DE19541924A1 - Two stage gas generator for vehicle occupant safety airbag - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a gas generator according to the preamble of the saying 1.
Durch die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 195 20 847 ist ein zweistufiger Gasgenerator für einen Kraftfahrzeug-Airbag bekannt, bei dem gaser zeugende Stoffe in einer ersten Kammer von einem elektrischen Anzünder ange zündet werden, so daß ein durch diesen Abbrand entstehendes Gas eine personen seitige Abdeckung des Airbags öffnet und anschließend den Airbag entfaltet. Gleichzeitig zündet der Anzünder eine gaserzeugende Hilfsladung in einem Vertei lerrohr zur Anzündung einer gaserzeugenden Treibladung einer wesentlich größe ren zweiten Kammer. Das Gas dieser Treibladung bläst dann den Airbag vollstän dig auf.The unpublished German patent application P 195 20 847 is a two-stage gas generator for a motor vehicle airbag known in the gas generating substances in a first chamber from an electric igniter be ignited so that a gas resulting from this burnup can cause a person side cover of the airbag opens and then the airbag deploys. At the same time, the igniter ignites a gas-generating auxiliary charge in a distributor Tube for igniting a gas-generating propellant charge of a significant size ren second chamber. The gas from this propellant then completely blows the airbag dig on.
Bei diesem zweistufigen Aufblasvorgang besteht das Problem, daß der zeitliche Abstand zwischen dem Abbrand in der ersten und in der zweiten Kammer sehr starken, temperaturabhängigen Schwankungen unterliegt bei einem Temperatur band von minus 35° C bis plus 85° C. Bei hoher Temperatur ergibt sich eine sehr kurze Verzögerungszeit, dagegen ist die Verzögerungszeit bei niedriger Tempera tur extrem lang. Bei hoher Temperatur waren die Druckimpulse der beiden Treib ladungen derart, daß die Gefahr einer Überlastung des Airbags bestand. Demge genüber wird bei niedriger Temperatur der Airbag zu langsam aufgeblasen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann in dem Verteilerrohr anzündseitig eine zeit verzögernde pyrotechnische Ladung vorgesehen sein. Sie soll einen im Zeitablauf definierten Abbrand sicherstellen. Hier variieren die Zeiten aufgrund nicht definier ter Druckbedingungen zu stark.The problem with this two-stage inflation process is that the time Distance between the burns in the first and in the second chamber very much strong, temperature-dependent fluctuations are subject to a temperature band from minus 35 ° C to plus 85 ° C. At high temperature there is a very short delay time, on the other hand is the delay time at low temperature extremely long. At high temperature, the pressure impulses from the two were blowing loads such that there was a risk of overloading the airbag. Demge compared to this, the airbag is inflated too slowly at a low temperature. At A further embodiment can ignite a time in the distributor pipe retarding pyrotechnic charge may be provided. It should one over time ensure defined burn-up. Here the times vary due to undefined pressure conditions too strong.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator vorzuschlagen, der die geforderten Aufblaszeiten eines Airbags in dem Temperaturband von minus 35° C bis plus 85° C gewährleistet. Weiterhin soll der Gasgenerator kompakt gebaut sein, so daß er auch in anderen Bereichen ohne weiteres einsetzbar ist.The invention has for its object to propose a gas generator the required inflation times of an airbag in the temperature range of minus 35 ° C up to plus 85 ° C guaranteed. Furthermore, the gas generator is said to be compact be so that it can also be used in other areas.
Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.The invention solves this problem according to the characterizing features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entneh men.Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims men.
Durch die Erfindung ist das zeitgerechte Airbag-Aufblasen in dem Temperaturbe reich von minus 35° C bis plus 85° C auf konstruktiv einfache und platzsparende Weise gewährleistet.Due to the invention, airbag inflation is timely in the temperature zone range from minus 35 ° C to plus 85 ° C on structurally simple and space-saving Way guaranteed.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist funktionssicher und daher in allen Berei chen, auch im militärischen Bereich einsetzbar.The gas generator according to the invention is reliable and therefore in all areas Chen, can also be used in the military area.
Der Airbag oder andere aufzublasende oder anzutreibende Einrichtungen werden materialschonend in maximal kurzer mit Gas gefüllt oder beaufschlagt.The airbag or other devices to be inflated or driven Gently filled or pressurized with gas in a short time.
Die benötigten Energieträger weisen in der Summe eine Masse auf, die etwa 40% der bei konventiellen Gasgeneratoren benötigten Energieträgern entspricht.The required energy carriers have a total mass that is about 40% corresponds to the energy sources required for conventional gas generators.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Airbag ist anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention for an airbag is based on the drawing described below. It shows:
Fig. 1 einen rohrförmigen Gasgenerator im Querschnitt, Fig. 1 is a tubular gas generator in cross section,
Fig. 2 eine Hülse nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht und Fig. 2 shows a sleeve according to Fig. 1 in a perspective view
Fig. 3, 4 pyrotechnische Sätze. Fig. 3, 4 pyrotechnic actuators.
Ein Gasgenerator 1 besteht aus einem Deckel 2 mit elektrischen Anzünder 3, einem Enddeckel 4, einem mit den genannten Deckeln 2, 4 bei 5 verschraubten Gehäuse 6 und einem Zwischenstück 7 zur Abstützungen eines Anzündrohres 8 und eines Verteilerrohres 9 mit Öffnungen 10, wobei diese Rohre 8, 9 an den Deckeln 2, 4 formschlüssig gehalten sind. A gas generator 1 consists of a cover 2 with electrical igniter 3 , an end cover 4 , a housing 6 screwed to the mentioned covers 2 , 4 at 5 and an intermediate piece 7 for supporting an ignition tube 8 and a distributor tube 9 with openings 10 , these tubes 8 , 9 are held in a form-fitting manner on the lids 2 , 4 .
Das Zwischenstück 7 teilt das Gehäuse 6 in zwei Kammern 20, 21 mit darin ange ordneten, gaserzeugenden Treibladungen 22, 23. Die Treibladungen 22, 23 sind granuliert und in Aluminiumfolien 24, 25 eingeschweißt oder es können nur Alu miniumfolien 15, 16 von innen gegen die Ausblasdüsen bzw. Öffnungen 38, 40 geklebt sein.The intermediate piece 7 divides the housing 6 into two chambers 20 , 21 with gas-generating propellant charges 22 , 23 arranged therein. The propellant charges 22 , 23 are granulated and welded into aluminum foils 24 , 25 or only aluminum foils 15 , 16 can be glued from the inside against the blow-out nozzles or openings 38 , 40 .
Das Anzündrohr 8 weist radiale Bohrungen 26, eine bei 19 formschlüssig gehaltene Düsenplatte 27 mit einer einzigen kalibrierten Düse 28 sowie abströmseitig eine Vorkammer 29 mit einem definierten Volumen auf.The ignition tube 8 has radial bores 26 , a nozzle plate 27 held at 19 in a form-fitting manner with a single calibrated nozzle 28 and an antechamber 29 on the outflow side with a defined volume.
Im Anschluß an die Vorkammer 29 ist abströmseitig in dem Zwischenstück 7 ein zeitverzögernder pyrotechnischer Satz 30 vorgesehen. Dieser Satz 30 besitzt eine Satzhöhe 31 von 3,1 mm mit einer Verzögerungszeit von 8 ms bei einem Gewicht von 300 mg und ist in eine Hülse 32 aus Aluminium gepreßt, wobei abbrandseitig im Boden 33 großflächige Bohrungen 34 vorgesehen sind. Eine weitere Ausfüh rung des pyrotechnischen Satzes 30 weist bei einem Gewicht von 200 mg eine Preßhöhe von 2,1 mm eine Brennzeit von 4 ms auf.Following the antechamber 29 , a time-delaying pyrotechnic set 30 is provided on the outflow side in the intermediate piece 7 . This set 30 has a set height 31 of 3.1 mm with a delay time of 8 ms with a weight of 300 mg and is pressed into a sleeve 32 made of aluminum, with large-area bores 34 being provided in the base 33 on the side of the fire. A further embodiment of the pyrotechnic set 30 has a pressing height of 2.1 mm and a burning time of 4 ms at a weight of 200 mg.
Die Hülse 32 ist im Zwischenstück 7 mechanisch gesichert.The sleeve 32 is mechanically secured in the intermediate piece 7 .
Im Anschluß an den pyrotechnischen Satz 30 befindet sich abbrandseitig in dem Verteilerrohr 9 entweder ein sogenanntes Leervolumen 18 oder eine ebenfalls in Aluminiumfolie 35 eingeschweißte, gaserzeugende Hilfsladung 36 oder Verstärker ladung.Following the pyrotechnic set 30 there is either a so-called empty volume 18 or a gas-generating auxiliary charge 36 or booster charge also welded in aluminum foil 35 in the distributor tube 9 .
Ein Lochblech 37 umgibt den Gasgenerator 1 umfangsseitig und besitzt eine große Öffnung 39. Zwischen dem Gehäuse 6 und dem Lochblech 37 liegt ein Siebpaket 41.A perforated plate 37 surrounds the gas generator 1 on the circumference and has a large opening 39 . A screen packet 41 lies between the housing 6 and the perforated plate 37 .
Der elektrische Anzünder 3 erzeugt heiße Gase mit hohem Druck. Diese gelangen einerseits durch die radialen Bohrungen 26 zur Treibladung 22 und zünden diese an. Dadurch strömen Treibgase durch die Öffnungen 40, das Siebpaket 41 und durch die Öffnungen 39 in einen nicht gezeichneten Airbag und eröffnen eine ebenfalls nicht gezeichnete Abdeckung und entfalten diesen Airbag. The electric igniter 3 generates hot gases with high pressure. These reach the propellant charge 22 through the radial bores 26 and ignite them. As a result, propellant gases flow through the openings 40 , the sieve packet 41 and through the openings 39 into an airbag (not shown) and open a cover (also not shown) and deploy this airbag.
Andererseits gelangen durch die Düse 28 ebenfalls heiße Gase. Innerhalb der Vor kammer 29 entwickelt sich nun ein Druck, der dabei die Abbrandgeschwindigkeit des pyrotechnischen Satzes 30 bestimmt. Die Höhe des Druckes wird von der Dü se 28 bestimmt. Die angebrannte Reaktionszone des zeitverzögernden Satzes 30 brennt dann kontinuierlich in einer definierten Zeit im ms-Bereich bis zu den Boh rungen 34 im Boden 30 der Hülse 32 und zündet dann entweder direkt über die Öffnungen 10 die Treibladung 23 an oder indirekt über die Hilfsladung 36 im Ver teilerrohr 9.On the other hand, hot gases also pass through the nozzle 28 . Within the pre-chamber 29 , a pressure now develops, which determines the rate of combustion of the pyrotechnic charge 30 . The amount of pressure is determined by the nozzle 28 . The burned reaction zone of the time-delayed set 30 then burns continuously in a defined time in the ms range up to the holes 34 in the bottom 30 of the sleeve 32 and then ignites the propellant charge 23 either directly via the openings 10 or indirectly via the auxiliary charge 36 in the Ver distributor pipe 9 .
Der Satz 30 besteht aus 55 Gew.-% Kaliumperchlorat, 30 Gew.-% Zirkonpulver und 15 Gew.-% Borpulver mit zum Verpressen geeigneter Körnung. Dieser Satz 30 kann mit einem Bindemittel wie Chlorkautschuk oder Nitrocelluse und andere mit maximal 10 Gew.-%-Anteil versehen sein. Ebenso kann dieser Satz 30 bis zu 25 Gew. -% Bor aufweisen.Set 30 consists of 55% by weight of potassium perchlorate, 30% by weight of zirconium powder and 15% by weight of boron powder with a grain size suitable for pressing. This set 30 can be provided with a binder such as chlorinated rubber or nitrocellulose and others with a maximum of 10% by weight. Likewise, this set can have 30 up to 25% by weight boron.
Die Aluminiumfolie 35 der Hilfsladung 36 gewährleistet einen ausreichend schnel len Abbrand, indem die Aluminiumfolie 35 die Öffnungen 10 solange verschließt, bis die Aluminiumfolie 35 durch ein ausreichend großes Druckniveau geöffnet wird. Danach strömen die Anzündschwaden aus dem Verteilerrohr 9 in die Kam mer 21 und entzünden die in der Aluminiumfolie 25 eingeschweißte Treibladung 23. Auch hier ist ein entsprechendes Druckniveau Voraussetzung, um abströmsei tig die Aluminiumfolie 25 zu überwinden. Die Gase strömen dann über die Öffnun gen 38 aus dem Gehäuse 6 ab und werden über das Siebpaket 41 gefiltert. Die über die Öffnungen 39 abströmenden Gase bewirken dann die vollständige Füllung des Airbags.The aluminum foil 35 of the auxiliary charge 36 ensures a sufficiently rapid combustion by the aluminum foil 35 closing the openings 10 until the aluminum foil 35 is opened by a sufficiently high pressure level. Then the fumes from the distributor pipe 9 flow into the chamber 21 and ignite the propellant charge 23 welded into the aluminum foil 25 . Here too, a corresponding pressure level is a prerequisite for overcoming the aluminum foil 25 on the outflow side. The gases then flow through the openings 38 from the housing 6 and are filtered through the sieve packet 41 . The gases flowing out through the openings 39 then cause the airbag to be completely filled.
Durch die Aluminiumfolien wird erreicht, daß keine Feuchtigkeit in die Treibla dungen 22, 23 gelangt und daß der Druck in den Kammern 20, 21 zunächst bis zum Berstdruck der Aluminiumfolien 24, 25 ansteigen muß. Hierdurch wird insbe sondere im Tieftemperaturbereich (< 0°C) ein hinreichend schneller Abbrand ge währleistet.The aluminum foils ensure that no moisture gets into the Treibla openings 22 , 23 and that the pressure in the chambers 20 , 21 must first rise to the bursting pressure of the aluminum foils 24 , 25 . This ensures a sufficiently fast burn-up, especially in the low temperature range (<0 ° C).
Die Hilfsladung 36 wirkt als Verstärkungsladung; sie ist nicht bei jeder Treibladung 23 notwendig. Die Verwendung der Hilfsladung 36 hängt von der Beschaffenheit der Treibladung 23, insbesondere deren Anzündwilligkeit ab. Die Hilfsladung kann in gepreßter, gekörnter oder in pulvriger Form vorliegen. The auxiliary charge 36 acts as a booster charge; it is not necessary for every propellant charge 23 . The use of the auxiliary charge 36 depends on the nature of the propellant charge 23 , in particular its willingness to ignite. The auxiliary charge can be in compressed, granular or powder form.
Nach Fig. 3 ist ein pyrotechnischer Preßling 50 in eine Hülse 51 aus Aluminium eingepreßt. Die Hülse 51 ist an einer Stirnseite 52 vollständig geöffnet, während sie auf der gegenüberliegenden Seite einen schmalen, ringförmigen Bund 53 aufweist. Der Preßling 50 besitzt eine konische Aussparung 54 und eine geschlossene Seite 59. Der Öffnungsdurchmesser 55 der konischen Aussparung 54 ist identisch mit einer Öffnung 56 der Hülse 51. Die konische Aussparung 54 verkleinert sich in Richtung auf die geschlossene Seite 59 der Hülse 51. Die Länge der konischen Aussparung 54 ist mit 57 und die Länge bzw. Schichtdicke des geschlossenen Be reiches der Pyrotechnik ist mit 58 bezeichnet. Die Schichtdicke 58 bestimmt die Verzögerungszeit des Satzes 30. Die Länge 57 kann das zwei- bis dreifache der Schichtdicke 58 betragen. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung mit der ge schlossenen Seite 59 des Preßlings 50 in Richtung zur Vorkammer 29, da nach dem Durchbrennen des Preßlings 50 in Bezug auf die Länge 58 bereits die Anzün dung der Treibladung 23 erfolgt, jedoch aufgrund der Länge 57 - also des Konus ringes 60 - ein Nachbrennen heiße Gase liefert. Dadurch ist es möglich, auf eine Verstärkung durch die Hilfsladung 36 zu verzichten.According to Fig. 3 a pyrotechnic compact is press fit 50 into a sleeve 51 made of aluminum. The sleeve 51 is fully open on one end face 52 , while it has a narrow, annular collar 53 on the opposite side. The compact 50 has a conical recess 54 and a closed side 59 . The opening diameter 55 of the conical recess 54 is identical to an opening 56 of the sleeve 51 . The conical recess 54 narrows in the direction of the closed side 59 of the sleeve 51 . The length of the conical recess 54 is 57 and the length or layer thickness of the closed loading area of pyrotechnics is designated 58 . The layer thickness 58 determines the delay time of the set 30 . The length 57 can be two to three times the layer thickness 58 . The arrangement with the closed ge side 59 of the compact 50 in the direction of the prechamber 29 is particularly advantageous, since after the compact 50 has burned in relation to the length 58, the propellant charge 23 is already ignited, but due to the length 57 - that is Cone ring 60 - an afterburn provides hot gases. This makes it possible to dispense with an amplification by the auxiliary charge 36 .
Neben der beschriebenen Anordnung des Preßling 50 mit seiner Hülse 51 in dem Zwischenstück 7 ist auch eine Anordnung möglich, wonach der Preßling 50 mit seiner konischen Ausnehmung 54 zur Vorkammer 29 liegt.In addition to the described arrangement of the compact 50 with its sleeve 51 in the intermediate piece 7 , an arrangement is also possible according to which the compact 50 lies with its conical recess 54 to the prechamber 29 .
Die vorbeschriebene konische Aussparung 54 ist nur eine von mehreren Ausspa rungsformen. Die Aussparung kann sowohl als spitz zulaufender Konus oder als zylindrische Aussparung 65 ausgebildet sein, wobei ein Boden 61 der Aussparung sowohl eben als auch konkav gewölbt sein kann.The conical recess 54 described above is only one of several recess forms. The recess can be designed both as a tapered cone or as a cylindrical recess 65 , it being possible for a bottom 61 of the recess to be both flat and concave.
Nach Fig. 4 ist ein Preßling 70 mit einem Satzquerschnitt 69 in einer Metallhülse 71 angeordnet. In Richtung des Anzünders 3 ist ein Deckel 72 mit einer zentralen Öffnung 73 vorgesehen, während in Durchzündrichtung 11 der Preßling 70 unmit telbar an einem Bund 12 des Zwischenstücks 7 großflächig aufliegt. Der Bund 12 bildet eine Bohrung 77.According to FIG. 4, a pellet 70 is disposed with a set of cross-section 69 in a metal sleeve 71. In the direction of the lighter 3 , a cover 72 is provided with a central opening 73 , while in the direction of ignition 11 of the compact 70 immediately lies on a collar 12 of the intermediate piece 7 over a large area. The collar 12 forms a bore 77 .
Die zentrale Öffnung 73 ist mit einer durchzündbaren Folie 74 versehen und defi niert damit eine Anzündzone 77. Die Anzündzone 77 ist wesentlich kleiner als der Satzquerschnitt. Die Schichtdicke 58 bestimmt die Verzögerungszeit des Preßlings 70 entsprechend den angedeuteten Brennzonen 75. Die dazu liegende Ringzone 76 bildet eine zusätzliche Anzündmasse, so daß die Hilfsladung 36 entfallen kann.The central opening 73 is provided with a flammable film 74 and thus defines an ignition zone 77 . The ignition zone 77 is significantly smaller than the block cross-section. The layer thickness 58 determines the delay time of the compact 70 in accordance with the indicated firing zones 75 . The ring zone 76 located therefor forms an additional ignition mass, so that the auxiliary charge 36 can be dispensed with.
Bei dem zeitverzögernden Satz 30 können durch entsprechende Satzhöhen und Geometrien Verzögerungszeiten von mehr als 15 ms, beispielsweise 50 ms erreicht werden.With the time-delayed block 30 , delay times of more than 15 ms, for example 50 ms, can be achieved by corresponding block heights and geometries.
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DIEHL STIFTUNG & CO., 90478 NUERNBERG, DE |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |