Umfang der Erfindung angesehen. Entsprechend sind alle Modifikationen, die von einem Fachmann eindeutig als Variation der vorliegenden Erfindung angesehen werden, im Umfang der folgenden Ansprüche enthalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H0592747 A [0003]
- JP 2003002153 A [0005]
