DE4324554A1 - Gasgenerator, insbesondere für einen Airbag - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator nach dem Ober­ begriff der Ansprüche 1 oder 5.

Ein derartiger Gasgenerator ist z. B. aus der DE 39 14 690 A1 bekannt.

Der bekannte Rohrgasgenerator weist ein zylindrisches Außen­ rohr auf, das das Gehäuse des Gasgenerators darstellt und dessen offene stirnseitige Enden von Deckelelementen ver­ schlossen sind. In dem Außenrohr ist ein zylindrisches Innen­ rohr geringeren Durchmessers koaxial angeordnet; dieses Innenrohr begrenzt die Verbrennungskammer, in der ein mittels einer Anzündeinheit zündbares gasentwickelndes Material untergebracht ist, und ist mit mehreren Abströmöffnungen in der Rohrwandung versehen. In dem Ringraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr befindet sich ein Filterelement, das im allgemeinen aus einer Vielzahl von Lagen aus Drahtgeflecht, Stahlwolle und/oder Metallfaservlies besteht. Das aus den Abströmöffnungen des Innenrohres austretende Verbrennungsgas durchströmt die Filterelemente, die feste und flüssige bzw. kondensierte Verbrennungsprodukte aufnehmen, und tritt ge­ reinigt über Gasaustrittsöffnungen im Außenrohr aus.

Um bei allen Temperaturen konstante Öffnungsgasdrücke zu er­ halten, ist es bekannt, die Abströmöffnungen auf der Innen­ seite des Innenrohres durch eingeschweißte oder eingeklebte Metallbänder zu verschließen.

Nachteilig an der beschriebenen Verdämmung ist, daß ein Schweiß- bzw. Klebevorgang bei den genannten Gasgeneratoren mit vertretbarem Aufwand kaum zu automatisieren ist, so daß das genannte Verfahren viel zu aufwendig und damit zu teuer ist.

Ferner ist es bekannt, die Abströmöffnungen auf der Außen­ seite des Innenrohres durch Abdichtbänder einheitlicher Breite zu verschließen. Hierdurch soll keine Feuchtigkeit in das Innere des Innenrohres an das gasentwickelnde Material gelangen. Die Abdichtbänder sind dabei länger als der Umfang des Innenrohres, so daß eine Überlappung stattfindet.

Die beschriebene Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit hat sich als nicht ausreichend erwiesen, da während einer geforderten Lagerzeit von 10 Jahren immer noch Feuchtigkeit eindringen kann und das gasentwickelnde Material unbrauchbar werden läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Gasgenerator derart zu verbessern, daß mit ein­ fachen und kostengünstigen Maßnahmen die Verdämmung und die Abdichtung der Abströmöffnungen verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 5 gelöst.

In einer ersten Ausführungsform ist zur Verdämmung der Abströmöffnungen im Inneren des Innenrohrs ein zumindest teilweise an der Wand anliegendes, gerolltes, sich über­ lappendes Verdämmungsband angeordnet. Unter zumindest teil­ weise an der Wand anliegend ist gemeint, daß das Ver­ dämmungsband zwischen der druckgaserzeugenden Ladung und der Innenwand des Innrohrs angeordnet ist.

Dieses Verdämmungsband ist vorteilhafterweise ein Stahlband und füllt annähernd die gesamte Länge des Innenrohrs aus. Die Überlappung erfolgt zweckmäßigerweise maximal um den Durchmesser einer Abströmöffnung.

Der besondere Vorteil des eingelegten Verdämmungsbandes liegt darin, daß ein Schweiß- bzw. Klebevorgang zur Verdämmung ver­ mieden wird. Der Einbau des Verdämmungsbandes ist äußerst leicht zu bewerkstelligen und läßt sich auch automatisieren.

Das Verdämmungsband bewirkt konstante Öffnungsgasdrücke bei allen Temperaturen. Durch den klebestoffreien Einbau werden keine Klebestoffbestandteile von der expandierenden, druck­ gaserzeugenden Ladung mitgerissen.

In einer zweiten Ausführungsform sind zur Abdichtung die Abströmöffnungen auf der Außenseite des Innenrohrs durch ein Abdichtband mit zumindest zwei sich überlappenden Abschnitten unterschiedlicher Breite abgedeckt.

Das Abdichtband besteht dabei vorteilhafterweise aus einem Abschnitt geringerer Breite und einem Abschnitt größerer Breite, wobei die geringere Breite größer als der Durchmesser einer Abströmöffnung ist. Hierbei ist die Länge des Ab­ schnitts mit der geringeren Breite zweckmäßigerweise kürzer als der Umfang des Innenrohrs und die Länge des Abschnitts mit der größeren Breite länger als der Umfang des Innenrohrs. Wesentlich dabei ist, daß der Abschnitt mit der geringeren Breite von dem Abschnitt mit der größeren Breite überdeckt ist.

Durch diese Ausgestaltung des Abdichtbandes ist eine Art Labyrinthdichtung an den überlappenden Enden des Dichtbandes geschaffen. Hierdurch ist die Dichtheit gegenüber Feuchtig­ keit wesentlich verbessert. Zudem ist die Montage extrem einfach.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Abdichtband aus kleb­ stoffbeschichtetem, d. h. selbstklebendem Weichaluminium her­ gestellt. Als Trägerfolie kann Silikonpapier verwendet werden.

Die genannte erste und zweite Ausführungsform werden zweck­ mäßigerweise miteinander kombiniert.

Zusätzlich weist vorteilhafterweise das Innenrohr eine im Bereich der Abströmöffnungen angeordnete Einschnürung auf. Diese Einschnürung bildet für das expandierende Gas einen Expansionsraum. Hierdurch ist eine Zerstörung der Filter­ elemente durch eine punktuelle Ausströmung verhindert. Die Ladekapazität wird dabei nicht ungünstig beeinflußt. Weiter­ hin wird das in der Einschnürung liegende dünne Abdichtband über den Abströmöffnungen wirksam vor Beschädigungen beim Aufschieben des Filterelementes (Filterwickels) geschützt.

Vorteilhafterweise ist der Gasgenerator ein Rohrgasgenerator.

Weitere Merkmale der Erfindung zeigen die Figuren, die nach­ folgend beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt einen erfindungsgemäßen Gasgenerator,

Fig. 2a, b ein Innenrohr eines Gasgenerators mit eingelegtem Verdämmungsband und aufgeklebtem Abdichtband inklusive Einschnürung und

Fig. 3 eine Ansicht eines Abdichtbandes.

In Fig. 1 ist ein Rohrgasgenerator 6, insbesondere für ein Kraftfahrzeuginsassen-Aufprallschutzkissen (auch "Airbag" genannt) dargestellt. Der Rohrgasgenerator 6 weist ein Außen­ rohr 12 aus Edelstahl auf, in dessen Mantel mehrere Gasaus­ trittsöffnungen 14 ausgebildet sind. Die Gasaustrittsöff­ nungen 14 sind gleichmäßig verteilt über vier Umfangslinien des Außenrohrs 12 angeordnet. Die Gasaustrittsöffnungen 14 befinden sich im wesentlichen im - in axialer Längser­ streckung des Rohrgasgenerators 6 betrachtet - äußeren Abschnitt des Außenrohrs 12. Innerhalb des Außenrohrs 12 ist ein koaxial zu diesem angeordnetes Innenrohr 16 aus Edelstahl untergebracht. In der Mitte des Mantels des Innenrohrs 16 sind ebenfalls Abströmöffnungen 18 ausgebildet, wobei diese Abströmöffnungen 18 gleichmäßig auf einer Umfangslinie des Innenrohrs 16 verteilt angeordnet sind. Zwischen den Gasaus­ trittsöffnungen 14 des Außenrohrs 12 und den Abströmöffnungen 18 des Innenrohrs 16 besteht also ein axialer Abstand.

Der Außendurchmesser des Innenrohrs 16 ist kleiner als der Innendurchmesser des Außenrohrs 12, so daß zwischen dem Außen- und dem Innenrohr 12, 16, wie schon beschrieben, ein Ringraum 20 besteht. Dieser Ringraum 20 ist mit Filter­ elementen 22 (Edelstahl-Drahtgeflechtmatten) ausgefüllt.

Das Innenrohr 16 ist mit gasentwickelndem Material 24 auf z. B. Natriumazid-Basis ausgefüllt, das bei seiner Verbrennung Druckgas erzeugt. Das gasentwickelnde Material 24, auch druckgaserzeugende Ladung genannt, liegt in Form von soge­ nannten Pellets vor, die ungeordnet in dem Innenrohr 16 untergebracht sind. Eine elektrische Anzündeinheit 26 zum Zünden der druckgaserzeugenden Ladung 24 ist am Außen- und Innenrohr 12, 16 befestigt und ragt durch eine Öffnung im Innenrohr 16 in dieses teilweise hinein. Über einen Stecker 7 ist die Anzündeinheit 26 an eine Elektronik anschließbar.

Der Rohrgasgenerator 6 ist an den stirnseitigen Enden des Außenrohrs 12 durch scheibenähnliche Verschlußdeckel 28 ver­ schlossen. An den Enden des Innenrohrs 16 sind feder­ elastische, kompressible Scheibenelemente 27 aus Keramikfilz oder -gewebe angeordnet, die einerseits gegen die Pellets und andererseits gegen die Innenflächen der Verschlußdeckel 28 abgestützt sind, wobei sie die Pellets mit Federkraft zusammenhalten. Die federnden Scheibenelemente 27 haben die Aufgabe, die Füllmengentoleranzen des Innrohrs 16 auszu­ gleichen und die Pellets auch dann zusammenzuhalten, wenn das Innenrohr 16 nicht vollständig mit gasentwickelndem Material ausgefüllt ist oder sich im Laufe der Zeit durch Vibrationen die Packungsdichte der Pellets erhöht. Die Verschlußdeckel 28 bestehen aus Aluminium und halten bzw. positionieren auch das Innenrohr 16 in hier nicht näher zu beschreibender Weise.

Zwischen dem gasentwickelnden Material 24 bzw. den Pellets und dem Innenrohr 16 ist ein gerolltes, sich überlappendes Verdämmungsband 2 angeordnet. Dieses Verdämmungsband 2 füllt die gesamte axiale Länge des Innenrohrs 16 aus und besteht aus Stahl.

Von außen sind die Abströmöffnungen 18 durch ein Abdichtband 3 abgedeckt, welches sich in einer Einschnürung 5 des Innen­ rohrs 16 befindet. Das Verdämmungsband 2 und das Abdichtband 3 sind eingehender anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben.

Nachfolgend soll die Funktionsweise des in Fig. 1 darge­ stellten Rohrgasgenerators 6 beschrieben werden. Die elek­ trische Anzündeinheit 26, bei der es sich z. B. um einen soge­ nannten Schichtbrückenzünder mit Initialstoff handelt, wird durch einen definierten elektrischen Impuls gezündet. Bei Verwendung des Rohrgasgenerators 6 gemäß Fig. 1 als Druckgas­ erzeuger in einem Fahrzeug-Airbag wird dieser elektrische Impuls beispielsweise durch Schließen eines Trägheits­ schalters im Falle eines Zusammenstoßes des Kraftfahrzeuges mit einem anderen Gegenstand an die Anzündeinheit 26 ange­ legt. In der Anzündeinheit 26 wird eine sogenannte Verstär­ kungsladung gezündet; die dabei entstehenden Anzündschwaden (Flamme, Gas, heiße Verbrennungsprodukte) gelangen über im Gehäuse der Anzündeinheit 26 vorgesehene Öffnungen in den Innenraum des Innenrohrs 16, wo sie die (Treibladungs-) Pellets gleichmäßig und gleichzeitig zünden. Im Innenrohr 16 wird je nach Ausführung eine unterschiedliche Menge an gas­ entwickelndem Material in Gas mit einem Druck von ca. 200 bar umgesetzt. Die heißen Gase, die zu ca. 95% aus Stickstoff bestehen, gelangen über die Abströmöffnungen 18 aus diesem heraus zu den Filterelementen 22. Die Filterelemente 22 haben die Aufgabe, die Gase zu kühlen und von Partikeln (Feststoffen) und Kondensaten zu reinigen. Die derart abge­ kühlten und gereinigten Gase treten über die Gasaustritts­ öffnungen 14 im Außenrohr 12 aus. Der hier beschriebene Gasgenerator erzeugt in einer Zeit von ca. 50 Millisekunden in einem Testvolumen von 60 dm³ einen Gasdruck von ca. 2 bar bei Raumtemperatur.

Bevor die heißen Gase durch die Abströmöffnungen 18 das Innenrohr 16 verlassen können, muß der Gasdruck so hoch sein, daß das Verdämmungsband 2 aufgerissen wird. Das Abdichtband 3 reißt sofort ein, da es nur zur Abdichtung gegen Feuchtigkeit dient.

In der Fig. 2 ist das Innenrohr 16 als Außenansicht Fig. 2a und im Schnitt Fig. 2b mit eingesetztem Verdämmungsband 2 und aufgebrachtem Abdichtband 3 gezeigt. Durch die Einschnürung 5 liegt das Verdämmungsband 2 nur im Bereich der Einschnürung 5 am Innenrohr 16 an. Dies ist jedoch für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung, da durch den Gasdruck des gasent­ wickelnden Materials das Verdämmungsband 2 sowieso radial nach außen belastet wird und dann am Innenrohr 16 voll an­ liegt. In der Mitte der Einschnürung 5 sind auf einer Um­ fangslinie die Abströmöffnungen 18 angeordnet. Diese sind von außen durch ein Abdichtband 3 abgedeckt.

Fig. 3 zeigt dieses Abdichtband 3 in Draufsicht. Das Ab­ dichtband 3 besteht aus einem Abschnitt geringerer Breite 4a und einem Abschnitt größerer Breite 4b. Zuerst wird der Ab­ schnitt mit der geringeren Breite 4a in Umfangsrichtung auf die Abströmöffnungen vorzugsweise geklebt. Hierzu ist das Ab­ dichtband 3 einseitig mit einem Klebstoff versehen. Nach einer Umrundung des Innenrohrs 16 durch das Abdichtband 3, muß der Abschnitt mit der größeren Breite 4b den Abschnitt mit der geringeren Breite 4a überdecken.

Hierdurch bilden die überlappenden Abschnitte eine Art Labyrinthdichtung.

Claims (11)

1. Gasgenerator, insbesondere für einen Airbag, mit einem zylindrischen Außenrohr (12), dessen offene stirn­ seitige Enden von Deckelelementen verschlossen sind, mit einem koaxial im Inneren des Außenrohres (12) ange­ ordneten Innenrohr (16) geringeren Durchmessers, welches Abströmöffnungen (18) aufweist, mit einem zünd­ baren gasentwickelnden Material (24) im Inneren des Innenrohres (16), mit Filterelementen (22) im Ringraum (20) zwischen dem Innenrohr (16) und dem Außenrohr (12) und mit einer Anzündeinheit (26) zur Zündung des gasentwickelnden Materials (24), dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdämmung der Abströmöffnungen (18) im Inneren des Innenrohres (16) ein zumindest teilweise an der Wand anliegendes, ge­ rolltes, sich überlappendes Verdämmungsband (2) ange­ ordnet ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdämmungsband (2) ein Stahlband ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verdämmungsband (2) annähernd die gesamte Länge des Innenrohres ausfüllt.

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdämmungsband (2) sich maximal um den Durchmesser einer Abströmöffnung (18) überlappt.

5. Gasgenerator, insbesondere für einen Airbag, mit einem zylindrischen Außenrohr (12), dessen offene stirn­ seitige Enden von Deckelelementen verschlossen sind, mit einem koaxial im Inneren des Außenrohres (12) angeordneten Innenrohr (16) geringeren Durchmessers, welches Abströmöffnungen (18) aufweist, mit einem zündbaren gasentwickelnden Material (24) im Inneren des Innenrohres (16), mit Filterelementen (22) im Ringraum (20) zwischen dem Innenrohr (16) und dem Außenrohr (12) und mit einer Anzündeinheit (26) zur Zündung des gasentwickelnden Materials (24), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnungen (18) auf der Außenseite des Innenrohrs (16) durch ein Abdichtband (3) mit zumindest zwei sich überlappenden Abschnitten (4a, 4b) unter­ schiedlicher Breite abgedeckt sind.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtband (3) aus einem Abschnitt geringerer Breite (4a) und einem Abschnitt größerer Breite (4b) besteht, wobei die geringere Breite größer als der Durchmesser einer Abströmöffnung (18) ist.

7. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abschnitts mit der geringeren Breite (4a) kürzer als der Umfang des Innenrohrs (16) ist.

8. Gasgenerator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge des Abschnitts mit der größeren Breite (4b) länger als der Umfang des Innenrohrs (16) ist und oberhalb des Abschnitts mit der geringeren Breite (4a) angeordnet ist.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtband (3) aus Weich­ aluminium hergestellt ist.

10. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (16) eine im Bereich der Abströmöffnungen (18) angeordnete Einschnürung (5) aufweist.

11. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator ein Rohr­ gasgenerator (6) ist.