DE19631315A1 - Hybrid-Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Gasgenerator, der eine anzündbare gaserzeugende Feststoffladung sowie eine ein Gas enthaltende Speicherkammer enthält.

Aus EP 0 616 578 B1 ist ein Hybrid-Gasgenerator für Airbags bekannt, der in einer Brennkammer eine anzünd­ bare Feststoffladung und in einer Speicherkammer ein unter Druck stehendes Gas enthält. Beim Auslösen des Gasgenerators zündet ein Anzündelement die Feststoff­ ladung. Durch die entstehenden Brenngase wird ein hoh­ ler Kolben angetrieben, der ein die Speicherkammer ver­ schließendes Schließelement durchstößt, wodurch das in der Speicherkammer enthaltene unter Druck stehende Gas zum Auslaß ausströmen kann. Ferner strömen die von der Feststoffladung erzeugten Brenngase in die Speicherkam­ mer ein, wo sie sich mit dem Druckgas vermischen. Beim Zerstören des Schließelementes strömt zunächst kaltes Druckgas zum Auslaß. Dadurch wird verhindert, daß die heißen Brenngase zuerst in den Airbag gelangen. An­ schließend strömt ein Gemisch aus Kaltgas und Brenngas in den Airbag ein. Die Funktionsweise des bekannten Gasgenerators hängt wesentlich von der Art der Zerstö­ rung des Schließelements ab. Wenn diese Zerstörung un­ vollständig ist, wird der Weg von der Speicherkammer zum Auslaß durch Reste des Schließelements teilweise versperrt. Ferner wird der Strömungsquerschnitt dieses Weges durch den vorgeschobenen Kolben reduziert.

Ferner ist aus EP 0 669 231 A2 ein Hybrid-Gasgenerator bekannt, bei dem zwischen einer die Feststoffladung enthaltenden Brennkammer und einer ein Druckgas enthal­ tenden Speicherkammer eine Mischkammer angeordnet ist. Die Brennkammer und die Speicherkammer sind durch Dichtscheiben abgedichtet, welche durch die Brenngase der Feststoffladung zerstört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybrid- Gasgenerator zu schaffen, bei dem die Brenngase und das in der Mischkammer enthaltene Druckgas im Auslösefall ungehindert ausströmen können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Hybrid-Gasgenerator wird der Kolben aus dem Kolbenlager, in dem er im Ruhezustand enthalten ist, vollständig entfernt, indem er entweder bis in die Mischkammer hinein vorgetrieben wird, oder indem er sich unter der Einwirkung der Brenngase zer­ setzt. Durch die vollständige Abwesenheit des Kolbens an der Öffnung für den Austritt der Brenngase und des Druckgases können keine undefinierbaren Drosselungen des Gasaustritts durch willkürliche Kolbenstellungen oder Reste des Schließelements auftreten. Der Kolben wird aus dem Bereich, in dem sich die Öffnung befindet, vollständig entfernt. Vorzugsweise dringt er in die Speicherkammer ein, wo er anschließend ohne die Mög­ lichkeit des Zurückbewegens verbleibt.

Bei einer ersten Variante der Erfindung ist die Fest­ stoffladung in einer gehäusefesten Brennkammer enthal­ ten, wo sie abbrennt. Der Kolben ist vor dieser Brenn­ kammer in einem Kolbenlager untergebracht und er wird beim Abbrennen der Feststoffladung in die Speicherkam­ mer hinein beschleunigt. Bei einer zweiten Variante ist die Feststoffladung in dem hohlen Kolben enthalten. Beim Abbrennen der Feststoffladung wird der Kolben zu­ sammen mit der Ladung nach Art einer Rakete beschleu­ nigt, um das Schließelement zu durchstoßen und dann in die Speicherkammer einzudringen. In der Speicherkammer vermischen sich die Brenngase mit dem Speichergas, be­ vor sie durch die Öffnung hindurch austreten.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Hybrid-Gasgene­ rators im Anfangszustand,

Fig. 2 den Gasgenerator nach Fig. 1 während der Gas­ abgabe,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Gasgenerators und

Fig. 4 den Gasgenerator nach Fig. 3 während der Gas­ abgabe.

Der Gasgenerator nach den Fig. 1 und 2 weist eine Brennkammer 10 auf, in der eine pyrotechnische Fest­ stoffladung 11 enthalten ist. Die Feststoffladung 11 kann durch ein Anzündelement 12 elektrisch angezündet werden. Die Brennkammer 10 ist von einer Brennkammer­ wand 13 umgeben. Sie steht über einen axialen Durchlaß 14 mit einem Kolbenlager 15 in Verbindung, in dem ein Kolben 16 abdichtend enthalten ist, so daß er den Durchlaß 14 versperrt. An dem Kolbenlager 15 ist eine radiale Öffnung 17 vorgesehen.

Der Kolben 16 liegt mit seiner Vorderseite an einem Schließelement 18 an, welches die Speicherkammer 19 verschließt und stützt das Schließelement 18 ab. Die Speicherkammer 19 ist in axialer Verlängerung der Brennkammer 10 angeordnet und sie enthält ein unter Druck stehendes Gas. Das Schließelement 18 verschließt eine Öffnung 20 der Speicherkammer 19. Diese Öffnung 20 wird von dem vorderen Ende des Kolbens 16 ausgefüllt. Das Schließelement 18 besteht beispielsweise aus einer Metallscheibe, deren Rand mit der Wand der Speicherkam­ mer 19 durch Schweißung verbunden ist, während der Mit­ telteil von dem Kolben 16 herausgebrochen werden kann.

Die Einheit, die aus der Brennkammer 10, dem Kolbenla­ ger 15 und der Speicherkammer 19 besteht, bildet eine zylindrische Struktur, welche von einem Mantel 21 mit Abstand umgeben ist. Zwischen dieser Struktur und dem Mantel 21 befindet sich ein Ringraum, der die Mischkam­ mer 22 bildet. Die Öffnung 17 führt in diese Mischkam­ mer 22 hinein. Am vorderen Ende der Mischkammer 22 be­ finden sich Austrittsöffnungen 23, durch die das Gasge­ misch aus dem Gasgenerator austritt, um beispielsweise einem Luftsack zugeführt zu werden. Die Mischkammer 22 erstreckt sich also über die gesamte Länge der Spei­ cherkammer 19 und zudem noch über die Länge des Kolben­ lagers 15 und der Brennkammer 10.

Nach dem Auslösen des Anzündelements 12 brennt die Feststoffladung 11 ab. Durch den Druck der Brenngase wird der Kolben 16 aus dem Kolbenlager 16 herausge­ drückt. Dabei durchdringt er das Schließelement 18, das dadurch zerstört wird. Der zylindrische Kolben 16 wird vollständig durch die Öffnung 20 hindurchgedrückt, so daß er mit seiner gesamten Länge in die Speicherkammer 19 eindringt. Durch das Volumen des Kolbens 16 wird ein entsprechendes Gasvolumen in der Speicherkammer 19 ver­ drängt, so daß der Ausschiebedruck noch vergrößert wird.

Aus der Brennkammer 10 und der Speicherkammer 19 strö­ men Gase durch die Öffnung 17 in die Speicherkammer 22. Ein Teil der Brenngase strömt aus der Brennkammer 10 in die Speicherkammer 19, so daß hier bereits eine gewisse Formischung erfolgt. Da der Kolben 16 aus dem Kolben­ lager 15 vollständig entfernt worden ist, wird der Gas­ durchgang nicht behindert. Außerdem ist sichergestellt, daß der Kolben die durch das Schließelement 18 ver­ schlossene Öffnung mit Sicherheit vollständig freilegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die Feststoffladung 11 im Innern des Kolbens 16 enthalten. Der Kolben weist an seiner Rückseite Ausströmöffnungen 16a für die Brenngase auf und ferner eine Öffnung, durch die das am Gehäuse befestigte Anzündelement 12 in den Kolben 16 eintaucht, um in Wirkverbindung mit der Feststoffladung 11 zu stehen. Der Kolben 16 ist in ei­ nem Kolbenlager 15 enthalten. Die Öffnung 17 in der Wand 13 befindet sich in einem Bereich zwischen dem Kolbenlager 15 und der durch das Schließelement 18 ver­ schlossenen Öffnung 20 der Speicherkammer 19.

An dem dem Schließelement 18 abgewandten vorderen Ende der Speicherkammer 19 ist ein Fanglager 25 vorgesehen, das eine konische Erweiterung 25a aufweist, um den Kol­ ben 16 abzufangen und in der vorderen Endstellung defi­ niert festzuhalten.

Nach dem Anzünden der Feststoffladung 11 wird der Kol­ ben 16 nach Art einer Rakete vorgetrieben, wobei er die Öffnung 17 passiert und das Schließelement 18 durch­ stößt. Der Kolben 16 durchläuft die Speicherkammer 19 und dringt in das Fanglager 25 ein, wo er festgehalten wird. Die von der Feststoffladung 11 erzeugten Brenn­ gase treten aus der rückwärtigen Stirnwand des Kolbens 16 aus, mischen sich in der Speicherkammer 19 mit dem darin enthaltenen kalten Gas und strömen schließlich über die Öffnung 17 in die Mischkammer 22 ab, um nach Umlenkung um insgesamt 180° aus den Auslaßöffnungen 23 abzuströmen.

Claims (6)

1. Hybrid-Gasgenerator mit einer anzündbaren gaser­ zeugenden Feststoffladung (11), einem durch das Abbrennen der Feststoffladung (12) bewegbaren Kol­ ben (16), der auf seinem Weg mindestens eine Öff­ nung (17) für den Austritt der Brenngase freilegt, und einer ein Druckgas enthaltenden Speicherkammer (19), die mit einem durch den Kolben (16) zu öff­ nenden Schließelement (18) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) nach dem Öffnen des Schließ­ elementes (18) vollständig in die Speicherkammer eindringt.

2. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feststoffladung (11) in dem Kolben (16) enthalten ist und die Brenngase rück­ seitig aus dem Kolben austreten.

3. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feststoffladung (11) in ei­ ner gehäusefesten Brennkammer (10) enthalten ist und dort abbrennt.

4. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speicherkammer (19) ein Fanglager (25) zur Aufnahme des Kolbens (16) angeordnet ist.

5. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) sich in der Speicherkammer (19) unter der Einwirkung der Brenngase zersetzt.

6. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Speicherkam­ mer (19) ringförmig umgebende Mischkammer (22) vorgesehen ist, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Speicherkammer (19) erstreckt.