DE4444319C2 - Aufblasanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufblasvorrich­ tung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevor­ richtung, wie zum Beispiel einem Gassack bzw. Airbag.

Eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeug­ insassen-Rückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel einem Airbag, kann einen Gas speichernden Drucktank bzw. Druckgefäß aufweisen. Solch eine Aufblasvorrichtung ist in der DE 42 31 356 A1 offenbart. Die in dieser Schrift offenbarte Aufblasvorrichtung schließt einen Drucktank ein, der eine brennbare Gasmischung enthält. Wenn die Aufblasvorrichtung betätigt wird, wird die brennbare Gasmischung in dem Drucktank gezündet. Der Gasdruck in dem Drucktank wird dann durch die Hitze als Folge der Verbrennung der Gasmischung erhöht. Wenn der ansteigende Gasdruck ein vorher bestimmtes erhöhtes Niveau erreicht hat, bricht er eine Brechscheibe zum Öffnen des Druck­ tanks. Die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung wird dann durch das Gas aufgeblasen.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe sieht für ein wirkungsvolles Aufblasen der Fahrzeugin­ sassen-Rückhaltevorrichtung eine Aufblasvorrichtung vor, bei der eine Speicherkammer zum Fördern der gleichförmi­ gen Verbrennung der Gasmischung durch das ganze Volumen der Speicherkammer konstruiert ist. Die Gasmischung innerhalb der Speicherkammer wird somit erhitzt und wirk­ sam unter Druck gesetzt. Als Folge macht die Gasmischung eine geringere anfängliche Menge von brennbarem Gas er­ forderlich, und/oder einen geringeren anfänglichen Speicherdruck zum Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rück­ haltevorrichtung mit einer gegebenen Geschwindigkeit.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Auf­ blasvorrichtung gemäß Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausge­ staltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorhergehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet der vor­ liegenden Erfindung offensichtlich werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Be­ gleitzeichnungen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Aufblasanordnung bzw. Vorrichtung, die ein erstes Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung aufweist, die die Aufblasanordnung in einem nicht betätigten Zu­ stand zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von Teilen der Aufblasan­ ordnung der Fig. 1;

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht zu der der Fig. 2, die Teile in verschiedenen Positionen bzw. Stellungen zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich zu der der Fig. 3, die Teile verschiedener Positionen bzw. Stellungen zeigt;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich zu der der Fig. 4, die Teile verschiedener Positionen bzw. Stellungen zeigt,;

Fig. 6 eine Ansicht, die die Aufblasanordnung der Fig. 1 in einem betätigten Zustand zeigt; und

Fig. 7 eine Ansicht einer Aufblasanordnung, die ein zwei­ tes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, die die Aufblasanordnung in einem nicht betätigten Zustand zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Eine Aufblasanordnung 10, die ein erstes Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, ist sche­ matisch in Fig. 1 gezeigt. Die Aufblasanordnung 10 schließt eine aufblasbare Fahrzeuginsassen-Rückhalte­ vorrichtung ein, die in den bevorzugten Ausführungsbei­ spielen der Erfindung, die in den Zeichnungen gezeigt sind, ein Airbag 12 ist. Die Aufblasanordnung 10 besitzt einen nicht betätigten Zustand, in dem der Airbag 12 in einem gefalteten Zustand gespeichert bzw. aufbewahrt wird, wie in der Fig. 1 gezeigt ist. Die Aufblasanordnung 10 besitzt ebenfalls einen betätigten Zustand, in dem sie den Airbag 12 aufbläst, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Aufblasanordnung 10 wird betätigt ansprechend auf eine Fahrzeugverzögerung von mindestens einer vorbestimmten Größe, die das Auftreten einer Fahrzeugkollision anzeigt. Der Airbag 12 wird dann aufgeblasen aus dem aufbewahrten gefalteten Zustand in einen aufgeblasenen Zustand, in der er eine Bewegung eines Fahrzeuginsassen einschränkt und den Fahrzeuginsassen schützt, gewaltsam auf Teile des Fahrzeugs aufzutreffen bzw. -schlagen. Die Aufblas­ anordnung 10 schließt weiter eine Quelle von Aufblas­ strömungsmittel ein, die vorzugsweise ein Drucktank 14 ist. Der Drucktank 14 schließt ein Tankglied 15 und eine Betätigungsanordnung 16 ein. Das Tankglied 15 und die Betätigungsanordnung 16 definieren zusammen eine abge­ dichtete Speicherkammer 18, die Aufblasströmungsmittel wie zum Beispiel Gas, enthält zum Aufblasen des Airbags 12. Die Betätigungsanordnung 16 öffnet den Drucktank 14 zum Freigeben von Aufblasströmungsmittel aus der Speicherkammer 18 nach dem Auftreten einer Fahrzeugver­ zögerung von mindestens der vorbestimmten Größe, die das Auftreten einer Fahrzeugkollision anzeigt.

Das Tankglied 15 besitzt ein im wesentlichen zylindri­ sches Seitenwandteil 20, ein im wesentlichen kreisför­ miges erstes Endwandteil 22, und ein im wesentlichen kreisförmiges zweites Endwandteil 24. Das erste End­ wandteil 22 des Tankglieds 15 besitzt eine ringförmige innere Kantenoberfläche 26, die eine Öffnung definiert, die sich durch das erste Endwandteil 22 ertreckt. Das zweite Endwandteil 24 des Tankglieds 15 besitzt eine ringförmige innere Kantenoberfläche 28, die ähnlich eine Öffnung definiert, die sich durch das zweite Endwandteil 24 erstreckt. Eine Endkappe 30 wird eng (anliegend) emp­ fangen bzw. aufgenommen durch die Öffnung in dem zweiten Endwandteil 24. Eine Schweißung 32 blockiert bzw. sperrt eine Leckage des Aufblasströmungsmittels aus der Speicherkammer 18 zwischen den Kantenoberflächen 28 und der Endkappe 30. Die Endkappe 30 besitzt einen Durchlaß bzw. eine Durchlaßöffnung (nicht gezeigt), durch die das Aufblasströmungsmittel in die Speicherkammer 18 geleitet wird. Nachdem die Speicherkammer 18 mit Aufblasströmungs­ mittel bei einem gewünschten Druck gefüllt ist, wird der Durchlaß in der Endkappe 30 geschlossen. Die Endkappe 30 kann ebenfalls einen gewöhnlichen Druckschalter (nicht gezeigt) einschließen, der den Strömungsmitteldruck in der Speicherkammer 18 überwacht, um einen Insassen des Fahrzeugs darauf aufmerksam zu machen, falls der Strömungsmitteldruck unter ein vorbestimmtes Niveau fällt.

Das Aufblasströmungsmittel in der Speicherkammer 18 weist vorzugsweise eine verbrennbare Mischung von Gasen auf. Die brennbare Gasmischung in der Speicherkammer 18 schließt ein Primärgas ein, das den Hauptteil des Gases zum Aufblasen des Airbags 12 aufweist und ein brennbares Gas, das, wenn es gezündet wird, das Primärgas erhitzt. Die Gasmischung ist in einem homogenen Gaszustand. Das Primärgas schließt vorzugsweise ein Oxidiergas ein, zum Unterstützen der Verbrennung des brennbaren Gases und ein Inertgas zum Aufblasen des Airbags 12. Das Primärgas kann Luft einschließen oder ein Inertgas oder eine Mischung von Luft mit einem Inertgas. Das Inertgas kann Stick­ stoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon sein. Vorzugsweise ist das Primärgas Luft und das Oxidier­ gas ist der Luftsauerstoff. Das brennbare Gas kann Wasserstoff, Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan sein. Vorzugsweise ist das brennbare Gas Wasserstoff. Eine typische Zusammensetzung der Gasmi­ schung ist ungefähr 12 Vol.% Wasserstoff und 88 Vol.% Luft. Die Gasmischung wird in der Speicherkammer 18 bei einem Druck von ungefähr 2500 psi gespeichert, könnte aber in der Speicherkammer 18 bei einem unterschiedlichen Druck gespeichert werden.

Die Betätigungsanordnung 16 schließt eine Sammelleitung 40 ein. Die Sammelleitung 40 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 44, eine im wesentlichen kreis­ förmige Abschlußwand 46 an einem Ende der Seitenwand 44 und eine im wesentlichen kreisförmige Außenwand 48 an dem anderen Ende der Seitenwand 44. Die Seitenwand 44 der Sammelleitung 40 wird dicht oder eng in der Öffnung in dem ersten Endwandteil 22 des Tankglieds 15 aufgenommen. Eine Schweißung 49 blockiert Leckage des Gases aus der Speicherkammer 18 zwischen der Kantenoberfläche 26 und der Seitenwand 44. Eine Vielzahl von Gasstromöffnungen 50 erstreckt sich durch die Seitenwand 44.

Die Abschlußwand 46 besitzt ein zentrales Soll-Bruchteil 58 und ein ringförmiges Randteil 60, von denen beide auf einer Achse 61 zentriert sind. Wie in dem vergrößerten Detail in der Fig. 2 gezeigt ist, besitzt das Randteil 60 eine äußere Seitenoberfläche 62 und eine innere Seiten­ oberfläche 64 mit einer ringförmigen Kante 65, die das (Soll-) Bruchteil 58 umschreibt. Das Wegbrechteil 58 besitzt eine äußere Seitenoberfläche 66 und eine innere Seitenoberfläche 68 mit einer kreisförmigen peripheren Kante 69, die an die ringförmige Kante 65 des Randteils 60 angrenzt. Die Kanten 65 und 69 konvergieren zum Definieren einer Belastungserhöhung in dem Material der Abschlußwand 46, die das Bruchteil 58 mit dem Randteil 60 verbindet. Die Verbindung der Kanten 65 und 69 definiert so eine ringförmige Grenze, bei der das Bruchteil 58 der Abschlußwand 46 von dem Randteil 60 abbrechen kann.

Wenn die Speicherkammer 18 mit einer Gasmischung gefüllt ist, wie oben beschrieben, wird der Druck der gespei­ cherten Gasmischung axial nach außen gegen die innere Seitenoberfläche 68 des Bruchteils 58 der Abschlußwand 46 wirken. Der Umgebungsluftdruck wirkt gleichzeitig axial nach innen gegen die äußere Seitenoberfläche 66 des Bruchteils 58. Als Folge ist das Bruchteil 58 Gasdruck­ differenz bzw. Gasdruckdifferential zwischen dem Druck der gespeicherten Gasmischung und Umgebungsluftdruck unterworfen. Da der Druck der gespeicherten Gasmischung höher als der Umgebungsluftdruck ist, hat die Gasdruck­ differenz eine Druckkraft zur Folge, die das Bruchteil 58 dazu drängt oder drückt, sich axial nach außen zu bewe­ gen. Das Material der Abschlußwand 46, die den Belast­ ungs- bzw. Beanspruchungserhöher aufweist, der das Bruchteil 58 mit dem Randteil 60 verbindet, ist so konstruiert bzw. designed, um unter der Belastung zu brechen, die durch die Druckkräfte, die axial nach außen wirkt, induziert wird, wenn die Druckkraft ein vorbe­ stimmtes erhöhtes Niveau erreicht.

Ein Betätigungsgehäuse 70 wird in der Sammelleitung 40 getragen. Das Betätigungsgehäuse 70 ist ein rohrförmiges Glied, das auf der Achse 61 zentriert ist. Wie im ver­ größerten Detail der Fig. 2 gezeigt, besitzt das Betäti­ gungsgehäuse 70 ein Basisteil 72 und ein Führungsteil 73. Das Basisteil 72 besitzt eine mit einem Gewinde versehene Innenoberfläche 74, die ein zylindrisches Basisabteil 76 definiert. Das Führungsteil 73 besitzt eine ringförmige Endoberfläche 78 und eine glatte zylindrische Innenober­ fläche 79. Die ringförmige Endoberfläche 78 definiert eine kreisförmige Öffnung 80. Die zylindrische Innenober­ fläche 79 definiert einen Führungsdurchlaß 82, der sich axial durch das Führungsteil 73 von dem Basisabteil 76 zu der Öffnung 80 erstreckt. Ein geeignetes Stück Band 83 ist haftmäßig mit der ringförmigen Endoberfläche 78 verbunden zum Abdecken und Abdichten der Öffnung 80.

Wie weiter in dem vergrößerten Detail der Fig. 2 gezeigt ist, wird ein Zünder 90 innerhalb des Betätigungsgehäuses 70 getragen. Der Zünder 90 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 92. Das Gehäuse 92 besitzt eine mit einem Gewinde versehene Außenoberfläche 94 und besitzt eine ringförmige Vorderendoberfläche 96, die eine Öffnung an dem vorderen Ende des Zünders 90 definiert. Ein Paar von elektrisch leitenden Stiften 98 erstreckt sich in das Gehäuse 92. Das Gehäuse 92 enthält eine pyrotechnische Ladung 100 in einer Umhüllung 102, die hermetisch abgedichtet ist. Die pyrotechnische Ladung 100 wird gezündet beim Durchgang von elektrischen Strom durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98. Die pyrotechnische Ladung 100 ist vorzugs­ weise ZrKClO₄, aber andere pyrotechnische Ladungsmateri­ alien können im Zünder 90 verwendet werden. Wenn die pyrotechnische Ladung 100 in dem Zünder 90 gezündet wird, produziert sie Verbrennungsprodukte, die die Umhüllung 102 aufbrechen zum Öffnen der hermetischen Abdichtung und durch die Öffnung an der Vorderendoberfläche 96 des Zünders 90 austreten.

Das Gehäuse 92 wird in das Basisabteil 76 des Betäti­ gungsgehäuses 70 geschraubt, wobei die Öffnung an der vorderen Endoberfläche 96 dem Führungsdurchlaß 82 gegen­ überliegt bzw. auf ihn hinweist. Der Zünder 90 wird so durch das Betätigungsgehäuse 70 in einer Position getra­ gen zum Leiten bzw. Richten der Verbrennungsprodukte von der pyrotechnischen Ladung 100 in dem Führungsdurchlaß 82 in einer Richtung, die sich entlang der Achse 61 er­ streckt.

Ebenfalls wie in Fig. 2 gezeigt ist, schließt die Betä­ tigungsanordnung 16 weiter einen bewegbaren Behälter 104 in der Form eines Projektilglieds ein. Der bewegbare Behälter 104 besitzt eine zylindrische Außenseitenober­ fläche 110, eine ringförmige hintere Endoberfläche 112, und eine konische Vorderendoberfläche 114. Die konische Vorderendoberfläche 114 erstreckt sich weg von der zylindrischen Außenseitenoberfläche 110 zum Bilden eines zugespitzten Spitzteils 115 des bewegbaren Behälters 104.

Der bewegbare Behälter 104 besitzt weiter eine zylindri­ sche Innenoberfläche 116 und eine kreisförmige Innenober­ fläche 118. Die Innenoberflächen 116 und 118 sind koaxial zu der Außenseitenoberfläche 110 und definieren zusammen ein Abteil 120 innerhalb des bewegbaren Behälters 104. Das Abteil 120 besitzt eine zylindrische Form mit einem offenen Ende bei der ringförmigen hinteren Endoberfläche 112 und einem geschlossenen Ende bei der kreisförmigen Innenoberfläche 118.

Ein entzündbares Material 122 ist innerhalb des Abteils 120 des bewegbaren Behälters 104 entalten. Das entzünd­ bare Material 122 ist vorzugsweise BKNO₃, aber, wie bei der pyrotechnischen Ladung 100 können andere bekannte Materialien als Alternativen verwendet werden. Das ent­ zündbare Material 122 füllt das Abteil 120 und besitzt so eine Oberfläche 124, die sich durch das offene Ende des Abteils 120 erstreckt. Das (ent-)zündbare Material 122 (wie das entzündbare Materials 100) ist vorzugsweise gegenüber Umwelteinflüssen bzw. -bedingungen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit, geschützt. Solch ein Schutz könnte erreicht werden durch eine Kappe oder eine Abdeckung nach Art einer Schale oder möglicherweise einer Wachsbe­ schichtung (von denen keine in den Zeichnungen gezeigt ist), die die Oberfläche 124 an dem offenen Ende des Abteils abdecken.

Wenn die Aufblasanordnung 10 sich in dem in der Fig. 1 gezeigten, nicht betätigten Zustand befindet, ist der bewegbare Behälter 104 innerhalb des Betätigungsgehäuses 70 angeordnet, und genauer besitzt der bewegbare Behälter 104 eine nicht betätigte Position, in der er dicht bzw. eng koaxial aufgenommen wird innerhalb der Führungs­ passage bzw. -durchlaß 82 in dem Führungsteil 73 des Betätigungsgehäuses 70. Wenn der bewegbare Behälter 104 in seiner nicht betätigten Position angeordnet ist, wird die zylindrische Außenseitenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 dicht bzw. aufgenommen gegen die zylindri­ sche Innenoberfläche 79 des Führungsteils 73 mit einer lös- bzw. freigebbaren Interferenzpassung. Die Inter­ ferenzpassung kann ergänzt werden durch eine Krimpung, Faltung oder Sicke in dem Führungsteil 73 des Betätig­ ungsgehäuses 70 oder mit einem Scherstift oder ähnlichem. Zusätzlich weist die exponierte Oberfläche 124 des ent­ zündbaren Materials 122 axial hin zu der Öffnung an der vorderen Endoberfläche 96 des Zünders 90.

Die Betätigungsanordnung 16 schließt weiter eine elek­ trische Schaltung 150 ein. Die elektrische Schaltung 150 schließt eine Spannungsquelle 152 ein, die vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und/oder ein Kondensator ist und einen normalerweise geöffneten Schalter 154. Der Schalter 154 ist vorzugsweise ein Teil des Fahrzeugverzögerungs­ sensors 156. Der Verzögerungssensor 156 erfaßt eine Fahrzeugverzögerung von mindestens einer vorbestimmten Größe, die eine Kollision anzeigt und schließt den Schalter 154 ansprechend auf eine derartige Fahrzeugver­ zögerung. Ein derartiger Verzögerungssensor ist in der Technik bekannt. Die elektrische Schaltung 150 erstreckt sich durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 und be­ tätigt den Zünder 90, wenn sich der Schalter 154 schließt.

Wenn das Fahrzeug eine Verzögerung von mindestens der vorbestimmten Größe, die eine Kollision anzeigt, erfährt, erfaßt der Verzögerungssensor 156 das Auftreten einer derartigen Fahrzeugverzögerung und schließt den Schalter 154. Wenn sich der Schalter 154 schließt, passiert elektrischer Strom durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98. Die pyrotechnische Ladung 100 in dem Zünder 90 wird dann gezündet und erzeugt Verbrennungsprodukte, die die Umhüllung 102 aufbrechen und aus dem Zünder 90 austreten. Die aus dem Zünder 90 austretenden Verbren­ nungsprodukte bewegen sich in einem Raum 160 in dem Füh­ rungsdurchlaß 82 zwischen dem Zünder 90 und den bewegba­ ren Behälter 104 und bewegen sich axial über den Raum 160 zu dem bewegbaren Behälter 104. Wenn die Verbrennungs­ produkte aus dem Zünder 90 den bewegbaren Behälter 104 erreichen, zünden sie das entzündbare Material 122 in dem Abteil 120 bei der Oberfläche 124. Das entzündbare Mate­ rial 122 erzeugt dann Verbrennungsprodukte, die aus dem offenen Ende des Abteils 120 emittiert werden und in den Raum 160 geleitet bzw. gerichtet werden. Jeglicher Umge­ bungsschutz über der Oberfläche 124 wird zerstört.

Wenn die pyrotechnische Ladung 100 und das entzündbare Material 122 brennen, werden die Verbrennungsprodukte anfänglich in dem Raum 160 gehalten zwischen dem Zünder 90 und dem bewegbaren Behälter 104. Die gasförmigen Kom­ ponenten der Verbrennungsprodukte in dem Raum 160 nehmen an Druck zu, wenn die pyrotechnische Ladung 100 und das entzündbare Material 122 brennen. Der Zünder 90 wird si­ cher in dem Basisabteil 76 durch die im Eingriff stehenden Gewinde gehalten. Jedoch wird der bewegbare Behälter 104 lös- bzw. freigebbar in der Führungspassage bzw. dem Führungsdurchlaß 82 durch die Interferenzpassung gehalten.

Wenn der ansteigende Gasdruck in dem Raum 160 ein vor­ bestimmtes erhöhtes Niveau erreicht, wird die Kraft des Gasdrucks, die axial gegen den bewegbaren Behälter 104 wirkt, groß genug zum Überwinden der Interferenzpassung. Die Kraft des Gasdrucks setzt dann den bewegbaren Behäl­ ter 104 in Bewegung bzw. treibt ihn nach außen zum Füh­ rungsdurchlaß 82 aus seiner nicht betätigten Position zur Öffnung 80 hin bei hoher Geschwindigkeit. Der bewegbare Behälter 104 weist eine Masse auf, die einen Betrag von kinetischer Energie besitzt, wenn der bewegbare Behälter 104 bei der hohen Geschwindigkeit angetrieben wird. Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 reicht aus, um es dem bewegbaren Behälter 104 zu ermöglichen, durch das Band 83 zu brechen und sich nach außen durch die Öffnung 80 zur Abschlußwand 46 hin zu bewegen.

Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 ist weiter ausreichend, um es dem bewegbaren Behälter 104 zu ermöglichen, einen Teil 170 des Bruchteils 58 der Ab­ schlußwand 46 zu durchdringen und zu beschädigen, um ein Loch 172 zu bilden durch das Bruchteil 58, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Bevorzugterweise ist die kine­ tische Energie des bewegbaren Behälters 104 groß genug, so daß der bewegbare Behälter 104 den Teil 170 aus dem Bruchteil 58 schert, um das Loch 172 in einer kreisför­ migen Form zu durchbohren. Das Loch 172 würde dann einen Durchmesser besitzen im wesentlichen gleich dem Durch­ messer der zylindrischen Außenoberfläche 110 des beweg­ baren Behälters 104.

Das Loch 172 ist eine erste Zumeßöffnung, durch die die Gasmischung in der Speicherkammer 18 die Speicherkammer 18 verläßt. Die Gasmischung strömt dann nach außen durch die erste Zumeßöffnung 172 und weiter durch die Sammel­ leitung 40 zu den Gasstromöffnungen 50. Ein Diffusor 176 mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 178 leitet bzw. richtet dann das Gas zum Strömen aus den Gasstrom­ öffnungen 50 zu dem Airbag 12.

Nachdem der bewegbare Behälter 104 die erste Zumeßöffnung 172 durch das Bruchteil 58 der Abschlußwand 46 durchbohrt hat, fährt der bewegbare Behälter 104 fort, sich nach rechts zu bewegen, gemäß der Ansicht in der Zeichnung, in die Speicherkammer 18. Der bewegbare Behälter 104 trägt somit das entzündbare Material 122 sowie das abgetrennte Teil 170 des Bruchteils 58 in die Gasmischung in der Speicherkammer 18, wenn das entzündbare Material 122 brennt. Die durch das entzündbare Material 122 erzeugten Verbrennungsprodukte schließen Hitze ein, heiße Partikel bzw. Teilchen und heiße Gase. Diese Verbrennungsprodukte fahren fort, aus dem Abteil 120 in den bewegbaren Behäl­ ter 104 emittiert zu werden, wenn sich der bewegbare Be­ hälter 104 durch die Gasmischung bewegt. Die Verbren­ nungsprodukte werden so in der Gasmischung ausreichend verteilt zum Zünden des brennbaren Gases in der Mischung im wesentlichen gleichmäßig bzw. gleichförmig und schnell überall in der Speicherkammer 18.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird der bewegbare Behälter 104 vorzugsweise durch die Speicherkammer 18 entlang der Achse 61 von der Abschlußwand 46 angetrieben beinahe zu dem zweiten Endwandteil 24 des Tankglieds 15. Das ent­ zündbare Material 122 fährt vorzugsweise fort, Verbren­ nungsprodukte in die Gasmischung herauszuleiten bzw. -zu­ spucken, bis der bewegbare Behälter 104 das entfernte Ende der Speicherkammer 18 erreicht. Dies stellt sicher, daß das verbrennbare Gas in der Mischung gleichmäßig ge­ zündet wird. Ein optionaler Schirm 180 kann innerhalb der Speicherkammer 18 eingeschlossen sein benachbart zu dem zweiten Endwandteil 24 des Tankglieds 15. Der Schirm 180 würde durch den bewegbaren Behälter 104 durchlöchert bzw. beschädigt werden, und würde den bewegbaren Behälter 104 an dem entfernten Ende der Speicherkammer 18, wie in Fig. 6 gezeigt ist, einfangen. Der Schirm 180 würde ebenfalls das abgetrennte Teil 170 aus dem Bruchteil 58 der Ab­ schlußwand 46 einfangen, das durch den bewegbaren Behäl­ ter 104 getragen wird.

Wenn das brennbare Gas in der Speicherkammer 18 brennt, erzeugt es Hitze und gasförmige Verbrennungsprodukte, die die Temperatur und den Druck der Gasmischung erhöhen. Zum Beispiel wurde in einer Testvorrichtung, die einen Drucktank einschließt mit einer Speicherkammer ähnlich der Speicherkammer 18, der Druck der Gasmischung erhöht von einem anfänglichen Speicherdruck von ungefähr 2000-2500 psi auf einen erhöhten Druck von ungefähr 4500-5500 psi.

Obwohl die Gasmischung bereits anfängt nach außen zu strömen aus der Speicherkammer 18 durch die erste Zumeß­ öffnung 172 während der Druck innerhalb der Speicher­ kammer 18 erhöht wird, fährt das Bruchteil 58 der Ab­ schlußwand 46 fort, einer Gasdruckdifferenz zwischen den Seitenoberflächen 66 und 68 unterworfen zu sein. Dem­ zufolge steigt das Gasdruckdifferential über das Bruch­ teil 58 an proportional zu dem ansteigenden Druck inner­ halb der Speicherkammer 18. Wenn das Gasdruckdifferential ein vorbestimmtes erhöhtes Niveau erreicht, erreicht die resultierende Druckkraft, die nach außen gegen das Bruch­ teil 58 wirkt, ein entsprechendes vorbestimmtes erhöhtes Niveau. Das Material der Abschlußwand 46, das den Bela­ stungserhöher aufweist, der das Bruchteil 58 mit dem Randteil 60 verbindet, wie oben beschrieben, bricht dann unter der Belastung, die durch die Druckkraft induziert wurde. Wenn das Material der Abschlußwand 46 bricht, wird das Bruchteil 58 freigegeben für eine axial nach außen von der Abschlußwand 46 und in die der Sammelleitung 40 gerichtete Bewegung unter dem Einfluß von dem Gas, das nach außen aus der Speicherkammer 18 strömt. Ein zweites Loch 186 durch die Abschlußwand 46 wird so gebildet, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Das zweite Loch 186 besitzt eine kreisförmige Form und einen Durchmesser, der die kreis­ förmige Form und den Durchmesser der Peripherie bzw. des Umfangs des Bruchteils 58 entspricht.

Das zweite Loch 186 ist eine zweite Zumeßöffnung, durch die Gas die Speicherkammer 18 verläßt. Da die zweite Zu­ meßöffnung 186 wesentlich größer als die erste Zumeß­ öffnung 172 ist, ist die Strömungsrate nach außen durch die zweite Zumeßöffnung 186 wesentlich größer als die Strömungsrate, bei der das Gas zuvor nach außen durch die erste Zumeßöffnung 172 geströmt ist. Da die Strömungsrate weiter erhöht wird durch den erhöhten Druck, erreicht durch die Gasmischung zu der Zeit, wenn die zweite Zu­ meßöffnung 186 gebildet wird, eilt bzw. strömt die Gas­ mischung, die unter Druck gesetzt wurde, durch das Ver­ brennen des brennbaren Gases schnell nach außen aus der Speicherkammer 18 zum Aufblasen des Airbags 12.

Ein weiterer Faktor, der die Strömungs- bzw. Stromrate nach außen durch die zweite Zumeßöffnung 86 beeinflußt, ist die Konfiguration bzw. der Aufbau der Oberfläche der Abschlußwand 46, die die zweite Zumeßöffnung 186 def­ iniert. Genauer besitzt das Randteil 60 der Abschlußwand 46 eine ringförmige Oberfläche 188, die gebildet wird an der aufgebrochenen Grenze des Bruchteils 58. Die ringförmige Oberfläche 188 definiert die Auslaßfläche der zweiten Zumeßöffnung 186. Die ringförmige Kante 65 der Innenseitenoberfläche 64, die die aufgebrochene Grenze des Bruchteils 58 umschreibt, definiert ebenfalls teilweise die zweite Zumeßöffnung 186. Die Kante 65 ist verjüngt mit ihrem größten Durchmesser bei dem ebenen Teil der Innenseitenoberfläche 54 und ihren kleinster Durchmesser bei der ringförmigen Oberfläche 188. Die zweite Zumeßöffnung 186 besitzt somit eine Fläche, abnimmt als sie sich nach außen aus der Speicherkammer 18 erstreckt. Ebenfalls besitzt die Kante 65 ein abgerundetes radiales Profil, das die zweite Zumeßöffnung 186 definiert als eine eher abgerundete als eine mit eckigen oder quadratisch geformten Ecken bzw. Kanten ver­ sehene Zumeßöffnung. Deshalb wird die Fläche des Gas­ strahls, das der zweiten Zumeßöffnung 186 austritt, nicht kontrahiert, wie es wäre, falls die zweite Zumeßöffnung 186 einen mit eckigen Kanten versehene Zumeßöffnung wäre.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen dargestellt ist, besitzt die Kante 65 eine abgerundete Form, die einen Kontraktionskoeffizient von ungefähr 0,97-0,98 zur Folge hat. Im Vergleich zu einer Zumeßöffnung mit eckigen Kanten, insbesondere mit rechteckigen oder quadratischen Zumeßöffnungen, die einen Kontraktionskoeffizient von ungefähr 0,61 haben würden, ermöglicht die abgerundete Zumeßöffnung 186 somit eine maximal nach außen gerichtete Strömungsrate für die Gasmischung, die unter Druck gesetzt wurde durch die Verbrennung in der Speicherkammer 18.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wird das Bruchteil 58 in die Sammelleitung 40 bewegt, wenn die zweite Zu­ meßöffnung 186 gebildet wird. Jedoch muß sich das Gas, das außen durch die Sammelleitung 40 strömt, durch den ringförmigen Raum zwischen dem Betätigungsgehäuse 70 und der Seitenwand 44 der Sammelleitung 40 bewegen. Deshalb ist es wünschenswert, für das Bruchteil 58 den Gasstrom durch die Sammelleitung 40 so wenig wie möglich zu blockieren bzw. zu sperren. Das Bruchteil 58, das Betätigungsgehäuse 70 und die Seitenwand 44 besitzen eine entsprechende Größe, so daß eine ausreichende ringförmige Strömungsfläche vorgesehen ist radial zwischen der peri­ pheren Kante 69 des Bruchteils 58 und der Seitenwand 44, selbst wenn das Bruchteil 58 sich in die Position von maximaler Blockierung bewegt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die ringförmige Strömungsfläche ist größer als die Auslaßfläche der zweiten Zumeßöffnung 186, so daß die zweite Zumeßöffnung 186 die steuernde Zumeßöffnung ist.

Zum Beispiel wurde herausgefunden, daß eine ringförmige Strömungsfläche von 0,266 inch², die ein Bruchteil 58 mit einem äußeren Durchmesser von 0,470 inch umgibt, ausrei­ chend ist für eine zweite Zumeßöffnung 186 mit einer Auslaßfläche von 0,173 inch².

Die Leistung der Aufblasanordnung 10 kann auf eine Anzahl von verschiedenen Arten gesteuert werden. Zum Beispiel sind die Beträge und Zusammensetzungen der pyrotech­ nischen Ladung 100 in dem Zünder 90 und dem zündbaren Material 122 in dem bewegbaren Behälter 104 Variablen, die die Rate bestimmen, bei der der Druck in dem Raum 160 zwischen dem Zünder 90 und im bewegbaren Behälter 104 ansteigen wird. Die Rate, mit der der Druck in dem Raum 160 ansteigt, wird die Zeit, zu der und die Geschwindig­ keit mit der der Behälter 104 in die Speicherkammer 18 eintritt, beeinflussen. Die Geschwindigkeit, mit der der bewegbare Behälter 104 sich durch die Gasmischung bewegt und der Betrag des zündbaren Materials 122, der fortfährt zu brennen, wenn der bewegbare Behälter 104 sich durch die Gasmischung, bewegt wird seinerseits den Betrag von und die Rate mit der die Verbrennungsprodukte in der Gasmischung verteilt werden, beeinflussen, zum Zünden des brennbaren Gases in der Mischung.

Ein zusätzliches Merkmal, das die Leitung der Aufblasan­ ordnung 10 beeinflußt, ist die Form der Speicherkammer 18. Da das brennbare Gas in der Speicherkammer 18 ver­ brannt wird zum Erhöhen des Drucks der Gasmischung in der Speicherkammer 18, dient die Speicherkammer 18 ebenfalls als eine Verbrennungskammer. Die Gasmischung wird am wirksamsten unter Druck gesetzt, wenn die Verbrennung gleichmäßig durch die Gasmischung auftritt. Deshalb ist die Form der Speicherkammer 18 derartig konstruiert bzw. designed zum Fördern einer gleichförmigen Verbrennung durch das gesamte Volumen der Speicherkammer 18.

In dem in der Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung definiert der Drucktank 14 die Speicher­ kammer 18 in einer im wesentlichen zylindrischen Form mit einem Durchmesser d und einer Länge L. Genauer definiert das zylindrische Seitenwandteil 22 des Tankglieds 15 den Durchmesser d. Die Länge L wird definiert zwischen dem ersten und zweiten Endwandteil 22 und 24 des Tankglieds 15. Die Länge L könnte etwas variieren auf Grund einer leichten Krümmung der Endwandteile 22 und 24 und/oder auf Grund einer leichten Axialverschiebung bzw. -versetzung zwischen dem ersten Endwandteil 22 und der Abschlußwand 46. Jedoch würden solche strukturellen Details des Drucktanks 14 nicht die Speicherkammer 18 dazu veran­ lassen, signifikant von einer zylindrischen Form mit einem Volumen definiert durch den Durchmesser d und die Länge L zu variieren.

Die Anmelderin hat herausgefunden, daß die Verbrennung des brennbaren Gases in der Speicherkammer 18 am wirk­ samsten auftritt, wenn die Dimensionen der Speicherkammer 18 derartig sind, daß der Wert des Verhältnisses von L zu d innerhalb eines Bereichs von 0,75-1,25 ist. Außerdem wurde herausgefunden, daß die Wirksamkeit der Verbrennung weiter ansteigt wenn der Wert des Verhältnisses von L zu d sich einem optimalen Wert von 1,0 nähert. Deshalb ist der Wert des Verhältnisses von L zu d in dem in der Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gleich 1,0. Die Verbrennungseffizienz der Speicherkammer 18 wird somit maximiert.

Zum Beispiel in einer Testvorrichtung, eine zylindrische Speicherkammer mit einem L zu d-Verhältnis von 1,0 wurde mit einer brennbaren Gasmischung bei einem anfänglichen Speicherdruck von ungefähr 2500 psi gefüllt. Das brennbare Gas in der Mischung weist Wasserstoff bei einem beitragenden Partialdruck von ungefähr 12-13% des ge­ samten anfänglichen Speicherdrucks auf. Nachdem die Testvorrichtung betätigt wurde zum weiteren Unterdruck­ setzen und Freigeben der Gasmischung aus der Speicher­ kammer, wie oben beschrieben wurde, unter Bezugnahme auf die Aufblasanordnung 10, kehrt der Druck innerhalb der Speicherkammer auf das Niveau des atmosphärischen Umge­ bungsdrucks zurück. Zu dieser Zeit wurde der beitragende Partialdruck von Wasserstoff bei einem Niveau von unge­ fähr 2% gemessen. Der beitragende Partialdruck von Was­ serstoff wurde somit reduziert auf ein Niveau unterhalb ungefähr 4%, das das minimale zündbare Niveau von Was­ serstoff in Luft bei atmosphärischem Druck ist. Die Ver­ brennung, die gemäß der vorliegenden Erfindung auftritt, ist somit genügend wirksam zum Fortfahren, Wasserstoff zu verbrauchen, nachdem der Betrag von Wasserstoff unter den Betrag fällt, von dem man gewöhnlicherweise erwartet, daß er die Verbrennung unterhält. Solche eine Effizienz wurde nicht erreicht in einer Testvorrichtung, die eine zylin­ drische Speicherkammer besitzt mit einem L zu d-Verhält­ nis außerhalb des Bereiches von 0,75 bis 1,25. Deshalb wird eine relativ höherer Prozentsatz von brennbarem Gas in der Speicherkammer 18 verbraucht. Als Folge macht die Gasmischung in der Speicherkammer 18 eine geringere an­ fängliche Menge von brennbarem Gas und/oder ein geringe­ ren anfänglichen Speicherdruck erforderlich zum Aufblasen des Airbags 12 bei einer gegebene Rate bzw. Geschwin­ digkeit.

Eine Aufblasanordnung 200, die ein zweites Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung aufweist, ist in Fig. 7 gezeigt. Wie in der vorangehenden Beschreibung des er­ sten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargelegt wurde, wurde herausgefunden, daß eine Erhöhung der Verbrennungseffizienz der Speicherkammer 18 eine Folge von dem Abnehmen der Längserstreckung der Spei­ cherkammer 18 ist. Deshalb schließt die Aufblasanordnung 200 einen Drucktank 222 ein mit einer Speicherkammer 224, der im wesentlichen als eine Kugel geformt ist, d. h. ohne eine Längenausdehnung bzw. längliche Erstreckung.

Andere Elemente der Aufblasanordnung 200 sind dieselben wie die entsprechenden Elemente der Aufblasanordnung 10, die oben beschrieben wurde, wie durch die gleichen wie in der Fig. 7 verwendeten Bezugszeichen angezeigt wird. Die Aufblasanordnung 200 schließt einen bewegbaren Behälter 104 ein. Der bewegbare Behälter 104 enthält ein zündbares Material 122, und wird durch die Speicherkammer 224 entlang einer Achse 61 von einer Abschlußwand 46 an dem äußeren Ende der Speicherkammer 224 auf einen Schirm 180 benachbart an ein inneres Ende der Speicherkammer 224 herausgetrieben. Da die Speicherkammer 224 sphärisch ist, ist der Abstand zwischen den inneren und äußeren Enden der Speicherkammer 224 gleich dem Durchmesser der Speicherkammer 224. Als eine Folge wird das brennbare Gas in der Gasmischung, die in der Speicherkammer 224 enthalten ist, schnell und gleichmäßig überall in dem gesamten Volumen der Speicherkammer 224 gezündet, wenn bzw. während Verbrennungsprodukte in die Speicherkammer 224 von dem zündbaren Material 222 in dem bewegbaren Behälter 104 hineingespuckt werden.

In jedem der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungs­ beispiele der Erfindung wird das brennbare Gas gezündet durch Verbrennungsprodukte, die überall in der Gasmi­ schung verteilt sind, wenn ein bewegbarer Behälter durch die Gasmischung getrieben wird. Jedoch ist die vorlie­ gende Erfindung nicht auf solche Mittel zum Zünden des brennbaren Gases limitiert. Zum Beispiel könnte das brennbare Gas alternativ durch einen Zünder oder eine andere Zündvorrichtung, die innerhalb der Speicherkammer mit der brennbaren Gasmischung angeordnet ist, gezündet werden. Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung einer Betätigungsanordnung und eine Abschluß­ wand begrenzt, wie die oben beschriebenen Betätigungs­ anordnung 16 und Abschlußwände 46. Statt dessen kann ein Drucktank, der in einer Speicherkammer sitzt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde, geöffnet werden durch irgendein anderes geeignetes Mittel entweder bevor oder nachdem die verbrennbare Gasmischung innerhalb der Speicherkammer gezündet wird. Zum Beispiel kann ein Drucktank, der eine Speicherkammer besitzt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde, eine konventio­ nelle Brechscheibe besitzen, die den Drucktank in einem geschlossenen Zustand hält. Die Brechscheibe kann jedoch durch ein Projektil aufgebrochen werden, wie zum Beispiel ein Projektil wie der bewegbare Behälter 104. Alternativ könnte die Brechscheibe verwendet werden mit einer Zünd­ vorrichtung, die innerhalb der Speicherkammer angeordnet ist. Bei solch einer Anordnung, wenn der ansteigende Gas­ druck innerhalb der Speicherkammer ein vorbestimmtes er­ höhtes Niveau erreicht, würde es die Brechscheibe zerbre­ chen. Eine derartige Brechscheibe könnte so designed wer­ den, entlang vorbestimmten Kerblinien oder ähnlichen, wie in der Technik bekannt ist, zu brechen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahr­ zeuginsassen-Rückhaltevorrichtung (12), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
eine Speicherkammer (18, 224) mit einer brennbaren Mischung von Gasen;
Zündungsmittel (122) zum Zünden der brennbaren Mi­ schung von Gasen in der Speicherkammer (18, 224); und
Leitmittel (182, 178) zum Leiten des Gases aus der Speicherkammer (18, 224) in die Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung (12);
wobei die Speicherkammer (18, 224) eine Achse (61) besitzt, erste und zweite gegenüberliegende Enden (22, 24), die beabstandet voneinander sind in einem Abstand entlang der Achse (61) und einer im wesent­ lichen kreisförmigen Querschnittsform an allen Stel­ len entlang der Achse, wobei das Verhältnis des Ab­ stands der beiden Enden (22, 24) zu dem größten Querschnittsdurchmesser der Speicherkammer (18, 224) innerhalb eines Bereichs von 0,75-1,25 liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (18) eine im wesentlichen zy­ lindrische Form besitzt mit einer Länge (L) zwischen den gegenüberliegenden Enden (22, 24) und einem im wesentlichen konstanten Durchmesser (d) entlang der Länge (L).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) im wesentlichen gleich dem Durch­ messer (d) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Speicherkammer (18, 224) kontinuierlich variiert entlang der Achse (61) zwi­ schen den gegenüberliegenden Enden (22, 24).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (224) im wesentlichen als ei­ ne Kugel geformt ist, wobei der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden der Speicherkammer (224) somit gleich dem Durchmesser der Kugel ist.