DE102011106516A1 - Tubular gas generator e.g. cold gas generator, for use in vehicle safety system to fill air-bag utilized for attenuating impact of vehicle passengers, has chamber with outflow opening that is releasable at displacement position of piston - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeugsicherheitssystem und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem solchen Gasgenerator.The invention relates to a gas generator, in particular for a vehicle safety system and a vehicle safety system with such a gas generator.
Gasgeneratoren werden verwendet, um zum Beispiel Sicherheitsvorrichtungen in Form von Gassäcken zu befüllen, die bei einem Unfall den Aufprall von Fahrzeuginsassen auf Fahrzeugteile abmildern sollen. Ein anderer Anwendungszweck für Gasgeneratoren in Sicherheitsvorrichtungen ist, eine mechanische Verstellung eines Bauteils über einen bestimmten Weg zu bewirken, beispielsweise ein Straffen eines Sicherheitsgurtes oder ein Anheben einer Fahrzeugmotorhaube, um einen Aufprall eines Fußgängers auf ein Fahrzeug zu dämpfen.Gas generators are used, for example, to fill safety devices in the form of gas bags, which are intended to reduce the impact of vehicle occupants on vehicle parts in the event of an accident. Another purpose for gas generators in safety devices is to effect a mechanical adjustment of a component via a certain path, for example a tightening of a safety belt or a lifting of a vehicle hood in order to dampen a pedestrian impact on a vehicle.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem solchen Gasgenerator in kompakt und effizient wirkender Bauweise zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a gas generator and a vehicle safety system with such a gas generator in a compact and efficient design available.
Erfindungsgemäß weist der Gasgenerator ein Gehäuse auf, in dem eine erste, mit einem pyrotechnischen Anzünder verbundene Kammer ausgebildet ist, in der ein Druckgas bereitgestellt wird. Eine zweite Kammer ist mit der ersten Kammer verbunden, wobei nach der Aktivierung des Gasgenerators das Druckgas aus der ersten Kammer in die zweite Kammer einströmt. In der zweiten Kammer ist ein durch das einströmende Druckgas um einen maximalen Verschiebeweg verschieblicher Kolben aufgenommen, der mit einem Kraftübertragungsmittel außerhalb des Gasgenerators verbindbar ist. Die zweite Kammer weist eine Ausströmöffnung nach außen auf, wobei der Kolben so angeordnet ist, dass die Ausströmöffnung erst freigegeben wird, wenn sich der Kolben über einen vorgegebenen, vorzugsweise den maximalen Verschiebeweg bewegt hat. Mit dieser Gestaltung ist es möglich, einen einzigen Gasgenerator für zwei verschiedene Zwecke einzusetzen, nämlich zum einen zum Leisten mechanischer Verschiebearbeit und zum anderen zum Befüllen eines Gassacks.According to the invention, the gas generator has a housing in which a first, connected to a pyrotechnic igniter chamber is formed, in which a pressurized gas is provided. A second chamber is connected to the first chamber, wherein after the activation of the gas generator, the compressed gas flows from the first chamber into the second chamber. In the second chamber, a displaceable by the inflowing gas pressure by a maximum displacement piston is added, which is connectable to a power transmission means outside of the gas generator. The second chamber has an outflow opening to the outside, wherein the piston is arranged so that the outflow opening is released only when the piston has moved over a predetermined, preferably the maximum displacement. With this configuration, it is possible to use a single gas generator for two different purposes, namely on the one hand to mechanical shifting work and on the other to fill a gas bag.
Dabei werden sowohl die Schubkraft des ausströmenden Gases als auch das entstehende Gasvolumen genutzt. Die Ausströmöffnung, über die ein Gassack befüllt werden kann, wird erst freigegeben, nachdem das Druckgas seine mechanische Arbeit in der Verschiebung des Kolbens verrichtet hat, sodass es möglich ist, die gesamte erzeugte Gasmenge und den gesamten in der ersten Kammer entstehenden Druck zur Bewegung des Kolbens und damit zur Bewegung eines mechanischen Teils in einer Sicherheitsvorrichtung auszunutzen. Da vorher bevorzugt kein Gas ausströmt, kann das gesamte erzeugte Gasvolumen anschließend zum Befüllen eines oder mehrerer Gassäcke eingesetzt werden.In this case, both the thrust of the outflowing gas and the resulting gas volume are used. The outflow opening, through which an airbag can be filled, is only released after the compressed gas has done its mechanical work in the displacement of the piston, so that it is possible, the total amount of gas produced and the total pressure generated in the first chamber to move the Piston and thus to use the movement of a mechanical part in a safety device. Since no gas preferably flows out beforehand, the entire gas volume generated can subsequently be used to fill one or more gas bags.
Herkömmlich werden für diese beiden unterschiedlichen Zwecke getrennte, unterschiedlich ausgebildete Gasgeneratoren eingesetzt. Infolgedessen müssen für Anwendungszwecke, in denen sowohl eine mechanische Bewegung als auch das Füllen eines Gassacks gewünscht ist, zwei Gasgeneratoren vorgesehen werden, was den benötigten Bauraum erhöht und das Fahrzeugsicherheitssystem verteuert.Conventionally, separate, differently shaped gas generators are used for these two different purposes. As a result, two gas generators must be provided for applications in which both a mechanical movement and the filling of a gas bag is desired, which increases the space required and makes the vehicle safety system more expensive.
Obwohl bei der Erfindung die vorgenannten beiden Aktionen zeitlich im Wesentlichen nacheinander durchführbar sind, wobei zuerst die Bewegung des Kolbens und anschließend die Befüllung des Gassacks erfolgt, kann die Zeitdifferenz für praktische Belange gegenstandlos sein.Although in the invention, the aforementioned two actions are substantially time sequentially feasible, wherein first the movement of the piston and then the filling of the airbag takes place, the time difference for practical purposes can be without object.
Es ist unerheblich, ob die erste Kammer einen pyrotechnischen Treibsatz und/oder ein unter Druck stehendes Gas enthält, also der Gasgenerator als Kaltgas-, Festtreibstoff oder als Hybridgasgenerator ausgeführt ist. Die Art der Gaserzeugung hat keinen Einfluss auf die Umsetzung der Erfindung.It is irrelevant whether the first chamber contains a pyrotechnic propellant and / or a pressurized gas, so the gas generator is designed as a cold gas, solid propellant or as a hybrid gas generator. The type of gas generation has no influence on the implementation of the invention.
Vorzugsweise ist die Ausströmöffnung radial an einer Gehäusewand der zweiten Kammer angeordnet. Auf diese Weise ist es leicht zu realisieren, die Ausströmöffnung beispielsweise solange durch den Kolben blockiert zu halten, bis dieser sie auf seinem Verschiebeweg passiert hat und damit freigibt. Außerdem wird eine Übertragung der Bewegung des Kolbens in axialer Richtung durch radial an den Gasgenerator angeschlossene Gassäcke oder Gasleitungen nicht behindert. Es können auch mehrere derartiger Ausströmöffnungen vorhanden sein.Preferably, the outflow opening is arranged radially on a housing wall of the second chamber. In this way, it is easy to realize, for example, as long as to keep the discharge port blocked by the piston until it has passed on its displacement and thus releases. In addition, a transmission of the movement of the piston in the axial direction is not obstructed by radially connected to the gas generator gas bags or gas lines. There may also be a plurality of such outflow openings.
Das Gehäuse der zweiten Kammer kann ein vorgefertigtes zylindrisches Rohr umfassen, das an einem axialen Ende mit dem separat vorgefertigten Gehäuse der ersten Kammer verbunden ist, insbesondere durch Rollieren. Da die zweite Kammer dem rapiden Druckanstieg bei der Erzeugung des Druckgases beziehungsweise bei einem Hybridgasgenerator dem unter Druck stehenden Gas der ersten Kammer nicht ausgesetzt ist, genügt hier eine geringere Wandstärke, was den Gasgenerator leichter und kostengünstiger macht. Eine Befestigung durch Rollieren ist mechanisch ausreichend stabil und einfach in der Herstellung.The housing of the second chamber may comprise a prefabricated cylindrical tube which is connected at one axial end to the separately prefabricated housing of the first chamber, in particular by rolling. Since the second chamber is not exposed to the rapid increase in pressure during the production of the compressed gas or in a hybrid gas generator to the pressurized gas of the first chamber, sufficient here a smaller wall thickness, which makes the gas generator easier and cheaper. An attachment by rolling is mechanically stable enough and easy to manufacture.
Das freie Ende des Rohrs kann vor der Verschiebung des Kolbens durch eine Schutzkappe verschlossen sein, um den Kolben vor der Aktivierung des Gasgenerators zu schützen. Bei der Bewegung des Kolbens kann das Ende des Kolbens aus der zweiten Kammer austreten, wobei die Schutzkappe vom Kolben entfernt oder durchstoßen wird. Alternativ kann die zweite Kammer auch um den Verschiebeweg länger als der Kolben ausgebildet sein, sodass der Kolben nicht aus der zweiten Kammer austritt.The free end of the tube may be closed by a protective cap prior to displacement of the piston to protect the piston from activation of the inflator. During the movement of the piston, the end of the piston can emerge from the second chamber, wherein the protective cap is removed or pierced by the piston. Alternatively, the second chamber may also be around the Displacement longer than the piston to be formed so that the piston does not exit from the second chamber.
Eine Fixierungsvorrichtung ist vorteilhaft, die den Kolben nach der Verschiebung in einer Endposition hält, sodass eine Rückbewegung oder eine weitere Bewegung des Kolbens in Verschieberichtung verhindert wird.A fixing device is advantageous, which holds the piston after the displacement in an end position, so that a return movement or a further movement of the piston is prevented in the direction of displacement.
Die Fixierungsvorrichtung lässt sich beispielsweise durch Sicken oder eine Rollierung in der Rohrwand realisieren, die den Kolben festklemmen, sobald er sie bei seiner Verschiebebewegung passiert hat. Die Fixiervorrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie als Rücklaufsperre wirkt und somit auch eine Rückbewegung eines mit dem Kolben verbundenen Kraftübertragungsmittels verhindert.The fixation device can be realized, for example, by beads or a curl in the tube wall, which clamp the piston, as soon as it has happened during its displacement movement. The fixing device may be designed so that it acts as a backstop and thus prevents a return movement of a piston connected to the power transmission means.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gasgenerator, wie er oben beschrieben wurde, mit einer ersten Sicherheitsvorrichtung, die mit einer Ausströmöffnung im Gasgenerator gekoppelt ist und durch das ausströmende Druckgas aktiviert wird, und mit einer zweiten Sicherheitsvorrichtung, die durch die Kolbenverschiebung aktiviert wird. Auf diese Weise lassen sich, wie oben bereits beschrieben, zwei Sicherheitsvorrichtungen mit einem einzigen Gasgenerator aktivieren.The invention also relates to a vehicle safety system with a gas generator as described above, having a first safety device, which is coupled to an outflow opening in the gas generator and is activated by the outflowing compressed gas, and with a second safety device, which is activated by the piston displacement. In this way, as described above, two safety devices with a single gas generator can be activated.
Die erste Sicherheitsvorrichtung ist vorteilhaft mit der nach Verschieben des Kolbens freigegebenen Ausströmöffnung gekoppelt. Diese Ausströmöffnung ist bevorzugt der einzige oder zumindest der Hauptauslass für das in der ersten Kammer erzeugte Druckgas.The first safety device is advantageously coupled to the released after displacement of the piston outflow opening. This outflow opening is preferably the only or at least the main outlet for the compressed gas generated in the first chamber.
Die erste Sicherheitsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Gassack.The first safety device preferably comprises an airbag.
Mit dem Kolben kann ein Kraftübertragungsmittel verbunden sein, das die Bewegung des Kolbens weiterleitet. Die Bewegung des Kolbens lässt sich aber auch direkt zur mechanischen Bewegung eines anderen Bauteils einsetzen. Natürlich ist es auch möglich, den Kolben fahrzeugfest abzustützen und so eine Bewegung des Gasgenerators bzw. des Gehäuses gegenüber dem Fahrzeug zu erzeugen. Entscheidend ist hier nur, die Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse auszunutzen.To the piston, a force transmission means can be connected, which forwards the movement of the piston. The movement of the piston can also be used directly for the mechanical movement of another component. Of course, it is also possible to support the piston vehicle-fixed and thus to generate a movement of the gas generator or of the housing relative to the vehicle. Crucial here is only to exploit the relative movement between the piston and housing.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Sicherheitsvorrichtung ein Gassack, welcher insbesondere am Fahrzeugsitz positioniert ist, und/oder die zweite Sicherheitsvorrichtung ist so ausgelegt, dass sie den vorderen Rand eines Fahrzeugsitzes anhebt. In dieser Kombination sorgt das Fahrzeugsicherheitssystem zum einen dafür, dass durch das Anheben des Fahrzeugsitzes eine unfallkinematisch ungünstige Verlagerung des Fahrzeuginsassen, beispielsweise ein „Durchtauchen” unter einem Sicherheitsgurt, vermieden wird, während der Gassack, der beispielsweise die Fahrzeugtür oder die Fahrzeugseitenwand abdecken kann, einen Aufprall des Insassen auffängt. Als Gassack kann auch ein aufblasbarer Sicherheitsgurt oder ein am Sicherheitsgurt angeordneter Gassack vorgesehen sein, der die Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen reduziert.In a preferred embodiment of the invention, the first safety device is an airbag, which is positioned in particular on the vehicle seat, and / or the second safety device is designed so that it lifts the front edge of a vehicle seat. In this combination, the vehicle safety system ensures on the one hand that by moving the vehicle seat a kinematic unfavorable accidental displacement of the vehicle occupant, for example, a "dive" under a seat belt is avoided while the gas bag, which can cover, for example, the vehicle door or the vehicle side wall, a Impact of the occupant fields. As an airbag, an inflatable safety belt or arranged on the seat belt gas bag may be provided which reduces the forward displacement of the vehicle occupant.
Zum Anheben des Fahrzeugsitzes kann vorgesehen sein, dass eine Verriegelung des Fahrzeugsitzes, die ein Anheben des vorderen Randes der Sitzfläche verhindert, durch die Bewegung des Kolbens gelöst wird.For lifting the vehicle seat may be provided that a lock of the vehicle seat, which prevents lifting of the front edge of the seat, is released by the movement of the piston.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeugsicherheitssystem als Personenschutzsystem ausgebildet, wobei die erste Sicherheitsvorrichtung ein Gassack im Übergangsbereich zwischen einer Windschutzscheibe und einer Motorhaube ist, der im aufgeblasenen Zustand den Übergangsbereich abdeckt, und die zweite Sicherheitsvorrichtung zum Anheben der Motorhaube des Fahrzeugs vorgesehen ist. Beide Sicherheitsvorrichtungen dämpfen in diesem Fall den Aufprall einer Person, wie beispielsweise ein Fußgänger oder ein Radfahrer, auf den Frontbereich des Fahrzeugs.According to a second preferred embodiment, the vehicle safety system is designed as a personal protection system, wherein the first safety device is an airbag in the transition region between a windshield and a hood, which covers the transition area in the inflated state, and the second safety device is provided for lifting the hood of the vehicle. Both safety devices in this case dampen the impact of a person, such as a pedestrian or a cyclist, on the front of the vehicle.
Die zeitliche Verzögerung zwischen der Bewegung des Kolbens und damit der Aktivierung der mechanischen Sicherheitsvorrichtung und dem Aufblasen des Gassacks können so gering ausgestaltet sein, dass sie für die Schutzwirkung der Sicherheitsvorrichtungen nicht ins Gewicht fallen.The time delay between the movement of the piston and thus the activation of the mechanical safety device and the inflation of the gas bag can be made so small that they are not significant for the protective effect of the safety devices.
Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform greift die zweite Sicherheitsvorrichtung an der Pedalerie des Fahrzeugs an und bewegt wenigstens ein Pedal aus dem Fuß-/Beinbereich des Fahrzeuginsassen weg. Die erste Sicherheitsvorrichtung ist ein Kniegassack. In diesem Fall ist das Fahrzeugsicherheitssystem auf den Schutz der Beine und des Unterkörpers des Fahrzeuginsassen gerichtet. Anstelle des Kniegassacks kann hier auch ein anderer Gassack im Frontbereich des Fahrzeugs, beispielsweise am Lenkrad, eingesetzt werden.According to a third preferred embodiment, the second safety device engages the pedals of the vehicle and moves at least one pedal away from the foot / leg region of the vehicle occupant. The first safety device is a knee airbag. In this case, the vehicle safety system is directed to the protection of the legs and lower body of the vehicle occupant. Instead of the knee airbag, another airbag can also be used in the front region of the vehicle, for example on the steering wheel.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Figuren zeigen:The invention will be described below with reference to the accompanying drawings with reference to several embodiments. In the figures show:
Die
Das Gehäuse
Das Innere der zweiten Kammer
In der zweiten Kammer
An seinem zur ersten Kammer
Im Bereich des von der ersten Kammer
Außerdem besitzt der Gasgenerator
Bei der Aktivierung des Gasgenerators
Die Länge der zweiten Kammer
Die erste Kammer
Bis das Dichtelement
Es wäre jedoch möglich, beispielsweise um das Antriebsverhalten des Kolbens
Nach Erreichen des Endes des Verschiebewegs, der auf jeden Fall so bemessen ist, dass die Ausströmöffnungen
Die Energie des sich entspannenden Druckgases wird zunächst in die Verschiebebewegung des Kolbens
Der Kolben
Der Anschlussstutzen
Ein mögliches Fahrzeugsicherheitssystem
Bei der Aktivierung des Fahrzeugsicherheitssystems
In den
In diesem Fall greift das Ende des Kolbens
Durch das ausströmende Gas werden die beiden Gassäcke
In
Vor der Aktivierung des Fahrzeugsicherheitssystems
Nach Aktivierung des Fahrzeugsicherheitssystems
Im Falle einer Kollision einer Person, beispielsweise eines Fußgängers oder Fahrradfahrers, mit dem Fahrzeug kann das beschriebene Fahrzeugsicherheitssystem
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ZF AIRBAG GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: TRW AIRBAG SYSTEMS GMBH, 84544 ASCHAU, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEHNERT, BERNHARD, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |