DE202006008857U1

DE202006008857U1 - Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem

Info

Publication number: DE202006008857U1
Application number: DE200620008857
Authority: DE
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2016-06-07

Abstract

Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer Brennkammer (12), in der eine gaserzeugende Treibstoffladung (14) enthalten ist, und einem in die Brennkammer (12) hineinragenden Anzünder (16) für die Treibstoffladung (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffladung (14) in einer losen Schüttung von Treibstofftabletten vorliegt, wobei die Schüttung aus einer ersten, anzünderseitig angeordneten Teilschüttung (34) und einer zweiten Teilschüttung (36) besteht, die direkt an die erste Teilschüttung (34) angrenzt, und wobei die Treibstofftabletten der ersten und die Treibstofftabletten der zweiten Teilschüttung (36) eine voneinander verschiedene Geometrie aufweisen, so daß eine Abbrandgeschwindigkeit der ersten Teilschüttung (34) höher ist als die Abbrandgeschwindigkeit der zweiten Teilschüttung (36).

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mit einer Brennkammer, in der eine gaserzeugende Treibstoffladung enthalten ist, und einem in die Brennkammer hineinragenden Anzünder für die Treibstoffladung.
Ein derartiger Gasgenerator ist aus der EP 0 769 430 A2 bekannt, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die Treibstoffladung, die in diesem Gasgenerator angeordnet ist, besteht aus einem Sekundär- und einem Primärtreibsatz. Der Primärtreibsatz wird durch einen Anzünder gezündet, woraufhin der Primärtreibsatz den Sekundärtreibsatz zündet. Ein kontrolliertes, zweistufiges Zünden des Primär- und des Sekundärtreibsatzes wird erreicht, indem eine Trennscheibe zwischen dem Primär- und dem Sekundärtreibsatz angeordnet ist oder indem der Sekundärtreibsatz beschichtet ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kontrolliertes, zweistufiges Zünden durch einen Gasgenerator bereitzustellen, der kostengünstig ist und eine einfache Konstruktion ermöglicht.
Dies wird bei einem Gasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Treibstoffladung in einer losen Schüttung von Treibstofftabletten vorliegt, wobei die Schüttung aus einer ersten, anzünderseitig angeordneten Teilschüttung und einer zweiten Teilschüttung besteht, die direkt an die erste Teilschüttung angrenzt, und wobei die Treibstofftabletten der ersten und die Treibstofftabletten der zweiten Teilschüttung eine voneinander verschiedene Geometrie aufweisen, so daß eine Abbrandgeschwindigkeit der ersten Teilschüttung höher ist als die Abbrandgeschwindigkeit der zweiten Teilschüttung. Die erste Teilschüttung weist eine kleine Oberfläche auf, so daß diese schnell anspricht und einen hohen Anfangsdruck zum Öffnen einer Berstmembran bereitstellt. Die zweite Teilschüttung hat eine größere Oberfläche und eine geringere Abbrandgeschwindigkeit, so daß Gas über einen längeren Zeitraum erzeugt wird. Somit wird erreicht, daß die Treibstoffladung sowohl schnell anspricht als auch ein möglichst später Maximaldruck erreicht wird. Ein kontrolliertes, zweistufiges Zünden der Teilschüttungen, ist also ohne Beschichtung der Teilschüttungen und auch ohne Trennwand möglich, welche die beiden Teilschüttungen voneinander trennt. Die beiden Teilschüttungen sind so kompakt geschüttet und dicht gelagert, daß trotz Vibrationen kein Entmischen der Teilschüttungen erfolgt, und somit über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs die volle Funktionsfähigkeit des Gasgenerators sichergestellt ist.
Die Zusammensetzung der Treibstoffladung kann in der ersten und der zweiten Teilschüttung gleich oder verschieden sein. Bevorzugt weisen die Treibstoffladungen jedoch die gleiche Zusammensetzung auf, da in diesem Fall keine Kompatibilitätsprobleme auftreten. Die Abbrandgeschwindigkeit der Teilschüttungen kann aber zusätzlich über die Zusammensetzung der Treibstoffladung beeinflußt werden.
Vorzugsweise beträgt das Volumenverhältnis der einzelnen Treibstofftabletten in der ersten Teilschüttung zum Volumen der einzelnen Treibstofftabletten in der zweiten Teilschüttung etwa 1:9 bis etwa 1:11. Über die Treibstoffgeometrie kann die Oberfläche und damit die Abbrandgeschwindigkeit der Teilschüttungen variiert werden.
Das Gewichtsverhältnis der ersten und der zweiten Teilschüttung beträgt bevorzugt zwischen etwa 1:3 und 1:1. Damit ist sichergestellt, daß genügend Treibstoff in der zweiten Teilschüttung vorhanden ist und die erforderliche Standzeit des aufgeblasenen Gassacks erreicht wird.
Der Gasgenerator kann ein rohrförmiges Gehäuse aufweisen, wobei ein Abschnitt des rohrförmigen Gehäuses die Brennkammer definiert.
Vorzugsweise ist in der Brennkammer ein hohlzylinderförmiges Volumenausgleichsmittel vorgesehen, welches den Anzünder radial umschließt. Volumenausgleichsmittel werden in Brennkammern eingesetzt, da Treibstofftabletten, die in loser Schüttung in der Brennkammer vorgesehen sind, dazu neigen, sich im Laufe der Betriebsdauer des Fahrzeugs zu verdichten, wodurch Leerräume und unerwünschte Rasselgeräusche entstehen können. Zur Vermeidung dieser Rasselgeräusche und zum Ausgleich schwankender Füllvolumina werden die unter Vorspannung stehenden Volumenausgleichsmittel in die Brennkammer eingebracht, die einen dauerhaften Druck auf die Treibstofftabletten ausüben und so die Bewegung der Treibstofftabletten in der Brennkammer sicher eingeschränken.
Das hohlzylinderförmige Volumenausgleichsmittel ist so auf den Anzünder aufgesetzt, daß der Anzünder in den Hohlraum des Volumenausgleichsmittels hineinragt. Der Anzünder wird in radialer Richtung unterstützt und die insbesondere bei Hochleistungsanzündern zu beobachtende Verformung in dieser Richtung, bei Aktivierung des Anzünders, kann nicht auftreten. Damit wird eine Verstärkung der Anzündung in axialer Richtung, also in Richtung auf die Treibstoffladung erreicht.
Vorzugsweise ist der Gasgenerator ein Hybridgasgenerator mit einem von der Treibstoffladung durch eine Berstmembran getrennten Druckgasbehälter, wobei die zweite Teilschüttung nahe der Berstmembran und die erste Teilschüttung von der Berstmembran entfernt, also anzündernah, angeordnet ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden soll. In der Zeichnung zeigt die einzige Zeichnungsfigur:
eine schematische Schnittansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Gasgenerators.
Der in der Figur dargestellte Gasgenerator 10 wird üblicherweise in Seitengassackmodulen von Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystemen eingesetzt. Bei dem gezeigten Gasgenerator 10 handelt es sich um einen Hybridgasgenerator, der eine Brennkammer 12, eine in die Brennkammer 12 in loser Schüttung eingefüllte Treibstoffladung 14 und einen in die Brennkammer 12 hineinragenden Anzünder 16 umfaßt. An die mit der Treibstoffladung 14 gefüllte Brennkammer 12 schließt sich ein mit einem unter hohem Druck stehenden Gas gefüllter und mit einer Berstmembran 18 verschlossener Druckgasbehälter 20 an. Vor der Berstmembran 18 ist ein Sieb 22 angeordnet, das beispielsweise aus einem Lochblech gebildet ist und das im Aktivierungsfall ein Blockieren der Berstmembran 18 durch die Treibstoffladung 14 verhindert.
Die Brennkammer 12 wird durch einen Teil des rohrförmigen Außengehäuses 24 des Gasgenerators 10 begrenzt, welches somit die Brennkammerwand bildet. Auf der Seite des Druckgasbehälters 20 ist die Brennkammer 12 durch die mit einem Membranträger 26 verschweißte Berstmembran 18 verschlossen. Der Membranträger 26 ist durch eine Einbuchtung 28 des Außengehäuses 24 festgelegt, die beispielsweise durch Rollieren des rohrförmigen Außengehäuses 24 erzeugt werden kann.
Am stirnseitigen, freien Ende der Brennkammer 12, das dem Druckgasbehälter 20 gegenüberliegt, ist die Brennkammer 12 mit einem Deckel 30 verschlossen. Der Anzünder 16 ist in dem Deckel 30 aufgenommen, so daß der Deckel 30 gleichzeitig als Anzünderträger dient.
Zum Ausgleich des seitlich des Anzünders 16 bestehenden Leervolumens in der Brennkammer 12 ist ein hohlzylinderförmiger Volumenausgleichskörper 32 in die Brennkammer 12 eingesetzt, der den Anzünder 16 in seinem inneren Hohlraum aufnimmt und so den Anzünder 16 umringt. Der Volumenausgleichskörper 32 ist vorzugsweise aus einem Silikonschaumgummi oder einem Maschengestrick gebildet; er kann aber auch aus einem Zweikomponententeil mit einem harten und einem weichen Abschnitt bestehen (nicht gezeigt), wobei der weiche Abschnitt direkt an der Treibstoffladung 14 anliegt und federnd elastisch auf die Treibstoffladung 14 drückt.
Erfindungsgemäß besteht die Treibstoffladung 14 aus einer ersten, anzünderseitig angeordneten Teilschüttung 34 und einer zweiten Teilschüttung 36, die an das Sieb 22 angrenzt, d.h. nahe der Berstmembran 18 angeordnet ist. Die erste Teilschüttung 34 nimmt etwa 30–40 % des Raumes der Treibstoffladung 14 in der Brennkammer 12 ein, wohingegen die zweite Teilschüttung 36 etwa 60–70 % dieses Raumes einnimmt. Die beiden Teilschüttungen 34, 36 grenzen erfindungsgemäß direkt aneinander an. Sie sind also nicht durch eine Trennwand oder einer Beschichtung voneinander getrennt. Allein durch die kompakte Schüttung und der daraus resultierenden dichten Lagerung der Treibstoffladung 14 wird verhindert, daß sich die beiden Teilschüttungen 34, 36 vermischen.
Beide Teilschüttungen 34, 36 liegen in Form von Treibstofftabletten vor, wobei die einzelnen Tabletten einer ersten Teilschüttung 34 ein kleineres Volumen als die jeweiligen Tabletten der zweiten Teilschüttung 36 aufweisen. Das Volumenverhältnis der einzelnen Treibstofftabletten der ersten Teilschüttung 34 zum Volumen der einzelnen Treibstofftabletten der zweiten Teilschüttung 36 beträgt bei der hier gezeigten Ausführungsform in etwa 1:10. Das Gewichtsverhältnis der ersten und der zweiten Teilschüttung 34, 36 liegt bei etwa 1:2. Die Treibstoffzusammensetzung der Teilschüttungen 34, 36 ist in dieser Ausführungsform gleich, kann jedoch auch voneinander verschieden sein. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrie der Teilschüttungen ist die Abbrandgeschwindigkeit der ersten Teilschüttung 34 höher als die Abbrandgeschwindigkeit der zweiten Teilschüttung 36.
Falls ein im Fahrzeug angeordneter Beschleunigungssensor einen Fahrzeugunfall feststellt, wird der Anzünder 16 über ein elektronisches Signal aktiviert und zündet die in der Brennkammer 12 enthaltene, an den Anzünder 16 angrenzende, erste pyrotechnische Teilschüttung 34 an. Da die erste Teilschüttung 34 schnell anspricht und eine hohe Abbrandgeschwindigkeit aufweist, wird ein hoher Anfangsdruck bereitgestellt, der die Berstmembran 18 öffnet. Die zweite Teilschüttung 36 wird anschließend von der ersten Teilschüttung 34 gezündet. Die zweite Teilschüttung 36, die eine niedrigere Abbrandgeschwindigkeit hat, ermöglicht die Erzeugung von Heißgas über einen längeren Zeitraum. Ein Gemisch aus dem durch die Umsetzung der Treibstoffladung 14 erzeugten Heißgas und dem im Druckgasbehälter 20 gespeicherten Kaltgas strömt dann in den an den Gasgenerator 10 angeschlossenen Gassack (nicht gezeigt) ein.
Durch die Verwendung von zwei Teilschüttungen 34, 36, die aufgrund der unterschiedlichen Geometrie eine unterschiedliche Abbrandgeschwindigkeit aufweisen, kann ein Öffnungsdruck der Berstmembran 18 möglichst schnell erreicht werden, und dennoch lange genug Heißgas gefördert werden, um einen möglichst späten Maximaldruck, d.h. etwa 15 bis 17 ms nach der Aktivierung des Gasgenerators, zu erhalten.

Claims

Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einer Brennkammer (12), in der eine gaserzeugende Treibstoffladung (14) enthalten ist, und einem in die Brennkammer (12) hineinragenden Anzünder (16) für die Treibstoffladung (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffladung (14) in einer losen Schüttung von Treibstofftabletten vorliegt, wobei die Schüttung aus einer ersten, anzünderseitig angeordneten Teilschüttung (34) und einer zweiten Teilschüttung (36) besteht, die direkt an die erste Teilschüttung (34) angrenzt, und wobei die Treibstofftabletten der ersten und die Treibstofftabletten der zweiten Teilschüttung (36) eine voneinander verschiedene Geometrie aufweisen, so daß eine Abbrandgeschwindigkeit der ersten Teilschüttung (34) höher ist als die Abbrandgeschwindigkeit der zweiten Teilschüttung (36).
Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Treibstoffladung (14) in der ersten und der zweiten Teilschüttung (34, 36) gleich oder verschieden ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis der einzelnen Treibstofftabletten in der ersten Teilschüttung (34) zum Volumen der einzelnen Treibstofftabletten in der zweiten Teilschüttung (36) etwa 1:9 bis etwa 1:11 beträgt.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der ersten und der zweiten Teilschüttung (34, 36) zwischen etwa 1:3 und 1:1 beträgt.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (10) ein rohrförmiges Gehäuse aufweist, wobei ein Abschnitt des rohrförmigen Gehäuses die Brennkammer (12) definiert.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (12) ein hohlzylinderförmiges Volumenausgleichsmittel (32) vorgesehen ist, welches den Anzünder (16) radial umschließt.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (10) ein Hybridgasgenerator mit einem von der Treibstoffladung (14) durch eine Berstmembran (18) getrennten Druckgasbehälter ist, wobei die zweite Teilschüttung (36) nahe der Berstmembran (18) und die erste Teilschüttung (34) von der Berstmembran (18) entfernt angeordnet ist.