DE69610973T2 - Durch porösen Kolben betätigte Luftsack-Aufblasvorrichtung mit flüssigem Treibmittel - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Aufblasvorrichtung mit Brauchbarkeit in aufblasbaren Airbagrückhaltesystemen und spezieller eine Aufblasvorrichtung, die ein neues durch Kolben angetriebenes System zum Einspritzen von flüssigem Treibstoff enthält.
• Aufblasbare Airbagrückhaltesysteme sind vorgesehen, um Insassen von Kraftfahrzeugen während eines Zusammenstoßes zu schützen. Wenn das Fahrzeug auf einen Schaden erzeugenden Gegenstand auftrifft oder von ihm getroffen wird, stellt ein Sensor die resultierende Veränderung der Bewegung fest und zündet einen Initialzünder. Dies führt zur Abgabe von Gas unter hohem Druck aus einer Aufblasvorrichtung in einen aufblasbaren gefalteten Airbag. Der Airbag dehnt sich aus und liefert ein Schutzkissen, das Insassen des Fahrzeugs entgegen verschiedenen Stoßbedingungen zurückhält.
• Viele Typen von Aufblasvorrichtungen wurden im Stand der Technik zum Aufblasen eines Airbags in einem aufblasbaren Rückhaltesystem beschrieben. Ein Typ schließt die Benutzung einer Menge von gespeichertem komprimiertem Inertgas ein, welches selektiv mit der Speichertemperatur abgegeben wird, um den Airbag aufzublasen und so ein Schutzkissen zu liefern. Eine andere Type leitet eine Gasquelle von einem verbrennbaren gaserzeugenden Material her, welches bei der Zündung eine Menge Heißgas erzeugt, die ausreicht, um den Airbag aufzublasen. Bei einer dritten Type stammt das Airbag aufblasende Gas aus einer Kombination eines gaserzeugenden Materials mit gespeichertem Inertgas unter hohem Druck, wie beispielsweise Argon oder Stickstoff bei 138 bis 276 bar (2.000 bis 4.000 psi). Die letzte erwähnte Type einer Aufblaseinrichtung liefert Heißgas zu dem Airbag und wird als eine unterstützte Gas- oder Hybridaufblaseinrichtung bezeichnet.
• Die Verwendung einer gespeicherten Menge an komprimiertem Argon, eines Inertgases ist vorteilhaft. Es gibt aber spezielle Probleme in Beziehung zu der Verwendung von komprimierter Luft und komprimiertem Stickstoff. Luft ist nicht inert und wird, wenn sie auf relativ hohen Druck komprimiert ist, eine bedeutsame Gefahrenquelle. Stickstoff ist relativ inert, wenn er komprimiert ist, trägt aber zu der Produktion von Stickstoffoxid bei, besonders wenn er mit Heißgasen vermischt ist, die aus der Verbrennung stammen.
• Die Aufblasvorrichtung kann einen Speicherbehälter, wie beispielsweise einen Zylinder, ein Stützrohr oder eine Flasche umfassen, die ein Inertgas unter hohem Druck enthalten. Ein Vorteil tritt jedoch auf, wenn ein durch ein erzeugtes Gas ergänztes gespeichertes komprimiertes Gas benutzt wird. Dieser Vorteil stammt aus der Energiezufuhr zu dem gespeicherten komprimierten Gas, um das Füllen des Airbags zu unterstützen. Die allgemeine Praxis mit Hybridaufblasvorrichtungen, um diesen Vorteil zu erhalten, ist die, das gespeicherte Hochdruckgas mit einer Type von Pyrotechnik zu erhitzen. Solche Hybridaufblasvorrichtungen sind jedoch Gegenstand eines Nachteils, selbst wenn Argon als das gespeicherte komprimierte Gas verwendet wird. Der Grund hierfür ist, daß das abgegebene Gas zum Aufblasen des Airbags heiß ist und mit einem Gas vermischt wird, welches durch die Verbrennung der Pyrotechnik produziert wird. Solche Systeme neigen dazu, Airbags mit einer Art von Gas, Feinstoffen oder Rauch zu füllen, die Insassen eines Fahrzeugs reizen oder für sie schädlich sind.
• Bei einer Verbesserung der Hybridaufblaseinrichtungstechnologie aus jüngerer Zeit, wie in der US-A-5 301 979 beschrieben, die auf die Erwerberin der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, wird kaltes unter Druck stehendes reines Inertgas an einen Airbag durch eine Aufblaseinrichtung durch Hinzufügung mechanischer Energie statt Wärmeenergie geliefert. Das heißt, kaltes unter Druck stehendes Inertgas wird an einen Airbag durch eine Aufblaseinrichtung geliefert, in welcher Arbeit auf das Gas durch eine mechanische Einrichtung ausgeübt wird statt durch die direkte Übertragung von Wärme, welche von einer chemischen Quelle in dem Gas produziert wird. Die Aufblasvorrichtung umfaßt ein Trägerrohr hoher Festigkeit, einen hermetisch abgedichteten Behälter mit einem zylindrischen Abschnitt, der mit dem Inertgas gefüllt ist. Ein Kolben ist an einem Ende des zylindrischen Abschnitts mit einer Hochenergiepyrotechnik hinter sich angeordnet. Während der Lagerung befinden sich beide Seiten des Kolbens auf dem gleichen Druck. Ein Zünder ist in der Hochenergiepyrotechnik angeordnet. Eine Zerreißscheibe liegt an dem entgegengesetzten Ende des zylindrischen Abschnitts. Wenn der Zünder gefeuert wird, wird der Kolben entlang der Länge des zylindrischen Abschnitts abwärts gepreßt. Wenn der Druck in dem Behälter die Festigkeit der Zerreißscheibe übersteigt, dehnt sich das reine Inertgas in einer Abwärtsblasweise in den Airbag aus. Es gibt kein Gemisch von Gasen oder Feinstoffen, die durch die Pyrotechnik erzeugt werden. Die Gasmenge, die gespeichert werden muß, ist relativ groß, da sie nicht durch Wärme unterstützt wird. Obwohl das Merkmal des mechanischen Kolbens günstig für das Vermindern des Feinstoffausstoßes ist, muß es durch höhere Speicherdrücke wesentlich kompensiert werden.
• Eine ziemlich umfassende Beschreibung bezüglich fluidgefüllter Aufblaseinrichtungen ist in der US-A-5 470 104 gegeben, die auf die Erwerberin der vorliegenden Erfindung übertragen ist. Diese Beschreibung umfaßt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeugeinrichtung, die an verschiedene Brennstoffe und Oxidationsmittel anpaßbar ist, wobei ein Fluidbrennstoff verbrannt und mit gespeichertem, unter Druck stehendem Gas vermischt wird, um ein Aufblasgas zu erzeugen, das wenig oder keine Feinstoffe enthält.
• In der US-A-5 441 302, die auf die Erwerberin der vorliegenden Erfindung übertragen ist, ist eine Airbaganordnung beschrieben, die aus einem zylindrischen Trägerrohr, welches eine zylindrische hermetische Auskleidung, gefüllt mit einem Gemisch von unter Druck stehendem oder verbrennbarem Gas, enthält, und einem Kolben mit damit verbundener Pyrotechnik besteht, welche nahe einem Ende des Trägerrohres angeordnet ist. Während des Betriebs wird die Pyrotechnik aktiviert und wird der Kolben entlang der Länge des zylindrischen Trägerrohres bewegt. Diese Bewegung des Kolbens zerstößt die hermetische Auskleidung, bewirkt, daß der Druck des in dem Trägerrohr gespeicherten Gases ansteigt oder verursacht, daß das Gas darin verbrennt, und erlaubt anschließend, daß das Gas durch wenigstens ein Loch oder eine Ausgangsöffnung in der Wand des Trägerrohres in einen aufblasbaren Automobilairbag geht.
• Es gibt einen Bedarf und eine Notwendigkeit für eine Verbesserung bei aufblasbaren Vorrichtungen, die an verschiedene Brennstoffe und Oxidationsmittel anpaßbar sind, worin ein Fluidbrennstoff verbrannt und mit gespeichertem unter Druck stehendem Inertgas vermischt wird, um Aufblasgas zu erzeugen. Um ein einfacheres, billigeres Zusammenbauverfahren zu bekommen, wurde eine Aufblaseinrichtung geschaffen, die ein neues durch Kolben angetriebenes Flüssigtreibstoffeinspritzsystem hat, welches einen Kraftfahrzeugairbag schneller als ein System gleicher Größe und gleichen Druckes mit kaltem Gas oder Abwärtsblasen füllt, wobei die Produktion von unerwünschten schädlichen Gasverbrennungsprodukten ausgeschaltet wird und fast keine Feinstoffe erzeugt werden. Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Lücken zu füllen, die in dieser Hinsicht nach dem Stand der Technik existierten.
• Ein Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Aufblaseinrichtung zu bekommen, die den Notwendigkeiten eines Gases zum Aufblasen eines Airbags genügt, ohne die Nachteile zu haben, die oben diskutiert wurden.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Aufblaseinrichtung mit relativ wenigen Teilen zu bekommen, die betätigbar ist, um einen Airbag wirksamer als ein System der gleichen Größe und des gleichen Druckes mit kaltem Gas oder Herunterblasen zu füllen und in welchem die Produktion unerwünschter schädlicher gasförmiger Verbrennungsprodukte ausgeschaltet wird und nahezu keine Feinstoffe aus der Aufblaseinrichtung ausgetrieben werden.
• Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine mit Fluid gefüllte Aufblaseinrichtung zur Produktion von Gas für die Verwendung in aufblasbaren Airbagrückhaltesystemen zu bekommen, wobei die Aufblaseinrichtung ein neues durch Kolben angetriebenes Flüssigtreibstoffeinspritzsystem hat.
• Bei der Lösung dieser und anderer Ziele der Erfindung bekommt man eine Aufblasvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese umfaßt die folgenden Hauptkomponenten:
• eine Zerreißscheibe und ein Diffusorgehäuse, eine Kammer zur Speicherung von Oxidationsmittel oder von mit verschiedenen Inertgasen vermischten Oxidationsmitteln, vielleicht bei erhöhten Drücken (es könnte Atmosphärendruck im statischen Zustand sein), einen porösen Kolben, der ein geeignetes flüssiges Treibmittel enthält und vorzugsweise mit ihm gesättigt ist und der abgedichtet ist, um Treibmittelleckage zu verhindern, einen pyrotechnischen Kolbenantrieb und eine Zündeinrichtung. Die Aufblasvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Beim Empfang eines elektrischen Signals, welches einen beginnenden Fahrzeugzusammenstoß anzeigt, zündet der Zünder die pyrotechnische Ladung. Der Druck hinter dem Kolben nimmt rasch und drastisch zu und bewirkt, daß der Kolben sich bewegt und das gespeicherte Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas komprimiert. Da der Kolben aus einem porösen Material besteht, fließt erzeugtes Heißgas aus der Pyrotechnik durch den Kolben und drückt das gespeicherte flüssige Treibmittel in die Oxidationsmittelkammer. Die Kombination von erhöhtem Druck und hoher Temperatur in der Speichergaskammer führt zu einer explosiven Verbrennung des Gemisches von Treibmittel und Oxidationsmittel, wodurch der Druck in der Kammer gesteigert wird. Wenn der Gasdruck in der Kammer die strukturelle Fähigkeit einer dünnen Metallscheibe in dem Diffusor übersteigt, zerreißt die Scheibe und erlaubt, daß erhitztes Gas durch die Diffusorauslaßöffnungen oder Löcher in eine Airbaganordnung entlassen wird.
• Mit dieser Beschreibung der Erfindung folgt eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren der Zeichnung, welche einen Teil der Beschreibung bilden und von denen
• Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung ist, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer porösen Kolben-Ring-Struktur erläutert,
• Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 ist,
• Fig. 3 eine Querschnittsseitendarstellung einer einstückigen porösen Kolbenstruktur ist, die Fig. 4, 5 und 6 Querschnittsseitenansichten von Variationen poröser Kolbenstrukturen sind, von denen jede eine Befestigung einer porösen Kolbenstruktur in einem mit Präzision bearbeiteten kompakten Ring einschließt, und
• Fig. 7 eine weggebrochene Seitenansicht der Ausführungsform von Fig. 1 nach der Erfindung ist, die die Verwendung einer zweiten Zündquelle erläutert, welche abstromwärts von der porösen Kolben-Ring-Struktur angeordnet ist, um eine weitere Steuerung der Zündzeit zu bekommen.
• Bezugnehmend auf die Zeichnung ist dort in Fig. 1 eine Aufblasvorrichtung 10 zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung, wie eines gefalteten Airbags (nicht gezeigt) erläutert. Die Aufblasvorrichtung 10 hat ein neues durch Kolben angetriebenes Flüssigtreibmittel- Einspritzsystem, das fünf Hauptkomponenten umfaßt. Diese Komponenten, die in einem zylindrischen Trägerrohr 12 enthalten sind, umfassen einen pyrotechnischen Zünder 14, einen mit Treibmittel gesättigten porösen Kolben 16, der ein flüssiges Treibmittel 18 enthält, eine pyrotechnische oder verbrennbare Fluidladung 20, die verwendet wird, um den Kolben 16 anzutreiben, eine Kammer 22, die mit einem unter Druck stehenden Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 gefüllt ist, und eine Zerreißscheibe und Diffusoranordnung 26. Ein Oxidationsmittel, wie Fachleute es verstehen, ist ein Gas oder eine andere Substanz, die oxidiert oder Oxidation erzeugt. In die Kammer 22 eingeschlossen ist ein länglicher zylindrischer Abschnitt 28. Die Kammer 22 ist normalerweise derart dicht verschlossen, daß das Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24, normalerweise bei erhöhtem Druck eingefüllt, darin gespeichert nicht entweicht. Das unter Druck stehende Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 wird in die Kammer 22 durch eine geeignete Füllöffnung 29 eingeführt, die in der Wand des Trägerrohres 12 an einem Auslaß- oder zweiten Ende 30 desselben vorgesehen ist.
• Vor der Zündung ist der poröse Kolben 16 normalerweise, wie in Fig. 1 gezeigt, an einem Ende des zylindrischen Abschnittes 28 nahe der pyrotechnischen Ladung 20 angeordnet, die an einem ersten Ende 31 eines Trägerrohres 12 vorgesehen ist. Ein mit dem porösen Kolben 16 verbundenes wichtiges Merkmal ist das Vorhandensein eines leichten dünnen Überzuges, einer solchen Barriere oder abgedichteten Fläche 32, die für flüssiges Treibmittel undurchlässig sind, auf seinen Oberflächen. Einerseits verhindert der Überzug 32, daß das in dem Kolben 16 gespeicherte Treibmittel in direkte Berührung mit dem gespeicherten Oxidationsmittel in dem Gasgemisch 24 kommt. Andererseits verhindert der Überzug 32, daß das in dem Kolben 16 gespeicherte Treibmittel in die pyrotechnische Ladung 20 eindringt. We in Fig. 1 gezeigt, kann auch eine Folienbarriere 34 auf der Seite des Kolbens 16 vorgesehen sein, die in Nachbarschaft zu der Pyrotechnik 20 angeordnet ist. Für bestimmte Treibmittelkombinationen kann es möglich sein, den Überzug oder die Barriere 32 auf der Pyrotechnikseite des Kolbens 16 zu lassen.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein mit Treibmittel gesättigter poröser Kolben 16a einstückig ausgebildet und so gestaltet, daß er dicht in den zylindrischen Abschnitt 28 der Aufblasvorrichtung paßt. Dies erreicht man durch direkte maschinelle Bearbeitung des Außendurchmessers des porösen Kolbens 16a, wie in Fig. 3 erläutert ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein undurchlässiger Überzug oder eine undurchlässige Barriere 32 erforderlich, um die Oberfläche des porösen Kolbens 16a, die zu der Pyrotechnik 20 und dem Gemisch 24 von Oxidationsmittel und Inertgas hinweist, und auch die Seitenfläche 36 des Kolbens 16a, die in Gleitanlage an der Wand des zylindrischen Abschnittes 28 des Trägerrohres 12 liegt, abzudichten. Bei Zündung der Pyrotechnik 20 durch den Zünder 14 trifft das von der Pyrotechnik 20 erzeugte resultierende heiße Gas auf den porösen Kolben 16a und drückt das darin gespeicherte flüssige Treibmittel in das Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 auf seiner anderen Seite. Mit dieser Anordnung gibt es eine beschränkte Menge an zwischen der Seitenfläche des Kolbens 16a und der Innenwand des zylindrischen Abschnittes 28 hindurchgeblasenem Verbrennungsprodukt der Pyrotechnik. Diese kleine Menge an Durchgeblasenem ist in Fig. 3 durch die mit 38 bezeichneten Pfeile angegeben.
• Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Fig. 1, 4, 5 und 6 gezeigt sind, ist der poröse Kolben 16 in einer Öffnung 41 eines mit Präzision bearbeiteten kompakten Ringes 40 angeordnet und darin durch eine geeignete Verschweißung oder Bindung oder durch Paßsitz 39 erhalten. Der Ring 40 hat Paßsitz in dem zylindrischen Abschnitt 28 des Behälters 12.
• Ein Vorteil einer Befestigung des porösen Kolbens 16 in einem kompakten Ring 40 besteht darin, daß Radialdiffusion und -leckage des Treibmittels aus dem Kolben 16 ausgeschaltet wird. Dies macht es unnötig, einen undurchlässigen Überzug oder eine undurchlässige Barriere 32 auf der Seitenfläche, das heißt der Gleitfläche des Kolbens 16, aufzubringen.
• Das Druckgefälle quer zu dem porösen Kolben 16 hängt von vielen Faktoren ab. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schließt einen pyrotechnischen Antrieb 20, ein unter Druck stehendes Oxidationsmittel 24 (34,5-69 bar, 500 bis 1000 psi) und einen hermetischen Kolbenring 40 ein, so daß es keine Gasleckage gibt.
• Der poröse Kolben 16 kann aus einer Anzahl poröser Materialien, wie gesinterter Metalle oder verschiedener Keramikmaterialien, bestehen. Es ist wichtig festzustellen, daß, da eine relativ kleine Menge an flüssigem Treibmittel allgemein ausreicht, um die Aufblasvorrichtung 10 zu betreiben, nicht das ganze innere Volumen, das in dem porösen Kolben 16 verfügbar ist, für Treibmittelspeicherung erforderlich sein muß. Dies ergibt die Möglichkeit vieler Variationen in der physikalischen Struktur des porösen Kolbens 16, indem man beispielsweise einen mit Präzision bearbeiteten kompakten leichten Ring 40' mit nur einem kleinen mittigen porösen Bereich 41' verwendet, wie in Fig. 5 erläutert ist. Wie die Fachleute verstehen werden, hängt die Leistung jeder Anordnung dieses Typs letztlich stark von der Beziehung zwischen den Fließeigenschaften des Gases durch den porösen Kolben 16 und die Zerstäubungseigenschaften des flüssigen Treibmittels ab.
• Die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 wird durch Zünden der Pyrotechnik 20 mit dem Zünder 14 aktiviert. Der Zünder 14, der eine herkömmliche elektrische Zündkapsel mit einem Paar energiezuführender Anschlüsse (nicht gezeigt) umfassen kann, ist in einem nach innen gebogenen Stopfen 42 positioniert, der in dem ersten Ende 31 des Behälters 12 angeordnet ist. Der Stopfen 42 ist fest in dem ersten Ende 31 des Behälters 12 durch Umfalzen befestigt, wie bei 44 gezeigt ist.
• Zündung der Pyrotechnik 20 durch den Zünder 14 erzeugt Druck, welcher rasch den Speicherdruck des Oxidationsmittels oder Gemisches von Oxidationsmittel und Inertgas 24, die hinter dem porösen Kolben 16 gespeichert sind, übersteigt. Dieser Druckunterschied ist hoch genug, um zu bewirken, daß der poröse Kolben 16 sich bewegt und das Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 hinter dem Kolben 16 komprimiert. Gleichzeitig brennt der dünne Überzug 32 auf der Oberfläche des Kolbens 16 und zersetzt sich derart, daß heiße Verbrennungsgase durch den porösen Kolben 16 zusammen mit flüssigem Treibmittel 18 gepreßt werden, welches in den Poren des porösen Kolbens 16 gespeichert wird. So zerstäubt der hohe Druckunterschied in dem porösen Kolben 16 wirksam das flüssige Treibmittel 18 in die Kammer 22, die das Oxidationsmittel oder das Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 enthält. Die Kombination von Hochdruckoxidationsmittel und heißem Zerstäubungsgas führt zu einer unmittelbaren Verbrennung des eingespritzten Treibmittels. Die genaue Zündungsquelle hängt von der physikalischen und chemischen Gestaltung der Aufblasvorrichtung ab. Beispielsweise kann die Stärke des Treibmittel/Oxidationsmittel-Gemisches so eingestellt werden, daß das Gemisch bei dem Druck und der Temperatur, die während der Kompression durch den porösen Kolben 16 erzeugt werden, selbst zündet. Zündung kann durch die Heißgase und abstrahlende Teilchen aus der Ladung von Pyrotechnik und verbrennbarem Fluid 20, die durch den porösen Kolben 16 in das Gemisch fließen, verbessert werden. Es wird auch in Betracht gezogen, daß eine zweite Quelle 14', wie eine Zündkapsel oder ein Brückendraht 50, zusätzlich in der Kammer 22 abstromwärts von dem Kolben 16, wie beispielsweise in der Wand des zylindrischen Abschnittes 28, wie in Fig. 7 gezeigt, vorgesehen sein könnte, um die Zündungszeit weiter zu steuern. Der zusätzliche Wärmeeingang in die Kammer 22 treibt den Innendruck noch höher, bis eine Zerreißscheibe 46 in der Anordnung von Zerreißscheibe und Diffusor 26 zerreißt. Dies erlaubt es, daß Gase unter Druck in die Kammer 22 durch Auslaßöffnungen oder Löcher 48 in der Zerreißscheiben/Diffusoranordnung 26 fließen und sich in einen Airbag (nicht gezeigt) ausdehnen.
• Bei der Ausführungsform der Erfindung, die durch Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben ist, fördern die Heißgase, die von der Pyrotechnik erzeugt werden und die durch den porösen Kolben 16a lecken, das Zünden.
• In der in Fig. 6 gezeigten porösen Kolbenstruktur sind zwei voneinander beabstandete poröse Scheiben 16b und 16c mit in einem Spalt zwischen ihnen gespeichertem flüssigem Treibmittel, in einem mit Präzision bearbeiteten Ring 40 und darin durch geeignete Schweißverbindungen oder andere Verbindungen 39 gehalten, gezeigt. Die zu der Oxidationsmittelladung oder der Ladung eines Gemisches von Oxidationsmittel und Inertgas 24 hinblickende poröse Scheibe 16c ist in den Ring 40 etwas eingelassen. Eine dichtende Barriere 32, die undurchlässig für flüssiges Treibmittel ist, ist auf der Fläche der porösen Scheibe 16c vorgesehen, die zu dem Oxidationsmittel oder zu dem Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas 24 hinblickt.
• Es gibt viele Vorteile für die Anordnung der Aufblasvorrichtung 10 nach der Erfindung. Erstens ist eine Langzeitspeicherung der Charge von verbrennbarem Fluid 18 sicher und zuverlässig, da das Treibmittel und das Oxidationsmittel nicht in innigem Kontakt stehen. Zweitens gibt es keine Notwendigkeit, das aus der Kammer 24 abgegebene Aufblasgas zu filtrieren, da durch die Pyrotechnik 20 erzeugte Feinstoffe von dem porösen Kolben 16 filtriert werden. Außerdem paßt bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung, wie jenen, die in den Fig. 1, 2, 4, 5, 6 und 7 gezeigt sind, obwohl der poröse Kolben 16 in der Aufblasvorrichtung gleitet, der poröse Kolben 16 dicht in die Aufblasvorrichtung. Dies verhindert ein Durchblasen der Verbrennungsprodukte der Pyrotechnik in die Oxidationskammer 22. Somit besteht keine Notwendigkeit, das Abgas zu filtrieren. Drittens kann die Leistung der Einheit durch Einstellung einer Anzahl von Parametern, wie Druck, Stöchiometrie und Zusammensetzung des Oxidationsmittelgases, Druckabfall, Porosität, Wanderfänge des Kolbens, die Anordnung einer zweiten Zündquelle (Zündkapsel) abstromwärts und die Eigenschaften der Zerreißscheibe, variiert werden. Von signifikanter Bedeutung ist auch, daß durch geeignete Einstellung der oben erwähnten Parameter das Oxidationsmittelgas bei niedrigem Druck (> 34,5 bar; > 550 psi) gespeichert werden kann. Der anfängliche Fülldruck wird in bestimmtem Umfang auch durch die gewünschte physikalische Umhüllung der Aufblaseinrichtung diktiert. Ein niedriger Druck (Anfangsdruck) könnte verwendet und durch einen langen Kolbenweg kompensiert werden, doch wäre die Aufblasvorrichtung dann lang. Höhere Anfangsdrücke würden solch langen Weg nicht erfordern. Dies reduziert die baulichen Erfordernisse für das Behältnis des Gases. Zündung und Abgabe der Gase werden dann durch den Weg des porösen Kolbens 16 und Eigenschaften der Zerreißscheibe 46 gesteuert.
• So wurde gemäß der Erfindung eine Aufblasvorrichtung vorgesehen, welche einen porösen Kolben einschließt, um ein Oxidationsmittel oder Gemisch von Oxidationsmittel und Inertgas, das in einer Kammer gespeichert wird, zu komprimieren, während gleichzeitig ein heißes zerstäubtes flüssiges Treibmittel in das Gasgemisch eingeführt wird. Normalerweise ist flüssiges Treibmittel, das in dem porösen Kolben gespeichert wird, vollständig von dem Oxidationsmittelgas isoliert, was Probleme mit Langzeitspeicherung ausschaltet.
• Die Kombination von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in der Speichergaskammer führt zu einer unmittelbaren und vollständigen Verbrennung des flüssigen Treibmittels, verbunden mit einer drastischen Steigerung des Speichergasdruckes. Eine Zerreißscheiben- und Diffusoranordnung wird verwendet, um den Fluß von Gasen aus der Speichergaskammer in einen Airbag zu steuern.
• Die Aufblasvorrichtungsanordnung nach der Erfindung enthält übliche Treibmittel und Oxidationsmittel und erzeugt keine Feinstoffe. Durch geeignete Auswahl verschiedener Parameter in Bezug auf die Kolbenstruktur und die Eigenschaften des Speichergases kann die Leistung der Aufblasvorrichtung so zugeschnitten werden, daß sie auf spezielle Erfordernisse paßt.

Claims (19)

1. Aufblasvorrichtung (10) zum Aufblasen einer Airbaganordnung mit

einer zylindrischen Kammer (22), in welcher eine unter Druck stehende Oxidationsmittelgascharge (24) gespeichert ist,

einem Trägerrohr (12) für diese zylindrische Kammer, wobei das Trägerrohr ein erstes Ende (31) und ein zweites Ende (30) hat und das Trägerrohr einen zylindrischen Abschnitt (28) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende besitzt,

einer Zerreißscheibe und einem Diffusorgehäuse (26), die an dem zweiten Ende des Trägerrohres positioniert sind, wobei das Diffusorgehäuse Auslaßöffnungen besitzt, die durch die Zerreißscheibe dicht verschlossen sind, welche bei einer vorbestimmten Steigerung des Druckes in der zylindrischen Kammer zerreißt,

einem porösen Kolben (16) in abgedichteter Gleitbeziehung über einen wesentlichen Teil der Länge des zylindrischen Abschnittes des Trägerrohres, wobei dieser poröse Kolben flüssiges Treibmittel (18) hat, das darin durch einen dünnen Überzug (32), der für flüssiges Treibmittel undurchlässig ist, und während der Speicherung der Oxidationsmittelgascharge in der zylindrischen Kammer dicht eingeschlossen ist, und normalerweise an dem Ende des zylindrischen Abschnittes angeordnet ist, welches in Nachbarschaft zu dem ersten Ende des Trägerrohres liegt,

einer pyrotechnischen Ladung (20), die zwischen dem porösen Kolben und dem ersten Ende des Trägerrohres positioniert ist, und

einer Einrichtung (14) zum Zünden der pyrotechnischen Ladung, um Heißgas, das durch diese pyrotechnische Ladung erzeugt wurde, dazu zu bringen, den porösen Kolben in dem zylindrischen Abschnitt zu bewegen, um die Oxidationsmittelcharge in der zylindrischen Kammer zu komprimieren und zu bewirken, daß der Überzug auf der Kolbenoberfläche brennt und sich derart zersetzt, daß heiße Verbrennungsgase durch den porösen Kolben zusammen mit dem in den Poren des Kolbens gespeicherten flüssigen Treibmittel gepreßt werden, wobei der hohe Druckunterschied quer zu dem porösen Kolben das Treibmittel in der Oxidationsmittelgaskammer wirksam zerstäubt und die Kombination von hohem Druck und hoher Temperatur in der das Oxidationsmittelgas enthaltenden zylindrischen Kammer das Treibmittel-Oxidationsmittel-Gemisch explodieren läßt, um den Druck darin noch höher zu treiben, bis die Zerreißscheibe bricht und Gase durch die Diffusorauslaßöffnungen entweichen und sich in eine Airbaganordnung ausdehnen läßt.

2. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1, worin ein unter Druck stehendes Gemisch (24) von Oxidationsmittelgas und eines Inertgases in der zylindrischen Kammer (22) gespeichert ist.

3. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der poröse Kolben (16) aus porösen Materialien, wie gesinterten Metallen, gebaut ist.

4. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin der poröse Kolben (16) aus einem keramischen Material gebaut ist.

5. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin der poröse Kolben (16a) durch direkte Bearbeitung des Außendurchmessers des Kolbens so ausgebildet ist, daß er dicht in den zylindrischen Abschnitt des Trägerrohres paßt.

6. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, worin ein für flüssiges Treibmittel undurchlässiger Überzug (32) auf allen Oberflächen des porösen Kolbens (16a) einschließlich der Seitenfläche (36) desselben, die in Grenzflächengleitkontakt mit der Wandoberfläche des zylindrischen Abschnittes (28) des Trägerrohres (12) steht, vorgesehen ist.

7. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, worin ein für flüssiges Treibmittel undurchlässiger Überzug (32) auf allen Oberflächen des porösen Kolbens (16a) mit Ausnahme der Seite, die zu der pyrotechnischen Ladung (20) hinblickt, vorgesehen ist.

8. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, worin der poröse Kolben (16a) so ausgebildet ist, daß eine kleine Menge Heißgas (38), die durch die pyrotechnische Ladung (20) erzeugt wurde, durch die Grenzfläche von Kolben und zylindrischem Wandabschnitt in die Oxidationsmittelchargenkammer (22) lecken kann.

9. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der poröse Kolben (16) durch seine Befestigung in einem präzisionsbearbeiteten Ring (40) konstruiert ist, der so geformt ist, daß er Paßsitz in dem zylindrischen Abschnitt (28) des Trägerrohres (12) hat.

10. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 9, worin ein für flüssiges Treibmittel undurchlässiger Überzug (32) auf allen Oberflächen des porösen Kolbens (16) mit Ausnahme der Seite, die zu dem präzisionsbearbeiteten Ring (40') hinblickt, vorgesehen ist.

11. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 9, worin ein für flüssiges Treibmittel undurchlässiger Überzug (32) auf allen Oberflächen des porösen Kolbens (16) mit Ausnahme der Seite, die eine Grenzfläche mit dem präzisionsbearbeiteten Ring (40) hat, und der Seite, die zu der pyrotechnischen Ladung (20) hinblickt, vorgesehen ist.

12. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, worin, wenn eine kleine Menge flüssigen Treibmittels ausreicht, die Aufblasvorrichtung arbeiten zu lassen, und das gesamte in dem Kolben (16) verfügbare Innenvolumen nicht erforderlich ist, die Möglichkeit eines kompakten leichten Kolbens mit nur einem kleinen porösen Mittelbereich eröffnet wird.

13. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, worin der poröse Kolben (16) zwei voneinander beabstandete poröse Scheiben (16b, 16c) mit in einem Spalt zwischen ihnen gespeichertem flüssigem Treibmittel (18) umfaßt, wobei die poröse Scheibe (16c), die zu der Oxidationsmittelcharge (24) hinblickt, etwas vertieft in dem Ring (40) ist.

14. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 13 weiterhin mit einer Dichtungsbarriere (32) auf der porösen Scheibe (16c), die zu der Oxidationsmittelcharge (24) hinblickt und etwas in dem Ring (40) vertieft ist.

15. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, worin der poröse Kolben (16) in einer Öffnung (41) in dem präzisionsbearbeiteten Ring (40) befestigt ist und darin mit Hilfe einer Schweißung, Verbindung oder eines Preßsitzes (39) gehalten wird.

16. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin die Quelle zur Zündung in der Oxidationsmittelgaskammer von der physikalischen und chemischen Gestaltung der Aufblasvorrichtung abhängt.

17. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 16, worin das Brennmittel/Oxidationsmittel-Gemisch (24) so eingestellt ist, daß das Gemisch bei dem Druck und der Temperatur, die in der Oxidationsmittelgaskammer (22) während der Kompression des porösen Kolbens (16) erzeugt werden, selbst zündet.

18. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Zündung in der Oxidationsmittelgaskammer (22) durch heiße Gase und Strahlungsteilchen aus der Zündungsquelle der pyrotechnischen Ladung (20) verbessert wird.

19. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin eine zweite Zündquelle (14'), wie eine Zündkapsel (50), in der Wand des Trägerrohres (12) für die zylindrische Kammer (22) abstromwärts von dem porösen Kolben (16) angeordnet ist, um die Zündzeit weiter zu steuern.