DE4028990A1 - Gasgenerator zum aufblasen einer gaskissen-rueckhalteeinrichtung von fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Rückhalteeinrichtung von Fahrzeugen der im Ober­ begriff des Hauptanspruches angegebenen Art.

Ein derartiger Gasgenerator ist der DE-OS 37 33 436 bereits als bekannt zu entnehmen. Hierbei ist eine zylindrische Rohrwand, die eine äußere Begrenzungswand des Gasgenerators bildet, von Durchlaßöffnungen unterschiedlichen Durchmessers durchsetzt. Die größeren Durchlaßöffnungen münden im Innern des Gaskissens, während die kleineren Durchlaßöffnungen aus dem Gaskissen her­ ausführen. Im Konstruktionszustand des Gasgenerators sind alle diese Durchlaßöffnungen von einer Berstfolie abgedeckt, die am Innenumfang der Rohrwand anliegt.

Aufgrund der Abhängigkeit der Treibstoffbrisanz von der Umge­ bungstemperatur werden beim Zünden des Gasgenerators bei nied­ rigen Temperaturen nur die größeren, in das Gaskissen führenden Durchlaßöffnungen freigeblasen.

Wird der Gasgenerator demgegenüber bei höheren Umgebungstempe­ raturen gezündet, so steigt der Gasdruck im Gasgenerator nach dem Freiblasen der größeren Durchlaßöffnungen weiter an und zerstört danach auch die Berstfolie vor den kleineren Durch­ laßöffnungen, wonach überschüssiges Treibgas in die Umgebung entweichen kann.

Durch diese druckabhängige Steuerung des wirksamen Ausblasquer­ schnittes des Gasgenerators wird erreicht, daß das Gaskissen auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen noch hinreichend prall aufgeblasen werden kann. Der Füllungsgrad des Gaskissens ist somit weitgehend unabhängig von der Umgebungstemperatur des Gasgenerators zum Zeitpunkt der Auslösung.

Als nachteilig ist bei dem bekannten Gasgenerator der Umstand anzusehen, daß der Treibsatz auf die niedrigste Umgebungstem­ peratur abgestimmt sein muß, damit das Gaskissen seine Rück­ haltefunktion auch bei extremen Minustemperaturen noch erfüllen kann. Durch die damit bei hohen Umgebungstemperaturen vorlie­ gende relative Treibstoffüberladung muß beim Auslösen des Gas­ generators unter diesen Bedingungen ein erheblicher Treibgas­ überschuß anfallen, der nutzlos durch die kleinen Durchlaßöff­ nungen entweicht.

Das überschüssige Treibgas wird somit zu einer unnötigen zu­ sätzlichen Rauchgasbelastung der Fahrzeuginsassen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Gasgenerator zum Aufblasen einer Gas­ kissen-Rückhalteeinrichtung so zu gestalten, daß die Treib­ stoffmenge deutlich reduziert sein kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2. Durch die Abdeckung einer Anzahl der Durchlaßöffnungen bei niedrigen Umgebungstemperaturen ergibt sich eine stärkere Ver­ dämmung des Gasgenerators, wodurch eine geringere Treibstoff­ menge zum Aufblasen des Gaskissens ausreicht. Das Verhältnis des gesamten Durchlaßquerschnitts aller Durchlaßöffnungen der Begrenzungswand zum insgesamt abdeckbaren Durchlaßquerschnitt kann dabei so bemessen werden, daß die bei hohen Umgebungstem­ peraturen erforderliche Treibstoffmenge auch bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen noch ausreicht. Somit fällt auch kein überschüssiges Treibgas an, das aus dem Gaskissen nutzlos entweichen muß. Dadurch läßt sich der Gasgenerator auch für Gaskissen-Rückhalteeinrichtungen verwenden, bei denen der Gasgenerator vollständig vom Gaskissen umschlossen ist oder deren Gasgenerator aus anderen Gründen keine Durchlaßöffnungen zur Umgebung aufweisen darf.

Aus den übrigen Ansprüchen gehen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hervor.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch ein zentrales Genera­ torgehäuse eines aufblasbaren Gaskissens, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Generatorgehäuse ge­ mäß der Linie II-II in Fig. 1.

Der in Fig. 1 der Zeichnung in einem Mittelbereich dargestellte Gasgenerator 1 zum Aufblasen einer Gaskissen-Rückhalteeinrich­ tung für Insassen von Fahrzeugen soll hier nur insoweit erläu­ tert werden, als dies für das Verständnis der vorliegenden Er­ findung erforderlich ist.

Ein Gehäuse 2 des Gasgenerators 1 weist mittig eine zylin­ drische Anzünderkammer 3 auf, die am unteren Ende mittels eines zylindrischen Brückenzünders 4 verschlossen ist. Die im übrigen von den Wänden des Gehäuses 2 begrenzte Anzünderkammer 3 ist radial von einer ringförmigen Brennkammer 5 umgeben, die mit einem Trockentreibsatz 6 gefüllt ist. Dabei ist die zwischen der Anzünderkammer 3 und der Brennkammer 5 liegende Trennwand des Gehäuses 2 von mehreren Durchlaßöffnungen 7 bzw. 8 durch­ setzt, die als Anzünderbohrungen über den Umfang der Trennwand verteilt angeordnet sind und sich radial nach außen erstrecken. Ferner steht die Brennkammer 5 über nicht dargestellte Durch­ laßöffnungen mit dem Innern eines Luftsacks in Verbindung, der mittels des Gasgenerators 1 aufblasbar ist.

Damit der Trockentreibsatz 6 im Bedarfsfall mittels des mit einer Zündkapsel versehenen Brückenzünders 4 zum Abbrand ge­ bracht werden kann, ist in der Anzünderkammer 3 eine Beiladung 9 in Pulverform angeordnet.

Die Abbrandgeschwindigkeit des Trockentreibsatzes 6 hängt dabei nicht nur von der Güte des Brückenzünders 4 sondern auch im hohen Maße von der Umgebungstemperatur des Gasgenerators 1 ab.

Um auch bei niedrigen Einsatztemperaturen des Gasgenerators 1 eine hohe Abbrandgeschwindigkeit des Trockentreibsatzes 6 zu erreichen ohne bei erhöhten Umgebungstemperaturen des Gasgene­ rators 1 die Haltbarkeit des Luftsackes infolge relativer Treib­ stoffüberladung zu gefährden, ist eine selbsttätige Verdämmungs­ regulation der Abzünderkammer 3 in Abhängigkeit von der Umge­ bungstemperatur vorgesehen.

Zur stärkeren Verdämmung der Anzünderkammer 3 bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist ein Schließringmechanismus in der Anzünderkammer 3 vorgesehen, durch den eine überwiegende Anzahl der in einer oberen Querebene angeordneten Durchlaßöffnungen 8 von einem Schließring 10 abgedeckt werden kann.

Zur den Durchlaßöffnungen 8 gegenüberliegenden Anordnung des einen flachen Rechteckquerschnitt aufweisenden Schließrings 10 ist ein Ringraum 11 vorgesehen, der eine Durchmesserveränderung des Schließringes 10 zuläßt und der geringfügig höher als die über seine Länge konstante Breite des Schließringes 10 ist. Damit der Ringraum 11 nicht vom Pulver der Beiladung 9 verlegt werden kann, ist die Beiladung 9 durch eine hutförmige Kappe 12 aus aufreißbarer Metallfolie hermetisch gekapselt, wobei die Kappe 12 den Ringraum 11 nach unten begrenzt und sich mit einem zylindrisch verjüngten Kernbereich bis zum oberen Ende der An­ zünderkammer 3 erstreckt. Zum Kernbereich der Kappe 12 hin so­ wie nach oben ist der Ringraum 11 von einem in die Bohrung der Anzünderkammer 3 eingepreßten Stützring 13 begrenzt, der einen L-förmigen Ringquerschnitt aufweist, wobei ein hülsenförmiger Ringschenkel des Stützringes 13 den Kernbereich der Kappe 12 konzentrisch umschließt. Um zu erreichen, daß zusätzlich zum Umfang auch die beiden Stirnenden des Schließrings 10 in seiner Anlagestellung am Umfang des Stützringes 13 gegen den Flamm­ strahl der Beiladung 9 abgeschirmt sind, ist dessen hülsenför­ miger Ringschenkel an beiden Enden mit einem die Stirnenden des Schließrings 10 überdeckenden Ringwulst versehen. Dadurch wird verhindert, daß der am Stützring 13 anliegende Schließring 10 vom Flammstrahl mitgerissen werden kann, wodurch bei höheren Umgebungstemperaturen eine unzulässige Verdämmung der Anzün­ derkammer 3 erzeugt würde.

Wie in Verbindung mit Fig. 2 sichtbar ist, wird der radial aus­ kragende Ringschenkel des Stützrings 13 von acht einzelnen Ra­ dialstegen 14 gebildet, die jeweils in einem Abstand vonein­ ander über den Umfang des hülsenförmigen Ringschenkels verteilt an diesen angeformt sind. Die Radialstege 14 liegen dadurch jeweils zwischen benachbarten Durchlaßöffnungen 8, so daß die Anzünderflammfront auch von oben in den Ringraum 11 gelangen kann, aus dem sie bei geöffneten Durchlaßöffnungen 8 in die Brennkammer 5 übertritt.

Damit der Schließring 10 temperaturabhängig wechselweise aus einer die Mehrzahl der Durchlaßöffnungen 8 abdeckenden Sperr­ stellung in eine diese wieder freigebende Offenstellung über­ führbar ist, besteht der Schließring 10 aus einer Formgedächt­ nislegierung mit Zweiwegeeffekt z. B. aus Cu Zn 25 Al 5. Dieser Schließring 10 liegt in seiner Offenstellung unter ra­ dialer Einfedervorspannung am hülsenförmigen Ringschenkel des Stützringes 13 an und ist hierdurch klapperfrei gehalten. Die­ ser Zustand, in dem alle Durchlaßöffnungen 7 und 8 zur Brenn­ kammer 5 freigegeben sind, bleibt bis zu einer unteren Grenz­ temperatur von z. B. 0°C erhalten.

Kühlt sich der Schließring 10 aufgrund der Umgebungstemperatur weiter ab, so findet im Schließring 10 eine Gefügeumwandlung statt, durch welche sich der Durchmesser des Schließrings 10 erheblich vergrößert. Da der Schließring 10 ein Schlitzring ist, verbreitert sich dabei sein Ringschlitz 15 im Zuge der Aufspreizbewegung seiner Enden zunehmend. Wenn die Gestaltän­ derung abgeschlossen ist, liegt der Schließring 10 mit seinem Außenumfang unter radialer Vorspannung flächig am Innenumfang der Anzünderkammer 3 an, wodurch er sechs der acht Durchlaß­ öffnungen 8 abdichtet. Diese Stellung des Schließrings 10 ist in Fig. 2 durch unterbrochene Linien angedeutet.

Erwärmt sich der Schließring 10 aufgrund steigender Umgebungs­ temperatur wieder um etwa 10° so findet erneut eine Gefügeum­ wandlung statt, wobei der Schließring 10 seine ursprüngliche Gestalt wieder einnimmt und dadurch die Durchlaßöffnungen 8 wieder freigibt.

Dieser Gestaltwechsel findet stets beim Überschreiten der bei­ den Grenztemperaturen statt und läßt sich verschleißfrei fast beliebig oft wiederholen. Dadurch ist automatisch eine temperaturangepaßte Verdämmung der Anzünderkammer 3 gewährlei­ stet.

Anstelle des Schließrings 10 aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiwegeeffekt könnte auch eine Formgedächtnislegierung mit Einwegeffekt eingesetzt werden, wenn diese mit einer Rückstell­ feder kombiniert würde. Diese Rückstellfeder müßte hierbei aus einer Blattfeder gebogen sein und mit dem Schlitzring aus der Formgedächtnislegierung flächig gefügt sein. Demnach würde dieser Kombinationsschlitzring in einer seiner vorgesehenen Stellungen durch den aktivierten Schlitzring aus der Formge­ dächtnislegierung und in seiner anderen Stellung durch die Fe­ derkraft des gebogenen Blattfederrings gehalten. Zwar müßte in diesem Fall die Dehnung des Blattfederrings im Zuge der An­ triebsbewegung vom Schlitzring der Formgedächtnislegierung mit­ aufgebracht werden, aber dafür fände der Gestaltwechsel bei einer einzigen Grenztemperatur statt.

Im vorliegenden Anwendungsfall ist es unerheblich, ob sich der Schließring 10 im Zuge seines Gestaltwechsels im Ringraum 11 dreht. Müßte demgegenüber in einem anderen Anwendungsfall ge­ währleistet sein, daß der geschlitzte Schließring 10 beim Ge­ staltwechsel jeweils mit denselben sechs der acht vorhandenen Durchlaßöffnungen 8 zusammenwirkt, so wären zwischen dem Schließring 10 und dem zugeordneten Gehäuse Drehsicherungsmit­ tel erforderlich.

Claims (7)

1. Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Rückhalteein­ richtung von Fahrzeugen mit einem Gehäuse, das eine mit Treib­ stoff gefüllte Brennkammer sowie eine über eine Anzünderöffnung mit der Brennkammer verbundene Anzünderkammer mit einem Anzünder­ treibsatz enthält, und mit einer Anordnung von Durchlaßöffnungen in einer Begrenzungswand der Brennkammer, wobei beim Abbrand von Treibmaterial in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Gasgenerators entweder alle Durchlaßöffnungen vom Brenngas durchströmt werden oder eine Anzahl der Durchlaßöffnungen durch ein ihren Durchlaßquerschnitt abdeckendes Mittel gesperrt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes mit einer zugeordneten Durchlaßöffnung (8) zusammen­ wirkende Abdeckmittel ein Ventilelement ist, das sich bei niedrigen Umgebungstemperaturen des Gasgenerators (1) in seiner Sperrstellung befindet und bei höheren Umgebungstemperaturen in seine Freigabestellung überführt ist, wobei das Ventilelement in einem Richtungssinn von einem Antriebsglied (Schließring 10) aus einer Formgedächtnislegierung bewegt ist, das den Tempera­ tursensor bildet.

2. Gasgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes mit einer zugeordneten Durchlaßöffnung (8) zusammen­ wirkende Abdeckmittel ein Ventilelement ist, das sich bei niedrigen Umgebungstemperaturen des Gasgenerators (1) in seiner Sperrstellung befindet und bei höheren Umgebungstemperaturen in seine Freigabestellung überführt ist, wobei das Antriebsglied (Schließring 10) aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiwe­ geeffekt besteht, wodurch das Ventilelement richtungsumkehrbar angetrieben ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement von einem Flächenabschnitt des Antriebs­ gliedes (Schließrings 10) selbst gebildet ist.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abdeckbare Durchlaßöffnung (8) in einer im wesentlichen zylindrischen Umfangsfläche des Gehäuses (2) angeordnet ist, wodurch ein an die Durchlaßöffnung (8) angrenzender Bereich der Umfangsfläche einen glattwandigen Dichtsitz bildet, daß die den Dichtsitz bildende Umfangsfläche des Gehäuses (2) eine Begren­ zungsfläche eines Ringraumes (11) ist, in dem als Antriebsglied ein der Umfangsfläche gegenüberliegender Schließring (10) an­ geordnet ist, dessen Durchmesser sich bei seiner Gefügeumwand­ lung ändert, wobei die der Durchlaßöffnung (8) zugewandte Um­ fangsfläche des Schließrings (10) in der Sperrstellung unter Vorspannung an der den Dichtsitz bildenden Umfangsfläche des Gehäuses (2) anliegt.

5. Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der zylindrischen Umfangsfläche des Gehäuses (2) verteilt mehrere mittels desselben Schießringes (10) ab­ deckbare Durchlaßöffnungen (8) vorgesehen sind, wozu der Schließring (10) über seine Umfangslänge gesehen einen im we­ sentlichen konstanten Rechteckquerschnitt aufweist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließring (10) ein im Zuge seiner Durchmesservergrö­ ßerung aufspreizbarer Schlitzring ist.

7. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des Schließringes (10) abdeckbaren Durchlaß­ öffnungen (8) als Anzünderbohrungen in einer Trennwand zwischen der Anzünderkammer (3) und der Brennkammer (5) des Gasgenera­ tors (1) angeordnet sind, wobei die Trennwand außerhalb des Ringraumes (11) von unverschließbaren Durchlaßöffnungen (7) durchsetzt ist, daß der Ringraum (11) innerhalb der Anzünder­ kammer (3) angeordnet ist, wozu der Anzündertreibsatz (Beila­ dung 9) zum Freihalten des Ringraumes (11) für den Schließring (10) mittels einer Anzünderkappe (12) gekapselt ist, und daß der Schließring (10) in seiner Freigabestellung durch einen Stützring (13) gehalten und gegen den Flammstrahl des Anzün­ dertreibsatzes (Beiladung 9) abgeschirmt ist.