DE60128455T2 - Gaserzeuger mit automatischer zündfunktion - Google Patents

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Description

  • Zur Erfindung gehörendes technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasgenerator für einen Airbag, in welchem ein Gaserzeugungsmittel eine automatische Zündfunktion aufweist, so dass es nicht notwendig ist, separat ein Material mit automatischer Zündfunktion zu verwenden. Der nächstliegende Stand der Technik wird durch US-A-4561675 dargestellt, die ein Zündmaterial aufweist, das für einen längeren Zeitraum, möglicherweise zehn (10) Jahre oder mehr, bei Temperaturen bis zu 121°C stabil ist.
  • Ein Airbagsystem, das in verschiedenen Arten von Fahrzeugen und dergleichen, Automobile eingeschlossen, montiert ist, hat als Ziel, einen Passagier mittels eines durch ein Gas schnell aufgeblasenen Airbags (ein sackförmiger Körper) zu halten, wenn das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit kollidiert, um zu verhindern, dass der Passagier durch Trägheitskräfte auf ein hartes Teil im Inneren des Fahrzeugs, wie zum Beispiel auf ein Lenkrad, eine Windschutzscheibe etc., prallt und verletzt wird. Ein solches Airbagsystem umfasst im Allgemeinen einen Gasgenerator, der in Folge einer Kollision des Fahrzeugs aktiviert wird, um ein Gaserzeugungsmittel zu verbrennen und ein Gas auszustoßen, und einen Airbag, in welchen das Gas zum Aufblasen eingeleitet wird. Das Gaserzeugungsmittel in diesem Gasgenerator wird direkt oder durch Verbrennen eines Verstärkungsmittels (eine Übertragungsladung) durch Aktivieren eines mechanischen oder elektrischen Zündmittels, veranlasst durch ein Ingangsetzen des Systems, verbrannt, was sich auf eine Anweisung eines Sensors stützt, der den Aufprall zur Zeit der Kollision feststellt.
  • Auf diese Weise wird der Gasgenerator, der in Folge einer Kollision eines Fahrzeugs aktiviert wird, nicht aktiviert, wenn eine solche Notsituation wie ein Fahrzeugbrand entsteht, die nicht durch eine Fahrzeugkollision verursacht worden ist. Deshalb gibt es für den Fall, dass die Umgebungstemperatur des Gasgenerators bis auf eine Temperatur ansteigt, welche gleich oder höher ist als eine Zündtemperatur des Gaserzeugungsmittels, dahingehend ein Risiko, dass das Gaserzeugungsmittel zündet und brennt (explodiert). Zu dieser Zeit ist für den Fall, dass die Temperaturstabilität eines äußeren Gehäuses des Gasgenerators niedrig und die Zündtemperatur des Gaserzeugungsmittels hoch ist, die Festigkeit des äußeren Gehäuses reduziert und zwar durch Verformung des Gehäuses in Folge eines Ansteigens der Umgebungstemperatur oder dergleichen. Danach gibt es, wenn das Gaserzeugungsmittel explodiert, dahingehend ein Risiko, dass das äußere Gehäuse durch einen explosiven Druck zerbrochen wird und sich zersplittert, so dass ein menschlicher Körper verletzt werden kann.
  • Um ein solches Ereignis zu vermeiden und Sicherheit zu gewähren, wird üblicherweise in der Übertragungsladung ein Material mit einer automatischen Zündfunktion (ein automatisches Zündmaterial) angeordnet, das automatisch in Abhängigkeit eines Anstiegs der Umgebungstemperatur ohne Zutun eines mechanischen oder elektrischen Zündmittels, d.h. ohne Aktivieren des Gasgenerators, zündet. Nitrozellulose (Zündtemperatur 170°C) wird zum Beispiel üblicherweise als das automatische Zündmaterial verwendet und, für den Fall eines Fahrzeugbrandes oder dergleichen, zündet Nitrozellulose automatisch bei einer Temperatur, die niedriger ist als eine Temperatur, bei welcher die Festigkeit des äußeren Gehäuses abgenommen hat, und die Übertragungsladung brennt und gleichzeitig brennt das Gaserzeugungsmittel.
  • Da Nitrozellulose eine geringe Temperaturbeständigkeit besitzt, besteht jedoch die Möglichkeit, dass es, während eine lange Periode abläuft, zersetzt und abgebaut wird (es wird auf die Lebensdauer eines Fahrzeugs hingewiesen, die normalerweise bei mehreren Jahren, zwischen zehn und mehr Jahren, liegen wird), so dass die automatische Zündfunktion sich nicht entfaltet. Somit gibt es im Hinblick auf diese Erkenntnisse für den Fall, dass das automatische Zündmaterial verwendet wird, weil in Folge einer solchen Verwendung des Materials eine Zunahme an Gewicht des Gasgenerators oder eine Anstieg der Herstellungskosten auftritt, Raum für Verbesserungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Gasgenerator für einen Airbag vorzusehen, der eine Sicherheit in einer solchen Notsituation, wie zum Beispiel bei einem Fahrzeugbrand, sicherstellen kann, während eine automatische Zündfunktion auch dann beibehalten wird, wenn eine lange Periode abgelaufen ist und wobei das Gewicht reduziert wird und niedrigere Herstellungskosten erreicht werden können.
  • Die vorliegende Erfindung hat das oben erwähnte Problem durch die Merkmale der jeweiligen Ansprüche 1 und 6 gelöst, indem ein Gaserzeugungsmittel mit einer automatische Zündfunktion ausgestattet wurde anstelle eines automatischen Zündmaterials, wie Nitrozellulose, separat auf herkömmliche Art und Weise anzuordnen. Somit sieht die vorliegende Erfindung, die durch die Ansprüche definiert wird, einen Gasgenerator für einen Airbag vor, wobei ein Gaserzeugungsmittel mit einer automatischen Zündfunktion verwendet wird, in welcher kein mechanisches oder elektrisches Zündmittel beteiligt ist.
  • Der Ausdruck „eine automatische Zündfunktion, in welcher kein mechanisches oder elektrisches Zündmittel beteiligt ist" bedeutet in der vorliegenden Erfindung eine Funktion von natürlicher Zündung in Folge eines Anstiegs der Umgebungstemperatur. Der Ausdruck „eine Feuerumgebungstemperatur (d.h. in Übereinstimmung mit einer Zündtemperatur eines Gaserzeugungsmittels)" bedeutet hier eine Temperatur, bei der das oben erwähnte Problem in Bezug auf einen Gasgenerator für einen Airbag, insbesondere ein äußeres Gehäuse (ein Behälter) gelöst werden kann, es bedeutet insbesondere eine solche Temperatur, bei der die Festigkeit des äußeren Gehäuses des Gasgenerators für einen Airbag nicht abgenommen hat. Nebenbei gesagt, wenn in der folgenden Beschreibung „eine automatische Zündfunktion" erwähnt wird, bedeutet das „eine automatische Zündfunktion, in welcher kein mechanisches oder elektrisches Zündmittel beteiligt ist.
  • Für den Fall, dass ein Gasgenerator vom pyrotechnischen Typ ist, in dem eine Gaslieferquelle nur ein Gaserzeugungsmittel ist, kann „ein Gasgenerator für einen Airbag" nach der vorliegenden Erfindung nicht nur auf einen Gasgenerator für einen Airbag als Airbag an der Fahrerseite von verschiedenen Fahrzeugen, auf einen Gasgenerator für einen Beifahrer-Airbag oder auf einen Gasgenerator für einen Seitenkollisions-Airbag angewendet werden, sondern auch auf einen Gasgenerator für einen aufblasbaren Vorhang-Airbag, auf einen Gasgenerator für einen Kniekissen-Airbag, auf einen Gasgenerator für einen aufblasbaren Sitzgurt, auf einen Gasgenerator für ein Rohrsystem und auf einen Gasgenerator für eine Vorspanneinrichtung.
  • Ein wünschenswertes Gaserzeugungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein solches, das, nachdem es über 400 Stunden auf 110°C gehalten wurde, das Verhältnis der Gewichtsreduzierung 2,0 Gew.% oder weniger beträgt, vorzugsweise 1,0 Gew.% oder weniger, mehr vorzugsweise 0,5 Gew.% oder weniger, und das eine automatische Zündfunktion beinhaltet, nachdem das Gaserzeugungsmittel unter den oben genannte Bedingung gehalten wird.
  • Es ist wünschenswert, als Gaserzeugungsmittel, das in dieser Erfindung verwendet wird, ein solches zu verwenden, das eine Zündtemperatur von vorzugsweise 200°C oder weniger, mehr vorzugsweise 200 bis 175°C hat.
  • Es ist wünschenswert, dass das Gaserzeugungsmittel, das in dieser Erfindung verwendet wird, ein Guanidinderivat und ein basisches Metallnitrat enthält, oder dass es ein Guanidinderivat, ein basisches Metallnitrat und einen Zusatzstoff, enthält.
  • Der Gasgenerator für einen Airbag der vorliegenden Erfindung kann bezüglich Sicherheit und Zuverlässigkeit verbessert werden, weil das Gaserzeugungsmittel die automatische Zündfunktion aufweist und die Funktion sich längerfristig nicht verschlechtert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 einen vertikalen Querschnitt einer Ausführungsform eines Gasgenerators für einen Airbag nach der vorliegenden Erfindung;
  • 2 einen vertikalen Querschnitt einer anderen Ausführungsform eines Gasgenerators für einen Airbag nach der vorliegenden Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Als erstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 erklärt werden. 1 ist ein vertikaler Querschnitt eines Gasgenerators für einen Airbag nach der vorliegenden Erfindung, der insbesondere einen Aufbau aufweist, der geeignet ist, auf der Fahrerseite angeordnet zu werden.
  • Der Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 3, das durch Zusammenfügen eines Diffusormantels 1 mit einer Gasentladungs-Öffnung und eines Schließmantels 2 gebildet ist, der einen inneren Aufnahmeraum mit dem Diffusormantel bildet, des Weiteren ein inneres, im Wesentlichen zylindrisches Element 4, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine erste Brennkammer 5a, die auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements 4 gebildet ist.
  • Des Weiteren ist ein abgestuftes Stufenteil 6 innerhalb des inneren zylindrischen Elements 4 vorgesehen, und es ist eine Trennwand 7 in Form einer hauptsächlich flachen Scheibe im abgestuften Stufenteil 6 angeordnet, und die Trennwand trennt weiter das Innere eines inneren zylindrischen Elements 4 in zwei Kammern, um jeweils eine zweite Brennkammer 5b auf der Diffusormantelseite und eine das Zündmittel aufnehmende Kammer 8 auf der Schließmantelseite zu bilden.
  • Demzufolge sind im Gasgenerator die erste Brennkammer 5a und die zweite Brennkammer 5b konzentrisch im Gehäuse 3 angeordnet, wobei sie in der radialen Richtung des Gehäuses aneinander anliegen. Gaserzeugungsmittel 9a, 9b, die über ein Zündmittel, das mittels eines Stoßes für die Erzeugung eines Brenngases aktiviert wird, verbrannt werden sollen, sind jeweils in der ersten und zweiten Brennkammer gelagert, und das Zündmittel, das mittels des Stoßes aktiviert werden soll, ist in der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 8 gelagert.
  • Ein Durchgangsloch 10 ist im inneren zylindrischen Element 4, das die erste Brennkammer 5a und die zweite Brennkammer 5b abgrenzt, vorgesehen, und das Durchgangsloch ist durch ein Abdichtungsband 11 geschlossen. Das Abdichtungsband 11 wird zerbrochen, wenn das Gaserzeugungsmittel verbrannt wird, und dadurch können beide Brennkammern über das Durchgangsloch miteinander kommunizieren. Es ist not wendig, das Material und die Stärke des Abdichtungsbandes 11 so festzulegen, dass das Abdichtungsband 11 nicht durch das Verbrennen des Gaserzeugungsmittels 9a in der ersten Brennkammer 5a zerbrochen, sondern dass es durch das Verbrennen des Gaserzeugungsmittels 9b in der zweiten Brennkammer 5b zerbrochen wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Abdichtungsband aus rostfreiem Stahl mit einer Stärke von 40 μm verwendet. Des Weiteren ist der Öffnungsquerschnitt des Durchgangslochs 10 größer als der der Gasentladungsöffnung 26, und das Durchgangsloch 10 hat nicht die Funktion, den internen Druck der Brennkammer 5b zu regeln.
  • Bei der vorliegenden Erfindung besteht die das Zündmittel aufnehmende Kammer 8 aus einem Raum zwischen einem Sprengring 13 und der Trennwand 7, und ein im Wesentlichen zylindrischer Trennzylinder 14 ist zur Umschließung eines einzigen Zünders 12b (nachfolgend als „ein zweiter Zünder" bezeichnet) angeordnet, jeweils befindet sich eine die erste Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15a außerhalb davon und eine die zweite Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15b innerhalb davon, und die Zünder 12a und 12b und die Übertragungsladungen 16a und 16b, welche zusammen mit den Zündern die Zündmittel darstellen, sind in den jeweiligen Aufnahmekammern gelagert. In dieser Ausführungsform gibt es keinen Raum innerhalb der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 8, außer für die Kammern, welche die Übertragungsladung aufnehmen. Demzufolge ist die das Zündmittel aufnehmende Kammer 8 in zwei Kammern geteilt, und zwar in die erste eine Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15a und in die zweite eine Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15b. Die Übertragungsladungen 16a und 16b, welche zusammen mit den Zündern die Zündmittel darstellen, sind sicher getrennt und den jeweiligen Zündern 12a und 12b zugeordnet.
  • Wenn die Übertragungsladung 16a in der ersten eine Übertragungsladung aufnehmenden Kammer 15a verbrannt wird, wird das Abdichtungsband 18, das die die Flammen durchlassende im inneren zylindrischen Element 4 geformte Öffnung 17 verschließt, zerbrochen, so dass die erste eine Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15a mit der ersten Brennkammer 5a in Verbindung tritt, um das poröse Gaserzeugungsmittel 9a zu zünden und zu verbrennen. Wenn die Übertragungsladung 16b in der zweiten eine Überragungsladung aufnehmende Kammer 15b verbrannt wird, wird das Abdichtungsband 20, das die die Flammen durchlassende, in der Trennwand 7 geformte Öffnung 19 verschließt, zerbrochen, so dass die zweite eine Übertragungsladung aufnehmende Kammer 15b mit der zweiten Brennkammer 5b in Verbindung tritt, um das nur einmal perforierte Gaserzeugungsmittel 9b zu zünden und zu verbrennen. Ein Brenngas, das in der zweiten Brennkammer 5b erzeugt worden ist, strömt durch das Durchgangsloch 10, das an der Diffusormantelseite des inneren zylindrischen Elements 4 vorgesehen ist, in die erste Brennkammer 5a hinein. Dementsprechend zündet und verbrennt in diesem Gasgenerator bei Aktivierung eine Flamme, die in Folge von Zünden und Verbrennen des ersten Zünders 12a erzeugt worden ist, die Übertragungsladung 16a in der Aufnahmekammer 15a, und anschließend bewegt sich die betreffende Flamme durch die die Flammen durchlassende, im inneren zylindrischen Element 4 geformte Öffnung 17 hindurch, um ein in der ersten Brennkammer 5a gelagertes Gaserzeugungsmittel 9a zu zünden und zu verbrennen, wobei die Brennkammer 5a sich in radialer Richtung von der Kammer 15a befindet.
  • Insbesondere können der zweite Zünder 12b und der erste Zünder 12a, in dem in 1 gezeigten Gasgenerator, gleichzeitig gezündet werden, um eine wirksame Leistung zu stabilisieren, jedoch wird der vorher erwähnte Zünder 12b niemals früher gezündet als der zuletzt erwähnte Zünder 12a. Das heißt, dass das in der zweiten Brennkammer 5b gelagerte Gaserzeugungsmittel 9b gleichzeitig mit dem in der ersten Brennkammer 5a gelagerten Gaserzeugungsmittel 9a brennt oder dass es mit einer Verzögerung brennt. Wenn das Gaserzeugungsmittel 9a in der ersten Brennkammer 5a früher brennt als das zweite Gaserzeugungsmittel 9b, wird das Abdichtungsband 11 nicht durch Verbrennen des ersten Gaserzeugungsmittels 9a sondern nur durch Verbrennen des zweiten Gaserzeugungsmittels 9b zerbrochen.
  • In dem in 1 gezeigten Gasgenerator ist ebenso ein Trennzylinder 14, der sich zwischen dem Sprengring 13 und der Trennwand 7 befindet, auf solche Art und Weise angeordnet, dass jeweils Ausnehmungen, die mit der äußeren Form des Trennzylinders 14 übereinstimmen, in der unteren Fläche der Trennwand 7 und in der oberen Fläche des Sprengrings 13 vorgesehen sind und dass das obere Ende und das untere Ende des Trennzylinders 14 in den jeweiligen Ausnehmungen eingepasst ist. Wenn der Trennzylinder 14 auf diese Art und Weise angeordnet wird, verbrennt eine Flamme der Übertragungsladung, die in einer der eine Übertragungsladung aufnehmenden Brennkammern erzeugt wurde, nie direkt die Übertragungsladung in der anderen eine Übertragungsladung aufnehmenden Kammer, und die Gaserzeugungsmittel, die in zwei Brennkammern gelagert sind, werden jeweils gezündet und durch Flammen verbrannt, die durch Verbrennen der Übertragungsladungen in den verschiedenen Abschnitten erzeugt wurden. Im Allgemeinen expandiert nämlich, wenn die Übertragungsladung im Trennzylinder brennt (d.h. in der zweiten eine Übertragungsladung aufnehmenden Kammer), ein durch die Verbrennung erzeugter Gasdruck der Trennzylinder in radialer Richtung. Dennoch kann, weil der Trennzylinder 14 so angeordnet ist, dass er an den oberen und unteren Endteilen durch eine umlaufende Wand der jeweiligen Ausnehmungen, in welchen die Endteile eingepasst sind, fest gestützt wird, eine Leckage eines Brenngases und einer Flamme sicherer blockiert werden im Vergleich zu einem Fall, wo der Trennzylinder 14 einfach zwischen der Trennwand 7 und dem Sprengring 13 gehalten wird.
  • Das Zündmittel umfasst zwei Zünder (12a und 12b) von der Art einer elektrischen Zündeinrichtung, welche durch ein Aktivierungssignal zu aktivieren sind, das basierend auf der Erfassung des Aufpralls durch den Sensor ausgelöst wird, und die Zünder sind parallel zueinander in einem einzigen Sprengring 13, wobei dessen obere Teile vorspringen, angeordnet. Wie oben erwähnt, werden dadurch, dass zwei Zünder in einem einzigen Sprengring 13 befestigt sind, zwei in einem Sprengring befestigte Zünder zu einem einzigen Element, wodurch der Zusammenbau mit dem Gasgenerator erleichtert wird. Insbesondere hat der Sprengring 13 in dem Gasgenerator, der in dieser Zeichnung gezeigt wird, eine derartige Abmessung, die es ermöglicht, in das innere zylindrische Element 4 eingefügt zu werden, und dabei werden die Zünder leicht und sicher durch Schrumpfen des unteren Endes des inneren zylindrischen Elements 4 befestigt, wodurch der Sprengring 13 fixiert wird, nachdem dieser mit zwei Zündern (12a und 12b) versehene Sprengring 13 in das innere zylindrische Element 4 eingefügt wurde. Des Weiteren kann, wenn zwei Zünder (12a und 12b) im Sprengring 13 angeordnet werden, die Richtung jedes Zünders leicht kontrolliert werden.
  • Des Weiteren ist ein Kühlmittel/Filter 22 im Gehäuse 3 angeordnet, um das Brenngas, das durch die Verbrennung der Gaserzeugungsmittel (9a und 9b) entstanden ist, zu reinigen und zu kühlen, wobei eine innere Umfangsfläche auf der Seite des Diffusormantels mit einem Element bedeckt ist, das den Kurzschluss verhindert, so dass kein Brenngas zwischen einer Endfläche des Kühlmittels/Filters 22 und einer inneren Fläche des Deckenanteils im Diffusormantel 1 strömt.
  • Eine äußere Schicht 24 ist an der Außenseite des Kühlmittels 1 Filters 22 angeordnet, um zu verhindern, dass das Kühlmittel/der Filter 22 auf Grund eines Hindurchströmens eines Verbrennungsgases oder dergleichen nach außen expandiert. Die äußere Schicht 24 wird zum Beispiel durch Verwendung eines geschichteten Maschendrahtkörpers gebildet und kann zusätzlich durch Verwendung eines porösen, zylindrischen Elements mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern in einer Umfangswandfläche oder einer gürtelähnlichen Sperrschicht gebildet werden, die man durch Ausbildung eines gürtelähnlichen Elements mit einer vorbestimmten Breite in einer ringförmigen Form erhält.
  • Des Weiteren ist an der Außenseite der äußeren Schicht 24 ein Spalt 25 gebildet, so dass ein Brenngas durch die gesamte Fläche des Filters 22 strömen kann. Die im Diffusormantel gebildete Gasentladungsöffnung ist durch ein Abdichtungsband 27 verschlossen, um Außenluft daran zu hindern, hinein zu gelangen. Dieses Abdichtungsband 27 wird zerbrochen, wenn ein Gas entladen wird. Das Abdichtungsband 27 hat den Zweck, das Gaserzeugungsmittel gegen Feuchte von außen zu schützen, und es beeinflusst die Funktionseinstellungen, wie einen inneren Brenndruck, überhaupt nicht.
  • In der Erfindung werden die Gaserzeugungsmittel 9a und 9b verwendet, wobei eines (a) Guanidin-Nitrat oder Nitroguanidin (NQ) und (b) basisches Kupfernitrat enthält, oder eines (a) Guanidin-Nitrat oder Nitroguanidin (NQ), (b) ein basisches Kupfernitrat und (c) Zusatzstoffe enthält. Nebenbei gesagt, muss bei dieser Ausführungsform das Gaserzeugungsmittel 9b ein Gaserzeugungsmittel mit der oben beschriebenen automatischen Zündfunktion sein, weil das Abdichtungsband 11 nur durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 9b zerbrochen wird, jedoch kann das Gaserzeugungsmittel 9a die automatische Zündfunktion haben oder nicht.
  • Wenn das Gaserzeugungsmittel in der erfindungsgemäßen Alternative Nitroguanidin und basisches Kupfernitrat umfasst, liegt der Gehalt an (a) Nitroguanidin bei 30 bis 70 Gew.% und an (b) basischem Kupfernitrat bei 30 bis 70 Gew.%.
  • Als Zusatzstoffe der Komponente (c) wird mindestens ein Zusatzstoff vorgeschlagen, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: Karboxymethyl Zellulose (CMC), Karboxymethyl Zellulose Natrium-Salz (CMCNa), Karboxymethyl Zellulose Kalium-Salz, Karboxymethyl Zellulose Ammonium-Salz, Zellulose Acetat, Zellulose Acetat Butyrat (CAB), Methyl Zellulose (MC), Ethyl Zellulose (EC), Hydroxyethyl Zellulose (HEC), Ethyl Hydroethyl Zellulose (EHEC), Hydroxypropyl Zellulose (HPC), Karboxymethylethyl Zellulose (CMEC), Microcrystalline Zellulose, Polyacrylamid, Aminat Polyacrylamid, Polyacryl Hydrazin, Acrylamid Acryl Säure Metallsalz Copolymer, Copolymer von Polyacrylamid und Polyacrylat Ester Zusammensetzung, Polyvinyl Alkohol, Acryl-Gummi, Guar-Gummi, Stärke, Silikon, Molybdenum Disulfid, japanischer saurer Lehm, Talk, Bentonit, Diatomäische Erde, Kaolin, Kalzium Stearat, Silizium, Aluminium, Natrium Silikat, Silizium Nitrid, Silizium Karbid, Hydrotalsit, Mika, Metall-Oxid, Metall-Hydroxid, Metall-Karbonat, basisches Metall-Karbonat, und Molybdat.
  • Als Metalloxid der Komponente (c) kann mindestens eines vorgeschlagen werden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Kupferoxid, Eisenoxid, Zinkoxid, Kobaltoxid, Manganoxid, Nickeloxid und Bismuthoxid zusammensetzt. Als das Metallhydroxid kann mindestens eines vorgeschlagen werden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Kobalthydroxid und Aluminiumhydroxid zusammensetzt, und als Metallkarbonat und basisches Metallkarbonat kann mindestens eines vorgeschlagen werden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Kalziumkarbonat, Kobaltkarbonat, basischem Zinkkarbonat, basischem Kupferkarbonat, basischem Kobaltkarbonat, basischem Eisenkarbonat, basischem Bismuthkarbonat und basischem Magnesiumkarbonat zusammensetzt. Als Molybdat kann mindestens eines vorgeschlagen werden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Kobaltmolybdat und Ammoniummolybdat zusammensetzt. Die Zusammensetzungen dieser Komponenten (c) können als schlackenbildendes Mitttel und/oder als Bindemittel dienen.
  • Für den Fall, dass die Zündleistung des Gaserzeugungsmittels gesteigert wird, sind Karboxymethyl-Zellulose-Natriumsalz und Karboxymethyl-Zellulose-Kaliumsalz zu bevorzugen, und unter diesen ist das Natriumsalz mehr zu bevorzugen.
  • Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, dass das Gaserzeugungsmittel die Komponenten (a), (b) und (c) umfasst, kann Komponenten umfassen, die (a) Nitroguanidin, (b) basisches Kupfernitrat und (c) Karboxymethyl-Zellulose-Natriumsalz enthalten. In diesem Fall liegen die Zusammensetzungen vorzugsweise (a) Nitroguanidin bei 15 bis 55 Gew.%, (b) basisches Kupfernitrat bei 45 bis 70 Gew.% und (c) Karboxymethyl-Zellulose-Natriumsalz bei 0,1 bis 15 Gew.%.
  • Ein anderes zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel für einen Fall, dass das Gaserzeugungsmittel die Komponenten (a), (b) und (c) umfasst, kann Komponenten aufweisen, die (a) Nitroguanidin, (b) basisches Kupfernitrat und (c) Guargummi enthalten. In diesem Fall ist zu bevorzugen, dass die Zusammensetzungen von (a) Nitroguanidin bei 20 bis 60 Gew.%, von (b) basischem Kupfernitrat bei 35 bis 75 Gew.% und von (c) Guargummi bei 0,1 bis 10 Gew.% liegen.
  • Das Gaserzeugungsmittel kann in einer gewünschten Form gebildet werden. So wird es als ein zylindrisches Material mit einer einzigen durchgehenden Bohrung, als ein poröses zylindrisches Material oder als in einer Form hergestelltes tablettenförmiges Material gebildet. Diese in einer Form hergestellten Materialien können mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das folgende Schritte aufweist: Zuführen und Mischen von Wasser oder einem organischen Lösungsmittel in ein Gaserzeugungsmittel und Extrudieren (die zylindrische Form mit einer einzigen durchgehenden Bohrung und die poröse zylindrische Form) oder mittels eines Verfahrens, das Schritte mit der Durchführung von Formpressen umfasst, wobei eine Pelletiervorrichtung oder dergleichen benutzt wird (das in einer Form hergestellte tablettenförmige Material).
  • In dem Gasgenerator des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Übertragungsladungen (Verstärkungsmittel) 16a und 16b und die Gaserzeugungsmittel 9a und 9b verbrannt, um in einer gewöhnlichen Aktivierungszeit Gas zu erzeugen, wie unten beschrieben wird.
  • In dem Gasgenerator des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der erste Zünder 12a, der innerhalb der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 8, aber außerhalb des Trennzylinders 14 angeordnet ist, aktiviert, die Übertragungsladung 16a, die in der ersten eine Übertragungsladung aufnehmenden Kammer 15a gelagert ist, wird gezündet/verbrannt, und deren Flamme bewegt sich durch die die Flammen durchlassende Öffnung 17 des inneren zylindrischen Elements 4, um das poröse zylindrische erste Gaserzeugungsmittel mit sieben Löchern, das in der ersten Brennkammer 5a gelagert ist, zu verbrennen.
  • Auch wenn der zweite Zünder 12b, der von dem Trennzylinder 14 umgeben ist, gleichzeitig mit oder mit Verzögerung zum ersten Zünder 12a aktiviert wird, wird die Übertragungsladung 16b, welche in der zweiten eine Übertragungsladung aufnehmenden Kammer 15b gelagert ist, gezündet/verbrannt, und deren Flamme zündet/verbrennt das zylindrische zweite Gaserzeugungsmittel 9b mit einer einzigen durchgehenden Bohrung, das in der zweiten Brennkammer 5b gelagert ist.
  • Demzufolge kann die Leistungsabgabe (Funktionsleistung) des Gasgenerators willkürlich eingestellt werden durch Regeln der Zündzeit von zwei Zündern (12a und 12b), mit anderen Worten, durch Aktivieren des zweiten Zünders nach Aktivieren des ersten Zünders oder durch gleichzeitiges Aktivieren des ersten und des zweiten Zünders. Des Weiteren kann die Entfaltung eines Airbags in verschiedenen Situationen wie Geschwindigkeit des Fahrzeugs zur Zeit einer Kollision und Umgebungstemperatur, optimiert werden, wenn eine Airbag-Vorrichtung, wie später beschrieben, gebildet wird.
  • Insbesondere werden in dem Gasgenerator, der in dieser Zeichnung gezeigt ist, die Gaserzeugungsmittel (9a und 9b) mit verschiedenen Formen für die jeweiligen Brennkammern (5a und 5b) verwendet, wobei das poröse zylindrische erste Gaserzeugungsmittel 9a und das zylindrische zweite Gaserzeugungsmittel 9b mit einer einzigen durchgehenden Bohrung jeweils in der ersten Brennkammer 5a und der zweiten Brennkammer 5b gelagert werden. Auch die Mengen der Gaserzeugungsmittel, die in den jeweiligen Brennkammern (5a und 5b) gelagert sind, unterscheiden sich voneinander, wobei die Gaserzeugungsmittel (9a und 9b) von 35 g und 6 g jeweils in der ersten Brennkammer 5a und der zweiten Brennkammer 5b gelagert sind. Demzufolge ist es in diesem Gasgenerator möglich, die Leistungsabgabe genauer zu regeln.
  • Des Weiteren werden im Gasgenerator des Ausführungsbeispiels die Übertragungsladungen (die Verstärkungsmittel) 16a und 16b und die Gaserzeugungsmittel 9a und 9b verbrannt, um eine Sicherheit in einer Notsituation, wie bei einem Fahrzeugbrand oder dergleichen, zu gewährleisten.
  • Wenn die Umgebungstemperatur des Gasgenerators in Folge eines Fahrzeugbrands oder dergleichen steigt, und wenn die Umgebungstemperatur die Zündtemperatur (zum Beispiel ungefähr 200°C) des Gaserzeugungsmittels 9b erreicht, zündet und brennt das Gaserzeugungsmittel 9b. Demzufolge werden die Abdichtungsbänder 11 und 20 zerbrochen, um das Gaserzeugungsmittel 9a und die Übertragungsladung 16b zu verbrennen, und des Weiteren wird durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 9a das Abdichtungsband 18 zerbrochen, um die Übertragungsladung 16a zu verbrennen. Dies ist der Fall, wenn nur das Gaserzeugungsmittel 9b die automatische Zündfunktion aufweist. Wenn das Gaserzeugungsmittel 9a auch die automatische Zündfunktion aufweist, werden die Gaserzeugungsmittel 9a und 9b zusammen automatisch gezündet, um die Übertragungsladungen 16a und 16b zu verbrennen. Dementsprechend ist das Gehäuse selbst gegen Zerbrechen und Zersplittern in Folge der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels geschützt, sogar, wenn ein Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt wie Aluminium (ungefähr 660°C) als Gehäusematerial verwendet wird, weil die Gaserzeugungsmittel und die Übertragungsladungen brennen, bevor die Festigkeit des Gehäuses abnimmt. Ein solches Zerbrechen und Zersplittern des Gehäuses kann sich ereignen, wenn das Gaserzeugungsmittel seine Zündtemperatur erreicht, nachdem die Festigkeit des Gehäuses in Folge einer hohen Temperatur abgenommen hat.
  • Als Nächstes wird ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2 erläutert. 2 stellt einen vertikalen Querschnitt eines Gasgenerators für einen Airbag der vorliegenden Erfindung dar, der einen Aufbau zeigt, der besonders dazu geeignet ist, auf der Fahrerseite angeordnet zu werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Gasgenerator, der nur eine Brennkammer aufweist.
  • Dieser Gasgenerator umfasst in einem Gehäuse 3, das durch Zusammenfügen eines Diffusormantels 1 mit Gasentladungs-Öffnungen und eines Schließmantels 2, der mit dem Diffusormantel einen inneren Aufnahmeraum bildet, gebildet wird, ein inneres zylindrisches Element 113 mit einer hauptsächlich zylindrischen Form, eine Brennkammer 122, die sich an der Außenseite des inneren zylindrischen Elements befindet und eine ein Zündmittel aufnehmende Kammer 155, die sich an dessen Innenseite befindet. Demzufolge sind in diesem Gasgenerator die Brennkammer 122 und die das Zündmittel aufnehmende Kammer 155 konzentrisch im Gehäuse 3 angebracht und in radialer Richtung des Gehäuses aneinander anliegend angeordnet. Ein Gaserzeugungsmittel 106, das durch ein Zündmittel, das durch den Aufprall zur Erzeugung eines Brenngases aktiviert wird, verbrannt werden soll, ist in der Brennkammer gelagert, und das Zündmittel, das durch den Aufprall aktiviert werden soll, ist in der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 155 gelagert. Ein Zünder 104 ist mittels eines Sprengrings 114 in der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 155 vorgesehen, eine Übertragungsladung 105 ist in einer die Übertragungsladung aufnehmenden Kammer 123 gelagert, und der verbleibende Raum 160 befindet sich in der das Zündmittel aufnehmenden Kammer 155. In 2 bezeichnet Nummer 107 ein Kühlmittel/einen Filter, 109 bezeichnet einen Zwischenraum, 111 bezeichnet eine Gasentladungsöffnung, 125 bezeichnet ein Abdichtungsband, 126 bezeichnet eine Verbindungsöffnung und 150 bezeichnet ein Element, welches einen Kurzschluss verhindert.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Gaserzeugungsmittel mit einer automatischen Zündfunktion, wie oben beschrieben, als das Gaserzeugungsmittel 106 verwendet. Dementsprechend zündet das Gaserzeugungsmittel 106 in einer Notsituation, wie einem Fahrzeugbrand, automatisch in Folge des Ansteigens der Umgebungstemperatur. Weil die Brenntemperatur des Gaserzeugungsmittels ungefähr 2000°C beträgt, zündet/brennt das Verstärkungsmittel oder das Zündmittel in Folge der Verbrennungshitze mit einer Verzögerung gegenüber der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels.
  • Beispiel
  • Die vorliegende Erfindung wird des Weiteren unten im Detail anhand von Beispielen erläutert, ist aber nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (1) Gewichtsverlust-Verhältnis
  • 40 g des Gaserzeugungsmittels (gelegentlich nur ein Brennstoff) wurde in einen aus Aluminium hergestellten Behälter gegeben und das Totalgewicht wurde gemessen, so dass (das Totalgewicht minus das Gewicht des Aluminiumbehälters) als Probegewicht vor dem Test festgelegt wurde. Danach wurde der die Probe enthaltende Aluminiumbehälter in einen SUS dicken Behälter (das Inhaltsvolumen: 118,8 ml) gegeben und ein Deckel wurde am Behälter angebracht. Dieser Behälter wurde in einem thermostatischen Bad mit 110°C gesteckt. Zu dieser Zeit war der Behälter mittels einer Gummidichtung und einer Klemmvorrichtung versiegelt. Nachdem ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen war, wurde der SUS dicke Behälter aus dem thermostatischen Bad herausgenommen, der Deckel wurde, nachdem die Temperatur des SUS dicken Behälters wieder bis auf Raumtemperatur gesunken war, geöffnet und der Aluminiumbehälter wurde herausgenommen. Das Totalgewicht, der Aluminiumbehälter inbegriffen, wurde gemessen und das Probegewicht nach dem Test wurde aus dem (Totalgewicht minus das Gewicht des Aluminiumbehälters) erhalten. Dann wurde eine thermische Stabilität berechnet durch Vergleichen der Gewichtsveränderungen der Probe vor und nach dem Test, um ein Gewichtsreduktions-Verhältnis zu erhalten. Das Gewichtsverlust-Verhältnis wurde errechnet aus der Formel: [(das Gewicht des Gaserzeugungsmittels vor dem Test minus das Gewicht des Gaserzeugungsmittels nach dem Test) dividiert durch das Gewicht des Gaserzeugungsmittels vor dem Test] multipliziert mit 100.
  • Beispiel 1
  • Ein Gaserzeugungsmittel mit einer Zusammensetzung, die Nitroguanidin/basisches Kupfernitrat/Guargummi = 44,2/52,8/3,0 (Gew.%) umfasst, wurde produziert und seine Zündtemperatur und sein Gewichtsverlusts-Verhältnis wurden gemessen. Die Zündtemperatur wurde durch einen Zündtemperatur-Testapparat vom Typ Krupp gemessen und der gemessene Wert wurde durch eine 60 Sekunden-Zündtemperatur angezeigt. Als Ergebnis waren die Zündtemperaturen 193°C für ein Gaserzeugungsmittel in einem zermahlenen Zustand (ein zermahlenes Mittel) und 210°C für ein Gaserzeugungsmittel in einem extrudierten Zustand (ein extrudiertes Mittel), und die Gewichtsverlust-Verhältnisse waren 0,27 % bei 110°C, wenn 214 Stunden verstrichen waren und 0,45 % bei 110°C, wenn 408 Stunden verstrichen waren.
  • Wie aus diesen Ergebnissen hervorgeht, ist es deutlich, dass das Gaserzeugungsmittel automatisch zündet, bevor das Gehäuse in Folge von Hitze im Falle eines Fahrzeugbrandes zerbricht, weil die Zündtemperatur des in dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung verwendeten Gaserzeugungsmittels niedrig ist. Des Weiteren, wie aus der Tatsache hervorgeht, dass das Gewichtsverlust-Verhältnis gering ist, wird die thermische Stabilität, selbst nach Verstreichen eines längeren Zeitraumes, nicht herabgesetzt, so dass die automatische Zündfunktion nicht verloren geht.

Claims (10)

  1. Gasgenerator, bei dem ein Gaserzeugungsmittel eine automatische Zündfunktion auch dann beibehält, wenn das Gaserzeugungsmittel über 400 Stunden auf 105°C gehalten worden ist und das Gaserzeugungsmittel eine Zusammensetzung hat, die wenigstens umfasst: • Guanidin-Nitrat oder Nitroguanidin als einen Brennstoff, und • ein basisches Kupfernitrat.
  2. Gasgenerator nach Anspruch 1, wobei das Gaserzeugungsmittel eine niedrige Zündtemperatur hat.
  3. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Gaserzeugungsmittel eine Zündtemperatur von 200°C oder darunter hat.
  4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei des Weiteren ein Verstärkungsmittel, das keine automatische Zündfunktion hat, verwendet wird.
  5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Gaserzeugungsmittel des Weiteren einen Zusatzstoff umfasst.
  6. Gaserzeugungsmittel, das auch dann, wenn das Gaserzeugungsmittel über 400 Stunden auf 105°C gehalten worden ist, eine automatische Zündfunktion beibehält, wobei das Gaserzeugungsmittel eine Zusammensetzung hat, die wenigstens umfasst: • Guanidin-Nnitrat oder Nitroguanidin als einen Brennstoff, und • ein basisches Kupfernitrat.
  7. Gaserzeugungsmittel nach Anspruch 6, wobei das Gaserzeugungsmittel eine niedrige Zündtemperatur hat.
  8. Gaserzeugungsmittel nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Gaserzeugungsmittel eine Zündtemperatur von 200°C oder darunter hat.
  9. Gaserzeugungsmittel nach einem der Ansprüche 6-8, wobei das Gaserzeugungsmittel des Weiteren einen Zusatzstoff umfasst.
  10. Verwendung des Gaserzeugungsmittels nach Anspruch 6 für einen Gasgenerator.
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