DE69802025T2 - Pyrotechnischer Gasgenerator mit einstellbarem Durchsatz und Volumen für einen Airbag - Google Patents
Pyrotechnischer Gasgenerator mit einstellbarem Durchsatz und Volumen für einen AirbagInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugsicherheit und betrifft genauer einen pyrotechnischen Heißgas-Generator zum Aufblasen von Airbags.
- Vor kurzem sind neue Generatoren auf den Markt gekommen, die es ermöglichen, mittels zweier elektrischer Initiatoren, die in zwei getrennten Brennkammern angeordnet sind, den Durchsatz des Generators in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern wie der Temperatur, der Art und der Stärke des Aufpralls, der Größe und der Position des Fahrgasts anzupassen. Das Auslösen der beiden Initiatoren wird im allgemeinen zeitlich um einige Millisekunden verschoben. Diese Verschiebung erfolgt elektronisch und zeitlich programmiert, um den Durchsatz des Generators und somit den im Airbag erhaltenen Druckpegel zu optimieren.
- Das Patent US 5 219 178 beschreibt einen pyrotechnischen Heißgas-Generator für "Fahrgast", der zwei Brennkammern aufweist, die je eine pyrotechnische Ladung und einen Initiator enthalten und die voneinander durch eine Diffusionskammer getrennt sind. Bei einem Aufprall wird eine erste Brennkammer mit Hilfe eines Initiators gezündet, und die durch die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung erzeugten Gase kommen nach Filterung in die Diffusionskammer. Diese Gase bewirken somit in einem Zeitraum der Größenordnung von zwanzig Millisekunden eine Phase des langsamen Aufblasens des Airbags, was es ermöglicht, den Fahrgast korrekt auf seinem Sitz zu positionieren. Dann wird die zweite Brennkammer initiiert, und es folgt eine Phase des schnellen Aufblasens des Airbags, die die vollständige Entfaltung des Airbags ermöglicht. Dieser Generator, der es ermöglicht, die Aufblasgeschwindigkeit des Airbags zu modulieren, kann aber je nach den Umständen nicht das Endgasvolumen begrenzen, das im Airbag freigesetzt wird.
- Die europäische Patentanmeldung EP 0 428 298, die den nächstliegenden Stand der Technik bildet, beschreibt einen pyrotechnischen Heißgas-Generator, dessen Körper aus zwei unterschiedlichen Zylindern verschiedener Länge gebildet wird, die auf ein Verbindungssystem aufgeschoben sind. Dieser Generator hat somit zwei Brennkammern, die eine Diffusionskammer umrahmen und die je von dieser letzteren durch eine Metallplatte getrennt sind, die vom Verbindungssystem gestützt wird. Je nach der Stärke des Aufpralls ist es dann möglich, entweder wahlweise eine der Brennkammern oder beide Brennkammern gleichzeitig zu initiieren. Dieses System ermöglicht es also, das erzeugte Gasvolumen zu begrenzen, es ermöglicht es dagegen nicht, die Geschwindigkeit des Aufblasens des Airbags zu verändern. Außerdem ist die Herstellung eines solchen Generators ziemlich komplex, was seine Anwendung auf dem Gebiet der Fahrzeugsicherheit beträchtlich einschränkt.
- Der Fachmann sucht also nach einem pyrotechnischen Gasgenerator, dessen Herstellung einfach und von geringen Kosten ist und der es ggf. ermöglicht, nur ein bestimmtes Gasvolumen freizusetzen und somit den Airbag nur teilweise aufzublasen, oder ein maximales Gasvolumen freizusetzen, um den Airbag vollständig aufzublasen, mit der Möglichkeit, die Aufblasgeschwindigkeit zu regeln.
- Die Erfindung betrifft also einen pyrotechnischen Heißgas-Generator für die Fahrzeugsicherheit, der insbesondere ein zylindrisches Rohr mit einer Seitenwand, deren äußere Kegellänge größer ist als sein Außendurchmesser, wobei das Rohr an jedem seiner Enden von einem Schließring verschlossen wird, in den ein Zündsystem eingefügt ist, zwei pyrotechnische Ladungen und zwei Zündsysteme, zwei innere Trennwände, die je eine ursprünglich verschlossene Düse aufweisen und so in der Seitenwand befestigt sind, daß das Rohr in einen durchgehenden vorderen Bereich, einen mit Löchern versehenen mittleren Bereich und einen durchgehenden hinteren Bereich aufgeteilt wird, wobei der vordere Bereich und der hintere Bereich je eine pyrotechnische Ladung enthalten, und ein Sicherheitsventil aufweist, das gegen die Trennwand anliegt und in der Seitenwand an der Grenze zwischen dem Zwischenbereich und dem hinteren Bereich des Rohrs befestigt ist, um den hinteren Bereich von den Gasen zu isolieren, die vom vorderen Bereich kommen, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Rohr aus einem Stück besteht,
- - die Trennwände und das Sicherheitsventil in die Seitenwand eingefalzt sind.
- Gemäß einem Merkmal der Erfindung bedingt das Sicherheitsventil also, daß das Zünden der im hinteren Bereich enthaltenen pyrotechnischen Ladung nur stattfinden kann aufgrund des Zündens des Zündsystems, das sich in diesem hinteren Bereich befindet. Dadurch ist es möglich:
- - entweder nur ein begrenztes Gasvolumen freizusetzen und folglich den Airbag nur teilweise aufzublasen, indem nur das Zündsystem initiiert wird, das sich im vorderen Bereich befindet,
- - oder den Airbag vollständig aufzublasen, indem die beiden Zündsysteme gleichzeitig oder mit einer bestimmten zeitlichen Verschiebung initiiert werden, wobei die zeitverschobene Zündung es ermöglicht, die Aufblasgeschwindigkeit des Airbags zu modulieren.
- Vorzugsweise besteht die pyrotechnische Ladung entweder aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung, die aus der Gruppe der Zusammensetzungen mit "doppelter Basis" ausgewählt wird, d. h. der Zusammensetzungen auf der Basis von Nitrocellulose und Nitroglycerin, oder aus einer pyrotechnischen Verbundzusammensetzung auf der Basis eines organischen Bindemittels und mindestens einer oxidierenden Ladung.
- Vorteilhafterweise ist jede pyrotechnische Ladung durch eine zylindrische Hülle von der Seitenwand isoliert. Dadurch wird der Nachteil, den die Zusammensetzungen "mit doppelter Basis" aufweisen, und der darin besteht, daß sie sich im Lauf der Zeit in Kontakt mit einem eisenhaltigen Werkstoff verschlechtern, vermieden, wodurch eine korrekte und zuverlässige Verbrennung der pyrotechnischen Ladung gewährleistet wird. Wenn die pyrotechnische Ladung aus einer pyrotechnischen Verbundzusammensetzung besteht, ermöglicht es außerdem die zylindrische Hülle; die die pyrotechnische Ladung enthält, einen ausreichenden Druck aufrechtzuerhalten, um das Zünden der Ladung zu garantieren und die Ladung vor der Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen.
- Vorzugsweise bildet der mit Löchern versehene Zwischenbereich einen Diffusor.
- Gemäß einem zweiten Merkmal ist im vorderen Bereich und im hinteren Bereich ein Filtrier- und Stützgitter zwischen der pyrotechnischen Ladung und der verschlossenen Düse angeordnet.
- Gemäß einem dritten Merkmal ist im vorderen Bereich und im hinteren Bereich eine Feder zwischen dem Schließring und der pyrotechnischen Ladung so angeordnet, daß sie die Ladung gegen das Filtriergitter klemmt.
- Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform umklammert im vorderen Bereich und im hinteren Bereich die zylindrische Hülle die Feder, die pyrotechnische Ladung und das Filtriergitter. Die zylindrische Hülle hat dann die Form eines zylindrischen Gehäuses, das ein geschlossenes Ende aufweist, welches gegen die Düse anliegt und als durchschlagbare Abdeckung dient.
- Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform hat im vorderen Bereich und im hinteren Bereich die zylindrische Hülle die Form einer rohrförmigen Hülle, die nur die pyrotechnische Ladung enthält, wobei die Düse dann von einer davon unterschiedlichen, durchschlagbaren Abdeckung verschlossen wird.
- Vorteilhafterweise ist ein zylindrischer Kondensator im Zwischenbereich gegen die innere Seitenwand des Rohrs angelegt. Der Kondensator kann zum Beispiel aus einer Aufwicklung von Gittern bestehen.
- Vorzugsweise liegt jede pyrotechnische Ladung in Form eines zylindrischen Blocks vor, der mehrere parallel zur Achse des Blocks verlaufende Kanäle aufweist, derart, daß diese Kanäle parallel zur Drehachse des Rohrs liegen.
- Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherheitsventil im Zwischenbereich vor der Trennwand angeordnet, die in die Seitenwand an der Grenze zwischen dem Zwischenbereich und dem hinteren Bereich des Rohrs gefalzt ist. Vorzugsweise besteht das Sicherheitsventil aus einem einstückigen, zylindrischen Bauteil, das einen Umfangsring aufweist, der über eine Zunge mit einer zentralen Scheibe verbunden ist, deren Oberfläche mindestens gleich dem Ausgangsquerschnitt der Düse ist, die von der Trennwand getragen wird.
- Ein erfindungsgemäßer Generator hat also die beiden folgenden Vorteile:
- - Einerseits wird bei der Herstellung nur eine geringe Anzahl von Bauteilen verwendet, deren Zusammenbau leicht automatisiert werden kann, was es ermöglicht, die Herstellungskosten wesentlich zu verringern und gleichzeitig ein korrektes und zuverlässiges Aufblasen des Airbags zu garantieren.
- - Andererseits gewährleistet die Tatsache, daß das erzeugte Gasvolumen oder die Aufblasgeschwindigkeit verändert werden könne, einen an die Schwere des Aufpralls angepaßten Schutz.
- Es folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3.
- Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Generator.
- Fig. 2 zeigt in teilweiser Explosionsdarstellung und in Perspektive den in Fig. 1 dargestellten Generator.
- Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Sicherheitsventils des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Generators.
- In den Fig. 1 bis 3 sieht man, daß ein pyrotechnischer Heißgas- Generator gemäß der Erfindung ein zylindrisches Rohr 1 aufweist, das aus einem ausreichend duktilen Metall besteht, um gefalzt werden zu können, d. h. ein Metall, das vorzugsweise ein Längungsvermögen von mehr als 20%, und eine Bruchfestigkeit von mehr als 400 MPa aufweist. Dieses Rohr 1 besitzt zwei offene Enden und hat eine Seitenwand 2, deren äußere Kegellänge L größer ist als sein Außendurchmesser D. Im in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel ist die Länge L im wesentlichen gleich sechs mal der Außendurchmesser D. Zwei innere Trennwände 3, 4, die je eine Düse 5, 6 tragen, sind so in die Seitenwand 2 eingefalzt, daß sie das Rohr 1 in einen durchgehenden vorderen Bereich 7, einen mit Löchern 9 versehenen Zwischenbereich 8 und einen durchgehenden hinteren Bereich 10 aufteilen.
- Im vorderen Bereich 7 und im hinteren Bereich 10 wird das offene Ende des Rohrs 1 von je einem Schließring 11 bzw. 12 verschlossen, in den ein elektrischer Zünder 13, 14 eingesetzt ist, dessen Anschluß von einem Shunt 15, 16 geschützt wird. Über dem Zünder 13, 14 sitzt eine metallische, zerbrechliche Kappe 17, 38, die ein Zündpulver enthält, wie zum Beispiel ein Pulver der Art Bor/Kaliumnitrat, und von einer Schraubenfeder 18, 19 umgeben ist. Diese Feder 18, 19 liegt sowohl gegen den Schließring 11, 12 als auch gegen ein Ende eines zylindrischen Blocks 20, 21 an, der die pyrotechnische Ladung bildet und der von neunzehn Kanälen parallel zur Achse des Blocks 20, 21 durchbohrt ist, wobei diese Achse mit der Drehachse des Rohrs 1 zusammenfällt. Das andere Ende des Blocks 20, 21 liegt in Anschlag gegen ein Filtriergitter 22, 23 an, das in bezug auf den Block 20, 21 konvex ist. Ein zylindrisches Gehäuse 24, 25, das ein offenes Ende, das gegen den Schließring 11, 12 anliegt, und ein geschlossenes Ende aufweist, das gegen die innere Trennwand 3, 4 angelegt ist, dient als durchschlagbare Abdeckung für die Düse 5, 6, die von dieser letzteren getragen wird, und umklammert die Feder 18, 19, den Block 20, 21 und das Filtriergitter 22, 23.
- Vorteilhafterweise ist die Länge des vorderen Teils 7 größere als diejenige des hinteren Teils 10, und der Block 20 in diesem vorderen Bereich 7 ist größer als der Block im hinteren Bereich 10.
- Ein Sicherheitsventil 26, das aus einem einstückigen zylindrischen metallischen Bauteil besteht und einen Umfangsring 27 aufweist, der über eine Zunge 39 mit einer zentralen Scheibe 28 verbunden ist, deren Oberfläche mindestens gleich dem Ausgangsquerschnitt der Düse 6 ist, ist im Zwischenbereich 8 vor der Trennwand 4 angeordnet, die in die Seitenwand 2 an der Grenze zwischen dem Zwischenbereich 8 und dem hinteren Bereich 10 des Rohrs 1 eingefalzt ist. Die zentrale Scheibe 28 verschließt dann die Ausgangsöffnung der Düse 6. Ein poröser zylindrischer Kondensator 29, der zum Beispiel mit Hilfe einer Aufwicklung von Gittern hergestellt wird, ist gegen die innere Seitenwand 2 im Zwischenbereich 8 angelegt und weist einerseits ein offenes Ende in Anlage gegen die Trennwand 3, die in die Seitenwand 2 an der Grenze zwischen dem vorderen Bereich 7 und dem Zwischenbereich 8 eingefalzt ist, und andererseits ein weiteres offenes Ende auf, das gegen das Sicherheitsventil 26 anliegt.
- Ein solcher Generator, der an ein multifunktionales Erfassungssystem gekoppelt ist, erlaubt die folgenden Betriebsweisen. Bei einem leichten Aufprall löst ein von einem Kollisionsdetektor ausgegebenes Signal das Zünden des Zünders 13 des vorderen Bereichs 7, der dann das Zündpulver zündet. Die erzeugten Verbrennungsgase bewirken das Zerreißen der Kappe 17 und kommen mit dem Block 20 in Kontakt, wodurch sie das Zünden dieses Blocks 20 bewirken. Wenn der Druck den Reißwert des Gehäuses 24 erreicht, das die Düse 5 verschließt, zerbricht dieses Gehäuse in der Nähe der Düse 5, und die Gase dringen in den Zwischenbereich 8 des Rohrs 1 ein, durchqueren den porösen Kondensator 29 und treten durch die Löcher 9 aus, um den Airbag aufzublasen. Aufgrund seiner Anordnung im Zwischenbereich 8 ermöglicht es das Sicherheitsventil 26 zu vermeiden, daß die vom Block 20 des vorderen Bereichs 7 erzeugten heißen Gase das Gehäuse 25 des hinteren Bereichs 10 in der Nähe der Düse 6 zerbrechen und so das Zünden des Blocks 21 bewirken.
- Wenn der Aufprall stärker ist, wird der Zünder 14 des hinteren Bereichs 10 nach dem Zünder 13 gemäß einer programmierten zeitlichen Verzögerung gezündet. In gleicher Weise wird der Block 21 gezündet, und wenn der Druck eine gewisse Schwelle erreicht, zerbricht das Gehäuse 25 in der Nähe der Düse 6. Die erzeugten Gase üben dann einen Druck auf die zentrale Scheibe 28 des Sicherheitsventils 26 aus, was ein Falten der Zunge 39 in Richtung des Gasflusses nach sich zieht. Die Gase dringen so in den Zwischenbereich 8 ein, um schließlich den Airbag aufzublasen.
- Wenn der Aufprall schwer ist, werden schließlich die beiden Zünder 13 und 14 gleichzeitig gezündet und bewirken das gleichzeitige Verbrennen der Blöcke 20 und 21.
Claims (10)
1. Pyrotechnischer Heißgas-Generator für die Fahrzeugsicherheit,
der insbesondere ein zylindrisches Rohr (1) mit einer Seitenwand
(2), deren äußere Kegellänge (L) größer ist als sein
Außendurchmesser (D), wobei das Rohr (1) an jedem seiner Enden von einem
Schließring (11, 12) verschlossen wird, in den ein Zündsystem
(13, 14) eingefügt ist, zwei pyrotechnische Ladungen und zwei
Zündsysteme (13, 14), zwei innere Trennwände (3, 4), die je eine
ursprünglich verschlossene Düse (8, 6) aufweisen und so in der
Seitenwand (2) befestigt sind, daß das Rohr (1) in einen
durchgehenden vorderen Bereich (7), einen mit Löchern (9) versehenen
mittleren Bereich (8) und einen durchgehenden hinteren Bereich
(10) aufgeteilt wird, wobei der vordere Bereich (7) und der hintere
Bereich (10) je eine pyrotechnische Ladung enthalten, und ein
Sicherheitsventil (26) aufweist, das gegen die Trennwand (4)
anliegt und in der Seitenwand (2) an der Grenze zwischen dem
Zwischenbereich (8) und dem hinteren Bereich (10) des Rohrs (1)
befestigt ist, um den hinteren Bereich (10) von den Gasen zu
isolieren, die vom vorderen Bereich (7) kommen, dadurch
gekennzeichnet, daß
- das Rohr aus einem Stück besteht,
- die Trennwände und das Sicherheitsventil in die Seitenwand
eingefalzt sind.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jecfr
pyrotechnische Ladung durch eine zylindrische Hülle (24, 25)
von der Seitenwand (2) isoliert wird.
3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
mit Löchern (9) versehene Zwischenbereich (8) einen Diffusor
bildet.
4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im
vorderen Bereich (7) und im hinteren Bereich (10) ein Filtrier-
und Stützgitter (22, 23) zwischen der pyrotechnischen Ladung
und der verschlossenen Düse (5, 6) angeordnet ist.
5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im
vorderen Bereich (7) und im hinteren Bereich (10) eine Feder (18,
19) zwischen dem Schließring (11, 12) und der pyrotechnischen
Ladung so angeordnet ist, daß sie die Ladung gegen das
Filtriergitter (22, 23) klemmt.
6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im
vorderen Bereich (7) und im hinteren Bereich (10) die
zylindrische Hülle (24, 25) die Feder (18, 19), die pyrotechnische Ladung
und das Filtriergitter (22, 23) umklammert.
7. Generator nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Kondensator (29) im
Zwischenbereich (8) gegen die innere Seitenwand (2) des Rohrs (1) angelegt
ist.
8. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede
pyrotechnische Ladung in Form eines zylindrischen Blocks (20,
21) vorliegt, der mehrere parallel zur Achse des Blocks (20, 21)
verlaufende Kanäle aufweist, derart, daß diese Kanäle parallel
zur Drehachse des Rohrs (1) liegen.
9. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sicherheitsventil (26) im Zwischenbereich (8) vor der Trennwand
(4) angeordnet ist, die in die Seitenwand (2) an der Grenze
zwischen dem Zwischenbereich (8) und dem hinteren Bereich (10)
des Rohrs (1) gefalzt ist.
10. Generator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Sicherheitsventil (26) aus einem einstückigen, zylindrischen
Bauteil besteht, das einen Umfangsring (27) aufweist, der über
eine Zunge (39) mit einer zentralen Scheibe (28) verbunden ist,
deren Oberfläche mindestens gleich dem Ausgangsquerschnitt
der Düse (6) ist, die von der Trennwand (4) getragen wird.
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