DE2629463C2

DE2629463C2 -

Info

Publication number: DE2629463C2
Application number: DE2629463A
Authority: DE
Inventors: George Willard Detroit Mich. Us Goetz
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: ZF Passive Safety Systems US Inc
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1989-06-29
Also published as: CA1070351A; FR2316101B1; DE2629463A1; US4109578A; FR2316101A1; GB1540616A; JPS6055330B2; JPS527541A; IT1075008B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Aufprallschutzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ganz allgemein verwenden derartige Vorrichtungen zum Zurückhalten eines Fahrzeuginsassen bei einem Zusammenstoß zum Aufblasen des Gaskissens eine Strömungsmittelversorgung, die durch mindestens einen von am Fahrzeug angeordneten Sensor kommendes Signal aktiviert wird. Diese Strömungsmittelversor gung kann aus einem Strömungsmittel enthaltenden Vorratsbehälter oder aus einem Generator bestehen, in dem verbrennbare chemische Stoffe Verwendung finden. Auch eine Kombination dieser Möglichkeiten kann benutzt werden, wobei aber ein Gasgenerator mit chemischer Verbrennung am wirtschaftlichsten arbeitet und zugleich eine leichte und kompakte Bauweise ermöglicht.

Aus der DE-OS 23 62 513 ist im wesentlichen ein Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. In dieser Schrift wird erwähnt, daß der Gasgenerator nicht nur zum Aufblasen einer Gaskissen-Aufprallschutzvorrichtung verwendet werden kann, sondern auch zum Aufblasen von Flössen usw.

Bei einer Gaskissen-Aufprallschutzvorrichtung für neben dem Fahrzeugfahrer sitzende Fahrzeuginsassen muß das Gaskissen ein wesentlich größeres Volumen besitzen als dies bei einem Gaskissen der Fall ist, welches nur für den Aufprallschutz des Fahrers vorgesehen ist. Dem gemäß ist auch wesentlich mehr Aufblasgas erforderlich und infolgedessen auch mehr verbrennbares chemisches Material, um die erforderliche Gasmenge innerhalb weniger Millisekunden bereitzustellen. Damit die Verbrennung und Gaserzeugung zum vollständigen Aufblasen eines größeren Gaskissens innerhalb einer hinreichend kurzen Zeitdauer erfolgt, d. h. innerhalb einer Zeit von 50 ms vom Empfang des Zusammenstoßsignals an gerechnet, muß die vorhandene größere Menge an verbrennbarem gaserzeugendem Material, im Hinblick auf die genannten 50 ms, im wesentlichen augenblicklich gezündet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß eine im wesentlichen augenblickliche aber nicht detonationsartige Zündung des das Gas erzeugenden Materials entlang der Länge des Gasgenerators erfolgt, wobei sich eine gleichförmige Radialabgabe des erzeugten Gases längs der Gesamtlänge des Gasgenerators ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der im ganzen zylindrische Generator gestattet die Verwendung eines zylindrischen Diffusors zur Verteilung des Gases vor dem Eintritt in das Kissen. Ein derartiger Gasgenerator kann ohne weiteres in das Armaturenbrett des Fahrzeugs eingebaut oder daran befestigt werden. Die Zündung erfolgt dabei durch eine einzige Zündladung an einem Ende des Generators, wobei eine gleichförmige Gasströmung in Längsrichtung entlang des Generators erfolgt, um auf diese Weise eine vollständige Verbrennung des gesamten notwendigen Gaserzeugungsmaterials in der erforderlichen kurzen Zeitdauer vorzusehen. Dadurch, daß das Gehäuse der Zündladung fortlaufend in Längsrichtung bricht, wenn die Zündladung fortlaufend entlang der Länge des Gehäuses abbrennt, wird im wesentlichen augenblicklich das Gaserzeugungsmaterial in der unmittelbar benachbart zum Rohr liegenden Zone entzündet. Das winkelmäßig angeordnete Gaserzeugungsmaterial brennt somit im wesentlichen augenblicklich entlang der gesamten Länge radial nach außen hin gegenüber der Mittelkernzone ab, wodurch sich eine gleichförmige Radialabgabe des erzeugten Gases entlang der Länge des Rohrs ergibt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beschreibung und der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Fahrzeugs mit einem Gasgenerator am Armaturenbrett, wobei ein Gaskissen strichpunktiert gezeigt ist;

Fig. 2 eine Außenansicht des Gehäuses des erfindungs gemäßen Gasgenerators;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Teils der Fig. 3, wo bei Einzelheiten der Filtermittel gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein Gasgenerator 10 am Armaturenbrett eines Fahrzeugs installiert, wobei die Längs abmessung des Generators quer zum Fahrzeug oder längs zum Arma turenbrett verläuft. Ein Diffusor 12 umgibt den Gasgenerator 10 konzentrisch, um den Strömungsmittelfluß in ein Gaskissen (Umschließung) 10 zu verteilen. Das Gaskissen 10 ist im zusammengelegten Zustand um den Diffusor herum angeordnet. In Fig. 1 ist es im aufgeblasenen Zustand gestrichelt gezeigt.

Der Gasgenerator 10 - vgl. Fig. 2 - hat in der gezeigten Form ein langgestrecktes Gehäuse 22, welches Austrittsöffnungen 20 aufweist, und zwar vorzugsweise in der Form einer Vielzahl von umfangsmäßig mit Abstand ange ordneten Gasaustrittsöffnungen 21, die in der Wand des Gehäuses vorgesehen sind. Das Gehäuse 22 hat zweckmäßige Abmessungen, die für die Anbringung in einem speziel len Fahrzeug geeignet sind. Gemäß der derzeit bevorzugten Praxis weist das Gehäuse 22 eine rohrförmige Gestalt auf, wobei die Länge mindestens das Vierfache des Außendurchmessers beträgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung hat das Gehäuse eine Länge von 61 cm und einen Durch messer von 7 cm. An jedem Ende des Gehäuses 22 ist eine Ver schlußkappe 24 bzw. 26 befestigt, um die Enden des Gehäuses zu versiegeln. An dem linken Verschluß 26 des Gehäuses 22 - vgl. Fig. 2 und 3 - ist ein Führungsrohr 28 befestigt, das mit einem Ende an der Innenfläche der Verschlußkappe 26 beispielsweise durch Schweißen befestigt ist. Das Rohr 28 ist in der Mitte der Verschlußkappe 26 angeordnet, die eine mit Gewinde versehene Öff nung 27 aufweist, die sich in der Bohrung des Rohres 28 fortsetzt.

Eine Zündladung 34 - vgl. Fig. 3 und 4 - ist mittig und koaxial im Inneren des Gehäuses 22 angeordnet. Die Zündladung 34 hat ein rohrför miges Gehäuse 32 mit einer Wand, die im ganzen dünn be züglich der Querabmessung ausgebildet ist und wobei ein Ende in der Bohrung von Führungsrohr 28 aufgenommen ist. Das andere Ende des Zündladungsrohres 32 ist in einer durch die Verschlußkap pe 24 verlaufenden Mittelbohrung 25 aufgenommen. Das Zündladungsrohr 32 besteht aus einem zerstörbaren oder brechba ren Material, wie beispielsweise Kraftpapier oder Feinpapier, aber vorzugsweise aus einem im wesentlichen nicht thermoplastischen Polyesterkunst stoff, wobei das Innere des Rohres 32 mit einem relativ schnell brennenden, aber nicht detonierenden granularen, brennbaren chemischen Zündmittel 34 gefüllt ist. Die Zündladung 34 kann irgendwelche bekannten schnell brennenden, aber nicht detonieren den Materialien enthalten, welche keine merkliche Menge an Kohlenmonoxid ergeben. Die Zündladung muß jedoch in der Lage sein, entlang der Länge des Rohres 32 mit einer Geschwindigkeit von minde stens 50 m pro Sekunde, vorzugsweise mehr als 100 m pro Sekunde, zu brennen. Für diesen Zweck hat sich als besonders geeignet eine Zündladung 34 aus granuliertem Natriumacid NaN₃-Brennstoff mit einem Oxidations mittel aus granuliertem Kaliumperchlorat KClO₄ herausgestellt. Beim bevorzugten Verfahren der Erfindung hat das granulierte Zündmittel eine Granulatgröße im Bereich von 14 bis 28 Maschen (U. S.-Norm), d. h. das Granulat läuft durch ein 14-Maschen Sieb, aber nicht durch ein 28-Maschen Sieb. Die Maschengröße bezieht sich auf die Maschenzahlbestimmung gemäß dem U. S. National Bureau of Standards für U. S. Standard Test-Siebe, Market Grade Series.

Ein Zünder 52, vorzugsweise in der Form eines elektrisch be tätigten Zünders, ist benachbart zu einem Ende des Zündladungs rohres 32 vorgesehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der Zünder 52 weist ein Paar von Zuleitungen 53 und 54 auf, die sich von dort aus erstrecken und in einer Mittelbohrung 57 aufgenommen sind, die in einem mit Gewinde versehenen Stopfen 56 vorgesehen ist. Gemäß der derzeit bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Zünder 52 in die Gegenbohrung 55 mit irgendeinem geeigneten elektrisch isolierenden Bindemit tel oder einem Gießharz eingebettet, beispielsweise mittels eines Epoxyharzes oder einer bei Raumtemperatur vul kanisierenden Dichtmasse. Die Unteranordnung aus Zünder 52 und des mit Gewinde versehenen Stopfens 56 kann dann in zweck mäßiger Weise durch die Öffnung 27 der Verschlußkappe 26 aufgenom men werden, wobei das freie Ende des Zünders 52 in der Bohrung der Führung 28 angeordnet ist. Der Stopfen 56 mit dem daran be festigten Zünder kann sodann in der Verschlußkappe 26 befestigt werden und wird vorzugsweise in Schraub eingriff mit dem in der Öffnung 27 vorgesehenen entsprechenden Gewinde gebracht, um den Zünder 52 in der Bohrung der Führung 28 zu befestigen und zu haltern; dies geschieht derart, daß das Ende des Zünders 52 Kontakt mit dem Ende des Gehäuses 32 hat und gegen das granulierte Zündmittel 34 innerhalb des Gehäuses gedrückt wird. Vorzugsweise hat je de der Verschlußkappen 24 und 26 einen Außenteil, der am Gehäuse 22 beispielsweise durch Schweißen befestigt ist, wobei die End kappen ferner einen inneren Stopfenteil aufweisen, der gewinde mäßig im Außenring aufgenommen ist. Diese Anordnung gestattet das Entfernen des Stopfenteils einer jeden der Verschlußkappen zur Erleichterung der Herstellung und des Zusammenbaus. Die Verschluß kappe 24 hat einen Füllstopfen 29 in der mittleren Stopfen zone, wobei dieser Füllstopfen entfernbar ist, um das Treibladungsmaterial, welches im folgenden beschrieben wird, in das Gehäuse einzubringen, nach dem die Verschlußkappen am rohrförmigen Gehäuse 22 angeordnet sind.

Allgemein bei 40 angedeutete Filtermittel haben sich als zweck mäßig herausgestellt und sind am Innenumfang des rohrförmigen Gehäuses 22 angeordnet, und zwar im Strömungspfad jeder der Gas- Austrittsöffnungen 21. Die Filtermittel 40 (vgl. Fig. 5) sind benachbart zu einer Raumzone 43 angeordnet und können einstückig mit dieser Raumzone 43 ausgebildet werden, welche eine Raum- oder Plenumzone bilden, um die Axialquerströmung des Gases zu den Öffnungen 21 zu gestatten. Die Raumzone 43 umfaßt ein einlagiges grobes Sieb 42 von vorzugsweise 6 bis 8 Maschen, angeordnet unmittelbar benachbart zum Innenum fang des rohrförmigen Gehäuses 22 derart, daß jede der Aus trittsöffnungen 21 bedeckt ist. Wenn gewünscht, kann sich an die Raum zone 43 eine zweite Lage aus dem gleichen oder etwas feinerem Sieb 42 a anschließen, und zwar radial nach innen be nachbart zum Sieb 42 angeordnet, wobei die Auswahl durch die Anzahl und Lage der Austrittsöffnungen 21 bestimmt ist. Wenn das Gehäuse 22 nur mit einigen wenigen Austrittsöffnungen versehen ist, wie beispielsweise dort, wo die Austrittsöff nungen nur um einen Teil des Umfangs des Gehäuses herum ange ordnet sind, um die Gasströmung zu einem ansaugenden Diffusor zu lenken, hat sich ergeben, daß eine Raumzone mit zwei Schichten von Sieben insofern günstig ist, als sie eine weniger eingeschränkte Axialquerströ mung zu den Auslaßöffnungen gestatten. Wenn jedoch die Aus trittsöffnungen über den ganzen Umfang des Gehäuses 22 vorge sehen sind oder wenn der Abstand zwischen den Öffnungen klein ist, hat sich eine einzige Lage des Siebs 42 als zufrieden stellend erwiesen, um eine adaquate axiale Querströmung der Gase zu den Austrittsöffnungen 21 zu gestatten.

Benachbart zu der Raumzone 43 und radial nach innen, dieser gegenüber, befindet sich eine ringförmige Lage aus Fiberglas material 44, an die sich radial nach innen eine ringförmige Anordnung einer Lage aus Stahlwollmaterial 46 anschließt. Radial nach innen in Ringanordnung, benachbart zum Innenumfang der Stahlwollage 46, befindet sich ein einlagiges feinmaschiges Sieb 48, das am radial innenliegenden Umfang durch eine Ringlage aus einer gelochten Platte 50 getragen ist. Gemäß der derzeit bevorzugten Verwendung besitzt das Sieb 48 eine Maschengröße im Bereich von 100-20. Die Platte 50 bil det somit die radial innere Begrenzung der Filtermittel 40. Obwohl eine spezielle Ausbildungsform der Filtermittel 40 beschrieben und dargestellt ist, können doch auch andere Fil teranordnungen verwendet werden.

Gemäß den Fig. 3 und 4 ist - wie erwähnt - eine Treibladung 36 innerhalb des Gehäuses 22 und in Ring anordnung zwischen dem Zündladungsrohr 32 und der gelochten Platte 50 der Filtermittel angeordnet. Die Treibladung 36 umfaßt granuliertes Material 37 der Art, welches bei Zündung verbrennt und einen Rest aus festen porösen Sinter stoffen bildet. Die Treibladung 36 ist vor der Zündung auf eine geeignete Schüttdichte derart gepackt, daß der gesamte Umfang des Gehäuses 32 mit den Granalien des Treib ladungsmaterials 37 in Berührung steht. Bei der derzeit bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Treibladung 36 Granulate mit einer Größe auf, die mindestens doppelt so groß ist wie die Größe der Granulate der Zündladung und vorzugsweise im Bereich von 6-8 Maschen liegt. Gemäß der derzeit bevorzugten Ausführung der Erfindung umfaßt das Granulatmaterial 37 Granulate eines Alkalimetallacids, wobei aber auch irgendeine andere Zusammensetzung verwendet werden kann, die bei Verbrennung feste poröse Sinterreste und ein nicht giftiges Gas erzeugt. Die Anordnung der erfindungsgemäßen Zünd ladung gestattet den bequemen und sicheren Zusammenbau des Generators dadurch, daß als erstes eine Verschlußkappe, beispiels weise die Verschlußkappe 24, am Gehäuse 22 befestigt und dann das Gehäuse 32 in seiner Mittelstellung installiert wird. Sodann kann das Granulatmaterial 37 der Treib ladung durch das verbleibende offene Ende im Gehäuse um das Zündladungsrohr 32 herum gefüllt werden, worauf dann das offene Ende durch Anbringen der verbleibenden Verschlußkappe 26 verschlossen wird. Sodann kann die Zündladung 34 durch Loch 55 in der Verschlußkappe und durch das hohle Führungsrohr 28 in das Zündladungsrohr 32 einge geben werden. Sodann kann die erfindungsgemäße Zünderstopfen unteranordnung eingebaut werden. Diese Anordnung gestattet eine einfache Handhabung, insbesondere bei der Beladung mit der Treibladung vor dem Einbringen des Zünders 52.

Claims

1. Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Aufprall schutzvorrichtung für den Insassen eines Fahrzeugs, mit einem langgestreckten Gehäuse (22) mit einer Vielzahl von entlang der Länge des Gehäuses angeordneten Gasaustritts öffnungen (21) und mit den folgenden innerhalb des Gehäuses (22) angeordneten Mitteln:

a) einer Zündvorrichtung (30) mit einer Zündladung, die ein erstes brennbares chemisches Material (34) aufweist,
b) einem langgestreckten Zündladungsrohr (32) innerhalb des Gehäuses (22),
c) einer Treibladung (36), die ein zweites verbrennbares chemisches Material aufweist, welches bei Zündung durch die Zündvorrichtung (30) ein Gas erzeugt,
d) einer innerhalb des Gehäuses (22) angeordneten Raumzone, die mit jeder der Gasaustrittsöffnungen (21) in Verbindung steht, wobei die Raumzone um die Treibladung (36) herum angeordnet ist und das Gas von dort aufnimmt,
e) einem einem Ende des Zündladungsrohrs (32) benachbarten Zünder zum Zünden der Zündladung (34) und Mitteln (53, 54) zur Verbindung des Zünders (52) mit einer Auslösevorrichtung,
f) wobei die Zündladung (34) in direkter Berührung mit der Innenoberfläche des Zündladungsrohres (32) steht
g) und wobei die Treibladung (36) in einer Ringanordnung um das Zündladungsrohr (32) herum angeordnet ist, das sich im wesentlichen über die volle Länge des Gehäuses (22) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Zündladungsrohr (32) eine relativ dünne Wand aus zerbrechlichem Material aufweist,
- daß die Treibladung (36) mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit verbrennt als die Zündladung (34),
- daß die Treibladung (36) aus Granulat besteht, welches bei Zündung durch die Zündladung (34) bei der Verbrennung Reste aus festem porösen Sintermaterial bildet,
- daß die ringförmig angeordnete Treibladung (36) derart verbrennt, daß das erzeugte Gas radial nach außen durch die Auslaßöffnungen (21) abgegeben wird, und
- daß die Zündladung (34) bei ihrer Verbrennung fortlaufend die Wandung des Zündladungsrohres (32) der Länge nach zerstört.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (34) bei Aktivierung des Zünders (52) in Längsrichtung entlang des Gehäuses (32) mit einer Geschwindigkeit nicht kleiner als 50 m/sec. abbrennt.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung (36) granulatförmiges Material mit einer Granulatgröße besitzt, die mindestens doppelt so groß ist wie die Größe der Granulate der Zündladung (34).

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündladungsrohr (32) aus einem im wesentlichen weichmacherfreiem Polyestermaterial besteht.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) einen zylindrischen Rohrteil aufweist, der eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten radialen Öffnungen in der Wand aufweist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung (36) Granulatmaterial mit einer Granulatgröße vorzugsweise im Bereich von 6-8 Maschen aufweist.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (34) Granulatmaterial mit einer Granulatgröße im Bereich von 14-28 Maschen aufweist.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung (36) eine Alkalimetallacidverbindung enthält.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (30) Kaliumperchlorat enthält.

10. Gasgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (32) aus einem teilweise weichgemachten Polyestermaterial besteht.

11. Gasgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Filtermittel innerhalb des Gehäuses (22) in der Strömungsbahn zwischen der Raumzone und der Treibladung (36).

12. Gasgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung ein schnell abbrennendes, nicht detonierendes verbrennbares Material enthält, und daß die Treibladung (36) verbrennbares Material mit einer Verbrennungsgeschwindigkeit aufweist, die wesentlich kleiner ist als diejenige der Verstärkungsladung.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermittel wie folgt aufgebaut sind:

a) eine radial am weitesten innen liegende Lage (50) aus einer gelochten Metallplatte (50);
b) eine radial am weitesten außen liegende Lage aus Drahtmaschensieb (42);
c) mindestens eine zweite Lage aus Drahtmaschensieb (48) benachbart zur gelochten Platte (50) und angeordnet mit Abstand gegenüber der äußersten Sieblage (42);
d) mindestens eine Lage (46) aus Stahlwolle benachbart zum zweiten Sieb (48) und mindestens eine radial darüber liegende Lage aus glasfaserartigem Material (44), wobei die Lagen radial zwischen dem äußersten Sieb (42) und der zweiten Sieblage (48) angeordnet sind.

14. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) folgendes aufweist:

a) ein zylindrisches Rohr mit darin ausgebildeten Öffnungen;
b) einen ersten Verschluß, welcher ein Ende des zylindrischen Rohres versiegelt und Mittel zur Aufnahme eines Endes des rohrförmigen Zündladungsgehäuses aufweist;
c) einen zweiten Verschluß, welcher das andere Ende des zylindrischen Rohrs versiegelt und Mittel zur Aufnahme des entgegengesetzten Endes des Zündladungsgehäuses sowie Mittel aufweist, die zur Aufnahme der Zündladung und zu deren Anordnung benachbart zum entgegengesetzten Ende des Zündladungsgehäuses dienen; und
d) lösbar am zweiten Verschluß befestigte Mittel zur Zurückhaltung der Zündladung und Mittel zur Aufnahme einer Verbindung zu einer Aktivierungsquelle.