DE19532022A1

DE19532022A1 - Hybrid-Gasgenerator

Info

Publication number: DE19532022A1
Application number: DE1995132022
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Chem Dr Bender; Bernhard Dipl Ing Vetter; Hermann Dipl Ing Bauer; Marc Dipl Ing Winterhalder; Franz Dipl Ing Fuerst; Siegfried Dipl Chem Dr Zeuner
Original assignee: Temic Bayern Chemie Airbag GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-06
Also published as: WO1997008020A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrich tung, insbesondere eines Prallkissens (Airbag) zum Schutz für die Insassen ei nes Kraftfahrzeugs, wobei die Rückhaltevorrichtung mittels eines in einem Druckbehälter gespeicherten inerten Gases oder Gasgemisches befüllt wird.

Hybrid-Gasgeneratoren, die ein gespeichertes Kaltgas zum Befüllen eines Prallkissens in einem Kraftfahrzeug abgestuft abgeben können, sind bei spielsweise aus den Patentschriften US 5,031,932 oder EP 0 455 435 A2 be kannt. Die darin beschriebenen Hybrid-Gasgeneratoren weisen zumindest den Nachteil auf, daß der zur Auslösung notwendige Pyrotechnikbehälter in den Druckgasbehälter eingebunden ist. Diese Bauweise läßt nur eine geringe konstruktive Anpassungsfähigkeit an die meist vorgegebene Struktur eines Kraftfahrzeugs zu. Zudem erschwert sie die Montage und Prüfung der ein zelnen Komponenten des Hybrid-Gasgenerators, so daß z. B. eine Prüfung des Hochdruckbehälters nur mit erheblichem Aufwand durchgeführt werden kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Hybrid-Gasgenerator der ein gangs genannten Art anzugeben, mit dem die vorgenannten Nachteile ver mieden werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, die eine Rückhaltevor richtung, insbesondere ein Prallkissen zum Schutz für die Insassen eines Kraftfahrzeugs mit einem inerten Gas oder Gasgemisch befüllt, bei der der mit inertem Gas oder Gasgemisch befüllte Druckbehälter wenigstens zwei, jeweils mit einer berstbaren Membrane verschlossene Austrittsöffnungen aufweist, wobei jeder Austrittsöffnung ein Modul zum Öffnen zugeordnet ist, deren Auslösung unabhängig voneinander erfolgt.

Die Vorteile der Erfindung liegen neben dem modularen Aufbau des Hy brid-Gasgenerators insbesondere darin, daß das Gas bei einer Auslösung ab gestuft in ein Prallkissen geblasen werden kann. Die modulare Bauweise er möglicht eine gute Anpassung an die Struktur eines Kraftfahrzeugs und läßt eine Prüfung der einzelnen Komponenten des Hybrid-Gasgenerator zu.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich erläu tert und anhand einer Figur dargestellt.

Die Figur zeigt einen Hybrid-Gasgenerator 1, bestehend aus einem ersten pyrotechnischen Modul 100, einem zweiten pyrotechnischen Modul 200 und einem Druckgasbehälter 300. Mittels einer formschlüssigen Verbindung 16 bzw. 26 werden beide pyrotechnischen Module 100 bzw. 200, die gleichzei tig oder zu verschiedenen Zeitpunkten ausgelöst werden können, mit dem Druckgasbehälter 300 zusammengehalten.

Jedes pyrotechnische Modul 100 bzw. 200 ist als Einschub in einem Filterge häuse 2 bzw. 3 mit Ausblasöffnungen 15 bzw. 25 angeordnet und besteht im wesentlichen aus einer Anzündeinheit 110 bzw. 216 und einer Brennkam mereinheit 120 bzw. 220. Der Druckgasbehälter 300 weist zwei Auslaßdüsen 310 und 320 auf, die jeweils mittels einer Membrane 311 bzw. 321 verschlos sen sind.

Jede Anzündeinheit 110 bzw. 210 enthält einen elektrisch Anzünder 112 bzw. 212 mit einem elektrischen Anschluß 111 bzw. 211, der vorzugsweise als Steckereinheit ausgeführt ist. Um den Hybrid-Gasgenerator 1 auszulösen, wird dem elektrischen Anzünder 112 bzw. 212 ein hoher Zündstrom zuge führt. Dadurch schmilzt ein im Innern des elektrischen Anzünders 112 bzw. 212 angeordneter Schmelzdraht und zündet eine Primärladung 113 bzw. 213. Dies hat zur Folge, daß sich eine als Verstärker dienende Sekundärla dung 114 bzw. 214 entzündet, deren Abbrandprodukte durch Düsen 116 bzw. 216 in die Brennkammereinheit 120 bzw. 220 einströmen.

In der Brennkammereinheit 120 bzw. 220 ist ein in Ring- oder Tablettenform gepreßter Festtreibstoff 121 bzw. 221 angeordnet. Volumenausgleichsmittel 122 bzw. 222 sorgen für einen sicheren Halt des Festtreibstoffs 121 bzw. 221 und verhindern eine Geräuschentwicklung während des Fahrbetriebs. Durch den Abbrand der Sekundärladung 114 bzw. 214 wird der Festtreibstoff 121 bzw. 221 entzündet und dadurch ein Heißgas freigesetzt, das durch Düsen bohrungen 123 bzw. 223 aus der Brennkammereinheit 120 bzw. 220 ent weicht.

Die Düsenbohrungen 123 bzw. 223 sind mit einer Dichtfolie 124 bzw. 224 ver schlossen, um den meist feuchtigkeitsempfindlichen Festtreibstoff 121 bzw. 221 daran zu hindern, Feuchtigkeit aufzunehmen, was zu einer Verringerung der Abbrandgeschwindigkeit des Festtreibstoffs 121 bzw. 221 führt. Außer dem kann mit Hilfe der Dichtfolie 124 bzw. 224, bei der es sich meistens um eine Aluminiumfolie handelt, der Druck bestimmt werden, der bei einer Aus lösung durch den Abbrand des Festtreibstoffs 121 bzw. 221 entsteht. Je län ger die Dichtfolie 124 bzw. 224 dem sich aufbauenden Druck widersteht, um so höher steigt der Druck in der Brennkammereinheit 120 bzw. 220.

Die Düsenbohrungen 123 bzw. 223 sind derart angeordnet, daß das aus der Brennkammereinheit 120 bzw. 220 austretende Heißgas auf die Membrane 311 bzw. 321 auftrifft, um sie aufzuschweißen. Der Durchmesser der Düsen bohrungen 123 bzw. 223 muß danach bemessen werden, wieviel Heißgas durch sie hindurchströmen muß, um in kürzester Zelt ein Durchbrennen der Membrane 311 bzw. 321 zu erreichen, so daß das im Druckgasbehälter 300 gespeicherte Kaltgas austreten kann.

Es gibt weitere Möglichkeiten, den Druckgasbehälter 300 zu öffnen. Ein sol cher Öffnungsmechanismus kann aus einem Dorn bestehen, der mechanisch, magnetisch, pyrotechnisch oder mittels einer Kombination hieraus angetrie ben wird und die Membrane 311 bzw. 321 im Fall einer Auslösung durch stößt.

In einer um die Brennkammereinheit 120 bzw. 320 angeordneten Mischkam mer 13 bzw. 23 vermischt sich das aus dem Druckgasbehälter 300 austreten de Kaltgas mit dem in der Brennkammereinheit 120 bzw. 220 erzeugten Heißgas zu einem Gasgemisch mit definierter Temperatur, die niedrig genug ist, um das Prallkissen nicht zu beschädigen. Da der weitaus größte Anteil aus dem sehr reinen Kaltgas besteht, entsteht in der Mischkammer 13 bzw. 23 ein kühles und sauberes Gasgemisch; ein aufwendiges mehrstufiges Filtersystem zum Kühlen und Reinigen des Gasstroms ist daher nicht notwendig. Vor den Ausblasöffnungen 15 bzw. 25 ist lediglich eine als Feinfilter wirkende Fil terlage 14 bzw. 24 angeordnet, die aus feinmaschigem Filtermaterial be steht und kleine Abbrandprodukte aus dem Heißgas ausfiltert.

Der Hybrid-Gasgenerator 1 kann einen symmetrischen Aufbau aufweisen, d. h. alle konstruktiven Merkmale des ersten pyrotechnischen Moduls 100 sind identisch mit den konstruktiven Merkmalen des zweiten pyrotechni schen Moduls 200, zudem entspricht die Auslaßdüse 310 in ihrem Aufbau der Auslaßdüse 320 und die Membrane 311 der Membrane 321.

Durch zeitlich versetztes Zünden der Anzündeinheiten 110 und 210 und in Folge dessen durch zeitlich versetztes öffnen der Membranen 311 und 321 sind bei einem derartigen, symmetrischen Hybrid-Gasgenerator 1 drei Abstu fungen möglich, nämlich:

- nur Auslösung des Moduls 100 oder 200,
- zuerst Auslösung des Moduls 100, anschließend Auslösung des Moduls 200 (oder umgekehrt) und
- gleichzeitige Auslösung der Module 100 und 200.

Um aber im Fall einer Auslösung das Befüllen des Prallkissens optimal an die Unfallschwere anpassen zu können, muß der Hybrid-Gasgenerator 1 in mög lichst vielen Abstufungen befüllt werden können. Hierzu eignet sich ein un symmetrischer Aufbau des Hybrid-Gasgenerators 1, wobei sich die pyrotech nischen Module 100 und 200, die Auslaßdüsen 310 und 320 und die Membra nen 311 und 321 voneinander unterscheiden und dadurch unterschiedliche Gasmengen pro Zeiteinheit hervorbringen.

Ein denkbarer unsymmetrischer Aufbau, der fertigungstechnisch einfach herzustellen ist, besteht darin, daß die Auslaßdüsen 310 und 320, die Mem branen 311 und 321 und die pyrotechnischen Module 100 und 200 in allen konstruktiven Details übereinstimmen und daß sich ausschließlich die pyro technischen Komponenten, also die Primärladungen 113 und 213, die Sekun därladungen 114 und 214 und die (Fest-)Treibstoffe 121 und 221 nur in der Art, nur in der Menge oder in Art und Menge voneinander unterscheiden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bei einer Auslösung des Prallkis sens durch zeitlich versetztes Zünden der Anzündeinheiten 110 und 210 und in Folge dessen durch zeitlich versetztes Öffnen der Membranen 311 und 321 fünf Abstufungen möglich, die im folgenden aufgeführt sind:

- nur Auslösung des Moduls 100,
- nur Auslösung des Moduls 200,
- gleichzeitige Auslösung der Module 100 und 200,
- zuerst Auslösung des Moduls 100, anschließend Auslösung des Moduls 200 und
- zuerst Auslösung des Moduls 200, anschließend Auslösung des Moduls 100.

Um abhängig von der Schwere eines detektierten Auffahrunfalls oder Auf pralls das Prallkissen in noch mehr Abstufungen befüllen zu können, kann entweder der Druckgasbehälter 300 mehr als zwei Auslaßöffnungen mit je weils einem Modul zum Öffnen aufweisen oder kann ein anderer, hauptsäch lich mechanischer Öffnungsmechanismus verwendet werden, so daß unab hängig von der Auslösung eines pyrotechnischen Moduls ein oder mehrere Öffnungen des Druckgasbehälters 300 gleichzeitig oder nacheinander geöff net werden können.

In jedem Fall müssen die Bedingungen erfüllt sein, daß zum einen durch das einströmende Gasgemisch das Prallkissen nicht beschädigt und daß zum an dern das Prallkissen aber soweit gefüllt wird, daß es seine Schutzfunktion er füllen kann.

Durch den modularen Aufbau ergibt sich eine einfache und kostengünstige Bauweise des Hybrid-Gasgenerators. Die einzelnen Module und der Druckgas behälter können getrennt vormontiert und überprüft werden, bevor bei der Endmontage alle Baugruppen miteinander verbunden werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Befüllen einer Rückhaltevorrichtung, insbesondere eines Prallkissens zum Schutz für die Insassen eines Kraftfahrzeugs, wobei die Rückhaltevorrichtung mittels eines in einem Druckbehälter (300) gespeicher ten inerten Gases oder Gasgemisches befüllt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Der Druckbehälter (300) weist wenigstens zwei Austrittsöffnungen (310, 320) auf;
b) die Austrittsöffnung (310, 320) sind jeweils mit einer berstbaren Mem brane (311, 321) verschlossen;
c) jeder Austrittsöffnung (310, 320) ist ein Modul (100, 200) zum Öffnen der jeweiligen Membrane (311, 321) zugeordnet und
d) die Auslösung der Module (100, 200) erfolgt unabhängig voneinander.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck behälter (300) im Bereich der Austrittsöffnungen (310, 320) flaschenförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (100, 200) die jeweilige flaschenförmig ausgebildete Austrittsöffnung (310, 320) im Randbereich umschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (100, 200) eine Anzündeinheit (110, 210), eine Brennkammereinheit (120, 220) und eine Mischkammer (13, 23) aufweist, die jeweils in einem Filtergehäuse (2, 3) mit Ausblasöffnungen (15, 25) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Mischkammer (13, 23) das Filtergehäuse (2, 3) die jeweilige Brennkam mereinheit (120, 220) umgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede An zündeinheit (110, 210) jeweils eine Anzünderhülse (115, 215) aufweist, in der ein elektrischer Anschluß (111, 211), ein elektrischer Anzünder (112, 212), eine Primärladung (113, 213) und eine Sekundärladung (114, 214) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brenn kammereinheit (120, 220) einen Treibstoff (121, 221) zum Erzeugen eines Heißgases enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Treibstoff (121, 221) um einen tabletten- oder ringförmigen Festtreib stoff handelt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (13, 23) jeweils eine Filterlage (14, 24) als Feinfilter angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die berst baren Membranen (311, 321) im Fall einer Auslösung durch das in der Brenn kammereinheit (120, 220) erzeugte Heißgas aufgeschweißt werden.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membranen (311, 321) im Fall einer Auslösung mit ei nem Dorn durchstoßen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn mechanisch, magnetisch, pyrotechnisch oder mittels einer Kombination hieraus angetrieben wird.