DE19726598A1 - Hybrid-Gasgenerator - Google Patents
Hybrid-GasgeneratorInfo
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- B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
- B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Gasgenerator, insbesondere für
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, mit einem Druckgasbehälter, der
wenigstens eine mit Druckgas gefüllte Kammer mit einer Ausströmöffnung
aufweist, die durch eine Bertscheibe geschlossen ist, mit wenigstens
einem pyrotechnischen Treibsatz, bei dessen Zündung heißes Gas erzeugt
wird, das sich mit dem Druckgas vermischt, und mit einem Projektil, das
bei Aktivierung des Gasgenerators auf die Berstscheibe trifft, zu deren
Zerstörung führt und dadurch das Ausströmen der vermischten Gase über
die Ausströmöffnung erlaubt.
Ein gattungsgemäßer Hybrid-Gasgenerator ist aus der EP 0 512 747 A1
bekannt. In die mit Druckgas gefüllte Kammer ragt dabei ein pyro
technischer Treibsatz, welcher bei Zündung heißes Gas erzeugt, das in
die Kammer einströmt und sich dort mit dem kalten Druckgas vermischt.
Außerhalb der Kammer ist ein Projektil angeordnet, dem ein eigener,
außerhalb der Kammer vorgesehener pyrotechnischer Treibsatz zugeordnet
ist. Auf ein Signal hin wird dieser Treibsatz gezündet, so daß das
Projektil von außen die Berstscheibe durchschlägt und die Ausström
öffnung freilegt. Dadurch können die gemischten Gase aus der Kammer und
dem Druckgasbehälter ausströmen. Der Öffnungsvorgang des Druckgasbe
hälters muß schnell und vor allem reproduzierbar erfolgen, damit z. B.
das Aufblasen eines Gassacks schnell und in vorbestimmbarer Weise
erfolgt. Bei bislang üblichen Hybrid-Gasgeneratoren wird die Berst
scheibe durch das Projektil so zerstört, daß zahlreiche einzelne Teil
stücke entstehen. Da die einzelnen Teilstücke aber nicht in den Gassack
geraten dürfen, wo sie dessen Wandung zerstören können, ist eine
Filterung der ausströmenden Gase trotz des damit verbundenen hohen
Aufwandes erforderlich. Die Teilstücke werden mit dem ausströmenden Gas
in Richtung des Filters gerissen, den sie teilweise verstopfen. Die
Berstscheibe ist im nicht zerstörten Zustand kalottenförmig nach außen
gewölbt. Das Projektil deformiert die Berstscheibe bei seinem Auftreffen
auf diese entgegen dem hohen Innendruck in der Kammer, und es bewegt
sich entgegen der Ausströmrichtung der bei der Öffnung frei werdenden
Gase in das Innere der Kammer. Dieser Öffnungsvorgang ist durch eine
hohe Dynamik gekennzeichnet, die für die Entstehung der Teilstücke des
Gassacks verantwortlich sind.
Die Erfindung schafft einen Hybrid-Gasgenerator, der sich durch ein
schnelles und in engen Grenzen vorbestimmbares Öffnungsverhalten aus
zeichnet und bei dem eine Zerstörung der Membrane in Teilstücke, die zum
Verstopfen von Filtern führen können, vermieden werden. Dies wird bei
einem Hybrid-Gasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht,
daß das Projektil innerhalb der Kammer angeordnet ist und von innerhalb
der Kammer aus auf die Berstscheibe auftrifft. Das Projektil arbeitet
dann nicht gegen den Druck im Inneren der Kammer, sondern mit ihm.
Dadurch kann das Öffnen sehr schnell erfolgen. Da der Gasdruck und die
Bewegungsrichtung des Projektil s in dieselbe Richtung weisen, ergibt
sich eine geringere Dynamik beim Öffnen der Berstscheibe. Auch ist die
notwendige Energie zur Zerstörung der Berstscheibe geringer als bei
einem Auftreffen des Projektils von außen auf die Berstscheibe.
Zur Bewegung des Projektils kann ein separater pyrotechnischer
Treibsatz vorgesehen sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch
ist der pyrotechnische Treibsatz zur Erzeugung der heißen Gase auch das
Antriebsmittel für das Projektil, welches durch die bei Abbrand des
pyrotechnischen Treibsatzes erzeugten Druckwellen gegen die Berstscheibe
bewegt wird. Damit hat der pyrotechnische Treibsatz eine Doppelfunktion.
Beim Stand der Technik hingegen ist stets ein separater Treibsatz für
die Bewegung des Projektils vorgesehen. Durch Vorsehen eines Treib
satzes, der sowohl das heiße Gas erzeugt, als auch das Projektil bewegt,
welches zur Freilegung der Ausströmöffnung für die gemischten Gase
führt, läßt sich ein Treibsatz sparen. Dadurch ist der erfindungsgemäße
Hybrid-Gasgenerator einfacher aufgebaut und kann kostengünstiger her
gestellt werden. Auch der Aufwand zur Ansteuerung des Gasgenerators
sinkt mit abnehmender Anzahl von Treibsätzen.
Vorzugsweise sind Treibsatz und Projektil voneinander beabstandet,
was es möglich macht, den Treibsatz möglichst weit von der Ausström
öffnung entfernt und das Projektil möglichst nahe an der Ausströmöffnung
anzuordnen. Dies ist nötig, da das Projektil durch die erzeugte Druck
welle bewegt wird und im Falle des Einsatzes eines freibeweglichen
Projektils einen möglichst geringen Weg zurückzulegen hat. Auf diese
Weise haben die bei einem Unfall wirkenden hohen Beschleunigungskräfte
nur einen geringen Einfluß auf die Flugbahn des Projektils, so daß
dieses allenfalls geringfügig, in der Praxis unbedeutend, abgelenkt wird
und mit ausreichender Genauigkeit auf die Kalottenmitte der Berstscheibe
trifft.
Darüber hinaus ist im Inneren der Kammer eine Positioniereinrichtung
für das Projektil vorgesehen, die das Projektil im nicht aktiviertem
Zustand lagefixiert hält. Die Positioniereinrichtung weist gemäß einer
weiteren Ausführungsform eine Führung für das Projektil auf, die bei
Aktivierung eine Bewegung des Projektils zur Berstscheibe zuläßt und
damit die Bewegung des Projektils in eine bestimmte Richtung lenkt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Positioniereinrichtung eine die
Kammer in zwei Kammerabschnitte unterteilende Zwischenwand aufweist. Ein
Kammerabschnitt ist dabei dem Treibsatz und der andere der Ausström
öffnung zugeordnet. Bei Aktivierung des Gassacks stehen die beiden
Kammerabschnitte über wenigstens eine Überströmöffnung in Strömungsver
bindung. Die heißen Gase sowie das Druckgas in dem Kammerabschnitt, der
dem Treibsatz zugeordnet ist, gelangen dann über die Überströmöffnung in
den weiteren Kammerabschnitt und von dort über die Ausströmöffnung aus
den Druckgasbehälter. Die Positioniereinrichtung hat bei dieser Aus
führungsform eine Doppelfunktion, denn die durch sie gebildete Zwischen
wand und die Überströmöffnung begrenzen den Massenstrom der aus dem
Hybrid-Gasgenerator ausströmenden, gemischten Gase. Die Zwischenwand
sorgt auch dafür, daß es zu einer besseren Durchmischung der kalten
Druckgase und der heißen, durch Abbrand des Treibstoffs entstehenden
Gase kommt. Dadurch wird auch die übliche Nachverbrennung der heißen,
erzeugten Gase bei Kontakt mit dem kalten Druckgas verbessert.
Die Positioniereinrichtung ist vorzugsweise nahe der Ausströmöffnung
angeordnet.
Das Projektil wird gemäß einer Ausführungsform auch nach Zerstörung
der Berstscheibe noch in der Positioniereinrichtung gehalten, die eine
Verschiebung des Projektils zuläßt. Bei einer anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, daß stromabwärts der Ausströmöffnung ein Diffusor vorge
sehen ist, in dem das Projektil nach Zerstörung der Berstscheibe gefan
gen wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden Zeichnungen, auf die
Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1, eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Hybrid-Gasgenerators, der zum Aufblasen eines Seitengassacks dient, in Längs
schnittansicht,
Fig. 2, eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Hybrid-Gasgenerators, mit einer anderen Befestigung der Positioniereinrichtung
für das Projektil,
Fig. 3, eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Hybrid-Gasgenerators, und
Fig. 4 bis 6, verschiedene Ausführungsformen des Projektils
jeweils in Längsschnittansicht.
In Fig. 1 ist ein Hybrid-Gasgenerator gezeigt, der zum Aufblasen
eines Seitengassacks dient. Der Gasgenerator weist einen zylindrischen,
langgestreckten Druckgasbehälter 1 auf, der ein Rohr 3 aufweist, wobei
das Rohr an seinen Stirnseiten geschlossen ist. An einer Stirnseite ist
eine Einheit 5 vorgesehen, die das Rohr 3 auf dieser Seite schließt. Die
Einheit 5 weist einen Zünder 7 für einen in einer Brennkammer 9 ange
ordneten pyrotechnischen Treibsatz 11 auf. Die Brennkammer 9 wird durch
einen kappenartigen Diffusor 13 mit einigen Durchgangsöffnungen be
grenzt. Am gegenüberliegenden Ende ist ein den Druckgasbehälter auf
dieser Seite abdichtendes stopfenartiges Verschlußelement 15 in das Rohr
3 eingepreßt. Das Verschlußelement 15 umfaßt ein nicht gezeigtes Filter
element, einen nach außen ragenden Diffusor 17, eine zentrale Ausström
öffnung 19 sowie eine Berstscheibe 21. Die Berstscheibe 21 verschließt
die Ausströmöffnung 19 gasdicht und ist kalottenförmig nach außen ge
wölbt. Durch das Rohr 3, die Einheit 5 und das Verschlußelement 15 ist
im Inneren des Druckgasbehälters 1 eine Kammer 23 begrenzt, die mit
Druckgas gefüllt ist. Unmittelbar in der Nähe des Verschlußelements 15
ist im Inneren des Druckgasbehälters 1 ein Projektil 25 angeordnet. Das
Projektil 25 dient dazu, die Berstscheibe 21 im Rückhaltefall zu zerstö
ren oder zu deren Zerstörung zu führen. Eine Positioniereinrichtung, die
aus einer topfförmigen Zwischenwandung 27 besteht, dient dazu, das
Projektil 25 im nicht aktivierten Zustand lagefest zu halten. Die
Zwischenwand 27 weist einen radial äußeren Bereich auf, mit dem sie an
der Innenseite des Rohres 3 anliegt und daran befestigt ist.
Ein Absatz im Rohr 3 und dem äußeren Bereich der Zwischenwandung 27
dient der axialen Sicherung der Zwischenwandung 27. Ein radial innerer
zylindrischer Abschnitt dient als Führungsabschnitt 29 für das Projektil
25, das in Richtung Berstscheibe 21 bewegt wird, wie später noch näher
erläutert werden wird. In nicht aktiviertem Zustand ist das Projektil 25
an der Zwischenwand 27 beispielsweise durch Vorsehen eines Preßsitzes
zwischen der Außenseite des Projektil s und der Innenseite des Führungs
abschnitts 29 oder Einkleben oder Vorsehen von abscherbaren Kanten oder
Nasen am Projektil 25 lagefixiert. Der radiale verlaufende Abschnitt 31
der Zwischenwandung teilt die Kammer 23 in zwei Kammerabschnitte 33 und
35, wobei der Kammerabschnitt 33 deutlich mehr Volumen als der Kammer
abschnitt 35 hat. Die beiden Kammerabschnitte 33 und 35 stehen über
mehrere Überströmöffnungen im radialen Abschnitt 31 miteinander in
Verbindung.
Im Rückhaltefall entstehen durch Abbrand des Treibstoffs 7 heiße
Gase, das in die Kammer 23 einströmen und sich dort mit dem kalten
Druckgas vermischen. Beim Abbrand des Treibstoffs kommt es zur Erzeugung
von Druckwellen, die sich längs der Achse des rohrförmigen Druckgasbe
hälters 1 in Richtung zum Projektil 25 fortpflanzen. Durch die Druck
wellen wird das Projektil 25 aus seiner Verankerung gelöst und schlägt
auf die Berstscheibe 21, die es zerstört. Ein verdicktes rückseitiges
Ende 37 des Projektils 25 begrenzte die Bewegung des Projektils in
axialer Richtung. Nach Zerstörung der Berstmembrane 21 gelangt das sich
im Kammerabschnitt 35 befindliche Druckgas über die Ausströmöffnung 19
in den Diffusor 17 und strömt weiter über mehrere nicht gezeigte radiale
Öffnungen durch die Diffusor 17 hindurch in den Gassack. Das entstehende
Gasgemisch, bestehend aus dem Druckgas und den heißen, erzeugten Gasen,
strömt darüber hinaus über die Überströmöffnungen im radialen Abschnitt
31 in den Kammerabschnitt 35 nach, vermischt sich in diesem weiter, so
daß die heißen Gase nachverbrennen.
Der Öffnungsvorgang der Berstscheibe 21 wird durch den Druck in der
Kammer 23 noch unterstützt. Es ergibt sich ein schneller, in engen
Grenzen vorbestimmbarer Öffnungsvorgang, bei dem die Berstscheibe in
keine Teilstücke zerstört wird. Es werden somit keine Teilstücke in
Richtung Diffusor 19 geschleudert, wo sie zum Verstopfen des Filters
führen könnten. Die aus der Ausströmöffnung 19 austretende Gasmenge wird
durch den Querschnitt und die Anzahl der Überströmöffnungen mit
begrenzt.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
der in Fig. 1 dargestellten lediglich im Bereich des Verschlußelements
15, so daß nur auf dieses eingegangen werden muß. Im Gegensatz der in
Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Zwischenwand 27 nicht am
Rohr 3, sondern an einem zylindrischen, sich in die Kammer 23 er
streckenden Abschnitt des Verschlußelements 15 über eine Preßpassung
befestigt. Auch bei dieser Ausführungsform weist das Projektil 25 ein
verbreitertes hinteres Ende 37 auf, das an den Führungsabschnitt 29 nach
Zerstören der Berstscheibe 21 auftrifft. In dieser Ausführungsform hat
der Kammerabschnitt 35 ein deutlich geringeres Volumen als bei der in
Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Verschlußelement 15 und
Positioniereinrichtung samt Projektil 25 können bei der in Fig. 2
dargestellten Ausführungsform als komplett vormontierte Einheit in die
Kammer 23 eingeschoben werden, was den Montageaufwand verringert.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht im wesent
lichen der in Fig. 1 dargestellten. Das Projektil 25 weist jedoch kein
verdicktes Ende auf und wird auch nicht nach Zerstören der Berstscheibe
21 in der Positioniereinrichtung gehalten, sondern wird im Diffusor 17,
genauer gesagt an der Stirnseite gefangen, indem es in einer Abbrems
einrichtung 39, die in den kappenförmigen Diffusor 17 eingelegt ist,
eindringt.
Verschiedene Ausführungsformen des Projektils sind in den Fig. 4
bis 6 dargestellt. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Projektile
sind jeweils hohl und haben dadurch eine geringe träge Masse. Das in der
Fig. 5 dargestellte Projektil 21' weist zudem eine Durchgangsöffnung 43
auf, über die Gas in die Ausströmöffnung 19 gelangen kann.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Projektile sind beispiels
weise bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen
einsetzbar, wogegen das in Fig. 6 gezeigte Projektil dem in Fig. 3
gezeigten entspricht. Sobald das Projektil 21 den Führungsabschnitt 29
verlassen hat, kann auch über die dann entstehende zentrale Öffnung in
der Zwischenwand 27 Gas in Richtung Ausströmöffnung 19 gelangen.
Claims (15)
1. Hybrid-Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rück
haltesysteme, mit einem Druckgasbehälter (1), der wenigstens eine mit
Druckgas gefüllte Kammer (23) mit einer Ausströmöffnung (19) aufweist,
die durch eine Berstscheibe (21) geschlossen ist, wenigstens einen pyro
technischen Treibsatz (11), bei dessen Zündung heißes Gas erzeugt wird,
das sich mit dem Druckgas vermischt, und mit einem Projektil (21), das
bei Aktivierung des Gasgenerators auf die Berstscheibe (21) trifft, zu
deren Zerstörung führt und dadurch das Ausströmen der gemischten Gase
über die Ausströmöffnung (19) erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß das
Projektil (21) innerhalb der Kammer (23) angeordnet ist und von inner
halb der Kammer (23) aus auf die Berstscheibe (21) trifft.
2. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Projektil (25) durch die bei Abbrand des pyrotechnischen Treibsatzes
(11) erzeugte Druckwellen gegen die Berstscheibe (25) bewegt wird.
3. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß Treibsatz (11) und Projektil (25) voneinander beabstandet sind.
4. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
Treibsatz (11) und Projektil (25) an entgegengesetzten Enden der Kammer
(23) angeordnet sind.
5. Hybrid-Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Kammer (23) eine
Positioniereinrichtung für das Projektil (25) vorgesehen ist, die das
Projektil (25) in nicht aktiviertem Zustand lagefixiert hält.
6. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Positioniereinrichtung eine Führung für das Projektil (25) aufweist,
die bei Aktivierung des Gasgenerators eine Bewegung des Projektils (25)
zur Berstscheibe (21) zuläßt.
7. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung eine die Kammer in zwei
Kammerabschnitte (33, 35) unterteilende Zwischenwand (27) aufweist,
wobei ein Kammerabschnitt (33) dem Treibsatz (11) und der andere
Kammerabschnitt (35) der Ausströmöffnung (19) zugeordnet ist, und daß
die Kammerabschnitte (33, 35) bei Aktivierung des Gasgenerators über
wenigstens eine Überströmöffnung in Strömungsverbindung stehen.
8. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (23) langgestreckt und der Druckgasbehälter (1) zylindrisch
ausgebildet sind und daß die Positioniereinrichtung wenigstens einen
sich im wesentlichen quer zur Längsachse erstreckenden Wandungsabschnitt
(31) aufweist.
9. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Positioniereinrichtung nahe der Ausströmöffnung (19) ange
ordnet ist.
10. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Zwischenwandung (27) um das darin befestigte
Projektil (25) herum mehrere Überstömöffnungen vorgesehen sind.
11. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kammer (23) an einer Stirnseite über ein
stopfenartiges Verschlußstück (15) abgedichtet ist und die Positionier
einrichtung an dem Verschlußstück (15) befestigt ist.
12. Hybrid-Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (25) hohl ausgebildet ist.
13. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Projektil (25) eine Durchgangsöffnung (43) in Axialrichtung auf
weist.
14. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Projektil (25) auch nach Zerstörung der Berst
scheibe (21) in der Positioniereinrichtung gehalten ist.
15. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß stromabwärts der Ausströmöffnung (19) ein dem Ver
schlußstück (15) zugeordneter Diffusor (17) vorgesehen ist und das
Projektil (25) nach Zerstörung der Berstscheibe (21) im Diffusor (17)
aufgefangen wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997126598 DE19726598A1 (de) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Hybrid-Gasgenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997126598 DE19726598A1 (de) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Hybrid-Gasgenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19726598A1 true DE19726598A1 (de) | 1998-12-24 |
Family
ID=7833374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997126598 Withdrawn DE19726598A1 (de) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | Hybrid-Gasgenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19726598A1 (de) |
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CN115352393A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-18 | 湖北航天化学技术研究所 | 混合式气体发生器 |
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-
1997
- 1997-06-23 DE DE1997126598 patent/DE19726598A1/de not_active Withdrawn
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