DE4028990C2 - Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Rückhalteeinrichtung 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 38 42 145 A1 bereits als bekannt zu entnehmen und bewirkt über die temperaturabhängige Steuerung der Durchlaßöffnungen in der Außenumfangswand der Brennkammer eine Verdämmungsregulation des Gasgenerators, durch die seine relative Treibstoffüberladung vermieden werden kann. Das Ventilelement des vorbekannten Gasgenerators besteht aus ei­ nem ringförmigen Schieber, der zwischen dem Außenumfang der zy­ lindrischen, von den Durchlaßöffnungen durchsetzten Gehäusewand und einer diese beabstandet umschließenden weiteren Gehäusewand der Brennkammer drehbar gelagert ist. In Umfangsrichtung gesehen ist jeder zweiten Durchlaßöffnung ein sickenförmiger Ventilkör­ per zugeordnet, der vom Innenumfang des Schiebers abragt und die zugeordnete Durchlaßöffnung in einer Sperrstellung des Schiebers verlegt. Bei hohen Umgebungstemperaturen des Gasgenerators sind hingegen alle Durchlaßöffnungen freigegeben, da die sickenförmi­ gen Ventilkörper nach entsprechendem Verdrehen des Schiebers je­ weils zwischen benachbarten Durchlaßöffnungen liegen. Zum tempe­ raturabhängigen Drehantrieb dient ein Antriebsglied, das aus ei­ nem Stab mit großem linearem Wärmeausdehnungskoeffizienten be­ steht, und mit mehreren Windungen schraubenfederähnlich gewic­ kelt ist.

Die Wicklung schließt koaxial an den Schieber an, wobei die Stabenden der Wicklung am Gehäuse einerseits und am Schieber an­ dererseits abgestützt sind. Somit wird eine Längendehnung des Stabes infolge seiner Erwärmung in eine entsprechende Drehbewe­ gung des Schiebers umgewandelt. Aufgrund des Drehantriebs für den Schieber des bekannten Gasge­ nerators muß der Umfangsabstand zwischen benachbarten Durch­ laßöffnungen in der Gehäusewand relativ groß bemessen sein, da­ mit die Freigabestellung des Schiebers über einen ausreichenden Temperaturbereich gewährleistet werden kann. Somit muß die mit den Durchlaßöffnungen versehene Gehäusewand einen relativ großen Durchmesser aufweisen, damit eine ausreichende Anzahl Durchlaß­ öffnungen auf ihren Umfang verteilt angeordnet sein können. Hierdurch bedingt muß der die Gehäusewand umschließende Schieber ebenfalls einen relativ großen Durchmesser aufweisen, was insbe­ sondere aus Gewichtsgründen unerwünscht sein kann. In axialer Richtung des Schiebers ist zudem ein Einbauraum für die Wicklung des Antriebsgliedes erforderlich, der in die Bauhö­ he der Gesamtanordnung eingeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine we­ sentlich kompaktere Gestaltung und gewichtsgünstigere Ausbildung der die Verdämmungsregulation bewirkenden Mittel möglich wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

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 den zentralen Bereich des Gas­ generatorgehäuses einer Gaskissen-Rückhalteeinrichtung, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gasgeneratorgehäuse gemäß 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 zylindrische Anzünderkammer 3 auf, die am unteren Ende mittels eines zylin­ drischen 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 An­ zünderkammer 3 und der Brennkammer 5 liegende Trennwand des Ge­ häuses 2 von mehreren Durchlaßöffnungen 7 bzw. 8 durchsetzt, die als Anzünderbohrungen über den Umfang der Trennwand verteilt an­ geordnet sind und sich radial nach außen erstrecken. Ferner steht die Brennkammer 5 über nicht dargestellte Durchlaßöffnun­ gen mit dem Inneren eines Gassacks in Verbindung, der mittels des Gasgenerators 1 aufblasbar ist.

Damit der Trockentreibsatz 6 im Bedarfsfall mittels des mit ei­ ner Zündkapsel versehenen Brückenzünders 4 zum Abbrand gebracht 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 ho­ hen Maße von der Umgebungstemperatur des Gasgenerators 1 ab.

Um auch bei niedrigen Einsatztemperaturen des Gasgenerators 1 eine hohe Abbrandgeschwindigkeit des Trockentreibsatzes 6 zu er­ reichen ohne bei erhöhten Umgebungstemperaturen des Gasgenera­ tors 1 die Haltbarkeit des Gassackes infolge relativer Treib­ stoffüberladung zu gefährden, ist eine selbsttätige Verdämmungs­ regulation der Anzünderkammer 3 in Abhängigkeit von der Umge­ bungstemperatur vorgesehen. Zur stärkeren Verdämmung der Anzünderkammer 3 bei niedrigen Um­ gebungstemperaturen ist ein Schließringmechanismus in der Anzün­ derkammer 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 ei­ nen 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 (6)

1. Gasgenerator zum Aufblasen einer Gaskissen-Rückhalteeinrich­ tung von Fahrzeugen mit einem Gehäuse, das eine mit Treibstoff 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, deren Durchlaßöffnun­ gen beim Abbrand von pyrotechnischem Material unter hoher Umge­ bungstemperatur des Gasgenerators alle von Brenngas durchströmt werden, während beim Abbrand unter niedriger Umgebungstemperatur eine Anzahl der Durchlaßöffnungen über ein ihren Durchlaßquer­ schnitt abdeckendes Ventilelement gesperrt bleiben, wobei das ringförmige Ventilelement temperaturabhängig in eine Sperr- oder eine Freigabestellung bewegt ist, und wobei das Ventilelement in einem Richtungssinn von einem auf Temperaturänderungen anspre­ chenden ringförmigen Antriebsglied bewegt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die mittels des Ventilelementes (10) abdeckbaren Durch­ laßöffnungen (8) als Anzünderbohrungen in einer Trennwand zwi­ schen der Anzünderkammer (3) und der Brennkammer (5) des Gasge­ nerators (1) angeordnet sind, und
daß das ringförmige Ventilelement von einem Flächenabschnitt des Antriebsgliedes (Schließrings 10) selbst gebildet ist, wozu das Antriebsglied (Schließring 10) einen Ring aus einer Formgedächt­ nislegierung umfaßt, welcher seinen Durchmesser temperaturabhän­ gig ändert.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (Schließring 10) aus einer Formgedächtnis­ legierung mit Zweiwegeeffekt besteht, wodurch das Ventilelement richtungsumkehrbar angetrieben und mit dem Antriebsglied (Schließring 10) identisch ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abdeckbaren Durchlaßöffnungen (8) in einer im wesentli­ chen zylindrischen Umfangsfläche der Anzünderkammer (3) angeord­ net sind, wodurch ein an die Durchlaßöffnung (8) angrenzender Bereich der Umfangsfläche jeweils einen glattwandigen Dichtsitz bildet, daß die den Dichtsitz bildende Umfangsfläche der Anzün­ derkammer (3) eine Begrenzungsfläche eines Ringraumes (11) ist, in dem als Antriebsglied ein der Umfangsfläche gegenüberliegen­ der Schließring (10) angeordnet ist, wobei die der Durchlaßöff­ nung (8) zugewandte Umfangsfläche des Schließrings (10) in der Sperrstellung unter Vorspannung an der den Dichtsitz bildenden Umfangsfläche der Anzünderkammer (3) anliegt.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abdeckbaren Durchlaßöffnungen (8) in einer Querebene der Anzünderkammer (3) über die Umfangsfläche verteilt angeordnet sind, wobei der Schließring (10) über seine Umfangslänge gesehen einen im wesentlichen konstanten Rechteckquerschnitt aufweist.

5. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließring (10) ein im Zuge seiner Durchmesservergröße­ rung aufspreizbarer Schlitzring ist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zwischen der Anzünderkammer (3) und der Brenn­ kammer (5) des Gasgenerators (1) außerhalb des Ringraumes (11) von unverschließbaren Durchlaßöffnungen (7) durchsetzt ist, daß der Ringraum (11) innerhalb der Anzünderkammer (3) angeordnet ist, wozu der Anzündertreibsatz (Beiladung 9) zum Freihalten des Ringraumes (11) für den Schließring (10) mittels einer Anzünder­ kappe (12) gekapselt ist, und daß der Schließring (10) in seiner Freigabestellung durch einen Stützring (13) gehalten und gegen den Flammstrahl des Anzündertreibsatzes (Beiladung 9) abge­ schirmt ist.