DE60314873T2

DE60314873T2 - Aufblassystem mit verteilter ladung

Info

Publication number: DE60314873T2
Application number: DE60314873T
Authority: DE
Inventors: David Phoenix SHILLIDAY; Gregory J. Mesa SCAVEN; Kevin Mesa FITZGERALD
Original assignee: Zodiac Automotive US Inc
Current assignee: Zodiac Automotive US Inc
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2023-05-17
Also published as: DE60314873D1; JP2005525963A; ES2290463T3; US20030213398A1; KR20050083571A; KR100665766B1; ATE366673T1; WO2003097382A2; US7162958B2; EP1509409A4; EP1509409A2; EP1509409B1; AU2003234593A1; WO2003097382A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet gasgenerierender Vorrichtungen für aufblasbare Systeme und insbesondere für solche, wie sie in aufblasbaren Rückhaltesystemen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmliche Inflatoren für aufblasbare Systeme, wie beispielsweise Airbags, verwenden entweder ein unter hohem Druck gespeichertes Gas oder ein Treibmittelmaterial, typischerweise ein Material, das ein Gas auf der Grundlage von Azid erzeugt, welches gespeicherte Gas oder Treibmittel in einer Verbrennungsreaktion reagiert, um Gase zu erzeugen.
Die Verwendung eines gespeicherten, unter Druck stehenden Gases in einem Inflator ist im Allgemeinen unwirtschaftlich, weil die Druckgefäße, die zur Speicherung des Gases erforderlich sind, voluminös, schwer und teuer sind, und die Verwendung von gasgenerierenden Treibmitteln beträchtliche Mengen toxischer Gase, wie beispielsweise Kohlenstoffmonoxid und/oder entzündliche Gase, wie beispielsweise Wasserstoff erzeugen.
Hybride Aufblassysteme verwenden eine Kombination aus gespeichertem Gas und den Produkten der Verbrennung von pyrotechnischem Material, um ein aufblasbares System zu entfalten. Das Gas ist in einer Kammer unter relativ hohem Druck gespeichert. Die Kammer, in der das Gas gespeichert ist, grenzt an eine Verbrennungskammer an, die einen Zündinitiator und ein pyrotechnisches Material zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase enthält, die an das gespeicherte Gas geführt werden. Die Mischung aus heißen Verbrennungsgasen und den gespeicherten Gasen, wird über einen Auslass abgegeben, um die aufblasbare Komponente zu entfalten. Hybridinflatoren sind insbesondere deshalb anwenderfreundlich, weil kein Azid in dem aufblasbaren System erforderlich ist und auch komplexe Filter zum Kühlen und Reinigen der Gase nicht benötigt werden. Beispiele von Hybridenaufblassystemen sind aufgeführt in dem US-Patent Nr. 5,670,738 (betreffend einen Hybridinflator unter Verwendung eines komprimierten Gases zusammen mit einem Zündinitiator und einem pyrotechnischen Gasgenerator), dem US-Patent Nr. 5,660,412 (betreffend einen Hybridinflator bestehend aus einem Drucktank, der eine Hauptladung pyrotechnischen Materials und eine zweite Ladung pyrotechnischen Materials enthält, wobei die zweite Ladung Verbrennungsprodukte erzeugt, die die Hauptladung zünden können), dem US-Patent Nr. 5,588,676 (betreffend einen Hybridinflator mit einem pyrotechnischen Gasgenerator und einer ein komprimiertes Gas speichernden Gaskammer), dem US-Patent Nr. 5,462,307 (betreffend einen Hybridairbaginflator mit einer ersten Kammer, die komprimiertes Gas enthält, sowie einer zweiten Kammer, die einen Zündstoff und pyrotechnisches Material enthält) und dem US-Patent Nr. 5,131,680 (betreffend eine Inflatoreinrichtung, die pyrotechnisches Material und einen Behälter für komprimiertes Gas aufweist).
Aufblassysteme mit verteilter Ladung weisen im Allgemeinen ein verteilbares gaserzeugendes Material auf, das einen mittleren Kern eines schneller brennenderen Zündmaterials aufweist, der von zusätzlichem Treibmittel umgeben ist, oder es wird eine homogene Mischung aus Zündmaterial und Treibmittel verwendet, ferner aufweisend einen Initiator/Zünder (beispielsweise einen elektronischen Zünder), der zum Zünden des gasgenerierenden Materials auf ein Signal von einer Initiationsvorrichtung verwendet wird. Das schnell brennende, gasgenerierende Material oder "die Verteilerladung" ist innerhalb des Innenraums der unentfalteten aufblasbaren Komponente selbst zu installieren und dazu bestimmt, sich hierin auszubreiten. Es ist nicht erforderlich, die Verteilerladung innerhalb eines externen Gehäuses oder einer Vorrichtung jeglichen Typs aufzunehmen.
1 zeigt ein Aufblassystem mit Verteilerladung, wie es innerhalb eines aufblasbaren Systems gemäß US-Patent Nr. 6,062,143 installiert ist, das auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung lautet. Wie gezeigt, umfasst ein aufblasbares System 4 eine aufblasbare Komponente 3 und einen Verteilerladungs-Inflator. Der Verteilerladungs-Inflator weist eine Verteilerladung 14, eine Hülse 17 und einen Initiator 11 auf. Die Verteilerladung 14 ist innerhalb der aufblasbaren Komponente 3 verteilt. Das aufblasbare System 4 empfängt ein elektrisches Signal von einem Aktivator 1 über eine Leitung 2, wenn ein Crashsensor oder ein anderer Aktivator bestimmt, dass die aufblasbare Komponente entfaltet werden muss. Nach Erhalt eines Signals von einem Sensor, zündet der Initiator 11 die Verteilerladung 14. Die Verbrennung der Verteilerladung 14 erzeugt ein Gas und bläst eine aufblasbare Komponente 3 auf.
Aufgrund der Verteilung der Verteilerladung, und zwar gegenüber den oben genannten Systemen im Stand der Technik nicht auf einen klein umschlossenen Behälter oder eine Kammer beschränkt, werden Gase generiert und diese generierten Gase mit einer weniger explosiven Kraft freigegeben, als das bei den Systemen im Stand der Technik der Fall ist. Das aufblasbare System mit Verteilerladung eliminiert in der Tat ungleichmäßige Aufblasvorgänge, Druckwellen und Trägheitseffekte der Gase, die in die aufblasbaren Komponenten von extern platzierten Gasgeneratoren initiiert werden. Der Inflator mit Verteilerladung für aufblasbare Rückhaltesysteme entfaltet sich auch weniger aggressiv als bei bestehenden Systemen, weil die Energie der ausdehnenden Gase wesentlich gleichförmiger über die aufblasbare Struktur während des Entfaltens verteilt ist.
Da die Verteilerladung intern innerhalb der aufblasbaren Komponente verteilt wird, besteht ferner kein Bedarf darin, die aufblasbare Faser oder das Balgmaterial gegen Druck, gegen Wärme und gegen Hochgeschwindigkeits-Partikel zu verstärken, an dem Punkt, an dem Gase kraftvoll in die aufblasbare Komponente von dem Gasgenerator initiiert würden, der extern zu der aufblasbaren Komponente vorliegt.
Der Inflator mit Verteilerladung ist nicht nur einfach auf das Ausbreiten einer schnellen Zündung von anderen Materialien begrenzt, deren Verbrennung dann Gasanteile produziert, die zum Aufblasen einer gegebenen Struktur notwendig sind. Das Aufblassystem mit Verteilerladung ist ein vollständiges autonom betreibbares Aufblassystem.
Beispiele aufblasbarer Komponenten, mit denen der Inflator mit Verteilerladung zum Aufblasen verwendet werden kann, sind beschrieben in dem US-Patent Nr. 5,282,648 (Körper- und Kopfrückhaltungen); dem US-Patent Nr. 5,322,322 (seitlicher Stoßkopfschlagschutz); dem US-Patent Nr. 5,480,181 (Seitenstoßkopfschlagschutz); und dem US-Patent Nr. 5,464,246 (rohrförmiges Kissen), wie auch automotiven Airbags und anderen aufblasbaren Produkten. Ein aufblasbares System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bekannt aus der WO 99/12776 .
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist ein verbessertes Aufblassystem mit verteilter Ladung, das in Verbindung mit einer breiten Vielzahl von Aufblassystemen, wie beispielsweise aufblasbaren Rückhaltesystemen, aufblasbaren Flotationssystemen oder passiven aufblasbaren Sicherheitssystemen verwendet werden kann.
Der Inflator wird typischerweise mit einem elektronischen Sensor (z.B. mittels einem elektronischen Crashsensor im Falle eines aufblasbaren Bestandteils als Airbag oder einer anderen Sicherheitseinrichtung, die sich im Falle eines Aufpralls entfalten müssen) aktiviert. Der Inflator kann jedoch ebenso beispielsweise durch einen anderen Typ einer automatischen Vorrichtung aktiviert werden, oder er kann durch eine mechanische Vorrichtung, wie beispielsweise einen Druckknopf, einen Schalter oder beim Drücken eines Hebels, Umschalten oder Auslösen jeweils durch eine Bedienperson aktiviert werden, um die aufblasbare Komponente zu entfalten. Beispielsweise kann die Entfaltung einer Schwimmweste automatisch durch einen Sensor aktiviert werden, der das Eintauchen der Schwimmweste in das Wasser feststellt, oder eine Aktivierung kann durch Ziehen eines Handgriffs durch die Bedienperson vorgesehen sein. Die Vorrichtung (Crashsensor, mechanische Vorrichtung, Druckknopf, Schalter, Handgriff, Wassersensor oder andere Vorrichtung), die das Aufblasen der Systems aktiviert, ist hierin als der "Aktivator" bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Inflator eine Verteilerladung, die innerhalb einer aufblasbaren Komponente eines aufblasbaren Systems und eines Gehäuses zu verteilen ist. Das Gehäuse weist eine Brennkammer und eine Gasspeicherkammer auf. Die Brennkammer umfasst einen Zünder und ein Gastreibmittel. Die Gasspeicherkammer weist ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon, Stickstoff oder Helium unter einem hohen Druck auf. Das Gehäuse weist ferner eine Gasdüse auf. Die Gasspeicherkammer steht über die Gasdüse mit der Verteilerladung in direkter Fluidkommunikation. Die Verteilerladung kann mittels einer Pressklemme oder einem Prägering an dem Gehäuse mechanisch verbunden sein.
Auf den Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder anderem Aktivator hin, zündet der Initiator oder Zünder das Gastreibmittel in der Brennkammer. Das heiße Gas und die heißen Partikel aus dem brennenden Gastreibmittel und dem Initiator strömen in die Gasspeicherkammer und erwärmen das unter Druck stehende inerte Gas in der Gasspeicherkammer. Das erwärmte, komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer strömt durch die Gasdüse und zündet die Verteilerladung. Die Verbrennung der Verteilerladung generiert ein großes Gasvolumen und blast eine aufblasbare Komponente eines aufblasbaren Systems auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das aufblasbare System eine aufblasbare Komponente mit mehreren aufblasbaren Kammern, einem Gehäuse und mehrere Stränge einer Verteilerladung auf. Jeder Strang der mehreren Stränge der Verteilerladung ist innerhalb der jeweiligen der mehreren aufblasbaren Kammern verteilt. Das Gehäuse umfasst eine Brennkammer und eine Gasspeicherkammer. Das Gehäuse weist ferner eine Gasdüse auf. Die Gasspeicherkammer steht über die Gasdüse mit den mehreren Strängen von Verteilerladungen in direkter Fluidkommunikation. Die mehreren Stränge von Verteilerladungen können mittels Pressklemme oder Prägering an dem Gehäuse mechanisch festgelegt sein. Die Verbrennung eines jeden Strangs der mehreren Stränge von Verteilerladungen generiert ein großes Gasvolumen und bläst jede jeweilige Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern auf, womit eine aufgeblasene Komponente mit mehreren aufgeblasenen Kammern entsteht.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist ein Inflator eine Verteilerladung und ein Gehäuse auf. Das Gehäuse umfasst eine Brennkammer und eine Gasspeicherkammer. Die Brennkammer steht über eine Gasdüse in direkter Fluidkommunikation mit der Verteilerladung. Auf Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator hin zündet ein Initiator oder Zünder ein Gastreibmittel in der Brennkammer und die Verteilerladung. Die Verbrennung der Verteilerladung und des Gastreibmittels generiert ein großes Gasvolumen und bläst eine aufblasbare Komponente eines aufblasbaren Systems auf. Gleichzeitig erwärmt das gezündete Gastreibmittel ein komprimiertes Gas in der Gasspeicherkammer. Das erwärmte komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer strömt in die Brennkammer. Das erwärmte komprimierte Gas strömt dann durch die Gasdüse und führt dann zum Aufblasen der aufblasbaren Komponente.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein aufblasbares System mehrere Stränge von Verteilerladungen und eine aufblasbare Komponente mit mehreren aufblasbaren Kammern. Jeder der mehreren Stränge an Verteilerladungen ist innerhalb einer jeweiligen Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern der aufblasbaren Komponente verteilt. Die mehreren Stränge von Verteilerladungen sind in direkter Fluidkommunikation mit einer Brennkammer eines Gehäuses. Das Gehäuse weist ferner eine Gasspeicherkammer auf. Nach Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator zündet der Initiator oder Zünder ein Gastreibmittel in der Brennkammer und die mehreren Stränge an Verteilerladungen. Die Verbrennung eines jeden Strangs der mehreren Stränge Verteilerladungen generiert ein großes Gasvolumen und bläst die jeweilige Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern der aufblasbaren Komponente auf. Gleichzeitig erwärmt das gezündete Gastreibmittel in der Brennkammer ein komprimiertes Gas in der Gasspeicherkammer. Das erwärmte komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer strömt in die Brennkammer. Das erwärmte komprimierte Gas strömt dann durch die Gasdüse und führt zum Aufblasen einer jeweiligen Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern der aufblasbaren Komponente.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines aufblasbaren Systems mit einem Inflator einer Verteilerladung.
2 ist eine schematische Ansicht eines Inflators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht eines aufblasbaren Systems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Ansicht eines Inflators gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Ansicht eines aufblasbaren Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Detail beschrieben, die beispielhaft in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
2 zeigt einen Inflator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie das gezeigt ist, umfasst ein Inflator 200 eine Verteilerladung 202 und ein Gehäuse 204. Die Verteilerladung 202 ist innerhalb des Innenraums der unentfalteten aufblasbaren Komponente eines aufblasbaren Systems aufgenommen und darin verteilt. Das Gehäuse 204 weist eine Brennkammer 210 und eine Gasspeicherkammer 220 auf. Die Brennkammer 210 umfasst einen Zünder 222, Anschlussstifte 224 und ein Gastreibmittel 226. Der Zünder 222 kann ein elektro nischer Zündinitiator, wie beispielsweise der elektronische Zündinitiator zum Auslösen einer Entfaltung eines automotiven Airbags sein. Die Anschlussstifte 224 sind dazu da, den Inflator 200 an einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator elektrisch anzuschließen. Das Gastreibmittel 226 kann aus pyrotechnischen Materialien bestehen, beispielsweise als Borkaliumnitrat (BKNO₃). Die Gasspeicherkammer 220 weist ein inertes Gas, wie beispielsweise Argon, Stickstoff oder Helium unter einem Druck im Bereich von ca. 134 bar bis 268 bar (ca. 2.000 bis 4.000 psi) auf. Das Gehäuse 204 umfasst ferner eine Gasdüse 230. Die Verteilerladung 202 ist mit dem Gehäuse 204 verbunden. Die Verteilerladung 202 ist in vorteilhafter Weise mit der Gasspeicherkammer 220 des Gehäuses 204 so verbunden, dass die Gasspeicherkammer 220 durch die Gasdüse 230 mit der Verteilerladung 202 in direkter Fluidkommunikation steht. Die Verteilerladung 202 kann mittels einer Pressklemme 250 an dem Gehäuse 204 mechanisch festgelegt sein. Die Pressklemme 250 steuert ebenso den Gasstrom von der Gasspeicherkammer 220 an die Verteilerladung 202.
Die Verteilerladung 202 kann ein fester monolithischer Stab eines pyrotechnischen Materials sein, der unter Verwendung von Bindemitteln in die gewünschte Konfiguration gebracht wird. Optional kann die Verteilerladung 202 in einer Hülse 203 (oder Schicht oder Ummantelung) aus Umweltschutzgründen eingeschlossen sein. Der Inflator 200 kann auch eine Endkapseldichtung 216 aufweisen. Die Endkapseldichtung 216 kann beispielsweise in der Form eines O-Ringes, einer Dichtung oder in einer anderen geeigneten Form vorliegen, die dazu dient, gegen Feuchtigkeit und Kontamination zu dichten. Die Endkapseldichtung 216 kann aus Gummi, RTV und/oder anderen Metallen gefertigt sind.
Die Verteilerladung kann eine Mischung aus Ammonium, Guadinium, und/oder Triaminoguadinium-Salzen aus Decahydrogencarbon-Säure und anorganischen Oxidationsmitteln wie beispielsweise Ammoniumnitrat und/oder Kaliumnitrat sein. Repräsentative Zusammensetzungen weisen ca. 5 Gewichtsprozent bis ca. 30 Gewichtsprozent an den Decahydrogencarbonsalzen und ca. 70 Gewichtsprozent bis ca. 90 Gewichtsprozent der Nitratsalze auf. Die zusätzlichen Materialien können zum Ummanteln, Einschließen, Eintapen oder Verkapseln der Grundverteilerladung vor einem Installieren des gesamten Verteilerladungs-Inflators in einem aufblasbaren System verwendet werden. Die Verteilerladung kann ein ITLX sein, das ein einfaches, extrodiertes Produkt für eine lineare Zündung darstellt.
Alternativ kann die Verteilerladung einen Kern aus Zündmaterial und einen Mantel aufweisen. Optional kann die Verteilerladung eine Gasgenerierungsschicht oder -ummantelung aufweisen. Das Zündmaterial ist ein gießbares, formbares oder extrodierbares schnell brennendes pyrotechnisches Material, wie beispielsweise Hydroborat-Brennstoff mit verschiedenen Nitratoxidationsmitteln (beispielsweise das schnell verbrennende Cord (RDC), hergestellt von Teledyne McCormick-Selph, Inc.) oder sekundäre Explosivmaterialien, die in einer Metallummantelung gelagert sind (beispielsweise Mild Denotating Fuse (MDF), ebenso bekannt als Low Energy Detonating Cord oder LEDC, hergestellt durch die Firma Ensign Bickford of Simsbury, Conn.) wie das in dem US-Patent Nr. 6,062,143 aufgezeigt ist.
Materialien für die optionale Gaserzeugungsschicht oder -ummantelung weisen Alkalimetallazide und organische Azide mit Polymerbindern, Oxidationsmitteln und Metallen auf, die als Ummantelungsschicht oder Bindemittel verwendet werden. Eine mögliche Zusammensetzung für eine spezielle Anwendung kann z.B. eine Mischung aus ca. 20 Gewichtsprozent bis ca. 50 Gewichtsprozent Natriumazid, ca. 25 Gewichtsprozent bis ca. 35 Gewichtsprozent Kaliumnitrat, ca. 10 Gewichtsprozent bis ca. 15 Gewichtsprozent ein Fluorelastomerbinder und ca. 15 Gewichtsprozent bis ca. 25 Gewichtsprozent Magnesium sein.
Optional können energetische Treibmittel und Explosionsstoffe ebenso zur Verteilerladungszusammensetzung oder zu der Ummantelung oder Einkapselung hinzugefügt sein. Beispielsweise betrifft dies Butanetriol-Trinitrate (BTTN), Pentaerythritol-Tetranitrate (PEIN), Cyclotrimethylen-Trinitramine (RDX), Cycloteramethylen-Tetranitramine (HMX), Metriol-Trinitrate (MTN), Trinitrotuluene, Nitroglycerine oder anorganische Oxidationsmittel, Hexanitrostilbene (HNS), Dipicramid (DIPAM) oder anorganische Oxidationsmittel, wie beispielsweise Kaliumnitrat, zusammen mit Metallen, wie beispielsweise Magnesium.
Polymerbindemittel, die zum Binden der Verteilerladung verwendet werden können, umfassen: Fluorelastomere, vernetztes Polybutadiengummi, vernetztes Polyacrylgummi, vernetzte Polyurethanelastomere und Polyvinylalkohol/-acetate. Energetische oder gasgenerierende Polymere, die in der Verteilerladungszusammensetzung eingesetzt werden können, umfassen: Glycidyl Nitratpolymere, Glycidylazid-Polymere, Polytetrazole, Polytriazole, Nitrozellulose, Dinitropolystyrene, nitratierte Polybutadiene und nitratierte Polyether.
Die gegenüber der Umwelt abgedichtete Ummantelung, die die Verteilerladung einschließt, kann aus einem duktilen, leicht extrodierbaren Metall, wie beispielsweise Zinn (vorteilhaft) oder Silber, Antimon oder Kupfer oder aus Kunststoffen gefertigt sein, wie beispielsweise aus Polyethylen, Polyurethan, Elastomeren oder Fluorelastomeren. Die Ummantelung dient dazu, die energetischen, gasgenerierenden Materialien einzuschließen und zu schützen, um eine einheitliche Vergasung oder Verbrennung zu ermöglichen. Auf die Zündung der Verteilerladung hin zerreist die Ummantelung oder verdampft. Die Verteilerladung, die gasgenerierende Schicht und die Ummantelung können in einer Vielzahl von Formen und Größen gefertigt sein, um einer speziellen Anwendung zu genügen.
Der Inflator 200 erhält ein elektrisches Signal, wenn ein Crashsensor oder ein anderer Aktivator bestimmt, dass die aufblasbare Komponente zu entfalten ist. Nach Erhalt des elektrischen Signals zündet der Initiator 222 das Gastreibmittel 226 in der Brennkammer 210. Wenn der Druck in der Brennkammer 210 ansteigt und den Druck der Gasspeicherkammer 220 übersteigt, strömen heißes Gas und heiße Partikel von dem brennenden Gastreibmittel und dem Initiator in die Gasspeicherkammer 220. Das heiße Gas und die heißen Partikel aus der Brennkammer 210 erwärmen das komprimierte inerte Gas und verursachen einen schnellen Druckanstieg in der Gasspeicherkammer 220. Das erwärmte, komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer 220 strömt durch die Gasdüse 230 und zündet die Verteilerladung 202. Die Verbrennung der Verteilerladung 202 generiert ein großes Gasvolumen, das eine aufblasbare Komponente eines aufblasbaren Systems, wie beispielsweise einen Airbag aufbläst.
Die Verteilerladung kann in verschiedenen Größen und Konfigurationen in Abhängigkeit der Aufblaserfordernisse des Systems, für das es eingesetzt ist, hergestellt sein. Dies kann variieren von einer Folie oder einem dünnen Film, oder linearen oder rohrförmigen Ladungen bis hin zu breiten, flachen Platten eines Verteilerladungsmaterials, die geschnitten, gekürzt oder anderweitig passend gemacht werden können. Das Verteilerladungsmaterial, ungeachtet ob es in einer linearen oder Schichtform vorliegt, kann im Querschnitt kreisförmig, keilförmig, rautenförmig, "L"-förmig oder in einer beliebigen Anzahl anderer Konfigurationen gebildet sein. Aufgrund dieser Flexibilität und der inhärenten Einfachheit der Erfindung ist der Verteilerladungs-Inflator leichter zu installieren und weniger teuer in der Herstellung als Gasgeneratorsysteme, die gegenwärtig in Verwendung sind.
Der Verteilerladungs-Inflator kann so ausgelegt sein, dass variable Aufblasraten und effektive Gesamtgasvolumina in Abhängigkeit des Verteilungsmusters der Verteilerladung innerhalb eines gegebenen aufblasbaren Systems, der Rate, zu der verschiedene Verteilerladungsabschnitte gezündet werden, sowie der Anzahl und Platzierungen des elektronischen Zündinitiators zum Zünden des Materials erhalten werden können. Die für die Verteilerladung verwendeten Materialien sollten flexibel und biegsam sein, so dass sie unter normalen Betriebsbedingungen nicht brechen oder fließen.
3 zeigt ein aufblasbares System gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, umfasst das aufblasbare System 300 eine aufblasbare Komponente 340, ein Gehäuse 304 und mehrere Stränge von Verteilerladungen 302A, 302B und 302C. Die aufblasbare Komponente 340 umfasst mehrere aufblasbare Kammern 340A, 340B und 340C. Jeder Strang der mehreren Stränge von Verteilerladungen 302A, 302B und 302C ist innerhalb einer jeweiligen der mehreren aufblasbaren Kammern 340A, 340B, 340C verteilt. Das Gehäuse 304 weist eine Brennkammer 310 und eine Gasspeicherkammer 320 auf. Die Brennkammer 310 umfasst einen Zünder 322, Anschlussstifte 324 und ein Gastreibmittel 326. In der Gasspeicherkammer 320 ist ein inertes Gas unter hohem Druck aufgenommen. Das Gehäuse 304 weist ferner eine Gasdüse 330 auf. Die mehreren Stränge an Verteilerladungen sind mit dem Gehäuse 304 verbunden. Die mehreren Stränge von Verteilerladungen sind vorteilhafterweise mit der Gasspeicherkammer 320 des Gehäuses 304 verbunden, so dass die Gasspeicherkammer 320 über die Gasdüse 330 mit den mehreren Strängen von Verteilerladungen in direkter Fluidkommunikation steht. Die mehreren Stränge an Verteilerladungen können mechanisch mittels einer Pressklemme 350 mit dem Gehäuse 304 verbunden sein.
Nachdem dem Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator zündet der Zünder 322 das Gastreibmittel 326 in der Brennkammer 310. Das heiße Gas und heiße Partikel von dem brennenden Gastreibmittel und dem Zünder strömen in die Gasspeicherkammer 320 und erwärmen das komprimierte inerte Gas in der Gasspeicherkammer 320. Das erwärmte, komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer 320 strömt durch die Gasdüse 330 und zündet mehrere Stränge an Verteilerladungen 302A, 302B und 302C. Die Verbrennung eines jeden jeweiligen Stranges der mehreren Stränge von Verteilerladungen 302A, 302B und 302C generiert ein großes Gasvolumen und bläst eine jeweilige Kammer der mehreren aufblas baren Kammern 340A 340B und 340C auf, womit eine aufgeblasene Komponente mit mehreren aufgeblasenen Kammern entsteht.
4 zeigt einen Inflator gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, weist der Inflator 400 ein Gehäuse 404 und eine Verteilerladung 402 auf. Das Gehäuse 404 umfasst eine Brennkammer 410 und eine Gasspeicherkammer 420. Die Brennkammer 410 weist einen Zünder 422, Anschlussstifte 424 und ein Gastreibmittel 426 auf. In der Gasspeicherkammer 420 ist ein inertes Gas unter hohem Druck aufgenommen. Das Gehäuse 404 weist ferner eine Gasdüse 430 auf. Die Verteilerladung 402 ist an dem Gehäuse 404 angeschlossen. Die Verteilerladung 402 ist vorzugsweise an der Brennkammer 410 des Gehäuses 404 angeschlossen, so dass die Brennkammer 410 mittels der Gasdüse 430 in direkter Fluidkommunikation mit der Verteilerladung 402 steht. Optional kann die Verteilerladung 402 direkt an dem Zünder 422 in der Brennkammer 410 angeschlossen sein. Die Verteilerladung 402 kann mittels einer Pressklamme 450 mechanisch an dem Gehäuse 404 festgelegt sein.
Nach Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator zündet der Zünder 422 das Gastreibmittel 426 in der Brennkammer 410 sowie die Verteilerladung 402, was das Aufblasen einer aufblasbaren Komponente, wie beispielsweise ein Airbag auslöst. Gleichzeitig strömen das heiße Gas und die heißen Partikel von dem brennenden Gastreibmittel und dem Zünder in die Gasspeicherkammer 420. Das heiße Gas und die heißen Partikel aus der Brennkammer 410 erwärmen das komprimierte inerte Gas und verursachen einen schnellen Druckanstieg in der Gasspeicherkammer 420. Das erwärmte, komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer 420 strömt in die Brennkammer 410 und durch die Gasdüse 430. Das erwärmte, komprimierte Gas führt zum Aufblasen der Aufblasbaren Komponente.
5 zeigt ein aufblasbares System gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, umfasst das aufblasbare System 500 eine aufblasbare Komponente 540, ein Gehäuse 504 und mehrere Stränge von Verteilerladungen 502A, 502B und 502C. Die aufblasbare Komponente 540 umfasst mehrere aufblasbare Kammern 540A, 540B und 540C. Jeder Strang der mehreren Stränge von Verteilerladungen 502A, 502B und 502C ist innerhalb einer Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern 540A, 540B und 540C verteilt. Das Gehäuse 504 umfasst eine Brennkammer 510 und eine Gasspeicherkammer 520. Die Brennkammer 510 weist einen Zünder 522, Anschlussstifte 524 und ein Gastreibmittel 526 auf. Die Gasspeicherkammer 520 enthält ein inertes Gas unter hohem Druck. Das Gehäuse 504 umfasst auch eine Gasdüse 530. Die mehreren Stränge an Verteilerladung sind mit dem Gehäuse 504 verbunden. Die Mehrfachstränge an Verteilerladung sind vorzugsweise mit der Brennkammer 510 des Gehäuses 504 verbunden, so dass die Brennkammer 510 über die Gasdüse mit den mehreren Strängen von Verteilerladung in Fluidkommunikation steht. Optional können die mehreren Stränge von Verteilerladung direkt an dem Zünder 522 in der Brennkammer 510 angeschlossen sein. Die mehreren Stränge von Verteilerladungen 502A, 502B und 502C sind mittels einer Pressklemme 550 mechanisch an dem Gehäuse 504 festgelegt. Nach Erhalt eines elektrischen Signals von einem Crashsensor oder einem anderen Aktivator zündet der Initiator 522 das Gastreibmittel 526 in der Brennkammer 510 und mehrere Stränge an Verteilerladungen 502A, 502B und 502C, was zum Bilden einer aufgeblasenen Komponente mit mehreren aufgeblasenen Kammern führt. Gleichzeitig strömen das heiße Gas und heiße Partikel von dem brennenden Gastreibmittel und dem Initiator in die Gasspeicherkammer 520 und erwärmen das komprimierte inerte Gas in der Gasspeicherkammer 520. Das erwärmte komprimierte Gas in der Gasspeicherkammer 520 strömt in die Brennkammer 510 und strömt durch die Gasdüse 530. Das erwärmte komprimierte Gas aus der Gasspeicherkammer 520 führt zum Aufblasen der mehreren aufblasbaren Kammern.
Der Inflator wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Verteilerladung aus einer Kombination von pyrotechnischem und gespeicherten Gas verwendet. Alternativ kann ein herkömmlicher Inflator mit komprimiertem Gas mit einer Verteilerladung verwendet werden.
Die vorangehende Offenbarung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ausschließlich zum Zwecke einer Darstellung und Beschreibung aufgezeigt. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die präzisen Ausführungsformen, wie sie oben gezeigt sind, zu begrenzen. Viele Variationen und Modifikationen der Ausführungsformen, wie sie hierin beschrieben sind, sind dem Fachmann im Lichte der obigen Offenbarung offenkundig. Der Umfang der Erfindung ist ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

Aufblasbares System mit einer aufblasbaren Komponente, einer innerhalb der aufblasbaren Komponente zum Generieren eines sich ausdehnenden Gases verteilten Ladung (202; 402), einem Gehäuse (204; 304; 404; 504), und einem Zünder (222; 322; 422; 522), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (204; 304; 404; 504) eine erste Kammer (210; 310; 410; 510) und eine zweite Kammer (220; 320; 420; 520) in Kommunikation mit der ersten Kammer aufweist, wobei die erste Kammer (210; 310; 410; 510) den Zünder (222; 422) und ein Gastreibmittel (226; 326; 426; 526) aufweist, und die zweite Kammer (220; 420) ein komprimiertes Gas enthält, und dass die Ladung (202; 402) an dem Gehäuse (204; 404) angeschlossen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (402) an der ersten Kammer (410) angeschlossen ist.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (402) in direkter Fluidkommunikation mit der ersten Kammer (410) steht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (202) an der zweiten Kammer (220) angeschlossen ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (202) in direkter Fluidkommunikation mit der zweiten Kammer (220) steht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (402) an dem Zünder (422) angeschlossen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünder (422) das Gastreibmittel (426) und die Ladung (402) zündet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünder (222; 322; 422; 522) das Gastreibmittel (226; 326; 426; 526) in der ersten Kammer (210; 310; 410; 510) zündet und das gezündete Gastreibmittel (226; 326; 426; 526) das komprimierte Gas in der zweiten Kammer (220; 320; 420; 520) erwärmt.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte, komprimierte Gas zu einem Aufblasen der aufblasbaren Komponente führt.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte, komprimierte Gas die Ladung zündet.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zünden der Ladung und des Gastreibmittels die aufblasbare Komponente aufbläst und das komprimierte Gas erwärmt, und dann das erwärmte, komprimierte Gas zu einem Aufblasen der aufblasbaren Komponente führt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (202) von einem Mantel (203) umschlossen ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (202) aus einem Stab pyrotechnischen Materials gefertigt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Mehrzahl an Ladungen (302A, 302B, 302C; 502A, 502B, 502C) aufweist, die innerhalb der aufblasbaren Komponente (340; 540) zum Generieren des entfaltenden Gases verteilt sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Ladungen (302A, 302B, 302C; 502A, 502B, 502C) an dem Gehäuse (304; 504) angeschlossen sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Ladungen (502A, 502B, 502C) an der ersten Kammer (510) angeschlossen sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Ladungen (302A, 302B, 302C) an der zweiten Kammer (320) angeschlossen sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Ladungen (502A, 502B, 502C) an dem Zünder (522) angeschlossen sind.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aufblasbare Komponente (340; 540) eine Mehrzahl an aufblasbaren Kammern (340A, 340B, 340C; 540A, 540B, 540C) aufweist.
System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mehreren Ladungen (302A, 302B, 302C; 502A, 502B, 502C) innerhalb einer jeweiligen Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern (340A, 340B, 340C; 540A, 540B, 540C) verteilt ist.
System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mehreren Ladungen die jeweilige Kammer der mehreren aufblasbaren Kammern aufbläst.
System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung mechanisch an dem Gehäuse mittels einer Pressklemme verbunden ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (220) ferner eine Gasdüse (230) aufweist, wobei die Ladung an dem Gehäuse durch die Gasdüse angeschlossen ist, wobei auf Erhalt eines elektrischen Signals von einem Aktivator der Zünder das Gastreibmittel in der ersten Kammer zündet, und dann das gezündete Gastreibmittel in die zweite Kammer strömt und das inerte Gas in der zweiten Kammer erwärmt, und dann das erwärmte inerte Gas in der zweiten Kammer durch die Gasdüse strömt und die Ladung zum Aufblasen der aufblasbaren Komponente zündet.