DE19740531A1 - Pyrotechnischer Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, der verschiedene Leistungsstufen hat, mit mehreren Zündern, welche je nach gewünschter Leistungsstufe aktiviert werden können.

Bislang bekannte Mehrstufen-Gasgeneratoren, d. h. Gasgeneratoren mit verschiedenen Leistungsstufen, haben verschieden starke Treibsätze, die in verschiedenen Brennkammern untergebracht sind. Je nach gewünschter Leistungsstufe werden über zugeordnete Zünder bestimmte oder mehrere Treibsätze gezündet. Der fertigungstechnische Aufwand für diese bekannten Gasgeneratoren ist sehr hoch, was einerseits an der Teileanzahl und andererseits daran liegt, daß zahlreiche Brennkammern einzeln mit Treibstoff zu befüllen sind.

Die Erfindung schafft einen Mehrstufen-Gasgenerator, der sehr einfach aufgebaut und damit kostengünstig zu fertigen ist. Der erfindungsgemäße pyrotechnische Gasgenerator der eingangs genannten Art ist durch wenigstens eine mit Treibstoff gefüllte Treibstoffkammer gekennzeichnet, wobei wenigstens zwei Zylinder den Treibstoff entzünden können. Jedem Zünder ist eine wirksame Außenoberfläche des Treibstoffs zugeordnet, auf die der Zünder bei seiner Aktivierung direkt einwirken kann, um den Treibstoff zu zünden. Die den Zündern zugeordneten Oberflächen sind zur Erreichung unterschiedlichen Abbrandverhaltens unterschiedlich groß. Auf die Außenoberfläche des Treibstoffs wirkt die bei Aktivierung des Zünders entstehende Wärme, durch die der Treibstoff entzündet wird. Wenn unterschiedlich große Außenoberflächen vorhanden sind, auf die diese Wärme einwirken kann, kann das Anzündverhalten und das Abbrandverhalten des Treibstoffs in gewissen Grenzen beeinflußt werden. Soll ein schneller, starker Druckanstieg im aufzublasenden Gegenstand, üblicherweise im Gassack, erreicht werden, werden beide Zünder unabhängig voneinander gleichzeitig gezündet. Dadurch wird auf einer großen Außenoberfläche gezündet. Soll nicht die vorbeschriebene höchste Leistungsstufe, sondern eine mittlere Leistungsstufe erreicht werden, wird der Zünder aktiviert, der unmittelbar auf eine größere Außenoberfläche von Treib­ mittel wirken kann. Auch damit wird noch ein relativ schneller Abbrand des Treibmittels erreicht. Bei der niedrigsten Leistungsstufe wird der Zünder aktiviert, der über die geringere Außenoberfläche das Treibmittel entzünden kann, wodurch ein relativ langsamer Abbrand des Treibmittels und damit ein flacher Anstieg des Gassackinnendrucks erzielt wird.

Ein weiterer, sehr wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen pyro­ technischen Gasgenerators besteht darin, daß trotz der zur Verfügungstellung von unterschiedlichen Leistungsstufen stets das gesamte Treibmittel abgebrannt wird, unabhängig davon, welche Stufe gezündet worden ist. Bei bislang bekannten Gasgeneratoren waren, falls nicht alle der Treibsätze gezündet wurden, einige Treibsätze nach einem Rückhaltefall noch aktivierbar. Dies machte Probleme bei der umweltgerechten Entsorgung des Gasgenerators. Beim erfindungsgemäßen Gasgenerator entfällt der Aufwand für die Trennung der verschiedenen Treibsätze voneinander, die ein Selbstentzünden der nicht aktivierten Treibsätze durch benachbarte, gezündete Treibsätze ausschließen.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator zeichnet sich ferner nicht nur durch weniger Teile, sondern auch durch ein geringeres Gewicht aus.

Die unterschiedlich großen Außenoberflächen können auf ver­ schiedene Weise erreicht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dem Treibstoff, der vorzugsweise in fester, gepreßter Form vorliegt, unterschiedliche Außenformen zu geben. Eine gewellte Außenform schafft beispielsweise mehr Außenoberfläche als eine zylindrische Außenform, so daß dem Zünder mehr Oberfläche zur direkten Einwirkung beim Entzünden des Treibstoffs zur Verfügung steht.

Eine weitere Möglichkeit, unterschiedlich große Außenoberflächen zu erreichen, besteht darin, eine den Treibstoff begrenzende Wandung der Treibstoffkammer mit Öffnungen zu versehen, durch die hindurch der Treibstoff gezündet wird. Die Gesamtfläche der dem jeweiligen Zünder zugeordneten Öffnungen bestimmt die wirksame Außenoberfläche, auf die der Zünder einwirken kann. Die beiden vorgenannten Möglichkeiten können einzeln oder kombiniert verwendet werden.

Die Wandung der Treibstoffkammer besteht gemäß einer Aus­ führungsform aus einem Lochblech, einem Streckmetallblech oder ist ein keramischer Lochzylinder.

Vorzugsweise weist die Treibstoffkammer einander entgegen­ gesetzte Wandungsabschnitte auf, die verschiedenen Zündern zugeordnet sind. Dadurch lassen sich die Einflüsse der Zünder untereinander ausschalten.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Treibstoffkammer torusförmig ausgebildet und hat eine, einem ersten Zünder zugeordnete radial innere Wandung und eine, einem zweiten Zünder zugeordnete, radial äußere Wandung. Eine zentrale, radial innere und eine die Treibstoffkammer umgebende, radial äußere Brennkammer werden durch die Treibstoffkammer gemäß einer weiteren Ausführungsform voneinander getrennt. Die Treibstoffkammer hat damit eine Doppelfunktion, indem sie nicht nur den Treibstoff aufnimmt, sondern auch Brennkammern voneinander trennt. Das Vorsehen von mehreren Brennkammern, die an dieselbe Treibstoffkammer an unterschiedlichen Seiten angrenzen, dient der räumlichen Trennung der Zünder, um Einflüsse beim Anzünden und Abbrennen des Treibstoffs von einer oder gleichzeitig von mehreren Seiten des Treibsatzes auszuschalten. Diesem Zweck dient auch das Vorsehen von wenigstens einer eigenen Ausströmöffnung für jede Brennkammer.

Eine gemeinsame, die äußere Brennkammer umgebende Filterkammer für sämtliche Brennkammern oder eine Filterkammer pro Brennkammer dienen dem Abkühlen der heißen Gase und dem Zurückhalten von heißen Partikeln, die nicht in den aufzublasenden Gegenstand strömen sollen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der nachfolgenden Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine bevorzugte Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Gasgenerators, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Treibsatz eines erfindungsgemäßen Gasgenerators nach einer anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist ein dreistufiger pyrotechnischer Gasgenerator zum Entfalten eines nicht gezeigten Gassacks gezeigt. Der Gasgenerator hat ein zylinderförmiges Außengehäuse 3. Eine torusförmige, zylindrische Treibstoffkammer 5 unterteilt das Innere des Außengehäuses 3 in zwei Kammern, nämlich eine radial äußere, die Treibstoffkammer 5 umgebende kreisringförmige Brennkammer 7 sowie eine zentrale, innere Brennkammer 9. Jede Brennkammer hat einen eigenen, ihr zugeordneten Zünder. Der Zünder 11 der Brennkammer 7 weist im Gegensatz zum Zünder 13 der Brennkammer 9 keine Verstarkerladung 15 auf.

Die Treibstoffkammer 5 wird in radialer Richtung einerseits von einer inneren Treibstoffkammerwandung 17 und andererseits von einer äußeren Treibstoffkammerwandung 19 begrenzt. Beide Wandungen sind aus Lechblech, haben also gleichmäßig verteilt auf ihrer Außenfläche zahlreiche Öffnungen. An beiden Stirnseiten ist der sich in der Treib­ stoffkammer befindliche Treibstoff 21 gegenüber dem Außengehäuse 3 durch einen hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise gravitierten, elastischen Isolierring 23 und eine daran angrenzende Einrichtung 25 begrenzt. Die Einrichtung 25 verhindert ein stirnseitiges Anzünden des Treibstoffs 21 und damit einen Abbrand in axialer Richtung, so daß ein Abbrand vorzugsweise annähernd ausschließlich in radialer Richtung erfolgt, wodurch die Gaserzeugung in engen Grenzen vorbestimmbar ist. Die Einrichtung 25 ist z. B. eine durch Tauchen oder Spritzen auf den Treibstoff 21 aufgebrachte, nicht brennbare Materialschicht. Durch die Elastizität des Ringes 25 wird der Treibstoff, der durch Verpressen hergestellt ist, vorgespannt und damit in seiner Lage fixiert. Die Öffnungen in den Wandungen 17, 19 bestimmen die Außenoberfläche des Treibstoffs, die direkt mit den Brennkammern 7, 9 in Verbindung stehen und über die der entsprechende Zünder 11 oder 13 unmittelbar auf den Treibstoff 21 einwirken kann und ihn entzündet. Da die Gesamtfläche der Öffnungen in der Wandung 17 größer als die Gesamtfläche der Öff­ nungen in der Wandung 19 sind, ergibt sich beim Aktivieren des Zünders 13 ein schnellerer Abbrand des Treibstoffs 21 als beim Aktivieren des Zünders 11. Dadurch lassen sich verschiedene Aufblascharakteristika und Druckverläufe im Inneren des Gassacks erzeugen. Die Zünder 11, 13 können einzeln, zeitversetzt oder gleichzeitig gezündet werden, so daß drei unterschiedliche Leistungsstufen mit dem gezeigten Gasgenerator erzielt werden können.

Jede Brennkammer 7, 9 hat eigene Ausströmöffnungen 27 bzw. 29, über die das erzeugte heiße Gas in eine gemeinsame, das Außengehäuse 3 umgebende Filterkammer 31 strömt. Vor den Ausströmöffnungen 27, 29 sind Filtereinheiten 33 positioniert, die heiße Partikel zurückhalten sollen und das heiße Gas abkühlen. Über mehrere Öffnungen 33 im Gehäuse der Filterkammer 31 strömt das erzeugte Gas in den Gassack ein.

Eine weitere Möglichkeit, den durch den Treibstoff 21 gebildeten Treibsatz auf unterschiedliche Weise abzubrennen, besteht darin, ihm unterschiedliche Außenformen zu geben. In Fig. 2 ist ein Beispiel hierfür gezeigt. Der Treibstoff 21 hat eine zylindrische, innere Außenkontur 41 sowie eine wellenförmige, innere Außenkontur 43. Würde dieser Treibsatz bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet werden, so könnte der Zünder 13 unmittelbar auf eine größere wirksame Außenoberfläche des Treibstoffs 21 einwirken als der Zünder 11.

Der gezeigte Gasgenerator zeichnet sich durch sehr wenig Einzelteile und ein geringes Gewicht aus. Zudem ist nur eine Kammer, nämlich eine Treibstoffkammer 5 zu befüllen. Egal welche Leistungsstufe gezündet werden soll, der gesamte Treibstoff wird stets abgebrannt, so daß kein noch anzündbarer Treibstoff nach einem Rückhaltefall zurückbleibt.

Claims (12)

1. Pyrotechnischer Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rück­ haltesysteme, der verschiedene Leistungsstufen hat, mit mehreren Zün­ dern (11, 13), die je nach gewünschter Leistungsstufe aktiviert werden können, gekennzeichnet durch wenigstens eine mit Treibstoff (21) gefüllte Treibstoffkammer (5), wobei wenigstens zwei Zünder (11, 13) den Treibstoff (21) entzünden können und jedem Zünder (11, 13) eine wirksame Außenoberflä­ che des Treibstoffs (21) zugeordnet ist, auf die er bei seiner Aktivierung direkt einwirken kann, um den Treibstoff (21) zu zünden, und wobei die den Zündern (11, 13) zugeordneten Außenoberflächen zur Erreichung unterschied­ lichen Abbrandverhaltens unterschiedlich groß sind.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlich großen Außenoberflächen durch unterschiedliche Außenformen des durch den Treibstoff (21) gebildeten Treibsatzes erreicht werden.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffkammer (5) wenigstens eine den Treibstoff (21) begrenzende Wan­ dung (17, 19) mit Öffnungen aufweist, durch die hindurch der Treibstoff (21) gezündet wird, wobei durch die Gesamtfläche der dem jeweiligen Zünder (11, 13) zugeordneten Öffnungen die unterschiedlich großen, wirksamen Außenoberflächen erreicht werden.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wan­ dung (17, 19) der Treibstoffkammer (5) aus einem Loch- oder Streckmetall­ blech besteht oder ein keramischer Lochzylinder ist.

5. Gasgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffkammer (5) einander entgegengesetzte Wandungen oder Wandungs­ abschnitte aufweist, die verschiedenen Zündern (11, 13) zugeordnet sind.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffkammer (5) torusförmig ausgebildet ist und eine, einem ersten Zünder (13) zugeordnete, radial innere Wandung (17) und eine, einem zweiten Zünder (11) zugeordnete, radial äußere Wandung (19) hat.

7. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffkammer (5) eine zentrale, radial innere und eine die Treibstoff­ kammer (5) umgebende, radial äußere Brennkammer (9 bzw. 7) voneinander trennt.

8. Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Treibstoff (21) stirnseitig eine nicht brennbare Ein­ richtung (25) angrenzt, die ein stirnseitiges Anzünden des Treibstoffs verhindert.

9. Gasgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung einen hochtemperaturbeständigen, elastischen Ring (23) umfaßt.

10. Gasgenerator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere Brennkammern (7, 9) vorgesehen sind, wobei jede Brennkammer (7, 9) wenigstens eine eigene Ausströmöffnung (27, 29) auf­ weist.

11. Gasgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (27, 29) in wenigstens eine Filterkammer (31) münden.

12. Gasgenerator nach den Ansprüchen 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame, die äußere Brennkammer (7) umgebende Filterkammer (31) für die Brennkammern (7, 9) vorgesehen ist.