DE20017851U1 - Gasgenerator - Google Patents
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Description
EUROPEAN TRADEMARK ATTORNEYS Tel. +49 89 89 69 80
18. Oktober 2000
TRW Airbag Systems GmbH & Co. KG
Wernher-von-Braun-Straße 1
D-84544 Aschau am Inn
5
D-84544 Aschau am Inn
5
Unser Zeichen: T 9468 DE
da/Hc/se
da/Hc/se
10
Gasgenerator
15
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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein
Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem ersten und einem zweiten Treibsatz, die jeweils in einer ersten bzw. zweiten Brennkammer untergebracht sind, wobei eine Trennwand die Brennkammern voneinander trennt.
Sogenannte zweistufige Gasgeneratoren werden eingesetzt, um eine abgestufte Rückhaltewirkung für einen Fahrzeuginsassen zu erzeugen. Je nachdem, ob nur eine oder beide Stufen des Gasgenerators gezündet werden, wird ein Gassack durch die unterschiedliche erzeugte Gasmenge mehr oder weniger stark aufgeblasen, um z.B. Verletzungen eines Fahrzeuginsassen zu verhindern, wenn dieser sich nicht in der optimalen Position befindet. Wird die zweite Stufe eines solchen Gasgenerators bei einem Unfall nicht gezündet, so besteht die Gefahr, daß sich das Material in der zweiten Brennkammer, d.h. die zweite Stufe, durch die beim Abbrand der ersten Stufe erzeugte Wärme entzündet und unkontrolliert abbrennt. Dabei muß vermieden werden, daß es durch den entstehenden Gasdruck zu einem Bersten des Gasgenerators kommt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator zu schaffen, bei dem die Belastung des Gehäuses beim Zünden des nicht für die Rückhaltung verwendeten Treibsatzes auf einfache Weise reduziert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem gattungsgemäßen Gasgenerator die Trennwand wenigstens einen Abschnitt aufweist, der aus einem leicht schmelzbaren Material besteht und durch die Energie, die beim Abbrand des ersten Treibsatzes erzeugt wird, zum Schmelzen gebracht wird, wobei Trennwand und erster Treibsatz so aufeinander abgestimmt sind, daß der Abschnitt zu einem Zeitpunkt schmilzt, wenn wenigstens ein Großteil des in der ersten Brennkammer erzeugten Gases aus dieser bereits ausgeströmt ist. In der Trennwand zwischen den beiden Brennkammern ist wenigstens ein Abschnitt aus einem leicht schmelzbaren, d.h. bei einer niedrigen Temperatur schmelzenden, Material vorgesehen, der nach dem Schmelzen einen Übertritt des wesentlich später erzeugten Gases aus der zweiten Brennkammer in die erste Brennkammer und aus dieser durch bereits geöffnete Ausströmöffnungen in der ersten Brennkammer in einen Gassack oder ins Freie ermöglicht. Das Material des Abschnitts ist vorzugsweise so gewählt, daß die beim Abbrand des Materials in der ersten Brennkammer erzeugte Wärmeenergie ausreichend ist, um den Abschnitt zum Schmelzen zu bringen. Der Abschnitt sollte so ausgelegt sein, daß er erst schmilzt, wenn sichergestellt ist, daß die zweite Stufe des Gasgenerators nicht für die Rückhaltewirkung gezündet werden muß. Eine Zündung der zweiten Stufe erfolgt entweder direkt zusammen mit der ersten Stufe oder wenige Millisekunden versetzt, während noch Gas aus der ersten Brennkammer ausströmt. Material und Abmessungen des Abschnitts sind demnach günstigerweise so gewählt, daß der Abschnitt frühestens nach dieser Zeitspanne gasdurchlässig wird. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich in der zweiten Brennkammer kein übermäßig hoher Druck aufbauen kann, der ein Bersten der Gasgenerators zur Folge haben könnte, da ein zusätzlicher Gasabfluß zur Verfügung gestellt wird. Die Abschnitte in der Trennwand können direkt bei der Fertigung des Gasgeneratorgehäuses hergestellt werden.
Beim erfindungsgemäßen Gasgenerator werden durch das teilweise Öffnen der Trennwand zum Ausströmen des Gases des zweiten Treibsatzes
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auch die Ausströmöffnungen in der Brennkammer des ersten Treibsatzes verwendet und nicht nur die Ausströmöffnungen in der Brennkammerwand des zweiten Treibsatzes. Die Abstimmung der Treibsätze und der Trennwand, genauer gesagt des schmelzenden Abschnitts der Trennwand muß so erfolgen, daß bei den Einsatztemperaturen von - 4O0C bis + 8O0C der Abschnitt erst dann schmilzt, wenn keine Rückhaltewirkung mehr durch das Zünden des zweiten Treibsatzes erfolgen soll. Zum Beispiel kann die Abstimmung so gewählt sein, daß ein Schmelzen erst nach mehreren Sekunden, vorzugsweise mehr als 10 Sekunden nach Zünden des ersten Treibsatzes erfolgt.
Üblicherweise werden mehrstufige Gasgeneratoren so ausgelegt, daß jeder der Treibsätze der zuerst gezündete Treibsatz sein kann, abhängig von der gewünschten Rückhaltewirkung. Dementsprechend sollte auch der erfindungsgemäße Gasgenerator so ausgelegt sein, daß jeder der Treibsätze der zuerst gezündete Treibsatz sein kann und das Schmelzen der Trennwand im Bereich des Abschnittes hervorruft.
Vorzugsweise sollte das gesamte Gas, das beim Zünden des ersten Treibsatzes erzeugt wird, aus dem Gasgenerator entwichen sein, wenn der Abschnitt der Trennwand schmilzt. Da aber üblicherweise in der ersten Brennkammer immer ein Rest des erzeugten Gases bleibt, könnte der Zeitpunkt des Schmelzens unter Umständen so definiert werden, daß erst dann ein Schmelzen erfolgen soll, wenn in der ersten Brennkammer annähernd wieder Umgebungsdruck herrscht, der Gassack also schon zusammengefallen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Trennwand und Treibsatz ferner so aufeinander abgestimmt, daß der zweite Treibsatz durch die beim Abbrand des ersten Treibsatzes erzeugte Energie nicht entzündet wird, obwohl das Schmelzen des unmittelbar an den zweiten Treibsatz angrenzenden Abschnittes der Trennwand erfolgt.
Der Schmelzpunkt des Materials des Abschnitts liegt bevorzugt in einem Bereich von 120 - 1300C. Besonders bevorzugt ist ein Schmelzpunkt von 1200C. Mit einem Material mit einem Schmelzpunkt im genannten Bereich läßt sich die notwendige Zeitverzögerung zwischen dem Zünden der ersten Stufe des Gasgenerators und dem Schmelzen des Ab-
-4-
schnitts erreichen.
Vorzugsweise besteht die Dichtung aus einer Bismutlegierung, aus
Woodschem Metall, aus Rooseschem-Metall oder aus Lipowitzmetall. Eine bevorzugte Bismutlegierung besteht aus gleichen Teilen Bismut, Blei und Zinn. Diese letztgenannte Legierung hat einen Schmelzpunkt von 1300C.
Der Abschnitt kann auch aus einem Kunststoff bestehen, der etwa bei der genannten Temperatur schmilzt. So kann auf die Verwendung von Schwermetallen verzichtet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Abschnitte vorgesehen, die vor dem Schmelzen Öffnungen in der Trennwand verschließen. Nach der Freigabe der Öffnungen kann Gas aus der zweiten Brennkammer in die erste überströmen. Da nur die Öffnungen in der Trennwand ausgebildet und mit den Abschnitten verschlossen werden müssen, ist die Fertigung relativ einfach.
In einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung umgibt der Abschnitt zumindest teilweise ein Wandungsteil, das nach dem Schmelzen des Abschnitts gegenüber der restlichen Wandung beweglich ist. Ein Teilstück der Wandung kann so durch den Abschnitt gehalten sein und sich nach Schmelzen des Abschnitts z.B. ganz von der Trennwand lösen oder aus dieser herausklappen, um eine Öffnung für den Gasdurchtritt zu bilden. Auf diese Weise läßt sich eine sehr große Gasdurchtrittsöffnung schaffen.
Die Erfindung läßt sich sowohl für Gasgeneratoren für fahrerseitige als auch für beifahrerseitige Gassackmodule einsetzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform; und
- Figur 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Gasgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform im Schnitt gezeigt. Der Gasgenerator 10 kann als in einem Lenkrad angeordneter Fahrergasgenerator oder als Rohrgasgenerator zur Anbringung auf der Beifahrerseite ausgebildet sein.
Der Gasgenerator weist eine Außenwand 2 auf, die mit mehreren Aus-Strömöffnungen (nicht gezeigt) versehen ist. Unmittelbar an die Außenwand grenzt ein rohrförmiges Filter 4 an, das abschnittsweise dargestellt ist. Ein im Gehäuse 2 untergebrachter zylindrischer Körper, in dem Brennkammern untergebracht sind, grenzt wiederum an das Filter 4 an.
Es sind zwei Brennkammern 12, 14 vorgesehen, die durch eine Trennwand 16 voneinander getrennt sind. Die Brennkammern 12, 14 sind mit Treibsätzen 32 bzw. 34 gefüllt, die von einem Zünder in Abhängigkeit von gewissen Parametern gezündet werden können (nicht gezeigt). In der Außenwand 18 des Einsatzes sind Ausströmöffnungen 20 ausgebildet, durch die das in der Brennkammer erzeugte Gas in die Filterkammer 36 und danach in den Gassack (nicht gezeigt) gelangen kann. Diese Ausströmöffnungen 20 sind bis zur Zündung des Gasgenerators verschlossen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Gasgenerator zu verhindern (nicht gezeigt). Die Trennwand 16 weist Abschnitte 24 auf, die aus einem leicht schmelzbaren Material bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel verschließen die Abschnitte 24 in der Trennwand 16 angeordnete Öffnungen 22. Das Material der Abschnitte weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von ungefähr 12O0C auf und ist z.B. eine Bismutlegierung oder ein geeigneter Kunststoff.
Wird bei einem Unfall das brennbare Material in einer der Brennkammern 12, 14, die als erste Brennkammer bezeichnet wird, gezündet, werden die Ausströmöffnungen 20 durch den im Inneren der Brennkammer entstehenden Gasdruck geöffnet, und das heiße Gas strömt in den Gassack.
Die in der ersten Brennkammer, z.B. der Brennkammer 12, erzeugte
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Wärmeenergie wird zur gleichen Zeit auf die Abschnitte 24 übertragen und bewirkt deren Schmelzen und damit eine Freigabe der Öffnungen 22. Die Abschnitte 24 schmelzen zu einem Zeitpunkt, zu dem so gut wie das gesamte des in der ersten Brennkammer erzeugten Gases aus dieser bereits ausgeströmt ist. Das Schmelzen der Dichtungen 24 erfolgt nach mehr als 10 Sekunden, spätestens etwa 10 Minuten nach Zündung des ersten Treibsatzes. Zu diesem Zeitpunkt ist ausgeschlossen, daß die zweite Stufe zur Erzielung einer Rückhaltewirkung noch gezündet werden muß.
Nachdem die Abschnitte 24 geschmolzen und die Öffnungen 22 freigegeben sind, kann das Gas aus der zweiten Brennkammer 14 durch die Öffnungen 22 in die erste Brennkammer 12 und von dort durch die Öffnungen 20 in den Gassack abströmen.
Das Zünden des zweiten Treibsatzes kann z.B. durch Aktivieren des zugeordneten Zünders gezielt zeitverzögert erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung müssen die Trennwand, der Abschnitt und die Treibsätze so aufeinander abgestimmt sein, daß die beim Verbrennen des ersten Treibsatzes erzeugte Energie bei Umgebungstemperaturen (- 400C bis + 800C) nicht zum Selbstentzünden des zweiten Treibsatzes, sondern nur zum Schmelzen des Abschnittes 24 führen kann.
Es ist aber theoretisch auch möglich, die Abstimmung zwischen dem Abschnitt 24 und den Treibsätzen so auszuführen, daß zuerst der Abschnitt 24 schmilzt und dann durch die erzeugte Energie stark zeitverzögert der zweite Treibsatz durch Selbstentzündung aktiviert wird.
Die in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß in der Trennwand 16 ein Wandungsteil 26 vorgesehen ist, das von Abschnitten 24 umgeben ist, die aus einem der oben beschriebenen Materialien bestehen. Die Abschnitte 24 können sich ganz um das Wandungsteil 26 herumziehen oder dieses nur teilweise umgeben. Die Abschnitte 24 sind nach Art einer Verzahnung im Wandungsteil 26 und in der restlichen Trennwand 16 oder der Außenwand 12 angebracht, um die Stabilität der Verbindung zwischen dem Wandungsteil 26 und der restlichen Wand 12, 16 zu erhöhen.
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Ist das brennbare Material in der ersten Brennkammer 12 gezündet und das so erzeugte Gas zum großen Teil durch die Öffnungen 20 abgeströmt, schmelzen nach einer gewissen Zeit, spätestens nach etwa 10 Minuten, die Abschnitte 24 und geben das Wandungsteil 26 frei. Hat sich das brennbare Material in der zweiten Brennkammer 14 entzündet, wird das Wandungsteil 26 durch den dann in der zweiten Brennkammer 14 herrschenden Gasdruck herausgedrückt oder umgeklappt, und das Gas kann über die erste Brennkammer 12 und die Ausströmöffnungen 20 entweichen.
Die Abschnitte 24 müssen nicht vollständig schmelzen, bevor sie die. zugeordneten Öffnungen freigeben. Es kann bereits ausreichend sein, wenn die Abschnitte 24 am Übergang zum Rand der Öffnungen weich werden, so daß sich die Abschnitte 24 wie Pfropfen vom Rand lösen können und die Öffnungen freigeben.
Claims (9)
1. Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit
einem ersten und einem zweiten Treibsatz (32, 34), die jeweils in einer ersten bzw. zweiten Brennkammer (12, 14) untergebracht sind, wobei eine Trennwand (16) die Brennkammern (12, 14) voneinander trennt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennwand (16) wenigstens einen Abschnitt (24) aufweist, der aus einem leicht schmelzbaren Material besteht und durch die Energie, die beim Abbrand des ersten Treibsatzes (12, 14) erzeugt wird, zum Schmelzen gebracht wird,
wobei die Trennwand (16) und der erste Treibsatz (12, 14) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Abschnitt (24) zu einem Zeitpunkt schmilzt, wenn wenigstens ein Großteil des in der ersten Brennkammer (12, 14) erzeugten Gases aus dieser bereits ausgeströmt ist.
einem ersten und einem zweiten Treibsatz (32, 34), die jeweils in einer ersten bzw. zweiten Brennkammer (12, 14) untergebracht sind, wobei eine Trennwand (16) die Brennkammern (12, 14) voneinander trennt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennwand (16) wenigstens einen Abschnitt (24) aufweist, der aus einem leicht schmelzbaren Material besteht und durch die Energie, die beim Abbrand des ersten Treibsatzes (12, 14) erzeugt wird, zum Schmelzen gebracht wird,
wobei die Trennwand (16) und der erste Treibsatz (12, 14) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Abschnitt (24) zu einem Zeitpunkt schmilzt, wenn wenigstens ein Großteil des in der ersten Brennkammer (12, 14) erzeugten Gases aus dieser bereits ausgeströmt ist.
2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) aus einer Bismutlegierung, aus Woodschem Metall, aus Rooseschem Metall oder aus Lipowitzmetall besteht.
3. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) aus einer Legierung aus gleichen Teilen Bismut, Blei und Zinn besteht.
4. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) aus Kunststoff besteht.
5. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abschnitte (22) vorgesehen sind.
6. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt vor dem Schmelzen eine Öffnung (22) in der Trennwand (16) verschließt.
7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (24) ein Wandungsteil (26) zumindest teilweise umgibt, das nach Schmelzen des Abschnitts (24) gegenüber der restlichen Wandung (16, 18) beweglich ist.
8. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (16) und der erste Treibsatz (12, 14) so aufeinander abgestimmt sind, daß der zweite Treibsatz (14, 12) durch die beim Abbrand des ersten Treibsatzes (12, 14) erzeugte Energie nicht entzündet wird.
9. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (16) und der erste Treibsatz (12, 14) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Abschnitt (24) mehr als 10 Sekunden nach dem Auslösen des ersten Treibsatzes (12, 14) schmilzt.
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