DE60129248T2

DE60129248T2 - Gasgenerator zur verwendung bei airbags und airbagvorrichtung

Info

Publication number: DE60129248T2
Application number: DE60129248T
Authority: DE
Inventors: Katsuhito Himeji-shi MIYAJI; Yasunori Shijonawate-shi Iwai
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: EP1346886A4; EP1346886B1; WO2002051675A1; US20040051289A1; DE60129248D1; TW521052B; US7114746B2; EP1346886A1

Description

Technisches Gebiet, zu welchem die Erfindung gehört
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator für einen Airbag gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf eine Airbag-Vorrichtung gemäß Anspruch 11.
Ein Gasgenerator der oben genannten Bauart ist aus der WO 96/10495 bekannt. Ähnliche Gasgeneratoren sind in EP-A-0 665138, EP-A-0 798 174 und EP-A-0 934 854 offenbart.
In einem Fahrzeug, wie einem Automobil, um den Passagier daran zu hindern, aufgrund einer Trägheit gegen einen harten Abschnitt innerhalb des Fahrzeugs wie ein Lenkrad und eine Windschutzscheibe zu stoßen, und verletzt oder getötet zu werden, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit kollidiert, wird ein Airbag-System bereitgestellt, welches einen Airbag in kurzfristiger Art und Weise mit einem Gas aufbläst, um den Passagier davor zu schützen, um mit einem so gefährlichen Abschnitt zusammenzustoßen.
Es ist wünschenswert, dass ein solches Airbagsystem den Insassen des Fahrzeugs in einer sicheren Art und Weise zurückhalten kann, auch wenn die Kontur bzw. die Gestalt des Fahrzeuginsassens (z.B. ob eine Sitzhöhe hoch oder niedrig ist, ob es ein Erwachsener oder ein Kind ist und dergleichen), eine Sitzhaltung (z.B. eine Körperhaltung des Haltens des Lenkrades) und dergleichen unterschiedlich sind. Daraufhin wurde in einer konventionellen Art und Weise ein Airbag-System vorgeschlagen, welches aktiviert wird, wobei in der anfänglichen Phase der Aktivierung eine Einwirkung auf den Passagier ausgeübt wird, die so klein wie möglich ist.
Die JP-A8-207696 schlägt die Verwendung zweier Arten von Kapseln mit Gaserzeugungswirkstoff vor, um ein Gas in zwei Stufen zu erzeugen, umfassend eine erste Stufe, in welcher ein Airbag in einer verhältnismäßig langsamen Art und Weise aufgeblasen wird und eine zweite Stufe, in welcher ein Gas in einer raschen Art und Weise erzeugt wird. Jedoch besteht bei diesem Stand der Technik das Manko, dass sich die innere Struktur des Gasgenerators kompliziert gestaltet und die Größe des Behälters groß ausgeführt ist, was zu Faktoren führt, die einen Anstieg der Kosten herbeiführen.
Ebenso in US 4,998,751 und US 4,950,458 , um die Arbeitsleistung des Gasgenerators zu beschränken, ist es vorgeschlagen, zwei Brennkammern bereitzustellen und den Gaserzeugungswirkstoff in zwei Stufen zu verbrennen. Jedoch erweist sich die Struktur als kompliziert und ist noch nicht zufriedenstellend.
Zusätzlich, in Bezug auf die Aktivierung des Gasgenerators, muss dieser in einer raschen Art und Weise genau nach der Kollision des Fahrzeugs aktiviert werden und ein Kissen zwischen dem Insassen des Fahrzeugs und dem Fahrzeug erzeugen, bevor der Insasse des Fahrzeugs mit der Struktur in dem Fahrzeug kollidiert.
Aus diesem Grund wird ein Gasgenerator verlangt, welcher in einer schnellen Art und Weise durch ein Aktivierungssignal aktiviert wird, das von einem Sensor empfangen wird, der den Aufprall ermittelt hat, und der in einer raschen Art und Weise eine ausreichende Menge eines Gases zum Aufblasen eines Airbags erzeugt.
Eine solche Aufgabe wurde auch bereits von vielen bislang bereitgestellten Gasgeneratoren gelöst.
Jedoch könnten die bislang bereitgestellten Gasgeneratoren keine ausreichende Arbeitsleistung bereitstellen, wenn die Charakteristiken bzw. Kennwerte bzw. Eigenschaften eines verwendeten Gaserzeugungswirkstoffs (z.B. die Verbrennungsleistung) verändert werden, weil diese mit Bezug auf jeden darin verwendeten Gaserzeugungswirkstoff0 ausgelegt sind, d.h. sie sind ausgelegt für die Komposition, die ein Arbeitsgas zum tatsächlichen Aufblasen eines Airbags erzeugt.
Offenbarung der Erfindung
Das oben genannte Ziel dieser Erfindung wird durch einen Gasgenerator für einen Airbag gemäß Anspruch 1 und einen Airbag gemäß Anspruch 11 erreicht.
Das innere zylindrische Element ist innerhalb des Gehäuses angeordnet, und definiert die Zündmittelanordnungskammer auf der Innenseite und die Brennkammer auf der Außenseite. Zumindest eine Zündmittelanordnungskammer muss auf der Innenseite des inneren zylindrischen Elements definiert werden, es ist jedoch möglich, eine weitere Kammer, z.B. eine Brennkammer (d.h. eine zweite Brennkammer), die in einer gesonderten Art und Weise neben der auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements existierenden Brennkammer existiert, bereitzustellen. Die Zündmittelanordnungskammer ist eine Kammer zum Anordnen eines Zündmittels zum Aktivieren des Gasgenerators, und die Brennkammer ist eine Kammer zum Anordnen eines Gaserzeugungsmittels, das durch das aktivierte Zündmittel gezündet und verbrannt wird. Weiterhin ist die Flammenübertragungsöffnung eine durchdringende Öffnung, um eine Flamme des Zündmittels zum Zünden des Gaserzeugungsmittels in eine Brennkammer auszustoßen. Ferner kann dieses innere zylindrische Element ein Element umfasst, welches einen Flansch an der endseitigen Öffnung aufweist, solange es eine zylindrische, umfangsseitige Wandoberfläche aufweist.
In der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, ist eine Zündvorrichtung, die aktiviert wird, wenn ein elektrischer Zündstrom für die Aktivierung angelegt wird, in der einen Endseite des in dem Gehäuse angeordneten, inneren zylindrischen Elements angeordnet, und eine Vielzahl von Flammenübertragungsöffnungen kann an dem Ende ausgebildet sein, das der Zündvorrichtung gegenüberliegt, das mit Bezug auf die axiale Mitte des inneren zylindrischen Elements davon abgeteilt ist.
Zusätzlich kann der Gasgenerator dieser Erfindung umfassen: In einem Gehäuse mit einer Gasauslassöffnung, ein im Wesentlichen zylindrisches, inneres zylindrisches Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist, eine Zündmittelanordnungskammer zum Anordnen eines Zündmittels, die auf der Innenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, eine Brennkammer zum Anordnen eines Gaserzeugungswirkstoffs, die auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, wobei eine Vielzahl von Kommunikationsabschnitten in einer um den Umfang verlaufenden Richtung an der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet ist, um die Zündmittelanordnungskammer mit der Brennkammer zu kommunizieren, wobei der Zentralwinkel, der durch die angrenzenden Kommunikationsabschnitte gebildet ist, mehr als 60° betragen kann.
Der oben genannte Gasgenerator ist in einer gewöhnlichen Art und Weise derart ausgebildet, dass wenn das in der Zündmittelanordnungskammer angeordnete Zündmittel aktiviert wird, es eine Flamme erzeugt und die Flamme durch die Vielzahl der Flammenübertragungsöffnungen, die in der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet sind, in die Brennkammer ausgestoßen wird. Daraufhin, um das oben genannte Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Gasgenerator für einen Airbag bereit, wobei ein Ausstoßwinkel einer durch die Flammenübertragungsöffnungen ausgestoßenen Flamme eingestellt wird.
In anderen Worten wird ein Gasgenerator für ein Airbag bereitgestellt, umfassend: in einem Gehäuse mit einer Gasauslassöffnung, ein im Wesentlichen zylindrisches, inneres zylindrisches Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist, eine Zündmittelanordnungskammer zum Anordnen eines Zündmittels, die auf der Innenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, eine Brennkammer zum Anordnen eines Gaserzeugungswirkstoffs, die auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, wobei eine Vielzahl von Flammenübertragungsöffnungen in einer um den Umfang verlaufenden Richtung in der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet ist, um eine durch die Aktivierung des Zündmittels erzeugte Flamme in die Brennkammer auszustoßen, wobei die Flammenübertragungsöffnungen die Flamme mit einem Elevationswinkel und einem Depressionswinkel von 45° in die Brennkammer ausstoßen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, kann ein Gasgenerator bereitgestellt werden, welcher aktiviert wird, um in der anfänglichen Phase der Aktivierung eine Einwirkung auf einen Insassen eines Fahrzeugs auszuüben, die so klein wie möglich ist, und der den Insassen des Fahrzeugs in einer nachfolgenden Stufe der Aktivierung in einer zuverlässigen Art und Weise beschützen kann.
In einer konkret genannten Art und Weise kann die Arbeitsleistung des Gasgenerators derart eingestellt werden, dass der Behälterdruck, der bei 0,25 × T Millisekunden gemessen wird, nicht mehr als 0,25 × P (kPa) beträgt, wenn ein vorgegebener, maximaler Behälterdruck gleich P (kPa) ist und eine Zeitperiode von dem Beginn des Anstiegs des Behälterdrucks bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der maximale Behälterdruck P (kPa) erreicht wurde, in einem Behälterverbrennungstest T Millisekunden beträgt. Diese Arbeitsleistung wird in einer bevorzugten Art und Weise weiter eingestellt, so dass der bei 0,80 × T Millisekunden gemessene Behälterdruck nicht weniger als 0,70 × P (kPa) beträgt.
Ebenfalls, in dem Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es bevorzugt, dass der Spitzenwert eines Drucks im Inneren des Gehäuses während der Aktivierung des Gasgenerators bei 10 bis 20 Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, erhalten wird. Das heißt, in einer bevorzugten Art und Weise erreicht der Druck im Inneren des Gehäuses sein Maximum bei 10 bis 20 Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde.
In dem Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung, wird das Verbrennungsgas des Gaserzeugungswirkstoffs in einer kontinuierlichen Art und Weise aus der Gasauslassöffnung abgelassen, um den Druck des Gasgenerators zu erhöhen und um den Druck in dem Behälter in einer langsamen Art und Weise ansteigen zu lassen, vor dem Spitzenwert des maximalen Verbrennungsdrucks im Inneren des Gehäuses, welcher innerhalb von 10 bis 20 Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, erreicht wird. Nachdem der Druck im Inneren des Gehäuses des Gasgenerators seinen Spitzenwert erreicht, wird eine ausreichende Menge eines Gases zum Zurückhalten des Insassen des Fahrzeugs in einer rasanten Art und Weise aus der Gasauslassöffnung abgelassen, um den Druck in dem Gasgenerator zu verringern, und um zur selben Zeit den Druck in dem Behälter in einer abrupten Art und Weise zu erhöhen. Ein solcher Gasgenerator wird durch einen Gasgenerator verwirklicht, wobei die Arbeitsleistung derart eingestellt ist, dass der bei 0,25 × T Millisekunden gemessene Behälterdruck nicht mehr als 0,25 × P (kPa) beträgt, wenn ein vorgegebener maximaler Behälterdruck gleich P (kPa) ist und eine Zeitperiode von dem Beginn des Anstiegs des Behälterdrucks bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der maximale Behälterdruck P (kPa) erreicht wurde, in einem Behälterverbrennungstest T Millisekunden beträgt. In dem Gasgenerator gemäß dieser Erfindung, der eine solche Arbeitsleistung aufweist, wird die Produktionsleistung in der anfänglichen Phase der Aktivierung unterdrückt, so dass der Airbag (Sackkörper), der in dem Modul angeordnet ist, davon abgehalten werden kann, sich in der anfänglichen Phase der Aktivierung in einer rasanten Art und Weise aufzublasen und übermäßige Einwirkungen auf den Insassen eines Fahrzeugs auszuüben. Im Gegensatz dazu, wenn der bei 0,25 × T Millisekunden gemessene Behälterdruck nicht weniger als 0,25 × P (kPa) beträgt, kann die Aufblaskraft des Airbags zum Zeitpunkt des Zerbrechens des Moduls zu stark sein, in Abhängigkeit von den Umständen des Arbeits (z.B. einer äuße ren Lufttemperatur), was es schwierig gestaltet, den beabsichtigten Effekt der Erfindung zu erreichen.
In dem Gasgenerator für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung, muss zumindest die Flammenübertragungsöffnung, welche in dem inneren zylindrischen Element ausgebildet ist, welches die Brennkammer und die Zündmittelanordnungskammer in dem Gehäuse definiert, nicht in der Mitte, sondern an jeder Endseite des inneren zylindrischen Elements ausgebildet sein kann, jedoch können auch andere Konfigurationen als diese, z.B. eine Zusammensetzung und eine Form eines Gaserzeugungsmittels, die Existenz einer Kühlvorrichtung oder eines Filters zum Kühlen und bzw. oder Reinigen eines Arbeitsgases, das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird, die gesamte Gestalt des Gehäuses usw. in einer angemessenen Art und Weise im Einklang mit der Arbeitsleistung eingestellt werden. Zum Beispiel in Bezug auf das Gaserzeugungsmittel, das zu verbrennen ist und ein Arbeitsgas erzeugt, ist es möglich, neben einem Gaserzeugungswirkstoff des Azid-Typs, basierend auf anorganischen Aziden, die in einer konventionellen Art und Weise und in einer weiten Verbreitung verwendet wurden, z.B. Natrium-Azid, einen Gaserzeugungswirkstoff eines Nicht-Azid-Typs zu verwenden, der nicht auf einem anorganischen Azid basiert, etc. Ebenso können eine Größe und eine Anzahl von Gasauslassöffnungen, die in dem Gehäuse ausgebildet sind, die Größe und die gesamte Gestalt des Gehäuses usw. in einer angemessenen Art und Weise im Einklang mit der Arbeitsleistung und mit einem Anordnungsraum eingestellt werden.
Der oben genannte Gasgenerator für einen Airbag ist gemeinsam mit einem Airbag (Sackkörper) in dem Modulgehäuse angeordnet, um ein in dem Gasgenerator erzeugtes Gas zum Aufblasen einzuleiten, wobei eine Airbagvorrichtung gebildet wird. In dieser Airbagvorrichtung wird der Gasgenerator aktiviert, nachdem der Aufprallsensor den Aufprall ermittelt, um ein Arbeitsgas aus der Gasauslassöffnung des Gehäuses abzulassen. Das Arbeitsgas fließt in den Airbag, und dabei bläst sich der Airbag auf, um eine Modulabdeckung aufzubrechen und bildet ein den Aufprall absorbierendes Kissen zwischen einer harten Struktur in dem Fahrzeug und einem Insassen.
Der Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen Gasgenerator für einen Airbag dar, welcher eine einfache Struktur aufweist und der aktiviert wird, um in der anfänglichen Phase der Aktivierung eine Einwirkung auf einen Insassen eines Fahrzeugs auszuüben, die so klein wie möglich ist, und der den Insassen des Fahrzeugs in einer nachfolgenden Phase der Aktivierung in einer zuverlässigen Art und Weise schützen kann, indem er den Airbag in einer rasanten Art und Weise aufbläst.
Zudem stellt die vorliegende Erfindung einen Gasgenerator für einen Airbag bereit, der eine Struktur aufweist, in welcher auch ein Gaserzeugungswirkstoff verwendet werden kann, dessen Zündfähigkeit geringer ist, als ein Gaserzeugungswirkstoff, der in einer konventionellen Art und Weise in Gasgeneratoren zur Anwendung gebracht wird. Das heißt, es wird ein Gasgenerator bereitgestellt, welcher eine befriedigende Arbeitsleistung in der anfänglichen Phase des Arbeits aufweisen kann, auch wenn er einen solchen Gaserzeugungswirkstoff verwendet. Ebenso wird eine Airbagvorrichtung unter Verwendung dieses Gasgenerators bereitgestellt.
Das oben genannte Ziel dieser Erfindung wird erreicht durch einen Gasgenerator für einen Airbag, umfassend: in einem Gehäuse mit einer Gasauslassöffnung, ein im Wesentlichen zylindrisches, inneres zylindrisches Element, das in dem Gehäuse angeordnet ist, eine Zündmittelanordnungskammer zum Anordnen eines Zündmittels, die auf der Innenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, eine Brennkammer zum Anordnen eines Gaserzeugungswirkstoffs, die auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements definiert ist, wobei eine Vielzahl von Flammenübertragungsöffnungen an der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet ist, um eine durch die Aktivierung des Zündmittels erzeugte Flamme in eine erste Brennkammer auszustoßen, wobei die Flammenübertragungsöffnungen, in einer Distanz von 30 bis 70% der axialen Länge des inneren zylindrischen Elements, ausgehend von einem Ende des inneren zylindrischen Elements, ausgebildet sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls erreicht durch einen Gasgenerator, umfassend eine Vielzahl von Kommunikationsabschnitten, die in einer um den Umfang verlaufenden Richtung an der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet sind, um die Zündmittelanordnungskammer mit der Brennkammer zu kommunizieren, wobei der Zentralwinkel, der durch die benachbarten Kommunikationsabschnitte gebildet wird, auf nicht mehr als 60°, und in einer bevorzugten Art und Weise auf nicht mehr als 45° eingestellt ist.
Das oben genannte, innere zylindrische Element ist im Inneren des Gehäuses angeordnet, um die Zündmittelanordnungskammer auf der Innenseite und die Brennkammer auf der Außenseite zu definieren. Daher muss zumindest eine Zündmittelanordnungskammer auf der Innenseite des inneren zylindrischen Elements angeordnet sein, aber zudem kann eine andere Kammer, wie eine Brennkammer (d.h. eine zweite Brennkammer), die in einer gesonderten Art und Weise neben der auf der Außenseite des inneren zylindrischen Elements ausgebildeten Brennkammer ausgebildet ist, bereitgestellt werden. Die Zündmittelanordnungskammer ist eine Kammer zum Anordnen eines Zündmittels, um den Gasgenerator zu aktivieren, und die Brennkammer ist eine Kammer zum Anordnen eines Gaserzeugungsmittels, das durch das aktivierte Zündmittel entzündet und verbrannt wird. Außerdem sind die Flammenübertragungsöffnungen durchdringende Öffnungen, um eine Flamme des Zündmittels zum Entzünden des Gaserzeugungsmittels in eine Brennkammer auszustoßen. Ebenso kann das innere zylindrische Element eine Form mit einem Flansch an der endseitigen Öffnung umfassen, solange es eine zylindrische und umfängliche Wandfläche aufweist.
Diese Kommunikationsabschnitte können eine oder zumindest zwei Flammenübertragungsöffnungen umfassen, die in einer radialen Art und Weise in das innere zylindrische Element eingebracht sind. Das heißt, wenn z.B. eine einzelne Flammenübertragungsöffnung einen Kommunikationsabschnitt bildet, wird der Kommunikationsabschnitt im Wesentlichen zur Flammenübertragungsöffnung. Wenn jedoch jeder eindringende Abschnitt die Vielzahl von Flammenübertragungsöffnungen aufweist, werden sogenannte Gruppen der Flammenübertragungsöffnungen, umfassend die Vielzahl von Flammenübertragungsöffnungen, in einer um den Umfang verlaufenden Richtung im inneren zylindrischen Element mit den oben genannten, vorgegebenen Abständen ausgebildet.
Insbesondere, wenn der Kommunikationsabschnitt eine einzelne Flammenübertragungsöffnung aufweist, ist diese Flammenübertragungsöffnung in einer erwünschten Art und Weise derart ausgebildet, um einen inneren Durchmesser von 1 bis 4 mm, vorzugsweise 1,8 bis 3,2 mm aufzuweisen.
Ferner, in dem oben genannten Gasgenerator, ist ein Ausstoßwinkel einer Flamme oder eines erhitzten Nebels des Zündmittels, die aus der Vielzahl von Kommunikationsabschnitten ausgeworfen werden, in einer bevorzugten Art und Weise darauf eingestellt, um in dem Bereich eines horizontalen Winkels zu liegen, der nicht geringer ist als 60°, und in einer bevorzugten Art und Weise nicht geringer als 90° ist, wobei die Mitte die Achse ist, die senkrecht zur Mitte des Kommunikationsabschnitts steht.
Das obige Problem kann ebenfalls durch einen Gasgenerator gelöst werden, in welchem der interne Druck des Gehäuses sein Maximum bei 5 bis 20 Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom zum Zeitpunkt der Aktivierung angelegt wurde, erreicht. In diesem Fall ist der Oberflächenbereich des Gaserzeugungswirkstoffs, welcher 2 Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom an der Zündvorrichtung angelegt wurde, entzündet wird, in einer bevorzugten Art und Weise 30% bis 90% und mehr und in einer besonders bevorzugten Art und Weise 40% bis 60% und mehr des gesamten Oberflächenbereichs des Gaserzeugungswirkstoffs, der anfänglich in der Brennkammer angeordnet ist.
Gemäß dem oben genannten Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung, durch eine Flamme eines Zündmittels, die aus dem Kommunikationsabschnitt ausgestoßen wird, kann der in der Brennkammer angeordnete Gaserzeugungswirkstoff auf einmal entzündet werden, um die Verbrennung zu starten. Das heißt, dass die Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs in der anfänglichen Phase der Aktivierung des Gasgenerators verbessert werden kann.
In dem Gasgenerator für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung, muss zumindest das innere zylindrische Element zum Definieren der Brennkammer und der Zündmittelanordnungskammer in dem Gehäuse angeordnet sein, und in Bezug auf die Kommunikationsabschnitte, die in einer um den Umfang verlaufenden Richtung an der umfänglichen Fläche des inneren zylindrischen Elements ausgebildet sind und in der Lage sind, die beiden Kammern miteinander in Kommunikation zu bringen, muss der Zentralwinkel, der durch die benachbarten Kommunikationsabschnitte gebildet wird, auf nicht mehr als 60° eingestellt werden, jedoch kann eine andere Konfiguration als diese, z.B. im Hinblick auf eine Zusammensetzung und eine Form eines Gaserzeugungsmittels, die Existenz einer Kühlvorrichtung oder eines Filters zur Kühlung und bzw. oder zur Reinigung eines Arbeitsgases, das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird, die gesamte Gestalt des Gehäuses usw., in einer angemessenen Art und Weise in Einklang mit der Arbeitsleistung eingestellt werden. Zum Beispiel in Bezug auf das Gaserzeugungsmittel, das zu verbrennen ist, um ein Arbeitsgas zu erzeugen, ist es möglich, neben einem Gaserzeugungswirkstoff des Azid-Typs basierend auf anorganischen Aziden, die in einer konventionellen Art und Weise und in weiter Verbreitung zur Anwen dung gebracht wurden, z.B. Natrium-Azid, einen Gaserzeugungswirkstoff eines Nicht-Azid-Typs, der nicht auf einem anorganischen Azid basiert etc., zu verwenden. Ebenso können eine Größe und eine Anzahl der in dem Gehäuse ausgebildeten Gasauslassöffnungen, eine Größe und die gesamte Gestaltung des Gehäuses usw., in einer angemessenen Art und Weise in Einklang mit der Arbeitsleistung und einem Anordnungsraum eingestellt werden.
Der oben genannte Gasgenerator für einen Airbag ist gemeinsam mit einem Airbag (Sackkörper) in dem Modulgehäuse angeordnet, um ein in dem Gasgenerator erzeugtes Gas zum Aufblasen einzuleiten, um dabei eine Airbagvorrichtung zu bilden. In dieser Airbagvorrichtung wird der Gasgenerator aktiviert, nachdem der Aufprallsensor den Aufprall ermittelt hat, um ein Arbeitsgas aus der Gasauslassöffnung des Gehäuses auszulassen. Das Arbeitsgas fließt in den Airbag und der Airbag bläst sich dabei auf, um eine Modulabdeckung aufzubrechen und um ein Kissen zu bilden, welches den Aufprall zwischen einer harten Struktur in dem Fahrzeug und einem Insassen absorbiert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator für einen Airbag mit einer Struktur, die in der Lage ist, auch einen Gaserzeugungswirkstoff mit einer geringen Zündfähigkeit zu verwenden und ferner kann sie sich auf einen Gasgenerator beziehen, der in der anfänglichen Phase der Aktivierung eine befriedigende Arbeitsleistung aufweisen kann, auch wenn er einen solchen Gaserzeugungswirkstoff verwendet. Das heißt, auch wenn die Charakteristiken bzw. Eigenschaften bzw. Kennwerte des verwendeten Gaserzeugungswirkstoffs (wie eine Verbrennungsleistung) verändert werden, wird ein Gasgenerator, der eine anfängliche Arbeitsleistung oder dazu Ähnliches aufweist, verwirklicht.
Ferner wird ein Gasgenerator mit einem solchen Effekt durch eine einfache Struktur realisiert.
Die Arbeitsleistung des oben genannten Gasgenerators kann mit Hilfe eines Behälterverbrennungstests, der nachstehend beschrieben wird, bestätigt werden.
Behälterverbrennungstest
Ein Gasgenerator für einen Airbag ist in einem SUS(Edelstahl)-Behälter mit einem inneren Volumen von 60 Litern fixiert. Nachdem der Behälter in einer hermetischen Art und Weise bei Raumtemperatur verschlossen wird, wird der Gasgenerator an einen elektrischen Zündstromkreis angeschlossen. Ein Druckumwandler, der in einer gesonderten Art und Weise in dem Behälter installiert ist, wird verwendet, um eine Veränderung in dem ansteigenden Druck in dem Behälter für die Zeitdauer von 0 bis 200 Millisekunden zu messen, beginnend mit dem Moment, in welchem der Schalter für den elektrischen Zündstromkreis eingeschaltet wird (bzw. der Zündstrom angelegt wird), der als Nullwert (0) verwendet wird. Die gemessenen Daten werden dann von einem Computer verarbeitet, um eine Behälterdruck/Zeit-Kennlinie (nachstehend als „Behälterkennlinie" bezeichnet) zu erzeugen, welche dann verwendet wird, um die Leistung des Gasgenerators auszuwerten. Nachdem die Verbrennung abgeschlossen ist, wird ein Teil des in dem Behälter enthaltenen Gases als Probe entnommen, um einer Analyse hinsichtlich CO, NOx usw. unterzogen zu werden.
In einer ähnlichen Art und Weise wird eine Veränderung in dem ansteigenden Druck im Inneren des Gehäuses für die Zeitdauer von 0 bis 200 Millisekunden gemessen, beginnend mit dem Moment, in welchem der elektrische Zündstrom angelegt wird, der als Zeitpunkt 0 (Null) genommen wird, um die Veränderung des Drucks innerhalb des Gehäuses mit der Zeit zu erhalten. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann die Zeit, bis der Druck im Inneren des Gehäuses seinen Maximalwert erreicht, d.h. die Zeit bis zu dem maximalen inneren Druck, spezifiziert werden.
Der maximale Druck des Behälters in diese Erfindung bedeutet einen maximalen Druck in dem SUS-Behälter während des Behälterverbrennungstests, und der maximale innere Druck ist der maximale Druck in dem Gehäuse, wenn der Gasgenerator aktiviert wird (d.h. der maximale innere Druck in dem Gehäuse).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines vertikalen Querschnitts zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Gasgenerators für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Zeichnung zur Darstellung einer Airbagvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Behälterkennlinie eines Behältertests, der in den Beispielen gezeigt ist.
4 ist der wesentliche Teil eines horizontalen Querschnitts des Gasgenerators, der in 1 gezeigt ist.

1: Diffusorschale
2: Verschlussschale
3: Gehäuse
4: Zündvorrichtung
5: Transferladung
6: Gaserzeugungswirkstoff
7: Kühlvorrichtung bzw. Filter

Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung
Das Gehäuse des Gasgenerators für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung und der Gasgenerator für einen Airbag unter Verwendung desselben werden wie folgt im Einklang mit den Ausführungsbeispielen, die in den Figuren gezeigt sind, erläutert.
1 ist eine schematische Ansicht eines vertikalen Querschnitts zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Gasgenerators für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung.
Dieser in dieser Figur gezeigte Gasgenerator enthält, in dem Gehäuse 3 mit einer Gasauslassöffnung 11, ein Zündmittel, umfassend eine Zündvorrichtung 6 von einer elektrischen Bauart und eine Transferladung 7, und ein Gaserzeugungsmittel, welches ein Arbeitsgas erzeugt, um einen Airbag durch die Aktivierung des Zündmittels (d.h. eines Gaserzeugungswirkstoffs 8) aufzublasen, wobei ferner eine Kühlvorrichtung bzw. ein Filtermittel (d.h. eine Kühlvorrichtung 5) zwischen der Brennkammer 9, in welcher der Gaserzeugungswirkstoff 8 angeordnet ist, und einem umfänglichen Wandabschnitt des Gehäuses 3 angeordnet ist, um ein Arbeitsgas, das bei der Verbrennung des Gaserzeu gungswirkstoffs 8 erzeugt wird, zu kühlen. Außerdem ist ein Umlenkelement 18 mit einem zylindrischen Abschnitt 19 am endseitigen Abschnitt auf der Seite der Diffusorschale 1 der Kühlvorrichtung 5 angeordnet.
Das Gehäuse 3 ist aus einer Diffusorschale 1 mit einer zylindrischen Gestalt mit einer Oberseite und einer Verschlussschale 2 mit einer zylindrischen Form mit einem Boden ausgebildet, wobei beide Schalen durch eine Schweißnaht an zur Außenseite ausgebildeten Flanschabschnitten 53 und 58, die an jeder Öffnungsseite ausgebildet sind, integriert sind. Dazwischen ist eine umfängliche Wand der Verschlussschale derart ausgebildet, um sich auf der Seite des Flanschabschnitts 58 in der radialen Richtung nach außen zu erstrecken.
In dem Gehäuse ist ein inneres zylindrisches Element 4 mit einem mit der inneren Fläche des Deckenabschnitts des Gehäuses verbundenen Flanschabschnitt 24 angeordnet, und die Innenseite des inneren zylindrischen Elements 4 bildet eine Zündmittelanordnungskammer 10 und die Außenseite davon bildet eine Brennkammer 9. Beide Kammern sind derart ausgebildet, um durch eine Flammenübertragungsöffnung 14, die an einer umfänglichen Wand des inneren zylindrischen Elements 4 ausgebildet ist, miteinander zu kommunizieren. Die Zündmittelanordnungskammer 10 nimmt ein Zündmittel auf, umfassend eine Zündvorrichtung 6, welche ein Aktivierungssignal (d.h. einen elektrischen Zündstrom zur Aktivierung) empfängt, um aktiviert zu werden, und eine Transferladung 7, die durch die Aktivierung der Zündvorrichtung entzündet und verbrannt wird. Ebenfalls nimmt die Brennkammer 9 einen Gaserzeugungswirkstoff 8 auf, der durch eine Flamme des Zündmittels (eine Flamme der Transferladung 7 in diesem Ausführungsbeispiel) entzündet und verbrannt wird, um ein Arbeitsgas zum Aufblasen eines Airbags zu erzeugen.
Die Zündvorrichtung 6, welche das Zündmittel bildet, ist an dem bodenseitigem Ende durch Crimpen einer bodenseitigen Endöffnung des inneren zylindrischen Elements 6 fixiert, und die Transferladung 7 ist in einer unmittelbaren Art und Weise über der Zündvorrichtung 6 angeordnet. Außerdem ist eine Flammenübertragungsöffnung 14, die an einer umfänglichen Fläche des inneren zylindrischen Elements 4 ausgebildet ist, auf der gegenüberliegenden Seite zur Seite der Zündvorrichtung in dem inneren zylindrischen Element bereitgestellt (d.h. in der Figur auf der Seite der Transferladung 7). In diesem Ausführungsbeispiel ist die Flammenübertragungsöffnung 14 in einem Abstand von we niger als 30% der axialen Länge des inneren zylindrischen Elements 4, ausgehend von dem Ende auf der Seite, an welcher der Flansch ausgebildet ist, ausgebildet.
Ein Gaserzeugungswirkstoff wird durch eine Flamme oder einen erhitzten Nebel einer Transferladung, die bzw. der aus der Flammenübertragungsöffnung 14 ausgestoßen wird, entzündet. Außerdem, wie oben beschrieben wurde, durch Einstellen der Position (Höhe), auf welcher die Flammenübertragungsöffnungen ausgebildet sind, kann der entzündete Bereich des Gaserzeugungswirkstoffs bei zwei Millisekunden, nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, eingestellt werden. Wenn z.B. die axiale Länge des inneren zylindrischen Elements ungefähr 29 mm beträgt und die Flammenübertragungsöffnungen in einem Abstand von 7 mm von der endseitigen Oberfläche des Flanschabschnitts ausgebildet sind, wird geschätzt, dass 50% des gesamten Oberflächenbereichs des ursprünglich enthaltenen Gaserzeugungswirkstoffs innerhalb von 2 Millisekunden nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, entzündet sind.
Das innere zylindrische Element 4, dessen endseitiger Abschnitt gecrimpt ist, um die Zündvorrichtung 6 zu fixieren, ist durch einen Öffnungsabschnitt 60 der nachstehend beschriebenen Verschlussschale 2 aufgenommen, und ist durch eine Schweißnaht in dem Zustand der Fixierung der Zündvorrichtung 6 mit der Verschlussschale 2 integriert. In einer konkret genannten Art und Weise, ist ein runder Abschnitt 61, der sich nach innen in das Gehäuse 3 biegt, in einer integralen Art und Weise mit dem Öffnungsabschnitt 60 ausgebildet, und dieser runde Abschnitt 61 und das innere zylindrische Element 4 sind miteinander verschweißt. Weil sich der runde Abschnitt 61 nach innen in das Gehäuse 3 biegt, wird verhindert, dass nur der runde Abschnitt 61 in einer axialen Art und Weise aus dem Gehäuse 3 hervorsteht, und in diesem Ausmaß kann die gesamte Höhe des Gehäuses 3 selbst verringert werden, und ferner kann die gesamte Höhe des Gasgenerators verringert werden. In einer alternativen Art und Weise, wenn ein auf diese Art und Weise ausgebildeter Gasgenerator dieselbe Höhe aufweist, wie die Höhe eines Gasgenerators, in welchem ein runder Abschnitt 61 in Richtung der Außenseite des Gehäuses 3 gebogen ist, kann ein größeres inneres Volumen des Gehäuses mit derselben Höhe und demselben äußeren Durchmesser erhalten werden. Ferner kann der runde Abschnitt 61 eine im Wesentlichen kreisförmige Unterscheibe 62, welche ein Gaserzeugungsmittel trägt, tragen.
Die zylindrische Kühlvorrichtung 5, die aus einem laminierten Maschendraht oder dergleichen hergestellt ist, wird durch gebogene Abschnitte getragen, die an endseitigen Abschnitten der jeweiligen Schalen 1 und 2 ausgebildet sind, und ist derart angeordnet, um in einer praktischen Art und Weise der inneren umfänglichen Fläche des Gehäuses zugewandt zu sein. Außerdem ist zwischen der äußeren umfänglichen Fläche dieser Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Fläche des Gehäuses 3 ein Raum 20, der als ein Flusspfad eines Arbeitsgases dient, erhalten. Durch diesen Raum 20 kann die gesamte Kühlvorrichtung 5 in einer effektiven Art und Weise funktionieren.
In Bezug auf diese Kühlvorrichtung 5 ist es bevorzugt, dass sie aufgrund des Drucks eines hindurchströmenden Arbeitsgases nicht in einer radialen Art und Weise und in einer nach außen gerichteten Art und Weise anschwillt. Der Grund dafür ist, dass wenn die Kühlvorrichtung 5 aufgrund eines Hindurchströmens eines erzeugten Gases anschwillt, der zwischen der Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses sichergestellte Raum 20 blockiert wird und damit nicht in einer effektiven Art und Weise als ein Flusspfad eines Arbeitsgases funktionieren kann. Daher ist die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Kühlvorrichtung 5 derart ausgebildet, um eine Zugfestigkeit in der radialen Richtung von 12 054 Newton (1 230 kgf) aufzuweisen.
Ein Umlenkelement 18 ist zwischen der endseitigen Oberfläche dieser Kühlvorrichtung 5 und der inneren Fläche der Diffusorschale 1 angeordnet. Dieses Umlenkelement 18 ist in dem Fall der Verwendung des Gaserzeugungswirkstoffs 8, welcher nach der Verbrennung flüssige oder halbflüssige Verbrennungsprodukte erzeugt, effektiv.
Der Grund dafür ist, dass die durch die durch Verbrennung des Gaserzeugungswirkstoffs erzeugten Verbrennungsprodukte durch den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18 entfernt werden können, welcher bewirkt, dass die Verbrennungsprodukte daran anheften oder dagegen schlagen, um sich darin abzulagern. In dem Umlenkelement 18 ist ebenfalls ein kreisförmiger Abschnitt 16 ausgebildet, welcher sich gegen die endseitige Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 abstützt und eine angemessene Elastizität aufweist, so dass die Kühlvorrichtung 5, welche aus einem Maschendraht ausgebildet ist und eine geringfügige Elastizität in der axialen Richtung aufweist, als die Kühlvorrichtung 5 verwendet werden kann, die in einer radialen Art und Weise außerhalb der Brennkammer 9 angeordnet ist. In dem Umlenkelement 18 ist ferner ein Wandabschnitt 17, der sich gegen eine innere umfängliche Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 abstützt, in einer integralen Art und Weise mit dem kreisförmigen Abschnitt 16 ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann die Kühlvorrichtung 5 positioniert und fixiert werden, und zusätzlich kann ein sogenannter Kurzschluss, wobei ein Arbeitsgas abgelassen wird, ohne durch die Kühlvorrichtung hindurchzulaufen, verhindert werden.
In dem Gasgenerator, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird die Transferladung 7 durch die Zündvorrichtung 6, die durch das Anlegen des elektrischen Zündstroms für die Aktivierung aktiviert wird, entzündet und verbrannt, und die Flamme davon wird durch die Flammenübertragungsöffnung 14 in dem inneren zylindrischen Element 4 in den Anordnungsraum für den Gaserzeugungswirkstoff 8 abgelassen. Die Flamme der Transferladung 7 soll den Gaserzeugungswirkstoff 8 entzünden und verbrennen. Auch wenn ein Teil der Flammen in einer unmittelbaren Art und Weise durch die Kühlvorrichtung 5 hindurchdringt, stößt dieser Teil gegen den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18, so dass die Flamme dabei niemals in einer unmittelbaren Art und Weise durch die Gasauslassöffnung 11 ausgestoßen werden kann. Das durch den Gaserzeugungswirkstoff 8, der durch die Flamme der Transferladung 7 entzündet wird, erzeugte Arbeitsgas strömt durch die Kühlvorrichtung 5 und erreicht den Raum 20, der zwischen der äußeren umfänglichen Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses 3 sichergestellt ist. Wenn flüssige oder halbflüssige Verbrennungsprodukte in dem Arbeitsgas, welches die Kühlvorrichtung 5 durchströmt hat, enthalten sind, stoßen diese Produkte gegen den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18, das in dem Raum 20 angeordnet ist, und kleben darin fest, so dass sie aus diesem Arbeitsgas entfernt werden.
Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung
Das Gehäuse des Gasgenerators für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung und der Gasgenerator für einen Airbag unter Verwendung desselben werden im Folgenden im Einklang mit den Ausführungsbeispielen, die in den Figuren gezeigt sind, erläutert.
1 ist eine schematische Ansicht eines vertikalen Querschnitts zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Gasgenerators für einen Airbag gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der in dieser Figur gezeigte Gasgenerator umfasst, in dem Gehäuse 3 mit einer Gasauslassöffnung 11, ein Zündmittel, umfassend eine Zündvorrichtung 6 von einer elektrischen Bauart und eine Transferladung 7, und ein Gaserzeugungsmittel, welches ein Arbeitsgas erzeugt, um einen Airbag durch Aktivierung des Zündmittels (d.h. eines Gaser zeugungswirkstoffs 8) aufzublasen, wobei ferner eine Kühlvorrichtung bzw. ein Filtermittel (d.h. eine Kühlvorrichtung 5) zwischen der Brennkammer 9, in welcher der Gaserzeugungswirkstoff 8 angeordnet ist, und einem umfänglichen Wandabschnitt des Gehäuses 3 angeordnet ist, um ein durch Verbrennung des Gaserzeugungswirkstoffs 8 erzeugtes Arbeitsgas zu kühlen. Außerdem ist ein Umlenkelement 18 mit einem zylindrischen Abschnitt 19 an dem endseitigen Abschnitt der Kühlvorrichtung 5 auf der Seite der Diffusorschale 1 angeordnet.
Das Gehäuse 3 ist aus einer Diffusorschale 1 mit einer zylindrischen Gestalt mit einer Oberseite und einer Verschlussschale 2 mit einer zylindrischen Gestalt mit einem Boden ausgebildet, und beide Schalen sind durch eine Schweißnaht an zur Außenseite gerichteten Flanschabschnitten 53 und 58, die an jeder Öffnungsseite ausgebildet sind, integriert. Dazwischen ist eine umfangsseitige Wand der Verschlussschale derart ausgebildet, um sich auf der Seite des Flanschabschnitts 58 in der radialen Richtung nach außen zu erstrecken.
In dem Gehäuse ist ein inneres zylindrisches Element 4 angeordnet, wobei ein Flanschabschnitt 24 mit der inneren Oberfläche des Deckenabschnitts des Gehäuses verbunden ist, und wobei die Innenseite des inneren zylindrischen Elements 4 eine Zündmittelanordnungskammer 10 bildet und die Außenseite davon eine Brennkammer 9 bildet. Beide Kammern sind derart ausgebildet, um durch eine Vielzahl von Kommunikationsabschnitten, die an einer umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements 4 ausgebildet sind, zu kommunizieren. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kommunikationsabschnitte durch die Flammenübertragungsöffnung 14 realisiert, und jeder Kommunikationsabschnitt umfasst eine einzelne Flammenübertragungsöffnung 14, die derart ausgebildet ist, um einen inneren Durchmesser von 1,8 bis 3,2 mm aufzuweisen. Jedoch kann der Kommunikationsabschnitt eine Kombination aus mehreren Flammenübertragungsöffnungen mit einem kleineren Durchmesser (als eine Gruppe von Flammenübertragungsöffnungen) aufweisen.
Wenn diese Flammenübertragungsöffnung 14 derart ausgebildet ist, dass der Abstand (L) von der Flammenübertragungsöffnung bis zum Ende des inneren zylindrischen Elements 4 30% bis 70% der axialen Länge des inneren zylindrischen Elements beträgt (L1), kann die Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs 8 verbessert werden. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt ist, wenn ein inneres zylindrisches Element mit der axialen Länge (L1) von 29 mm verwendet wird und eine Flammenübertragungsöffnung 14 bei einer Position in einem Abstand von 10 mm von dem Ende auf der Seite der Diffusorschale ausgebildet ist, erreicht ein innerer Druck das Maximum bei ungefähr 8,2 Millisekunden nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde. Die axiale Länge des inneren zylindrischen Elements 4 basiert im Prinzip auf einem Zustand, in welchem es in einem Gasgenerator angeordnet ist. Jedoch entsteht in den meisten Fällen kein wesentlicher Unterschied, auch wenn es auf einen Zustand vor dem Einbau in einen Gasgenerator basiert.
Außerdem nimmt die Zündmittelanordnungskammer 10 das Zündmittel enthaltend die Zündvorrichtung 6 auf, welche ein Aktivierungssignal empfängt (d.h. einen elektrischen Zündstrom für die Aktivierung) und dann aktiviert, und die Transferladung 7, die durch die Aktivierung der Zündvorrichtung entzündet und verbrannt wird. Die das Zündmittel bildende Zündvorrichtung 6 ist am bodenseitigen Ende durch Crimpen einer bodenseitigen Endöffnung eines inneren zylindrischen Elements 4 fixiert, und die Transferladung 7 ist in einer unmittelbaren Art und Weise über der Zündvorrichtung 6 angeordnet. Ebenso nimmt die Brennkammer 9 einen Gaserzeugungswirkstoff 8 auf, welcher durch eine Flamme des Zündmittels (eine Flamme der Transferladung 7 in diesem Ausführungsbeispiel) entzündet und verbrannt wird, um ein Arbeitsgas zum Aufblasen eines Airbags zu erzeugen.
Die an der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements 4 ausgebildete Flammenübertragungsöffnung 14 ist derart eingestellt, dass der Zentralwinkel α (Alpha), der durch die benachbarten Kommunikationsabschnitte gebildet wird, nicht mehr als 60° beträgt, wie in der horizontalen Querschnittsansicht des inneren zylindrischen Elements 4 in 4 gezeigt ist. Dadurch kann das Intervall zwischen den benachbarten Flammenübertragungsöffnungen 14 klein gehalten werden und ein Kontaktbereich zwischen einer Flamme der Transferladung, die aus der Flammenübertragungsöffnung 14 ausgestoßen wird, und dem Gaserzeugungswirkstoff in der Brennkammer kann vergrößert werden. Daher kann ein entzündeter Bereich des Gaserzeugungswirkstoffs 8 in der anfänglichen Phase der Aktivierung des Gasgenerators größer sein und daher kann die Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs verbessert werden. Wenn der Kommunikationsabschnitt eine einzelne Flammenübertragungsöffnung 14 enthält, können in dem inneren zylindrischen Element 4 z.B. zwölf (12) Flammenübertragungsöffnungen 14 mit dem inneren Durchmesser von 1,85 mm in der umfänglichen Richtung ausgebildet sein (d.h. der Zentralwinkel zwischen den benachbarten Kommunikationsabschnitten beträgt 30°), acht (8) Flammenübertragungsöffnungen mit dem inneren Durchmesser 2,2 mm können in der Umfangsrichtung ausgebildet sein (d.h. der Zentralwinkel zwischen den benachbarten Kommunikationsabschnitten beträgt 45°), oder sechs (6) Flammenübertragungsöffnungen 14 mit dem inneren Durchmesser von 2,6 mm können in der Umfangsrichtung ausgebildet sein (d.h. der Zentralwinkel zwischen den benachbarten Kommunikationsabschnitten beträgt 60°).
In den auf diese Art und Weise ausgebildeten Kommunikationsabschnitten (den Flammenübertragungsöffnungen 14 in diesem Ausführungsbeispiel), wenn der Gesamtbereich der Kommunikationsöffnungen nahezu konstant ist, ist die ursprüngliche Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs umso mehr verbessert, je kleiner der Zentralwinkel α (Alpha) zwischen den benachbarten Kommunikationsabschnitten wird.
Ebenso werden eine Flamme oder ein erhitzter Nebel des Zündmittels (der Transferladung 7 in diesem Ausführungsbeispiel), welche aus den mehreren Kommunikationsabschnitten ausgestoßen werden (den Flammenübertragungsöffnungen 14 in diesem Ausführungsbeispiel), in einer bevorzugten Art und Weise derart eingestellt, um in dem Bereich des horizontalen Winkels β (Beta) ausgeworfen zu werden, welcher nicht weniger als 60° beträgt, wobei die Mitte die Achse L ist, die senkrecht zu der Mitte der Flammenübertragungsöffnungen 14 verläuft.
Das innere zylindrische Element 4, dessen Endabschnitt gecrimpt ist, um die Zündvorrichtung 6 zu fixieren, wird von einem Öffnungsabschnitt 60 der nachstehend beschriebenen Verschlussschale 2 aufgenommen, und ist durch eine Schweißnaht in dem Zustand der Fixierung der Zündvorrichtung 6 mit der Verschlussschale 2 integriert. In einer konkret genannten Art und Weise ist ein runder Abschnitt 61, der sich nach innen in das Gehäuse 3 biegt, in einer integralen Art und Weise mit dem Öffnungsabschnitt 60 ausgebildet, und dieser runde Abschnitt 61 und das innere zylindrische Element 4 sind miteinander verschweißt. Weil dieser runde Abschnitt 61 nach innen in das Gehäuse 3 gebogen ist, wird es verhindert, dass nur der runde Abschnitt 61 in einer axialen Art und Weise aus dem Gehäuse 3 hervorsteht, und um dieses Ausmaß kann die gesamte Höhe des Gehäuses 3 selbst verringert werden und ferner kann die gesamte Höhe des Gasgenerators verringert werden. In einer alternativen Art und Weise, wenn ein in dieser Art und Weise ausgebildeter Gasgenerator dieselbe Höhe aufweist, wie die Höhe eines Gasgenerators, in welchem ein runder Abschnitt 61 in Richtung der Außenseite des Gehäuses 3 gebogen ist, kann ein größeres inneres Volumen des Gehäuses mit derselben Höhe und demselben äußeren Durchmesser erhalten werden. Ferner kann der runde Abschnitt 61 eine im Wesentlichen kreisförmig Unterscheibe 22, welche ein Gaserzeugungsmittel trägt, tragen.
Die zylindrische Kühlvorrichtung 5, die aus einem laminierten Maschendraht oder dergleichen hergestellt ist, wird durch gebogene Abschnitte getragen, die an den endseitigen Abschnitten der jeweiligen Schalen 1 und 2 ausgebildet sind, und ist derart angeordnet, um in einer praktischen Art und Weise der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses zugewandt zu sein. Außerdem ist zwischen der äußeren umfänglichen Oberfläche dieser Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses 3 ein Raum 20, welcher als ein Flusspfad eines Arbeitsgases dient, ausgebildet. Aufgrund dieses Raums 20 kann die gesamte Kühlvorrichtung 5 in einer effektiven Art und Weise funktionieren.
In einer bevorzugten Art und Weise schwillt die Kühlvorrichtung 5 aufgrund des Drucks beim Hindurchströmen eines Arbeitsgases nicht in einer radialen Art und Weise oder in einer nach außen gerichteten Art und Weise an. Der Grund dafür ist, dass wenn die Kühlvorrichtung 5 aufgrund eines Hindurchströmens des Arbeitsgases anschwillt, der zwischen der Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses sichergestellte Raum 20 blockiert wird, und nicht in einer effektiven Art und Weise als ein Flusspfad eines Arbeitsgases dienen kann. Daher ist die Kühlvorrichtung 5, die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, derart ausgebildet, um eine Zugfestigkeit in der radialen Richtung von 12 054 Newton (1 230 kgf) aufzuweisen.
Ein Umlenkelement 18 ist zwischen der endseitigen Oberfläche dieser Kühlvorrichtung 5 und der inneren Oberfläche der Diffusorschale 1 angeordnet. Dieses Umlenkelement 18 ist im Falle der Verwendung des Gaserzeugungswirkstoffs 8, welcher flüssige oder halbflüssige Verbrennungsprodukte aufgrund der Verbrennung erzeugt, effektiv.
Der Grund dafür ist, dass die aufgrund der Verbrennung des Gaserzeugungswirkstoffs erzeugten Verbrennungsprodukte durch den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18 entfernt werden können, welcher bewirkt, dass die Verbrennungsprodukte daran anhaften oder dagegen schlagen, um sich daran abzulagern. Ebenso ist in dem Umlenkelement 18 ein kreisförmiger Abschnitt 16, der sich gegen die endseitige Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 abstützt, derart ausgebildet, um eine angemessene Elastizität aufzuweisen, so dass die Kühlvorrichtung 5, welche aus Maschendraht ausgebildet ist und eine geringfügige Elastizität in der axialen Richtung aufweist, als die Kühlvorrichtung 5 verwendet werden kann, die in einer radialen Art und Weise außerhalb der Brennkammer 9 angeordnet ist. Ferner ist in dem Umlenkelement 18 ein Wandabschnitt 17, der sich gegen eine innere umfängliche Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 abstützt, in einer integralen Art und Weise mit dem kreisförmigen Abschnitt 16 ausgebildet. Dadurch kann die Kühlvorrichtung 5 positioniert und fixiert werden, und zusätzlich kann ein sogenannter Kurzschluss, in welchem ein Arbeitsgas abgelassen wird, ohne durch die Kühlvorrichtung zu strömen, verhindert werden.
In dem Gasgenerator, der wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird die Transferladung 7 durch die Zündvorrichtung 6 entzündet und verbrannt, die durch das Anlegen des Zündstroms zur Aktivierung aktiviert wird, und die Flamme davon wird durch die Flammenübertragungsöffnung 14 in dem inneren zylindrischen Element 4 in den Anordnungsraum für den Gaserzeugungswirkstoff 8 abgelassen. Die Flamme der Transferladung 7 soll den Gaserzeugungswirkstoff 8 entzünden und verbrennen. Auch wenn ein Teil der Flamme in einer unmittelbaren Art und Weise durch die Kühlvorrichtung 5 hindurchströmt, schlägt sie gegen den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18, so dass die Flamme niemals in einer unmittelbaren Art und Weise durch die Gasauslassöffnung 11 ausgestoßen werden kann. Das Arbeitsgas, das durch den Gaserzeugungswirkstoff 8 erzeugt wird, welcher durch die Flamme der Transferladung 7 entzündet wird, strömt durch die Kühlvorrichtung 5 hindurch und erreicht den Raum 20, der zwischen der äußeren umfänglichen Oberfläche der Kühlvorrichtung 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche des Gehäuses 30 sichergestellt ist. Wenn flüssige oder halbflüssige Verbrennungsprodukte in dem Arbeitsgas enthalten sind, das durch die Kühlvorrichtung 5 hindurchgeströmt ist, schlagen diese Produkte gegen den zylindrischen Abschnitt 19 des Umlenkelements 18, das in dem Raum 20 angeordnet ist und haften daran fest, so dass sie aus dem Arbeitsgas entfernt werden.
Beispiel 1
Ein Behältertest wurde unter Verwendung des Gasgenerators mit der in 1 gezeigten Struktur ausgeführt. In diesem Gasgenerator wurde ein inneres zylindrisches Element mit der axialen Länge von 29 mm verwendet, und Flammenübertragungsöffnungen 14 wurden in einer Position im Abstand von 7 mm von der endseitigen Oberfläche des Flanschabschnitts ausgebildet. Außerdem hatten diese Flammenübertragungsöffnungen den inneren Durchmesser von 3,2 mm und insgesamt 4 (vier) Öffnungen wurden in einer um den Umfang verlaufenden Richtung mit einem Intervall von 90° ausgebildet. Die Behälterkennlinie davon ist in 3 gezeigt.
Wie durch diese 3 bewiese wird, wenn ein Behälterverbrennungstest unter Verwendung eines Gasgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, kann der Gasgenerator den bei 0,25 × T Millisekunden gemessenen Behälterdruck von nicht mehr als 0,25 × P (kPa) und den bei 0,80 × T Millisekunden gemessenen Behälterdruck von nicht mehr als 0,70 × P (kPa) aufweisen, wenn der maximale Behälterdruck P (kPa) ist und eine Zeitperiode vom Beginn des Anstiegs des Behälterdrucks bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der maximale Behälterdruck P (kPa) erreicht wurde, T Millisekunden ist.
Beispiel 2
Ein Behälterverbrennungstest wurde unter Verwendung eines in 1 gezeigten Gasgenerators durchgeführt, und die Zeit, in welcher der innere Druck des Gehäuses den Maximalwert erreicht hat (nachstehend ebenfalls bezeichnet als Zeit für den Spitzenwert des maximalen inneren Drucks des Gehäuses), nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, wurde gemessen.
Außerdem wurden in dem inneren zylindrischen Element, welches die Zündmittelanordnungskammer und die Brennkammer definiert, Flammenübertragungsöffnungen, die in den folgenden Abschnitten (1) oder (2) beschrieben sind, als Kommunikationsabschnitte ausgebildet, die beide Kammern miteinander in Kommunikation bringen können. Die Ergebnisse davon sind in 1 gezeigt.
Außerdem ist eine Beschreibung von Details des in diesem Beispiel verwendeten Gasgenerators mit Bezug auf die oben genannten Ausführungsbeispiele ausgelassen.

(1) Ein Gasgenerator, in welchem 8 (acht) Kommunikationsabschnitte, umfassend Flammenübertragungsöffnungen (Verstärkerdüsen) mit dem inneren Durchmesser von 2,2 mm in einer um den Umfang verlaufenden Richtung in dem inneren zylindrischen Element und mit dem Zentralwinkel von 45° zwischen benachbarten Kommunikationsabschnitten ausgebildet sind.
(2) Ein Gasgenerator, in welchem 12 (zwölf) Kommunikationsabschnitte, umfassend Flammenübertragungsöffnungen (Verstärkerdüsen) mit dem inneren Durchmesser von 1,85 mm in einer um den Umfang verlaufenden Richtung in dem inneren zylindrischen Element und mit dem Zentralwinkel von 30° zwischen benachbarten Kommunikationsabschnitten ausgebildet sind.

Die Zeiten, in welchen der innere Druck des Gehäuses den Maximalwert erreichte, die durch Verwendung eines Gasgenerators, der in den oben genannten Abschnitten (1) oder (2) gezeigt ist, erhalten wird, sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie durch diese Ergebnisse bewiesen wird, kann die Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs durch Ausbilden von vielen Kommunikationsabschnitten (den Flammenübertragungsöffnungen in diesem Ausführungsbeispiel), d.h. durch Verringern des Zentralwinkels zwischen benachbarten Flammenübertragungsöffnungen, verbessert werden.
Dadurch wird ein Gasgenerator für einen Airbag, welcher einen Airbag in einer rasanten Art und Weise nach dem Aufprall aufblasen kann, realisiert.
Jedoch ist das Ziel dieses Beispiels die Bestätigung der Verbesserung der Zündfähigkeit des Gaserzeugungswirkstoffs im Einklang mit einer Form und einer Anordnung der Kommunikationsabschnitte (den Flammenübertragungsöffnungen). Daher kann ein im Allgemeinen ähnlicher Effekt zu diesen Beispielen bestätigt werden bei Verwendung von Gasgeneratoren, in welchen eine Form und eine Anordnung dieser Kommunikationsabschnitte (die Flammenübertragungsöffnungen) unterschiedlich ist, wie in den Abschnitten (1) oder (2), die oben gezeigt sind, wobei die anderen Konfigurationen ähnlich sind. Das heißt, beim Bestätigen der Effekte dieser vorliegenden Erfindung können alle Gaserzeugungswirkstoffe verwendet werden, die als Gaserzeugungswirkstoff in den Gasgeneratoren (1) oder (2) oben verwendet wurden, und solange deren Gasproduktionen und lineare Verbrennungsraten dieselben sind und solange ein Raumvolumen in den Gasgeneratoren, das in der Lage ist, zur Verbrennung des Gaserzeugungswirkstoffs beizutragen, dasselbe ist, können ähnliche Effekte bestätigt werden.
Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung
In 1 sind die Gasauslassöffnung 11 und die Flammenübertragungsöffnung 14 jeweils mit einem Dichtungsband 15 abgedichtet, und der Gaserzeugungswirkstoff 8 wird durch die Unterscheibe 22 getragen und ist in der Brennkammer angeordnet. Ebenso kann das in diesem Ausführungsbeispiel als das Umlenkelement 18 beschriebene Element als ein Nebeleinfangelement oder eine Flammenverhinderungsscheibe mit der ähnlichen Struktur zur Anwendung gebracht werden.
Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung
Ein Beispiel einer Airbagvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Gasgenerator unter Verwendung einer Zündvorrichtung von einer elektrischen Bauart, ist in 2 gezeigt.
Diese Airbagvorrichtung umfasst einen Gasgenerator 200, einen Aufprallsensor 201, eine Steuereinheit 202, ein Modulgehäuse 203 und einen Airbag 204. Als Gasgenerator 200 wird der basierend auf 1 erläuterte Gasgenerator verwendet, und die Arbeitsleistung davon wird derart eingestellt, dass er aktiviert wird, um in der anfänglichen Phase der Aktivierung eine Einwirkung auf einen Insassen eines Fahrzeugs auszuüben, die so klein ist wie möglich.
Der Aufprallsensor 201 kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor von einer Halbleiterbauart sein. Der Beschleunigungssensor von einer Halbleiterbauart umfasst vier über Brücken verbundene Halbleiter-Dehnungsmesser, die an einem Streifen eines Silikonsubstrats angebracht sind, der sich biegt, wenn er einer Beschleunigung unterliegt. Wenn eine Beschleunigung anliegt, biegt sich der Streifen, um eine Spannung an seiner Oberfläche zu erzeugen, was wiederum den Widerstand der Halbleiterdehnungsmesser verändert. Die Veränderung des Widerstands ist als ein sich proportional zu der Beschleunigung verhaltendes Spannungssignal zu ermitteln.
Die Steuereinheit 202 umfasst einen Zündentscheidungsschaltkreis, welcher mit einem Signal von dem Beschleunigungssensor der Halbleiterbauart beaufschlagt wird. Wenn das Aufprallsignal von dem Sensor 201 einen vorgegebenen Wert übertrifft, beginnt die Steuereinheit 202 die Berechnung. Wenn das Ergebnis der Berechnung einen vorgegebenen Wert übertrifft, gibt die Steuereinheit ein Aktivierungssignal (d.h. einen elektrischen Zündstrom zur Aktivierung) an die Zündvorrichtung 6 des Gasgenerators 200 aus.
Das Modulgehäuse 203 ist z.B. aus Polyurethan ausgebildet und umfasst eine Modulabdeckung 205. In diesem Modulgehäuse 203 sind der Airbag 204 und der Gasgenerator 200 derart angeordnet, um ein Blockmodul zu bilden. Dieses Blockmodul, wenn es auf der Fahrerseite montiert wird, wird in einer gewöhnlichen Art und Weise in einem Lenkrad 207 installiert.
Der Airbag ist aus Nylon (beispielsweise Nylon 66) oder Polyester hergestellt, wobei sein Sackeinlass 206 die Gasauslassöffnungen des Gasgenerators umgibt. Der Airbag ist aufgefaltet und an dem Flanschabschnitt des Gasgenerators fixiert.
Wenn der Aufprallsensor 201 der Halbleiterbauart den Aufprall zum Zeitpunkt einer Kollision eines Automobils ermittelt, wird das Signal an die Steuereinheit 202 versandt, welche, wenn das Aufprallsignal von dem Sensor einen vorgegebenen Wert übertrifft, eine Berechnung beginnt. Wenn das Ergebnis der Berechnung einen vorgegebenen Wert übertrifft, gibt die Steuereinheit ein Aktivierungssignal an die Zündvorrichtung 6 des Gasgenerators 200 aus. Die Zündvorrichtung 4 wird dann aktiviert, um den Gaserzeugungswirkstoff zu entzünden und zu verbrennen, um ein Gas zu erzeugen. Das Gas wird in den Airbag 204 ausgestoßen, was den Airbag dazu bringt, sich aufzublasen und dabei die Modulabdeckung 205 aufzubrechen, um dabei ein Kissen zum Absorbieren eines Stoßes zwischen dem Lenkrad 207 und dem Insassen des Fahrzeugs auszubilden.

Claims

Ein Gasgenerator (200) für einen Airbag (204), umfassend: in einem Gehäuse (3) mit einer Gasauslassöffnung (11), ein im Wesentlichen zylindrisches, inneres zylindrisches Element (4), das in dem Gehäuse (3) angeordnet ist, eine Zündmittelanordnungskammer (10), die innerhalb des inneren zylindrischen Elements (4) definiert ist, eine Brennkammer (9), die außerhalb des inneren zylindrischen Elements (4) definiert ist, und mehrere Flammenübertragungsöffnungen (14), die in der umfänglichen Oberfläche des inneren zylindrischen Elements (4) ausgebildet sind, um die Zündmittelanordnungskammer (10) mit der Brennkammer (9) zu kommunizieren, wobei die Zündmittelanordnungskammer (10) ein Zündmittel (6) aufnimmt, umfassend eine Zündvorrichtung, die aktiviert wird, wenn ein elektrischer Zündstrom angelegt wird, wobei die Brennkammer (9) einen Gaserzeugungswirkstoff (8) aufnimmt, der durch Aktivierung des Zündmittels (6) entzündet und verbrannt wird, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck innerhalb des Gehäuses (3) sein Maximum bei 10 bis 20 Millisekunden erreicht, nachdem der elektrische Zündstrom angelegt wurde, wobei der Zentralwinkel (α), der zwischen den benachbarten Flammenübertragungsöffnungen (14) ausgebildet ist, nicht weniger als 60 Grad beträgt, und wobei die Flammenübertragungsöffnungen (14) eine Flamme einer Transferladung (7) mit einem horizontalen Winkel (β) von mehr als 60 Grad ausstoßen, wobei die senkrechte Achse der Flammenübertragungsöffnung (14) als Mittelpunkt dient.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 1, wobei die mehreren Flammenübertragungsöffnungen (14) in einem Abstand (L) von weniger als 30% der axialen Länge (L1) des inneren zylindrischen Elements (4), ausgehend von einem Ende des inneren zylindrischen Elements (4), ausgebildet sind.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 2, wobei die mehreren Flammenübertragungsöffnungen (14) in einem Abstand (L) von weniger als 25% der axialen Länge (L1) des inneren zylindrischen Elements (4), ausgehend von einem Ende des inneren zylindrischen Elements (4), ausgebildet sind.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Zündmittel eine Zündvorrichtung (6) ist, die aktiviert wird, wenn ein elektrischer Zündstrom zur Aktivierung angelegt wird, und welche in einer axialen Endseite des inneren zylindrischen Elements (4) angeordnet ist, wobei die mehreren Flammenübertragungsöffnungen (14) in dem gegenüberliegenden Ende ausgebildet sind, geteilt in der Mitte der Achse des inneren zylindrischen Elements (4).
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine der besagten Flammenübertragungsöffnungen (14) in einer radialen Art und Weise in das innere zylindrische Element (4) eindringt.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 5, wobei die besagte Flammenübertragungsöffnung (14), die in einer radialen Art und Weise in das innere zylindrische Element (4) eindringt, derart ausgebildet ist, um den inneren Durchmesser von 1 bis 4 mm aufzuweisen.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 4, wobei eine Arbeitsleistung der besagten Zündvorrichtung (6) derart eingestellt ist, dass der bei 0,25 × T Millisekunden gemessene Behälterdruck nicht mehr als 0,25 × P (kPa) beträgt, wenn der maximale Behälterdruck P (kPa) ist, und wobei eine Zeitperiode vom Beginn des Anstiegs des Behälterdrucks bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der maximale Behälterdruck P (kPa) erreicht wurde, in dem Behälterverbrennungstest T Millisekunden beträgt.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 7, wobei die Arbeitsleistung der besagten Zündvorrichtung (6) derart eingestellt ist, dass der bei 0,80 × T Millisekunden gemessene Behälterdruck nicht weniger als 0,70 × P (kPa) beträgt, wenn der maximale Behälterdruck P (kPa) ist.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 1, wobei die Flammenübertragungsöffnungen (14) in einem Abstand von 30% bis 70% der axialen Länge (L1) des inneren zylindrischen Elements (4), ausgehend von einem Ende des inneren zylindrischen Elements (4), ausgebildet sind.
Der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) gemäß Anspruch 9, wobei die mehreren Flammenübertragungsöffnungen (14) in einem Abstand von 40% bis 60% der axialen Länge (L1) des inneren zylindrischen Elements (4), ausgehend von einem Ende des inneren zylindrischen Elements (4), ausgebildet sind.
Eine Airbagvorrichtung, umfassend einen Gasgenerator (200), einen Aufprallsensor (201), der einen Aufprall ermittelt, um den Gasgenerator (200) zu aktivieren, einen Airbag (204), der ein in dem Gasgenerator (200) erzeugtes Gas einleitet, um sich aufzublasen, und ein Modulgehäuse (203), welches den Gasgenerator (200) aufnimmt, wobei der Gasgenerator (200) für einen Airbag (204) ein Gasgenerator (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche ist.