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DE112007002052B4 - Pyrotechnischer Gasgenerator mit einem perforierten rohrförmigen Gehäuse - Google Patents

Pyrotechnischer Gasgenerator mit einem perforierten rohrförmigen Gehäuse Download PDF

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Abstract

Pyrotechnischer Gasgenerator (1) für die Kraftfahrzeugsicherheit, wobei der Gasgenerator (1) ein geschlossenes rohrförmiges Gehäuse (10) umfasst, enthaltend: – mindestens eine Verbrennungskammer (C; C1, C2) mit einer pyrotechnischen Ladung (3), die von einem Schüttmaterial gebildet ist, wobei deren Verbrennung von einem der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) zugeordneten Zünder (2) ausgelöst wird; – mindestens eine Verteilerkammer (T; T1, T2), die der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) zugeordnet und mit ihr/ihnen über mindestens eine Düse (130) kommuniziert, die das durch Verbrennung der Ladung (3) erzeugte Gas empfängt/empfangen und dazu dient/dienen, das Gas nach außen über mindestens eine in dem Gehäuse (10) gebildete Austrittsöffnung (100) entweichen zu lassen; wobei: – die mindestens eine Verbrennungskammer (C; C1, C2) und die mindestens eine Verteilerkammer (T; T1, T2) longitudinal versetzt sind, wobei sich die mindestens eine Düse (130) ebenfalls longitudinal erstreckt; – ein Bereich (14) des Gehäuses (10), der in Bezug zu der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) angeordnet ist, frei von mit der Außenseite kommunizierenden Öffnungen ist; – und die mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) longitudinal eine perforierte rohrförmige Trennwand (5) umfasst, wobei der innere Raum davon ein Volumen zum Aufnehmen und Halten der Ladung (3) bildet, während der periphere Raum, der zwischen der Trennwand (5) und dem Gehäuse (10) liegt, frei von Ladung ist und mindestens einen Durchlass zum Auslassen von Verbrennungsgas zu der mindestens einen Verteilerkammer (T; T1, T2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) im Querschnitt eine Mehrzahl von Teilen (51), die gegen das Gehäuse (10) anliegen, und dazwischen angeordnete Teile mit kleinerem Durchmesser, die eine Mehrzahl von Korridoren (E) für die Abführung von Gasen in Richtung der mindestens einen Verteilerkammer (T; T1, T2) bilden, aufweist, und dass das Ende der mindestens einen Trennwand (5), das benachbart zu der mindestens einen Düse (130) angeordnet ist, gegen ein Gitter (4) zum Schutz der mindestens einen Düse (130) anliegt oder die Trennwand (5) an diesem Ende eine perforierte Bodenwand aufweist, die direkt an mindestens einer Trennwand (13), in der die mindestens eine Düse (130) geformt ist, anliegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Gasgenerator für die Kraftfahrzeugsicherheit.
  • Dieser ist insbesondere zum Aufblasen eines im Englischen als „airbag” bekannten Sicherheitskissens ausgebildet.
  • Solch ein Gasgenerator umfasst im Allgemeinen ein geschlossenes Gehäuse, das mindestens eine eine pyrotechnische Ladung enthaltende Verbrennungskammer umschließt, wobei die Verbrennung von einem mit dieser Kammer verbundenen Zünder ausgelöst wird. Der Gasgenerator umfasst weiterhin mindestens eine mit der Verbrennungskammer verbundene Verteilerkammer, welche die durch die Verbrennung der Ladung erzeugten Gase empfängt und sicherstellt, dass diese über mindestens eine in dem Gehäuse geformte Auslassöffnung nach außen entweichen.
  • Wenn die pyrotechnische Ladung von Pastillen gebildet wird und das Verhältnis L/D des Gasgenerators größer als 1 ist (L = Länge des Gasgenerators, D = Durchmesser), können Verbrennungsprobleme auftreten.
  • Tatsächlich können Situationen auftreten, in denen die Verbrennung mindestens in einem Teil der Ladung konzentriert ist. Tatsächlich werden während der Zündung der Ladung nur die dem Zünder gegenüberliegenden Pastillen korrekt gezündet. Die anderen Pastillen werden von diesen ersten Pastillen verdeckt und stehen deshalb nicht in Verbindung mit ausreichend heißem Gas, um korrekt zu zünden. Die Verbrennung der ersten Pastillen erzeugt einen lokalen Überdruck, die beim Entdeckeln der Verbrennungskammer den Rest der Ladung zerstören oder durch den vorbeiströmenden Gasstrom erheblich erodieren kann.
  • Zerbrechende Pastillen verursachen eine ungewollte scharfe Vergrößerung der Verbrennungsoberfläche, woraus eine scharfe Erhöhung des Drucks in der Verbrennungskammer resultiert, was den Betrieb des Gasgenerators stört.
  • Weiterhin wird eine Erosion der Ladung vorangetrieben und zufallsbedingt, was die Wiederholbarkeit der Verbrennung beeinträchtigt.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, brennbare Ladungsblöcke mit einer zentralen Öffnung, die eine Leitung bildet, zu verwenden, wobei die Öffnung einen Auslasskanal für Gase bildet, was zu einer gleichmäßigen und kontinuierlichen Verbrennung führt. Die zentrale Öffnung stellt ebenfalls ein Gehäuse für den Zünder bereit.
  • Die Verwendung einer solchen Ladung in Form eines Blocks ist problematisch im Zusammenhang mit einem rohrförmigen Gasgenerator von erheblich länglicher Form (großes L/D-Verhältnis). Tatsächlich erhöht für dieselbe Masse an Treibsatz die Verwendung eines Blocks die Abmessungen des Gasgenerators.
  • Solch ein Gasgenerator wird insbesondere in einem Fahrzeug, auf dem oberen Niveau einer Tür, angeordnet, um einen als „Vorhang-Airbag” bekannten Airbag aufzublasen, oder integriert in einen Sitz zum Aufblasen eines Seitenairbags.
  • Das obige Problem ist umso schwieriger zu lösen, als herkömmlicherweise in diesem Typ von Gasgenerator eine pyrotechnische Schüttladung, das heißt eine Ladung bestehend aus einem Pulvergranulat oder Pastillen aus pyrotechnischem Material verwendet wird.
  • Ein Gasgenerator mit konzentrischer Struktur ist in dem Dokument US 2006/0 082 112 A1 beschrieben. In seinem Zentrum erstreckt sich eine Verbrennungskammer, wobei die Wand Düsen bildende Öffnungen aufweist. Es wird daraufhingewiesen, dass diese durch einen metallischen Film blockiert werden können, damit der Druck ein bestimmtes Niveau erreichen und dadurch die Zündung erleichtert werden kann. Diese Wand stellt daher die Begrenzung der Verbrennungskammer dar.
  • JP 2005 112 003 A offenbart einen pyrotechnischen Gasgenerator nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • DE 11 2006 001 781 T5 und DE 10 2004 060 838 A1 offenbaren weitere Gasgeneratoren.
  • DE 20 2005 011 657 U1 offenbart einen Siebeinsatz für einen Gasgenerator, der parallel zur Längsachse verlaufende Einbuchtungen aufweist, die in einem eingebauten Zustand des Siebeinsatzes zur Schaffung von Expansionsräumen in einem Gehäuse dienen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das obige Problem zu lösen, indem ein Gasgenerator des zuvor genannten Typs vorgeschlagen wird, wobei die Verbrennung der Ladung perfekt regelmäßig und kontinuierlich erfolgt, ohne Risiko einer Überhöhung während der Verbrennung derselben.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Aus dem oben Gesagten wird deutlich, dass die perforierte rohrförmige Trennwand zwei Funktionen erfüllt.
  • Erstens bildet und begrenzt sie ein Volumen zum Aufnehmen und Halten der brennbaren Schüttladung.
  • Desweiteren begrenzt die Trennwand mit dem Gehäuse des Gasgenerators, das in diesem Bereich keine mit der äußeren Umgebung kommunizierende Öffnung aufweist, mindestens einen Korridor (oder Ableitung) zum Ableiten von Verbrennungsgasen in die Richtung der Verteilerkammer. Aufgrund der Bereitstellung dieses Korridors zirkulieren die Gase frei, halten die Verbrennung aufrecht und entweichen über die Verteilerkammer.
  • Weitere vorteilhafte und nicht beschränkenden Merkmale des Gasgenerators sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsformen erläutert. Diese Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen, in denen:
  • 1 eine Querschnittansicht, gemäß einer longitudinalen Mittelebene, einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasgenerators ist,
  • 2 eine Querschnittansicht, gemäß der Ebene 2-2 in 1, dieses Gasgenerators ist,
  • 3 eine der 1 ähnliche Ansicht einer Ausführungsform des Gasgenerators, genannt „mit Band”, ist, und
  • 4 ebenfalls eine Querschnittansicht gemäß einer longitudinalen Mittelebene einer dritten Ausführungsform eines Gasgenerators ist, der mehrere Verbrennungskammern, sowie zwei Bänder, aufweist.
  • Der in 1 gezeigte pyrotechnische Gasgenerator 1 umfasst ein rohrförmiges, zylindrisches Gehäuse 10, wobei die Wand an jedem ihrer Enden auf scheibenförmige Ringe 11 bzw. 12 gesteckt ist. Nicht dargestellte ringförmige Teile, die sich nach innen erstrecken, stellen eine Blockierung der Wand auf den Ringen sicher.
  • In ähnlicher Weise liegt die Wand an einer zusätzlichen, ebenfalls scheibenförmigen Trennwand 13 an, die sich parallel zu den Ringen 11 und 12 erstreckt.
  • Diese Trennwand wird von einer Öffnung 130, die eine Düse bildet, durchquert, wie im Folgenden beschrieben. In einer nicht gezeigten alternativen Ausführungsform kann die Anzahl der Öffnungen größer als eins sein. Das Gehäuse 10, sowie auch die Ringe 11 und 12 und die Trennwand 13, sind aus Metall mit hoher mechanischer und thermischer Festigkeit gefertigt.
  • Jedoch besteht das Gehäuse 10 aus einem Metall mit ausreichender Duktilität, um Crimpen zu gestatten.
  • Die Trennwand 13 teilt das Innere des Gehäuses 10 in zwei longitudinal (in der Länge eine nach der anderen) versetzte Kammern, nämlich eine Verbrennungskammer C und eine Verteilerkammer T. Die Öffnung 130 erstreckt sich ebenfalls longitudinal, das heißt parallel zu der Hauptachse des Gasgenerators.
  • Der Gasgenerator umfasst einen Zünder 2, der mit einer pyrotechnischen Ladung 3 verbunden ist. Diese zwei Elemente sind beide in der Verbrennungskammer C angeordnet, positioniert rechts in der Figur.
  • In einer per se bekannten Weise ist der Zünder in dem zentralen Teil des Rings 11 befestigt. Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist dieser Zünder an einem Ende der Verbrennungskammer montiert, während die mit einer Düse versehene Trennwand 13 an dem anderen Ende der Kammer montiert ist.
  • Die in der Verbrennungskammer enthaltene Ladung 3 ist eine Schüttladung, hier bestehend aus Treibstoffpastillen (Propergol-Pastillen).
  • Ein konisches Gitter 4 mit Öffnungen 40 liegt an der Trennwand 13 an und verhindert, dass Treibstoffpastillen oder Fragmente davon in die Düse 130 gelangen und diese mindestens teilweise zusetzen.
  • Der Begriff „Gitter” bedeutet irgendein perforiertes Element, wobei die Öffnungen das Durchtreten von Gasen erlauben, deren Größe jedoch so gewählt ist, dass sie ein Hindernis für den Durchtritt von Pastillen darstellen.
  • Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Bereich 14 des Gehäuses 10, der in Bezug zu der Verbrennungskammer C angeordnet ist, frei von jeder mit der Außenseite kommunizierenden Öffnung.
  • Weiterhin umfasst die Verbrennungskammer C longitudinal eine perforierte rohrförmige Trennwand 5, wobei der innere Raum ein Volumen zum Aufnehmen und Halten der Ladung begrenzt, während der periphere Raum zwischen der Trennwand 5 und dem Gehäuse 10 frei von Ladung ist und mindestens einen Korridor E zum Entweichen von Verbrennungsgasen in der Richtung der Verteilerkammer darstellt.
  • In der Ausführungsform der Figuren sind das Gehäuse 10 und die Trennwand 5 koaxial.
  • Die Trennwand 5 ist an ihren beiden Enden offen und ist zu der Seite der Trennwand 13 hin auf dem zuvor beschriebenen Gitter 4 gehalten.
  • Wie in 2 genauer gezeigt ist, weist die Trennwand 5 einen Querschnitt auf, der im Wesentlichen in einem Kreis eingeschrieben ist und eine gezackte Kontur aufweist, wobei die Teile 51 mit größerem Durchmesser gegen das Gehäuse 10 anliegen.
  • Aufgrund dieser Ausbildung ist die Trennwand 5 relativ zu dem Gehäuse positioniert, ohne dass Zentriermittel relativ zu diesem erforderlich sind. Die resultierenden Zacken begrenzen eine entsprechende Zahl von Korridoren E für die Zirkulation und Abführung von Gasen in die Richtung der Verteilerkammer T.
  • In einer Variante, die nicht in den Figuren gezeigt ist, weist die Trennwand 5 an einem ihrer Enden eine perforierte Bodenwand auf, die direkt an der Trennwand 13 anliegt. Mit anderen Worten kann auf das Gitter 4 verzichtet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform, ebenfalls nicht gezeigt, kann die Trennwand 5 einen streng kreisförmigen Querschnitt aufweisen, was die Verwendung von Blockiermitteln (Abstandshaltern) für die Trennwand relativ zu dem Gehäuse erforderlich machen kann.
  • Die in 3 gezeigte Ausführungsform hat eine ähnliche Struktur wie der Gasgenerator aus 1. Sie ist jedoch mit einem Band 6 ausgestattet, das eine zusätzliche pyrotechnische Ladung umschließt, beispielsweise in Form eines gelförmigen Treibsatzes (Popergols). Solch eine Struktur ist per se bekannt, insbesondere von dem Dokument FR-A-2 845 989 .
  • Mit solch einem Gasgenerator findet, sobald eine Menge heißen Gases die Verteilerkammer erreicht, eine Verbrennung der in dem Band enthaltenen Ladung statt, welche dann durch die Ausgangsöffnung 100 entweicht und eine zusätzliche Speisung für den mit dem Gasgenerator verbundenen Airbag bereitstellt, um diesen kontinuierlich aufzublasen.
  • Die Ausführungsform gemäß 4 bezieht sich auf einen Gasgenerator mit einem Zünder 2, der in einer intermediären Position angeordnet ist mit einer Orientierung senkrecht zu einer zentralen Verbrennungskammer C, die mittels zweier Trennwände 15 mit zusätzlichen, entgegengesetzt zueinander angeordneten Verbrennungskammern C1 und C2 kommuniziert.
  • Diese Verbrennungskammern C1 und C2 kommunizieren jeweils weiter mit einer Verteilerkammer T1 und T2, die jeweils ein Band 6 aufnimmt.
  • In dieser Ausführungsform ist jede der Verbrennungskammern C1 und C2 mit einer Trennwand 5 wie oben beschrieben ausgestattet.

Claims (4)

  1. Pyrotechnischer Gasgenerator (1) für die Kraftfahrzeugsicherheit, wobei der Gasgenerator (1) ein geschlossenes rohrförmiges Gehäuse (10) umfasst, enthaltend: – mindestens eine Verbrennungskammer (C; C1, C2) mit einer pyrotechnischen Ladung (3), die von einem Schüttmaterial gebildet ist, wobei deren Verbrennung von einem der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) zugeordneten Zünder (2) ausgelöst wird; – mindestens eine Verteilerkammer (T; T1, T2), die der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) zugeordnet und mit ihr/ihnen über mindestens eine Düse (130) kommuniziert, die das durch Verbrennung der Ladung (3) erzeugte Gas empfängt/empfangen und dazu dient/dienen, das Gas nach außen über mindestens eine in dem Gehäuse (10) gebildete Austrittsöffnung (100) entweichen zu lassen; wobei: – die mindestens eine Verbrennungskammer (C; C1, C2) und die mindestens eine Verteilerkammer (T; T1, T2) longitudinal versetzt sind, wobei sich die mindestens eine Düse (130) ebenfalls longitudinal erstreckt; – ein Bereich (14) des Gehäuses (10), der in Bezug zu der mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) angeordnet ist, frei von mit der Außenseite kommunizierenden Öffnungen ist; – und die mindestens einen Verbrennungskammer (C; C1, C2) longitudinal eine perforierte rohrförmige Trennwand (5) umfasst, wobei der innere Raum davon ein Volumen zum Aufnehmen und Halten der Ladung (3) bildet, während der periphere Raum, der zwischen der Trennwand (5) und dem Gehäuse (10) liegt, frei von Ladung ist und mindestens einen Durchlass zum Auslassen von Verbrennungsgas zu der mindestens einen Verteilerkammer (T; T1, T2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) im Querschnitt eine Mehrzahl von Teilen (51), die gegen das Gehäuse (10) anliegen, und dazwischen angeordnete Teile mit kleinerem Durchmesser, die eine Mehrzahl von Korridoren (E) für die Abführung von Gasen in Richtung der mindestens einen Verteilerkammer (T; T1, T2) bilden, aufweist, und dass das Ende der mindestens einen Trennwand (5), das benachbart zu der mindestens einen Düse (130) angeordnet ist, gegen ein Gitter (4) zum Schutz der mindestens einen Düse (130) anliegt oder die Trennwand (5) an diesem Ende eine perforierte Bodenwand aufweist, die direkt an mindestens einer Trennwand (13), in der die mindestens eine Düse (130) geformt ist, anliegt.
  2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) und die mindestens eine Trennwand (5) koaxial sind.
  3. Gasgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (4) kegelförmig ist mit einer Basis, die gegen die mindestens eine Trennwand (13) anliegt.
  4. Gasgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (1) mit mindestens einem eine pyrotechnische Ladung enthaltenden Band (6) versehen ist, mit einem sich in das Innere der mindestens einen Verteilerkammer (T; T1, T2) öffnenden Ende.
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