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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hybriden Gasgenerator, der
zur Verwendung in einem Airbagsystem, das in einem Automobil eingebaut
ist, geeignet ist.
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Hindergrund
der Erfindung
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Ein
Gasgenerator, der verwendet wird, um einen Airbag aufzublasen, verwendet
bevorzugt unter Druck gesetztes Gas aufgrund der Reinheit des Gases.
Bekannte Beispiele für
Gasgeneratoren, die druckbeaufschlagtes Gas verwenden, enthalten
einen Gasgenerator vom Typ mit gespeichertem Gas, in dem unter Druck
gesetztes Gas alleine in das Innere eines Gehäuses geladen wird, und einen
hybriden Gasgenerator, der weiterhin ein festes Explosionsmittel
bzw. Sprengstoff einsetzt. In beiden Typen von Gasgeneratoren ist eine
Gasauslassöffnung
typischerweise durch eine Abdichtplatte verschlossen, um das unter
Druck gesetzte Medium fest abzudichten und die Abdichtplatte wird
durch eine Zerreißeinrichtung
zerrissen, um das Gas zu entladen. Der hybride Gasgenerator ist
jedoch bezüglich
des Aufbaus zum Zerreißen
der Abdichtplatte und der Aufbaueinfachheit des gesamten Gasgenerators
selbst von Vorteil.
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Genauer
ist bei einem Gasgenerator mit gespeichertem Gas, in dem es keine
andere Möglichkeit
gibt, als die Zerreißeinrichtung
in der Nähe
der zerreißbaren
Platte anzuordnen, die Zerreißeinrichtung
in der Nähe des
Gasauslasses angeordnet und deshalb sollte ein Aufbau bereitgestellt
sein, der eine Störung
zwischen der Zerreißeinrichtung
und dem Airbag vermeidet.
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Andererseits
wird bei einem hybriden Gasgenerator, der auch ein festes Explosionsmittel
verwendet, die Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums durch
die Verbrennung des Explosionsmittels angehoben, wodurch der interne
Druck des Gehäuses
derart ansteigt, dass die Abdichtplatte zerrissen wird, und deshalb gibt
es keine Beschränkungen
bezüglich
der Positionsbeziehungen zwischen der Zerreißeinrichtung, zum Beispiel
einem Zünder,
und der Gasauslassöffnung.
Dies ist eines der Merkmale des hybriden Gasgenerators.
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JP-A-Nr.
11-217054 ist als verwandter Stand der Technik vorhanden. Die JP-A-Nr.
11-217054 betrifft einen hybriden Gasgenerator und sagt, dass "es bezüglich der
Gasgeneratortemperatur nach dessen Aktivierung gewünscht wird,
dass die Temperatur der Aufblasgase, die verwendet werden, um den
Airbag/Sicherheitsbag aufzublasen, ausreichend gesteuert oder reduziert
werden kann, um einen potenziellen Verschleiß von bestimmten Metallteilen
zu vermeiden, einschließlich
von Gasdurchgangswegen innerhalb des Gasgeneratorgehäuses," und dass "das Aufblasgas eine
wesentlich niedrigere Temperatur als die Verbrennungsgase hat".
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JP-A-Nr.
11-217054 offenbart zwar einen typischen, hybriden Gasgeneratoraufbau,
hat aber keine spezielle Offenbarung der Gastemperatur und der Airbagaufblasbarkeit.
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Offenbarung
der Erfindung
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, wird in einem hybriden Gasgenerator
die Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums durch die Verbrennung
des Explosivmittels derart angehoben, dass der interne Druck des
Gehäuses
erhöht
wird, wodurch verursacht wird, dass die Abdichtplatte zerrissen
wird. Obwohl es keine Beschränkungen
bezüglich
der Positionsbeziehung zwischen der Zerreißeinrichtung und der Gasauslassöffnung gibt,
sinkt der Innendruck des Airbags aufgrund des Kühlens des Aufblasgases ab,
das nach außen von
dem Gehäuse
entladen wird (d.h. in das Innere des Airbags). Es ist deshalb schwierig,
einen hybriden Gasgenerator in einem Airbagsystem zu verwenden,
in dem der Innendruck des Airbags für eine bestimmte Zeitdauer
nach dem Aufblasen aufrechterhalten werden muss.
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Es
ist deshalb ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen hybriden
Gasgenerator bereitzustellen, der, obwohl er ein hybrider Gasgenerator
ist, der ein Explosionsmittel verwendet, den Innendruck eines Airbags
nach dem Aufblasen des Airbags durch Ausstoßen von Gas mit niedriger Temperatur
aus dem Gasgenerator aufrechterhalten kann (d.h. durch Reduzieren
der Temperaturschwankung, die der Gasentladung in den Airbag folgt),
wodurch der Airbag in einem aufgeblasenen Zustand gehalten werden
kann.
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Die
Erfindung stellt einen Gasgenerator bereit, der eine Öffnung,
welche als ein Gasauslass zum Entladen von Gas zu der Außenseite
einer zylindrischen Flasche dient, die ein unter Druck gesetztes
Medium speichert, in der Flasche aufweist, wobei die Öffnung durch
ein erstes Dichtungsteil abgedichtet ist, wobei das erste Dichtungsteil
durch eine Erhöhung
des Innendrucks der Flasche zerreißt, wobei die Erhöhung des
Innendrucks der Flasche durch die Aktivierung einer Wärmeeinrichtung
erzeugt wird, die ein Explosionsmittel enthält, und wobei der Temperaturerhöhungsbereich
des unter Druck gesetzten Mediums vor und nach der Aktivierung des
Gasgenerators nicht mehr als ungefähr 500 °C ist.
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Zudem
stellt die vorliegende Erfindung einen Gasgenerator bereit, in dem
eine Öffnung,
die als ein Gasauslass zum Entladen bzw. Ausstoßen von Gas nach außen von
einer zylindrischen Flasche dient, die ein unter Druck gesetztes
Medium speichert, in einem Endabschnitt der Flasche ausgebildet
ist, wobei die Öff nung durch
ein erstes Dichtungsteil abgedichtet ist und wobei das erste Dichtungsteil
durch eine Erhöhung
des Innendrucks der Flasche, die ein Explosionsmittel zum Erwärmen des
unter Druck gesetzten Mediums speichert, zerrissen wird bzw. bricht
und wobei die Erhöhung
des Innendrucks der Flasche durch die Aktivierung einer Wärmevorrichtung
ausgeführt
wird, die ein Explosionsmittel enthält, worin das Explosionsmittel
gezündet
und verbrannt wird und die Temperatur des unter Druck gesetzten
Mediums auf mindestens ein Niveau entsprechend dem Druck, der zum
Zerreißen
des ersten Dichtungsteils erforderlich ist, und auf eine maximale
Temperatur von ungefähr
500 °C höher als
die Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums vor der Aktivierung des
Gasgenerators ansteigt.
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Die
Erfindung stellt einen Gasgenerator bereit, der eine Öffnung,
die als Gasauslass zum Entladen von Gas nach außen von einer zylindrischen
Flasche aus dient, die ein unter Druck gesetztes Medium speichert, in
der Flasche aufweist, wobei die Öffnung
durch ein erstes Dichtungsteil abgedichtet ist, wobei das erste
Dichtungsteil durch eine Erhöhung
des Innendrucks der Flasche zerrissen wird, wobei die Erhöhung des
Innendrucks der Flasche durch eine Deaktivierung einer Erwärmungseinrichtung
erzeugt wird, die ein Explosionsmittel enthält, wobei ein Unterschied zwischen
der Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums vor der Aktivierung
des Gasgenerators und der Temperatur des Gases, das durch die Öffnung in
die zylindrische Flasche nachfolgend der Aktivierung des Gasgenerators
entladen wird, nicht größer als
ungefähr
500 °C ist.
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Die
vorliegende Erfindung, die vorstehend beschrieben worden ist, ist
ein Gasgenerator, der ein unter Druck gesetztes Medium und eine
Erwärmungseinrichtung
(die ein Explosionsmittel aufweist) zum Erwärmen bzw. Aufheizen des unter
Druck gesetzten Mediums verwendet. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
besteht darin, sicherzustellen, dass, wenn Gas zum Aufblasen eines
Airbags von dem Gasgenerator erzeugt wird, dass das Gas dem Airbag
mit einer Temperatur zugeführt
wird, die soweit wie möglich
reduziert worden ist. Wenn dies ausgeführt wird, kann eine Temperaturreduzierung
des Gases in dem Gas innerhalb des Airbags nach dem Entladen des
Gases in das Innere des Airbags reduziert werden und dementsprechend
kann die Abnahmerate des Innendrucks des Airbags reduziert werden,
wodurch eine reduzierte Änderung
des Innendrucks des Airbags ermöglicht
wird. Der Airbagdruck wird bevorzugt für mindestens sechs Sekunden
nach der Aktivierung des Gasgenerators aufrechterhalten und deshalb
wurde diesbezüglich
bislang ein Gasgenerator vom Typ mit unter Druck gesetztem Gas (gespeicherten
Gas) als bevorzugt zum Aufrechterhalten des Innendrucks des Airbags
nach dem Aufblasen betrachtet. In dem Generator mit gespeichertem
Gas sind jedoch die Vorrichtungen zum Öffnen des Gasentladeanschlusses
und des Airbaganbringungsaufbaus kompliziert. In Anbetracht dieser
Punkte basiert die vorliegende Erfindung auf einem Gasgenerator,
der die Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums unter Verwendung
der Verbrennungswärme
eines Explosionsmittels anhebt.
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Der
Querschnitt der zylindrischen Flasche, die das unter Druck gesetzte
Medium speichert, ist nicht auf eine Kreisform beschränkt und
kann zum Beispiel eine elliptische Form oder eine Polygonalform
annehmen. Der Gasauslass (Öffnungsabschnitt)
zum Entladen des Gases nach außen
davon ist in der zylindrischen Flasche ausgebildet und vor der Aktivierung
ist der Gasauslass (der Öffnungsabschnitt)
durch das erste Dichtungsteil abgedichtet. Der Öffnungsabschnitt ist bevorzugt
an einem Endabschnitt der zylindrischen Flasche ausgebildet, ist
aber nicht auf diesen Ort beschränkt
und kann in der Nähe
davon (an z.B. einem Umfangswandabschnitt in der Nähe des Endabschnitts
der Flasche) ausgebildet sein.
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Es
gibt keine speziellen Beschränkungen
bezüglich
des Explosionsmittels, solange es Wärme dem unter Druck gesetzten
Medium zuführt,
und das Explosionsmittel kann ein Airbagaufblasgas und auch Wärme erzeugen.
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In
dem Gasgenerator gemäß der vorliegenden
Erfindung ist mindestens eine der nachfolgenden Größen innerhalb
eines Bereichs von nicht mehr als ungefähr 500 °C, bevorzugt von nicht mehr
als 400 °C
und noch weiter bevorzugt von nicht mehr als 300 °C eingestellt,
um so weit wie möglich
die Reduzierung des Innendrucks des Airbags zu beschränken, die
durch die Temperaturreduzierung nach der Gasentladung in den Airbag
verursacht wird:
- (1) die Temperaturdifferenz
in dem unter Druck gesetzten Medium vor und nach der Aktivierung
des Gasgenerators (mit anderen Worten der Temperaturanstiegsbereich);
- (2) der Unterschied zwischen der Temperatur des unter Druck
gesetzten Mediums vor der Aktivierung des Gasgenerators und der
Temperatur des Gases, das durch die Öffnung, die in der zylindrischen
Flasche ausgebildet ist, nach der Aktivierung des Gasgenerators
ausgestoßen
wird;
- (3) die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas, das von dem Gasgenerator
ausgestoßen
wird, und der Außenluft;
und
- (4) die Temperaturdifferenz zwischen dem Gas, das in den Airbag
ausgestoßen
wird, und der Außenluft.
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Durch
Einstellen mindestens einer der zuvor erwähnten Temperaturunterschiede
(1) bis (4) auf nicht mehr als ungefähr 500 °C kann der Gasgenerator die
Temperaturunterschiede in der Verwendungsumgebung (klimatische Umgebung) überwinden
und zuverlässig
arbeiten oder mit anderen Worten das erste Dichtungsteil zuverlässig zerreißen. Es
wird darauf hingewiesen, dass die Temperatur des druckbeaufschlagten
Mediums nach der Aktivierung des Gasgenerators in der Größe (1) vorstehend
bevorzugt in der Nähe
der Öffnung, die
in der zylindrischen Flasche ausgebildet ist, gemessen wird.
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Der
maximale Ausstoß des
Gasgenerators hängt
von der Temperatur und der Mol-Zahl des erzeugten Gases ab, aber,
wenn das erzeugte Gas nicht aus dem Airbag entweicht (das heißt, wenn
sich die Mol-Zahl des Gases, das in den Airbag ausgestoßen wird,
nicht ändert),
nimmt der Innendruck des Airbags in Übereinstimmung mit der Abnahme
der Gastemperatur ab. Bei Gasgeneratoren, die einen gleichen Ausstoß (maximaler
Ausstoß)
haben, wird der Ausstoß deshalb
bevorzugt mit der Temperatur des erzeugten Gases (d.h. der Erhöhung der
Temperatur des unter Druck gesetzten Mediums aufgrund des Explosionsmittels)
erzeugt, wobei die Temperatur des erzeugten Gases so niedrig wie
möglich
gehalten wird und die Mol-Zahl erhöht wird. Es wird jedoch darauf
hingewiesen, dass, um den Innendruck zu erzeugen, der erforderlich
ist, die erste Zerreißplatte
im Inneren des Gasgenerators zu zerreißen, eine Temperaturerhöhung, die
mindestens diesem Druck entspricht, des geladenen Gases angewandt
werden sollte.
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Auch
unter der Annahme, dass zusätzliches
Gas von dem Explosionsmittel erzeugt wird, begleitet Wärme immer
dieses zusätzliche
Gas und deshalb, wenn kein Gas aus dem Airbag, wie vorstehend beschrieben
wurde, entweicht, hängt
das Aufrechterhalten des Airbags in einem aufgeblasenen Zustand
von der Mol-Zahl des unter Druck gesetzten Gases ab, das anfangs
geladen worden ist. Dementsprechend beträgt das Verhältnis des unter Druck gesetzten
Gases bevorzugt zumindest 87% der gesamten Mol-Zahl des erzeugten Gases
und bevorzugter mindestens 90% davon.
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Zudem
ist in dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung, in dem die Temperatur
der Temperaturanstiegsbereich des unter Druck gesetzten Mediums,
wie zuvor beschrieben wurde, eingestellt wird, die Gasmenge, die
von dem gesamten Gasgenerator entladen wird, bevorzugt z.B. zwischen
1 und 4 Mol eingestellt.
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Zudem
ist in dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung die Erwärmungseinrichtung,
einschließlich des
Explosionsmittels zum Erwärmen
des unter Druck gesetzten Gases, bevorzugt in einem Raum angeordnet,
der von dem unter Druck gesetzten Medium in der Flasche durch ein
zweites Dichtungsteil vor der Aktivierung des Gasgenerators abgetrennt
ist, und das zweite Dichtungsteil wird bevorzugt durch die Aktivierung der
Erwärmungseinrichtung
(insbesondere der Zündung
des Explosionsmittels) zerrissen. Dies führt dazu, dass das Explosionsmittel
kaum durch den Druck des unter Druck gesetzten Mediums beeinflusst
wird, wodurch eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit
des Explosionsmittels verhindert wird.
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Die
Erwärmungseinrichtung,
die das Explosionsmittel enthält,
kann innerhalb oder außerhalb
der Flasche angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Erwärmungseinrichtung
in einer Kammer angeordnet sein, die im Inneren der Flasche ausgebildet
ist, indem darin ein Abtrennteil vorgesehen ist, wobei ein Verbindungsloch in
dem Abtrennteil ausgebildet sein kann, und das Verbindungsloch kann
durch die zweite zerreißbare
Platte abgedeckt sein. In Alternative kann ein Gehäuse, das
die Erwärmungseinrichtung
speichert, separat an der Außenseite
der Flasche angeordnet sein und ein Verbindungsloch, das in die
Flasche hineinführt,
kann durch die zweite zerreißbare
Platte abgedichtet sein.
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Zudem
kann in dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung die Erwärmungseinrichtung
ein Gaserzeugungsmittel, das ein Gas durch Verbrennung erzeugt,
und eine Zündeinrichtung
enthalten, die das Gaserzeugungsmittel zündet und verbrennt, oder sie
kann ein Gaserzeugungsmittel, das hauptsächlich Wärme durch Verbrennung erzeugt,
und eine Zündeinrichtung
enthalten, die das Gaserzeugungsmittel zündet und verbrennt. Die Erwärmungseinrichtung,
die in dieser Art und Weise aufgebaut ist, ist bevorzugt an dem
gegenüberliegenden
Endabschnitt der zylindrischen Flasche in deren Axialrichtung zu
dem Endabschnitt angebracht, in dem die Öffnung, die als Gasauslass
dient, ausgebildet ist. Mittels dieses Aufbaus existiert die Erwärmungseinrichtung
(einschließlich
des Explosionsmittels) an einem Endabschnitt der Flasche und der
Gasauslass ist an dem anderen Endabschnitt der Flasche vorhanden
und deshalb fließt
das Gas von dem einen Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt der
Flasche. Im Ergebnis kann die Temperatur des unter Druck gesetzten
Mediums im Inneren der Flasche gleichmäßig erhöht werden. Zudem ist in diesem
Aufbau die Position der Erwärmungseinrichtung
(einschließlich
des Explosionsmittels) nicht nur auf den anderen Endabschnitt der
Flasche beschränkt
und die Erwärmungseinrichtung
kann z.B. an einem Umfangswandabschnitt des anderen Endabschnitts
der Flasche vorhanden sein.
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Die
Erwärmungseinrichtung
(einschließlich
des Explosionsmittels) enthält
das Gaserzeugungsmittel und die Zündeinrichtung und durch Erzeugen
weiteren Gases von dem Gaserzeugungsmittel und auch von Wärme kann
der Innendruck der Flasche schneller erhöht werden. Im Ergebnis kann
das Dichtungsteil bei einer niedrigeren Temperatur zerrissen werden
und deshalb wird ein Gaserzeugungsmittel bevorzugt verwendet.
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Die
Zündeinrichtung
enthält
einen elektrischen Zünder,
der bevorzugt das Gaserzeugungsmittel direkt zündet, wodurch der Aufbau einfach
wird.
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Zudem
ist in dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung ein Diffusor
bevorzugt an der Öffnung
als Gasauslass angebracht, in dem ein Ende davon abgedichtet ist
und eine Vielzahl von Gasausstoßdüsen bzw. -öffnungen
gleichmäßig an seiner
Umfangswandoberfläche
ausgebildet ist. Zudem ist dann in diesem Fall ein Kühlteil zum
Kühlen
des Gases bevorzugt in einem Gasdurch gang angeordnet, der die Gasentladedüsen mit einer
Speicherkammer für
unter Druck stehendes Medium verbindet.
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Ein
Teil zum physikalischen Kühlen
des Gases, zum Beispiel ein Sieb, das aus verschiedenen Typen von
Maschendraht bzw. Drahtgeflecht, ausgestanztem Metall, Metallputzträger, Streckmetall
oder druckgegossenem Maschendraht hergestellt wird, oder ein Kühlmittel,
das H2O oder Ähnliches durch eine chemische
Zersetzung erzeugt oder eine chemische Reaktion verwendet, die durch
die Absorption von erzeugter Wärme
erzeugt wird, können
als Kühlteil
vorgesehen sein.
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Der
Gasdurchgang, der in dem Kühlteil
vorgesehen ist, ist bevorzugt ein Gasflussdurchgangsteil, der, um
genau zu sein, an der Außenseite
(der atmosphärischen
Druckseite) des ersten Dichtteils vorhanden ist. Dieser ist vorgesehen,
um sicherzustellen, dass der Innendruck der Flasche effektiv durch
die Temperaturerhöhung
des unter Druck stehenden Gas erhöht wird und dass das erste
Dichtungsteil zuverlässig
zerreißt,
und auch aufgrund der Tatsache, dass, nachdem das erste Dichtungsteil
zerrissen worden ist, die Temperatur des Entladegases bevorzugt
so weit wie möglich
reduziert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Sieb bzw. Drahtsieb
darin von Vorteil ist, dass es nicht nur das Gas (das unter Druck
gesetzte Gas und das Verbrennungsgas, das durch das Gaserzeugungsmittel
erzeugt wird) kühlt,
sondern auch derart arbeitet, dass es feste Rückstände einfängt, die in dem Verbrennungsgas
enthalten sind, das durch das Gaserzeugungsmittel erzeugt wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass anstelle des Bereitstellens des Siebes
der Aufbau des Gasdurchgangs aufwändig ausgebildet sein kann,
sodass das Gas durch ein häufiges
Auftreffen bzw. Stoßen
darauf gekühlt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Temperatur des Entladegases reduziert werden
und deshalb kann eine Abnahme des Innendrucks eines Airbags aufgrund
einer Abnahme der Temperatur des Gases aufgrund der adiabatischen
Expansion, die dem Entladen in den Airbag folgt, unterdrückt werden,
wodurch sichergestellt wird, dass sich der Druck des Airbags nur
wenig ändert
und der Innendruck des Airbags aufrechterhalten werden kann. Die
vorliegende Erfindung stellt deshalb einen Gasgenerator bereit,
der mit Vorteil in einem Airbagsystem, zum Beispiel in einem Vorhangairbag,
verwendet werden kann, in dem der Airbag in einem aufgeblasenen
Zustand für
eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten werden soll. Es wird darauf
hingewiesen, dass, solange die vorliegende Erfindung erhalten wird,
der Temperaturanstieg nicht streng auf nicht mehr als 500 °C beschränkt ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine axiale Schnittansicht einer Ausführungsform eines Gasgenerators.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
eines Gasgenerators gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend unter Verwendung von 1 beschrieben. 1 ist
eine axiale Schnittansicht des Gasgenerators.
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Ein
Gasgenerator 10 weist eine Kammer 20 für unter
Druck gesetztes Gas, eine Gaserzeugungskammer 30 und einen
Diffusorabschnitt 50 auf.
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Die äußere Hülle der
Kammer 20 für
unter Druck gesetztes Gas ist durch ein zylindrisches Gehäuse für die Kammer
des unter Druck gesetzten Gases (in anderen Worten eine zylindrische
Flasche) 22 ausgebildet und die Kammer 20 für unter
Druck gesetztes Gas ist mit einem unter Druck gesetzten Gas (mit
anderen Worten einem unter Druck gesetzten Medium) geladen, das
ein einzelnes Gas wie zum Beispiel Argon, Helium, Stickstoff, Luft
oder Kohlendioxid oder eine Mischung davon enthält. Das Gehäuse 22 der Kammer
für unter
Druck gesetztes Gas ist symmetrisch in den Axial- und Radialrichtungen
und deshalb besteht kein Erfordernis, seine Ausrichtung in der Axialrichtung
und der Radialrichtung während
des Zusammenbaus einzustellen.
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Ein
Ladeloch 24 für
unter Druck gesetztes Gas ist an der Seitenfläche des Gehäuses 22 der Kammer für unter
Druck gesetztes Gas ausgebildet. Das Ladeloch 24 wird mit
einem Stift 26 verschlossen, nachdem das unter Druck gesetzte
Gas geladen worden ist.
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Die
Gaserzeugungskammer 30 enthält als Erwärmungseinrichtung eine Zündeinrichtung
(einen elektrischen Zünder) 34 und
ein Gaserzeugungsmittel 36, die innerhalb des Gehäuses 32 der
Gaserzeugungskammer aufgenommen sind. Die Gaserzeugungskammer 30 ist
mit einer Endseite der Kammer 20 für druckbeaufschlagtes Gas verbunden.
Das Gehäuse 32 der
Gaserzeugungskammer und das Gehäuse 22 der
Kammer für unter
Druck gesetztes Gas sind miteinander an einem Verbindungsabschnitt 49 durch
Widerstandsschweißen verbunden.
Wenn der Gasgenerator 10 in einem Airbagsystem enthalten
ist, ist die Zündeinrichtung 34 mit
einer äußeren Energiequelle
bzw. Stromversorgung über
einen Stecker und einen Draht verbunden.
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Ein
Gaserzeugungsmittel 36 kann zum Beispiel Nitroguanidin
als Treibstoff, Strontiumnitrat als Oxidationsmittel und Natriumcarboxymethylcellulose
als Bindemittel (das eine Verbrennungsgastemperatur zwischen 700
und 1630 °C
hat) enthalten. Das Gaserzeugungsmittel, das in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, erzeugt bevorzugt 1,2 Mol oder mehr von
Verbrennungsgas pro 100 g, wie es das Gaserzeugungsmittel tut, das
vorstehend beschrieben wurde. Wenn das Gaserzeugungsmittel 36,
das diese Zusammensetzung hat, abbrennt, ist der erzeugte Verbrennungsrückstand
Strontiumoxid (Schmelztemperatur 2430 °C). Der Verbrennungsrückstand
verfestigt sich deshalb in einer Klumpenform (Schlackenform) ohne
Schmelzen.
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Das
Gehäuse 22 der
Kammer für
unter Druck gesetztes Gas, das Gehäuse 32 der Gaserzeugungskammer
und der Diffusor 50 sind bevorzugt aus dem gleichen Material
hergestellt.
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Ein
zweites Durchgangsloch 38 zwischen der Kammer 20 für unter
Druck gesetztes Gas und der Gaserzeugungskammer 30 ist
durch eine schalenförmige,
zweite, zerreißbare
Platte 40 abgedichtet und somit ist das Innere der Gaserzeugungskammer 30 auf
Umgebungsdruck gehalten. Die zweite, zerreißbare Platte 40 ist
mit dem Gehäuse 32 der
Gaserzeugungskammer an einem Umfangsrandabschnitt 40a davon
durch Widerstandsschweißen
verbunden.
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Eine
Kappe 44, die ein Gasausstoßloch 42 hat, ist
an der zweiten, zerreißbaren
Platte 40 von der Seite der Kammer 20 des unter
Druck gesetzten Gases aus angeordnet. Die Kappe 44 ist
angebracht, um die zweite, zerreißbare Platte 40 abzudecken,
wodurch sichergestellt wird, dass das Verbrennungsgas, das durch
die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 36 erzeugt wird,
immer durch die Kappe 44 hindurchgeht und durch das Gasausstoßloch 42 ausgestoßen wird.
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Die
Kappe 44 weist einen Flanschabschnitt 46 auf,
wobei ein sich öffnender
Umfangsrandabschnitt davon nach außen gebogen ist, und das Kappenteil 44 wird
durch Bördeln
bzw. Falzen eines Abschnitts (Bördelabschnitt) 48 des
Gehäuses 32 der
Gaserzeugungskammer befestigt.
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Der
Diffusorabschnitt 50, der Gasausstoßöffnungen (anders ausgedrückt Gasausstoßdüsen) 52 zum Ausstoßen bzw.
Entladen des unter Druck gesetzten Gases und des Verbrennungsgases
hat, ist mit der anderen Endseite der Kammer 20 für unter
Druck gesetztes Gas verbunden und der Diffusorabschnitt 50 ist
mit dem Gehäuse 22 der
Kammer für
unter Druck gesetztes Gas an einem Verbindungsabschnitt 54 durch
Widerstandsschweißen
verbunden.
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Der
Diffusorabschnitt 50 hat eine Becherform, die die Vielzahl
von Gasausstoßlöchern 52 zum
Aussenden des Gases hat. Zudem kann ein Kühlteil (nicht gezeigt), der
durch einen Filter oder Ähnliches
aufgebaut ist, zum Kühlen
des Gases in einer beliebigen Art und Weise an der inneren Öffnung des
Diffusorabschnitts 50 angeordnet sein.
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Ein
erstes Verbindungsloch (anders ausgedrückt eine Öffnung) 56 zwischen
der Kammer 20 für
unter Druck gesetztes Gas und dem Diffusorabschnitt 50 ist
durch eine erste, zerreißbare
Platte (anders ausgedrückt ein
erstes Dichtungsteil) 58 abge dichtet und deshalb ist das
Innere des Diffusorabschnitts 50 auf Umgebungsdruck gehalten.
Die erste, zerreißbare
Platte 58 ist mit dem Diffusorabschnitt 50 an
einem Umfangsrandabschnitt 58a durch Widerstandsschweißen verbunden.
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Als
Nächstes
wird der Betrieb des Gasgenerators 10, der in 1 gezeigt
ist, beschrieben, wenn er in einem Airbagsystem eingebaut ist, das
in einem Automobil eingebaut ist.
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Wenn
das Automobil einen Stoß von
einer Kollision entgegennimmt, wird der Zünder 34 aktiviert
und durch eine Aktivierungssignal-Ausgabeeinrichtung gezündet, wodurch
das Gaserzeugungsmittel 36 abbrennt, das ein Hochtemperatur-Verbrennungsgas
erzeugt. Zu dieser Zeit ist der Schmelzpunkt des Verbrennungsrückstands,
der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 36 erzeugt
wird, gleich oder größer als
die Entladetemperatur des Gases, das durch das Gaserzeugungsmittel 36 erzeugt
wird, und deshalb schmilzt der Verbrennungsrückstand nicht leicht und verbleibt
in einem festen Zustand.
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Die
zweite, zerreißbare
Platte (zweites Dichtungsteil) 40 wird dann durch die Erhöhung des
Innendrucks der Gaserzeugungskammer 30 verursacht durch
das Hochtemperatur-Verbrennungsgas zerrissen. Das Verbrennungsgas,
das den Verbrennungsrückstand
enthält,
fließt
dann in die Kappe 44 und wird dann durch das Gasausstoßloch 42 ausgestoßen.
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Zu
dieser Zeit trifft das Verbrennungsgas auf eine geschlossene Endfläche 44b der
Kappe 44, was eine Änderung
seiner Fließrichtung
derart verursacht, dass das Verbrennungsgas durch das Gasausstoßloch 42 herausfließt.
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Die
Wärme,
die durch das Gaserzeugungsmittel 36 erzeugt wird, wird
zu dem unter Druck gesetzten Gas innerhalb der Kammer 20 für unter
Druck gesetztes Gas übertragen,
was verursacht, dass die Temperatur des unter Druck gesetzten Gases
ansteigt, was in einer Erhöhung
des Innendrucks der Kammer 20 für unter Druck gesetztes Gas
resultiert. Zudem wird der Hochtemperatur-Verbrennungsrückstand gekühlt und verklumpt und haftet
an der geschlossenen Endoberfläche 44b der
Kappe 44. Das ausgestoßene
Verbrennungsgas trifft auf eine Innenwand 22a des Gehäuses 22 der
Kammer für
unter Druck gesetztes Gas, was verursacht, dass der Verbrennungsrückstand
an der Innenwandoberfläche
derart anhaftet, dass er nicht leicht zur Außenseite des Gasgenerators 10 entladen
werden kann.
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Die
erste, zerreißbare
Platte 58 wird dann durch den Anstieg des Innendrucks der
Kammer 20 für
unter Druck gesetztes Gas zerrissen, was sicherstellt, dass das
unter Druck gesetzte Gas und das Verbrennungsgas durch das erste
Verbindungsloch 56 hindurchgehen. Das unter Druck gesetzte
Gas und das Verbrennungsgas werden dann durch das Gasausstoßloch 52 ausgestoßen, um
den Airbag aufzublasen.
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Der
Gasgenerator der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Gasgenerator
für verschiedene
Typen von Airbagsystemen, die nicht einem Vorhangairbag entsprechen,
verwendet werden, zum Beispiel als ein Airbagsystem für eine Fahrerseite,
als ein Airbagsystem für
eine Vorderpassagierseite, als ein Airbagsystem für einen
Seitenairbag und ein Airbagsystem für ein Kniepolster. Der Gasgenerator
der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Gasgenerator für einen
aufblasbaren Sitzriemen oder als ein Gasgenerator für eine Vorspanneinrichtung
verwendet werden.
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Beispiel
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Ein
Gasgenerator, der den Aufbau, der in 1 gezeigt
ist, und die nachfolgenden Eigenschaften hat, wurde in einem Airbagaufblasexperiment
verwendet. Dieses Aufblasexperiment wurde durchgeführt, um
den Innendruckzustand eines Airbags zu überprüfen, der derart angebracht
ist, dass er die Gasausstoßanschlüsse 52 in
den Diffusorabschnitt 50 abdeckt, nachfolgend der Aktivierung
des Gasgenerators (bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C). Genauer
wurde der Innendruck des Airbags nach dem Ablauf einer festgelegten Zeitdauer
von einer Zündaktivierungszeit
von 0 msec aus gemessen. Die Ergebnisse, die in diesem Aufblasexperiment
erhalten worden sind, sind in der Tabelle 1 aufgelistet.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Airbag, der verwendet worden ist,
nur mit einer Öffnung
in dem Abschnitt ausgebildet ist, der mit dem Diffusor 50 verbunden
ist.
- • Zusammensetzung
des unter Druck gesetzten Gases: Ar/He-Mischung
- • Zusammensetzung
des festen Gaserzeugungsmittels: Nitroguanidin/Strontiumnitrat/Carboxymethylcellulose
- • Lademenge
des unter Druck gesetzten Gases: 1,27 Mol
- • Anzahl
der Mole des Gases, das durch das Gaserzeugungsmittel erzeugt wird:
0,13 Mol
- • Gesamtzahl
der Mole des Gases, das von dem Gasgenerator erzeugt wird: 1,283
Mol
- • Temperatur
des Gases, das von dem Gasgenerator ausgestoßen wird: 500 °C
- • Maximaler
Ausgang in den Tank mit 1ft3 (Kubikfuß) Kapazität: 220 kPa
(bei Umgebungstemperatur).
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Vergleichsbeispiel
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Ein
Gasgenerator, der die nachfolgenden Eigenschaften hat, wurde verwendet,
um ein identisches Experiment zu dem des Beispiels durchzuführen.
- • Zusammensetzung
des unter Druck gesetzten Gases: Ar/He-Mischung
- • Zusammensetzung
des festen Gaserzeugungsmittels: Nitroguanidin/Strontiumnitrat/Carboxymethylcellulose
- • Lademenge
des unter Druck gesetzten Gases: 0,84 Mol (32,5 g)
- • Molzahl
des Gases, das von dem Gaserzeugungsmittel erzeugt wird: 0,13 Mol
- • Gesamtmolzahl
des Gases, das von dem Gasgenerator erzeugt wird: 0,97 Mol
- • Temperatur
des Gases, das von dem Gasgenerator erzeugt wird: 750 °C
- • Maximaler
Ausgang in den Tank, der 1ft3 (Kubikfuß) Kapazität hat: 220
kPa (bei Umgebungstemperatur)
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, wurden die Gasgeneratoren des Beispiels
und des Vergleichsbeispiels mit ihren jeweiligen Airbags verbunden
und der Innendruckzustand des Airbags nach der Aktivierung des Gasgenerators
wurde überprüft (bei
einer Umgebungstemperatur von 23 °C).
Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl in dem Beispiel als auch
in dem Vergleichsbeispiel das Material und das Volumen des verwendeten
Airbags identisch waren und dass der maximale Druck, der im Inneren
des Airbags gemessen worden ist, auch im wesentlichen identisch
war.
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Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 1 unten aufgelistet. Die Tabelle
1 vergleicht den Innendruck des Airbags in dem Beispiel und dem
Vergleichsbeispiel nach dem Ablauf einer festgelegten Zeitdauer
von einer Zünderaktivierungszeit
von 0 msec an. Tabelle
1
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Es
ist aus der Tabelle 1 klar zu sehen, dass, obwohl der maximale Airbagdruck
(oder der maximale Ausstoß des
Gasgenerators selbst) im Wesentlichen identisch in dem Beispiel
und dem Vergleichsbeispiel sind, der Innendruck des Airbags nach
der Aktivierung höher
in dem Beispiel gehalten wird, indem die Entladegastemperatur niedrig
ist. In Alternative, wenn bezüglich
der Abnahmerate des Airbaginnendrucks von einer Anfangsdauer (100
msec zum Beispiel) nach der Zünderaktivierung
betrachtet wird, zeigt das Beispiel eine geringe Änderung.
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Zudem
zeigt in dem Beispiel der Innendruck des Airbags im wesentlichen
keine Reduzierung von 2000 msec an und weiter nach der Zündaktivierung.
Diese Ergebnisse können
der Tatsache zugeschrieben werden, dass der Ausgang des Gasgenerators
in dem Beispiel von der Gasmolzahl abhängt und deshalb wird, auch wenn
die Temperatur des unter Druck gesetzten Gases abfällt, der
Ausgang des Gasgenerators (der Innendruck des Airbags) nur wenig
beeinflusst.
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Im
Unterschied hierzu ist der Ausgang des Gasgenerators in dem Vergleichsbeispiel
von dem Temperaturanstieg abhängig
und deshalb beeinflussen Verminderungen der Gastemperatur nach dem
Entladen in den Airbag stark die Änderung des Innendrucks des
Airbags. Dies kann auch aus der Tatsache erkannt werden, dass das
Verhältnis
zwischen der Molzahl des unter Druck gesetzten Gases und der Menge
des Gaserzeugungsmittels (der Molzahlen des Gases, das durch das
Gaserzeugungsmittel hergestellt wird) geändert wird, um den maximalen
Ausstoß der
Gasgeneratoren in dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel gleich
zu machen. Im Ergebnis bleibt bei dem Gasgenerator des Beispiels
der Airbag aufgeblasen und hält
sein Passagierrückhaltevermögen für eine lange
Zeitdauer aufrecht, aber bei dem Vergleichsbeispiel kann ein ausreichender
Airbaginnendruck nach der Aktivierung nicht erhalten werden und
das Passagierrückhaltevermögen war
deshalb nicht zufriedenstellend.
-
In
einem typischen Gasgenerator vom Hybridtyp tritt eine schnelle Temperaturabnahme
(der Innendruck des Airbags nimmt schnell ab) in dem Moment auf,
in dem das Gas, das durch das Explosionsmittel erwärmt wird,
in den Airbag entladen wird, und deshalb nimmt die Temperatur stetig
ab.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Fall beschränkt, in
dem im wesentlichen kein Innendruckabfall innerhalb einer festgelegten
Zeitdauer nach der Zünderaktivierung
festgestellt werden kann, wie in dem Beispiel beschrieben wird,
sondern enthält
jeden Fall, in dem der Innendruck des Airbags in einem ausreichenden
Maße für die Passagierrückhaltung
oder Ähnlichem
nach dem Ablauf einer festgelegten Zeitdauer aufrechterhalten werden
kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung grundsätzlich unabhängig von
dem Typ des Gaserzeugungsmittels und dem unter Druck gesetzten Gas
ist und nur von dem Grad des Temperaturanstiegs nach der Aktivierung
des Gasgenerators abhängt.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Hybridgasgenerator bereit, der
einen Airbag aufgeblasen halten kann, indem ein Gas mit niedriger
Temperatur derart erzeugt wird, dass der Innendruck des Airbags
nach dem Aufblasen des Airbags aufrechterhalten werden kann. Eine Öffnung,
die als ein Gasauslass dient, ist in einer zylindrischen Flasche 22 ausgebildet,
die ein unter Druck gesetztes Medium speichert, und die Öffnung ist durch
ein erstes Dichtungsteil 58 abgedichtet, das durch einen
Anstieg des Innendrucks der Flasche 22 zerrissen wird.
Der Anstieg des Innendrucks der Flasche 22 wird durch die
Aktivierung einer Erwärmungseinrichtung
erzeugt und der Temperaturanstiegsbereich des unter Druck gesetzten
Mediums vor und nach der Aktivierung ist nicht größer als
ungefähr
500 °C.
-
- 10
- Gasgenerator
- 20
- Kammer
für unter
Druck gesetztes Gas
- 22
- Gehäuse für Kammer
des unter Druck gesetzten Gases
- 30
- Gaserzeugungskammer
- 32
- Gehäuse der
Gaserzeugungskammer
- 34
- Zündeinrichtung
- 36
- Gaserzeugungsmittel
- 38
- Verbindungsloch
- 40
- zerreißbare Platte
- 42
- Gasausstoßloch
- 44
- Kappe
- 50
- Diffusor
- 52
- Gasausstoßanschluss
- 56
- Verbindungsloch
- 58
- zerreißbare Platte
