DE19532023A1

DE19532023A1 - Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrichtung

Info

Publication number: DE19532023A1
Application number: DE19532023A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Chem Dr Bender; Thomas Dipl Ing Kistler; Hermann Dipl Ing Bauer; Siegfried Dipl Chem Dr Zeuner; Uwe Dipl Ing Doelling
Original assignee: Temic Bayern Chemie Airbag GmbH
Current assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-06
Also published as: US6042146A; WO1997008019A1; KR19990044190A; EP0844949A1; JPH11512048A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrichtung, insbesondere eines Prall kissens (Airbag) zum Schutz für die Insassen eines Kraftfahrzeugs, wobei die Rückhaltevorrichtung mittels eines in einem Druckbehälter gespeicherten inerten Gases oder Gasgemisches befüllt wird gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruches 1.

Ein gattungsgemäßer Hybrid-Gasgenerator ist beispiels weise aus der Patentschrift DE 44 05 997 C1 bekannt.

Für den darin beschriebenen Hybrid-Gasgenerator mit einem pyrotechnischen Gasgenerator und einem Hochdruck behälter, bei dem nach dem Anzünden von Treibstoff heiße Treibgase aus einer Öffnung einer Brennkammer ausströmen und gegen eine gegenüber der Öffnung ange ordneten Dichtscheibe des Hochdruckbehälters blasen und nach dem Öffnen der Dichtscheibe die Treibgase und Gas aus dem Hochdruckbehälter durch Austrittsöffnungen in einen Gassack strömen, wird die Verwendung einer Rezeptur für den Treibstoff mit einem Überschuß an Stoffen zum Erzeugen eines chemisch reaktiven Treib gases, welches die Dichtscheibe an ihrer Oberfläche nicht nur thermisch, sondern auch chemisch angreift und kontinuierlich durchbrennt, vorgeschlagen, um die schließende Dichtscheibe ohne Auftreten eines hohen Schalldrucks zu öffnen.

Der darin beschriebene Hybrid-Gasgenerator weist die Nachteile auf, daß einerseits zwischen dem im Hoch druckbehälter gespeicherten Kaltgas und dem pyrotech nisch erzeugten Heißgas im Mischungsraum nur eine unge nügende Vermischung stattfindet, so daß aufgrund des nur wenig abgekühlten Heißgases eine starke thermische Belastung von Teilen des Gasgenerators und des Prall kissens stattfindet. Daraus ergibt sich zum einen eine erhöhte Verletzungsgefahr für Fahrzeuginsassen und zum anderen sind größere Wandstärken der betroffenen Teile und damit zusätzliches Material und Gewicht erforder lich. Andererseits weist der Gasgenerator ein unrepro duzierbares Öffnungsverhalten der Membrane auf, so daß der Zeitpunkt, zu dem Kaltgas aus dem Hochdruckbehälter austritt, mit einem großen Unsicherheitsfaktor behaftet ist. Der Treibstoff ist so bemessen, daß lediglich die Membrane aufgeschweißt wird und nur eine ungenügende Erwärmung des Druckgases bei niedriger Umgebungstempe ratur erfolgt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Hybrid- Gasgenerator der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrichtung, insbesondere eines Prallkissens (Airbag) zum Schutz für die Insassen eines Kraftfahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:

- die Rückhaltevorrichtung wird mittels eines in einem Druckbehälter gespeicherten inerten Gases oder Gasgemisches befüllt;
- der Druckbehälter weist eine Austrittsöffnung auf, die mit einer berstbaren Membrane verschlossen ist;
- der Austrittsöffnung ist ein Modul zum Öffnen der Membrane zugeordnet;
- das Modul weist eine Anzündeinheit auf;
- die Anzünderhülse ist von einer torusförmigen Treibstoffkammer umgeben;
- zur Zündung des in der Treibstoffkammer gelagerten Treibstoffes weist die Anzünderhülse weitere, radial nach außen gerichtete Düsen auf und schließlich
- sind Strömungsmittel vorgesehen, die das vom Treibstoff erzeugte Heißgas auf die Membrane leiten.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die neuartige Anordnung der Düsen in der Anzünderhülse und der Düsenbohrungen die Membrane, mit der der Hochdruckbehälter verschlossen ist, zu einem früheren Zeitpunkt geöffnet wird. Das Kaltgas wird dadurch früher und folglich besser mit dem pyrotech nisch erzeugten Heißgas der Anzündeinheit vermischt und die thermische Belastung von Teilen des Gasgenerators und des Prallkissens verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich erläutert und anhand einer Figur darge stellt.

Die Figur zeigt einen Hybrid-Gasgenerator 1, bestehend aus einem pyrotechnischen Modul 100 und einem Druckgas behälter 300 mit Befüllvorrichtung 32 und Druckgasbe hälterwandung 33. Mittels einer formschlüssigen Verbin dung 16 werden das Filtergehäuse 2 und der Druckgasbehälter 300 zusammengehalten.

Das pyrotechnische Modul 100 ist als Einschub in einem Filtergehäuse 2 mit Ausblasöffnungen 15 und einem Flansch 4 zur Befestigung eines Prallkissens angeordnet und besteht im wesentlichen aus einer Anzündeinheit 110 und einer Brennkammereinheit 120. Der Druckgasbehälter 300 weist eine Auslaßdüse 310 auf, die mittels der Membrane 311 verschlossen ist. Das Öffnungsverhalten beim Durchschweißen kann durch geeignete Wölbung oder Einkerbung der Membrane 311 und durch den Abstand zwischen Membrane 311 und dem pyrotechnischen Modul 100, der durch einen Abstandshalter 125 hergestellt wird, beeinflußt werden.

Die Anzündeinheit 110 enthält einen elektrisch Anzünder 112 mit einem elektrischen Anschluß 111, der vorzugs weise als Steckereinheit ausgeführt ist. Um den Hybrid- Gasgenerator 1 auszulösen, wird dem elektrischen Anzünder 112 ein hoher Zündstrom zugeführt. Dadurch schmilzt ein im Innern des elektrischen Anzünders 112 angeordneter Schmelzdraht und zündet eine Primärladung 113. Dies hat zur Folge, daß sich eine als Verstärker dienende Sekundärladung 114 entzündet und deren Abbrandprodukte durch eine oder mehrere radiale Düsen 116 und eine oder mehrere axiale Düsen 117 einer Anzünderhülse 115 ausströmen. Die Düsen 116 und 117 sind hierbei konzentrisch auf Teilkreisen angeordnet und können unterschiedlich ausgeformt sein oder einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.

In der Brennkammereinheit 120 ist ein zu Granulat, Rin gen, Tabletten o. ä. geformter Festtreibstoff 121 ange ordnet, der zur Anzünderhülse 115 hin von einer Verdäm mung 118 umgeben ist. Volumenausgleichsmittel 122 sor gen für einen sicheren Halt des Festtreibstoffs 121 und verhindern eine Geräuschentwicklung während des Fahrbe triebs.

Durch den Abbrand der Sekundärladung 114 wird die Membrane 311 aufgeschweißt und gleichzeitig der Fest treibstoff 121 entzündet, wodurch weiteres Heißgas freigesetzt wird.

In einer Vormischzone 131 zwischen Anzünderhülse 115 und dem Boden der Brennkammereinheit 120 werden Heiß partikel der Sekundärladung 114 und Treibgas aus dem Festtreibstoff 121 gemischt und wirken nach Durch strömen von einer oder mehreren Düsenbohrungen 123 auf die Membrane 311 ein, so daß sie durchschweißt wird und das im Druckgasbehälter 300 gespeicherte Gas austreten kann.

In einer Mischzone 132, die mittels des Abstandshalters 125 zwischen der Membrane 311 und der Brennkammerein heit 120 gebildet wird, findet zwischen dem aus dem Druckgasbehälter 300 ausströmenden Kaltgas und dem aus dem Festtreibstoff 121 erzeugten Heißgas eine Vermi schung statt, die sich in einer die Brennkammereinheit 120 umgebenden Mischkammer 133 fortsetzt. Durch diese frühzeitig einsetzende und vollständige Vermischung entsteht ein gut temperiertes Gasgemisch, so daß eine hohe thermische Belastung des Gasgenerators und des Prallkissens durch ungenügend vermischtes Heißgas ver mieden wird.

Die auf die Membrane 311 gerichteten Düsenbohrungen 123 sind auf ihrer der Anzündeinheit 110 zugewandten Seite mit einer Dichtfolie 124 verschlossen, um den meist feuchtigkeitsempfindlichen Festtreibstoff 121 daran zu hindern, Feuchtigkeit aufzunehmen, was zu einer Ver ringerung der Abbrandgeschwindigkeit des Festtreib stoffs 121 führt. Zusätzlich kann mit Hilfe der Dicht folie 124, bei der es sich meistens um eine Aluminium folie handelt, der Druck bestimmt werden, der bei einer Auslösung durch den Abbrand des Festtreibstoffs 121 entsteht. Je länger die Dichtfolie 124 dem sich aufbauenden Druck widersteht, umso höher steigt der Druck in der Brennkammereinheit 120.

Jede Düsenbohrung 123 ist in einer Linie mit der jeweiligen Düse 117 angeordnet, so daß das austretende Heißgas ungebremst auf die Membrane 311 auftrifft.

Der Durchmesser der Düsenbohrungen 123 muß danach bemessen werden, wieviel Heißgas durch sie hindurch strömen muß, um in kürzester Zeit ein Durchbrennen der Membrane 311 zu erreichen, so daß das im Druckgasbe hälter 300 gespeicherte Kaltgas austreten kann.

Wie weiter oben schon beschrieben, vermischt sich in der um die Brennkammereinheit 120 angeordneten Misch kammer 133 das aus dem Druckgasbehälter 300 austretende Kaltgas mit dem in der Brennkammereinheit 120 erzeugten Heißgas zu einem Gasgemisch mit definierter Temperatur, die niedrig genug ist, um das Prallkissen oder Teile des Hybrid-Gasgenerators 1 nicht zu beschädigen. Da der weitaus größte Anteil aus dem sehr reinen Kaltgas besteht, entsteht in der Mischkammer 133 ein kühles und sauberes Gasgemisch; ein aufwendiges mehrstufiges Filtersystem zum Kühlen und Reinigen des Gasstroms ist daher nicht notwendig. Vor den Ausblasöffnungen 15 ist lediglich wenigstens eine Filterlage 14 angeordnet.

Durch den modularen Aufbau ergibt sich eine einfache und kostengünstige Bauweise des Hybrid-Gasgenerators. Die einzelnen Module und der Druckgasbehälter können getrennt vormontiert und überprüft werden, bevor bei der Endmontage alle Baugruppen miteinander verbunden werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrichtung, insbesondere eines Prallkissens (Airbag) zum Schutz für die Insassen eines Kraftfahrzeugs, wobei

a) die Rückhaltevorrichtung mittels eines in einem Druckbehälter (300) gespeicherten inerten Gases oder Gasgemisches befüllt wird;
b) der Druckbehälter (300) eine Austrittsöffnung (310) aufweist, die mit einer berstbaren Membrane (311) verschlossen ist;
c) der Austrittsöffnung (310) ein Modul (100) zum Öffnen der Membrane (311) zugeordnet ist;
d) das Modul (100) eine Anzündeinheit (110) aufweist und wobei
e) zur Anzündeinheit (110) eine Anzünderhülse (115) mit gegenüber der Membrane (311) angeordneten Düsen (117) gehört,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

f) die Anzünderhülse (115) ist von einer torusför migen Treibstoffkammer (119) umgeben;
g) zur Zündung des in der Treibstoffkammer (119) gelagerten Treibstoffes (121) weist die Anzünder hülse (115) weitere, radial nach außen gerichtete Düsen (116) auf und schließlich sind
h) Strömungsmittel (123) vorgesehen, die das vom Treibstoff (121) erzeugte Heißgas auf die Membrane (311) leiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffkammer (119) und die Anzündeinheit (110) von einer Brennkammereinheit (120) aufgenommen werden und die Strömungsmittel (123) als Düsenbohrungen ausgeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen (123) axial zu den ersten Düsen (117) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammereinheit (120) derart ausgebildet ist, daß zwischen den Düsen (117) in der Anzünderhülse (115) und den Düsenbohrungen (123) in der Brenn kammereinheit (120) ein Abstand entsteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Düsenbohrungen (123) zur Anzündeinheit (110) hin eine Dichtfolie (124) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Dichtfolie (124) um eine Aluminium- Dichtfolie handelt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Trenn kammer (119) der Festtreibstoff (121) von einer Ver dämmung (118) umgeben ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (300) im Bereich der Austrittsöffnungen (310) flaschenförmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammereinheit (120) die flaschenförmig ausgebildete Austrittsöffnung (310) im Randbereich umschließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Modul (100) eine Brennkammereinheit (120) und eine Mischkammer (133) aufweist, die in einem Fil tergehäuse (2) mit Ausblasöffnungen (15) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß zur Bildung der Mischkammer (133) das Filter gehäuse (2) die Brennkammereinheit (120) umgibt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß in der Mischkammer (133) wenigstens eine Fil terlage (14) als Feinfilter angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das pyrotechnische Modul (100) und der Druck gasbehälter (300) mittels einer formschlüssigen Verbin dung (16) zusammengehalten werden.