DE29920123U1

DE29920123U1 - Mehrstufiger Gasgenerator

Info

Publication number: DE29920123U1
Application number: DE29920123U
Authority: DE
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2009-11-17

Description

PRINZ & PARTNER

GbR

PATENTANWÄLTE Manzingerweg 7

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS D-81241 München

EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80

16. November 1999

TRW Airbag Systems GmbH & Co. KG
Wernher-von-Braun-Straße 1
D-84544 Aschau am Inn

Unser Zeichen: T 9177 DE
KI/sc

Mehrstufiger Gasgenerator

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, mit mehreren Brennkammern, die jeweils einen Treibsatz enthalten, wobei die Treibsätze getrennt voneinander gezündet werden können, und mit einer Brennkamme rwand.

Bei sogenannten mehrstufigen Gasgeneratoren kann einer oder können mehrere Treibsätze unabhängig voneinander gezündet werden, um die Gasmenge dem Bedarf (zum Beispiel der Unfallintensität) anzupassen. Es besteht jedoch das Problem, daß beim Zünden nur eines Treibsatzes die Brennkammerwand und das gesamte Gehäuse des Gasgenerators so erwärmt werden könnte, daß der zweite Treibsatz ungewollt und zeitverzögert durch den Wärmetransport entzündet wird oder daß das Treibmaterial durch die Hitzeeinwirkung beschädigt wird. Um den Wärmetransport von einer in die benachbarte Brennkammer zu vermeiden, sind Vorschläge, wie z.B. eine separate Kühlung oder das Vorsehen von Kühlrippen, gemacht worden.

Die Erfindung schafft einen Gasgenerator, bei dem der Wärmetrans-

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port auf kostengünstige Weise zumindest so weit reduziert werden kann, daß eine Entzündung des Treibsatzes der benachbarten Brennkammer oder eine Beschädigung des Treibsatzes verhindert werden kann. Dies wird bei einem Gasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Brennkammerwand innenseitig wenigstens abschnittsweise mit einem wärmebeständigen Material verkleidet ist. Das wärmebeständige Material muß den Temperaturen, die beim Entzünden des zugeordneten Treibsatzes entstehen, standhalten können. Die Verkleidung, die auf einfache Weise hergestellt werden kann, dient der Wärmeisolierung der Brennkammer gegenüber den benachbarten Wandungen und benachbarten Treibsätzen.

Vorzugsweise ist die Brennkammer innenseitig vollständig mit dem wärmebeständigen Material ausgekleidet, wobei unter Verkleiden auch eine Beschichtung der Brennkammer zu verstehen ist.

Vorteilhafterweise grenzen Brennkammern so aneinander an, daß sie einen gemeinsamen Brennkammer-Wandungsabschnitt haben. Wenigstens dieser Wandungsabschnitt sollte verkleidet sein, um den unmittelbaren Wärmetransport zur benachbarten Brennkammer weitestgehend zu unterdrücken.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dient die Beschichtung nicht nur der Wärmeisolierung, sondern zugleich auch der Abdichtung der Brennkammer. Gasgeneratoren müssen heutzutage extrem gasdicht sein, es ist sogar eine hohe Heliumdichtigkeit gefordert. Durch die Beschichtung oder Verkleidung kann deshalb der Aufwand, der bislang für das Erreichen der geforderten Dichtigkeit erforderlich war, reduziert werden.

Die Brennkammerwand kann auch außenseitig zumindest abschnittsweise beschichtet sein, um den Wärmeübergangskoeffizienten der dann doppelseitig beschichteten Wand nochmals zu reduzieren.

Vorzugsweise ist die Brennkammerwand aus Metall.

Die Verkleidung weist ein Material auf, das einen geringeren Wärmeleitkoeffizienten als das Material der Brennkammerwand hat.

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Die Verkleidung kann beispielsweise eine Tauchlackierung, eine Spritzlackierung, eine Folienaus- oder -verkleidung, ein Hartchromüberzug oder eine Beschichtung aus Keramik oder Nickel sein. Als Verfahren zum Aufbringen der Beschichtung kann eine hartanodische 5 Oxidation angewandt werden. Ferner kann z.B. auch ein Keramikvlies die Brennkammerwand thermisch abschirmen.

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

- Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators

- Figur 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators und

- Figur 3 eine vergrößerte Ansicht in Figur 2 mit einem kreisbegrenzten Bereich des Übergangs zwischen der Verkleidung und der Brennkammerwand.

In Figur 1 ist ein zweistufiger Rohrgasgenerator dargestellt, der ein rohrförmiges Außengehäuse 3, zwei Stirnwände 5 und eine Trennwand 7 aufweist. Zwei mit Verstärkerladungen 9 ausgestattete Zünder 11, 13 gehören zu den beiden Stufen des Gasgenerators. Die Trennwand 7 trennt die linke Stufe von der rechten Stufe. Die linke Stufe besteht unter anderem aus dem Zünder 11, der zugeordneten Verstärkerladung 9, einer Brennkammer 15, die mit einem Treibsatz 17 befüllt ist, sowie einer Filterkammer 19. Die rechte Stufe besteht unter anderem aus dem Zünder 13, der zugeordneten Verstärkerladung 9, einer Brennkammer 21, die mit einem Treibsatz 23 gefüllt ist, und einer Filterkammer 25. Im Außengehäuse 3 sind im Bereich jeder Filterkammer 19, 25 zugeordnete Ausströmöffnungen 27 vorgesehen.

Die beiden Brennkammern 15, 21 werden durch Brennkammerwände begrenzt, die abschnittsweise aus dem Außengehäuse 3, aus der Trennwand 7 und aus Wänden 31 bis 37 bestehen, die die Filterkammern und

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die Kammern für die Verstärkerladungen 9 von den Brennkammern 15, 21 trennen. Beide Brennkammern sind innenseitig mit einem wärmebeständigen Material verkleidet, genauer gesagt beschichtet. Die Verkleidungen sind mit den Bezugszeichen 41, 43 versehen und durch eine dicke Linie dargestellt.

Als Beschichtungsmaterial kommt ein wärmebeständiger Lack, der durch Tauchlackieren, Spritzlackieren oder dergleichen aufgebracht werden kann, oder eine Metallbeschichtung, wie z.B. eine Nickelbe-Schichtung oder ein Hartchromüberzug, in Frage. Darüber hinaus kann auch eine Kunststoffbeschichtung oder eine Auskleidung mittels einer wärmebeständigen Folie sowie ein Keramiküberzug verwendet werden.

Auch kann die Brennkammerwand, die vorzugsweise aus Aluminium besteht, durch eine hartanodische Oxidation beschichtet werden. Durch spezielle Säure-Elektrolyt-Oxidation wird Aluminium oberflächlich in Aluminiumoxid umgewandelt. Es bildet sich eine keramikartige, harte Schicht.

Die Verkleidungen sollen den Übergang der beim Zünden des zugeordneten Treibsatzes in der Brennkammer entstehenden Wärme in die benachbarte Brennkammer zu dem nichtgezündeten Treibsatz weitgehend verhindern, so daß dieser Treibsatz sich nicht selbst entzünden kann. Darüber hinaus sollen die Verkleidungen 41, 43 so ausgebildet sein, daß ein nichtgezündeter Treibsatz thermisch nicht derart belastet wird, daß das Treibmaterial seine Eigenschaften verändert. Beim Entsorgen des Generators, bei dem nur ein Treibsatz gezündet wurde, wird die sogenannte "Entsorgungszündung" getätigt, die aber bei einem Treibsatz, der zu hohen Temperaturen ausgesetzt war, unkontrollierbar ablaufen würde.

Darüber hinaus sollen die Verkleidungen 41, 43 die Brennkammerwände vor einer thermischen Überlastung oder sogar einem Anbrennen schützen. Bei den hohen Innentemperaturen in einer Brennkammer kann es nämlich durchaus vorkommen, daß die Brennkammerwand beim Abbrand angegriffen wird, was zu einer Veränderung der Leistung des Treibsatzes führt. Beispielsweise kann eine teilweise abbrennende Aluminiumwand zu einer Leistungserhöhung des Gasgenerators führen. Auf der

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Seite verschlechtern sich die Abgaswerte.

Die Verkleidungen 41, 43 haben noch einen weiteren Effekt, nämlich die Erhöhung der Gasdichtigkeit der Brennkammern. Die Brennkammern müssen heliumdicht sein, damit die Treibsätze 17, 23 über Jahre hinweg nicht durch Feuchtigkeit beschädigt werden.

Da die Brennkammerwände aus mehreren Wandungsabschnitten besteht, können die Verkleidungen 41, 43 insbesondere an den Stellen, an denen die Wandungsabschnitte aufeinandertreffen, für die erforderliche Dichtigkeit sorgen.

In Figur 1 sind die Brennkammern 15, 21 nur teilweise beschichtet, sie können aber auch vollständig innenseitig beschichtet sein, oder es kann auch nur die Trennwand 7 innenseitig und außenseitig (außenseitig bedeutet in diesem Fall innenseitig für die benachbarte Brennkammer) beschichtet sein.

Die Brennkammerwände in Figur 1 sind aus Metall, vorzugsweise Stahl, wogegen das Material der Verkleidungen 41, 43, vorzugsweise so gewählt ist, daß es einen niedrigeren Wärmeübergangskoeffizienten als das Material der Brennkammerwände aufweist.

Die in Figur 2 dargestellte Ausfuhrungsform entspricht im wesentliehen der in Figur 1 dargestellten, weshalb alle bereits beschriebenen Teile, die die gleiche Funktion auch bei dieser Ausführungsform haben, mit einem um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind und nicht mehr näher erläutert werden müssen. Bei dieser Ausführungsform, bei der die beiden Brennkammern 115, 121 innenseitig nahezu vollständig ausgekleidet sind, ist gut zu erkennen, daß die Verkleidung 143 auch der Dichtigkeit dient. Die Verkleidung 143 in Form einer einseitig offenen Hülse, die in das Unterteil 153 vor dem Befüllen mit dem Treibsatz 153 eingesetzt wird, dichtet nämlich ein Unterteil 153, das großteils die Brennkammerwand bildet, vom Zünder 113 ab. Die Hülse ist aus einem dünnen Material (Kunststoff oder Metall) und weist nach außen vorstehende Noppen 171 (vgl. Fig. 3) auf, mit denen sie an der Brennkammerwand anliegt und die für einen Isolierspalt zwischen dem Rest der Hülse und der Brennkammerwand sorgen. Die Verkleidung 141 ist

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durch eine beidseitig offene, schlauchförmige Hülse gebildet. Ein deckeiförmiges Oberteil 155 ist auf das Unterteil 153 aufgeschraubt. Mit 157 sind Durchströmöffnungen in der Brennkammerwand bezeichnet, über die Gas in die Filterkammern 119, 125 strömt.

Alternativ kann die schlauchförmige Hülse auch durch ein Keramikvlies gebildet sein.

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Claims

1. Mehrstufiger Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen- Rückhaltesysteme,
mit mehreren Brennkammern (15, 21; 115, 121), die jeweils einen Treibsatz (17, 23; 117, 123) enthalten,
wobei die Treibsätze getrennt voneinander gezündet werden können, und
mit einer Brennkammerwand, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennkammerwand innenseitig wenigstens abschnittsweise mit einem wärmebeständigen Material verkleidet ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (15, 21; 115, 121) innenseitig vollständig mit dem wärmebeständigen Material ausgekleidet ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Brennkammern (15, 21; 115, 121) einen gemeinsamen Brennkammer-Wandungsabschnitt aufweisen und wenigstens dieser Wandungsabschnitt verkleidet ist.

4. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand aus mehreren aneinandergrenzenden Wandungsabschnitten besteht und daß die Verkleidung (41, 43; 141, 143) eine Abdichtung zwischen den benachbarten Wandungsabschnitten bildet.

5. Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (41, 43; 141, 143) die Brennkammer (15, 21; 115, 121) wenigstens abschnittsweise gasdicht abdichtet.

6. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand außenseitig wenigstens abschnittsweise verkleidet ist.

7. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand aus Metall ist.

8. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Beschichtung (41, 43; 141, 143) einen geringeren Wärmeleitkoeffizienten als das Material der Brennkammerwand hat.

9. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung der Brennkammerwand die Verkleidung bildet.

10. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens einseitig offene Hülse in die Brennkammer (121) eingesetzt ist, an der Brennkammerwand anliegt und die Verkleidung bildet.

11. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung durch

1. Lackieren,

2. Tauchlackieren,

3. eine hartanodische Oxidation,

4. Einbringen einer Folie oder eines Vlieses in die Brennkammer oder

5. Aufbringen einer Keramik gebildet wird.