DE19627878C1 - Gasgenerator mit Drucküberwachung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für die Erzeugung von Druckgas zum Aufblasen eines Luftsackes in einem Airbagsystem, mit einem Druck­ fluid in einer von einem Druckkammergehäuse umgebenen Druckkammer.

Ein derartiger Gasgenerator ist beispielsweise durch die DE 44 05 997 C1 be­ kanntgeworden.

Gasgeneratoren, zu denen auch Hybridgasgeneratoren zählen, dienen dazu, im Falle eines harten Aufpralls eines Kraftfahrzeugs eine Gasmischung zum Füllen eines Luftsackes zu erzeugen. Der Luftsack schützt einen Fahrzeugin­ sassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnenteile wie das Lenkrad oder die Seitenverkleidungen. Innerhalb dieser Gasgeneratoren ist im allgemei­ nen eine auf pyrotechnische Art zu entzündende Treibstoffladung vorgese­ hen. Wenn durch einen Stromimpuls von der einen Fahrzeug-Crash erken­ nenden Sensorik eine Zündeinheit aktiviert wird, werden heiße Partikel er­ zeugt, die dann auf die Oberfläche eines meist in Tablettenform vorliegen­ den Treibstoffs treffen. Dieser wird dann selbst entzündet, brennt in der so­ genannten Brennkammer unter einem hohen Druck ab und erzeugt ein Treibgas.

Im Falle eines Hybrid-Gasgenerators, wie er aus der DE 44 05 997 C1 bekannt ist, ist in einer Druckkammer ein Druckgas, z. B. Flüssiggas oder Kaltgas, ge­ speichert. Das Treibgas ist ein chemisch reaktives Gas, welches geeignet ist, wie eine Schweißbrennerflamme zu funktionieren. Die heißen Treibgase aus der Brennkammer treffen auf eine Dichtscheibe der Druckkammer und brennen diese durch, so daß eine Ausströmöffnung aus der Druckkammer freigegeben wird. In einem Mischraum mischen sich die Treibgase aus der Brennkammer und die kalten Gase aus der Druckkammer. Anschließend kann diese Gasmischung aus dem Gasgenerator ausströmen und den Luft­ sack aufblasen.

Für solche Hybrid- oder Flüssiggas-Gasgeneratoren ist eine Drucküberwa­ chung der Kaltgas- bzw. Flüssiggas-Druckkammer wünschenswert, um einen Druckverlust und insbesondere das Unterschreiten des spezifischen Füllgra­ des anzuzeigen.

Aus der Schrift US 5,230,532 ist ein Meßverfahren zur Druckmessung eines Druckfluids innerhalb eines Druckkammergehäuses zu entnehmen, bei dem mittels eines Dehnmeßstreifens, welcher außen am Behälter angeordnet ist, der Druck über die Verformung des Behälters gemessen wird.

Aus der US 4,741,213 ist ein Gasdruckmesser bekannt, bei dem der herr­ schende Gasdruck mittels eines Schwingquarzes gemessen wird. Da die Re­ sonanzfrequenz eines Schwingquarzes druckabhängig ist, läßt sich durch ei­ nen innerhalb eines Gasraumes angeordneten Schwingquarz aufgrund sei­ ner Resonanzfrequenz der Gasdruck bestimmen.

Der Einbau dieses aus der US 4,741,213 bekannten Druckmessers in die Druck­ kammer eines Hybrid- oder Flüssiggas-Gasgenerators ist sehr aufwendig, da vorhandene Kabeldurchführungen, weil geschützt, nicht benutzt werden können. Die Kabeldurchführungen für den Schwingquarz erfordern Durch­ führungen durch das Druckkammergehäuse, wodurch dessen Stabilität ge­ schwächt wird.

Die Schrift US 4,574,639 lehrt ein Meßverfahren, das mit Hilfe eines Schwing­ quarzes Druckänderungen eines umgebenden Mediums mißt. Auch eine Ver­ wendung zur indirekten Druckänderungsmessung ist über ein mechanisches Balkenwaagensystem möglich. Dies ist jedoch sehr aufwendig und nur für Druckänderungen, nicht zur Messung von Absolutgrößen geeignet.

Eine Messung mit Hilfe eines piezoelektrischen Elements ist aus der DE 40 02 790 A1 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Gasgenerator der eingangs genannten Art den in der Druckkammer herrschenden Druck auf einfache Weise zu überwachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß überraschend einfach dadurch gelöst, daß ein über einen Oszillator in Schwingungen versetzbarer Schwingquarz außen auf dem Druckkammergehäuse angebracht ist.

Bei diesem erfindungsgemäßen Gasgenerator ist von Vorteil, daß keine Ka­ beldurchführungen und kein Eingriff in die Druckkammer erforderlich sind, daß keine Schaltkontakte vorzusehen sind, und daß er leicht in Serie her­ stellbar ist. Auch wirkt auf den Schwingquarz lediglich Atmosphärendruck, so daß keine weiteren baulichen oder Dichtungsmaßnahmen erforderlich sind.

Aufgrund des in der Druckkammer herrschenden Druckes des Druckfluids ist das Druckkammergehäuse aus seiner Ruhestellung nach außen etwas ver­ formt. Wird nun das Druckkammergehäuse undicht, so entspannt es sich in Richtung auf seine Ruhelage, d. h., das Druckkammergehäuse schrumpft. Da­ durch erfährt der mit dem Druckkammergehäuse verbundene Schwing­ quarz eine Druckänderung und ändert seine Resonanzfrequenz. Die Messung dieser Verschiebung der Resonanzfrequenz ermöglicht eine Überwachung des Druckkammergehäuses hinsichtlich der Dichtheit oder sonstiger Verfor­ mungen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingquarz auf Obertonbetrieb eingestellt. In den jeweiligen Oberton-Frequenzberei­ chen führen bereits geringste Druckschwankungen zu großen Frequenz­ sprüngen, die sich besonders leicht auswerten lassen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß ein Temperatur­ meßfühler die Temperatur des Schwingquarzes mißt. Diese Temperaturmes­ sung ist vorteilhaft, da das Schwingungsverhalten von Schwingquarzen tem­ peraturabhängig ist und daher bei der Auswertung einer Frequenzänderung berücksichtigt werden sollte.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingquarz in eine ent­ sprechende Aufnahme des Druckkammergehäuses, vorzugsweise bündig zum Druckkammergehäuse, eingesetzt. Der Schwingquarz steht von der Au­ ßenoberfläche des Druckkammergehäuses nicht nach außen vor, sondern ist geschützt in der Aufnahme angeordnet. Auch läßt sich ein Schwingquarz leicht nachträglich in eine entsprechende Aufnahme einbauen oder aus­ wechseln.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, daß die Aufnahme eine ins Innere der Druckkammer zurückversetzte Vertiefung ist. Die Aufnahme kann sich z. B. von der zylinderförmigen Au­ ßenwand des Druckkammergehäuses radial nach innen in die Druckkammer erstrecken. Das Druckkammergehäuse federt dann im Bereich der Aufnah­ me stärker als an seiner übrigen Gehäusewand, so daß sich eine Druckände­ rung innerhalb der Druckkammer in der Aufnahme stärker bemerkbar macht und sich über den Schwingquarz leichter nachweisen läßt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schwingquarz von einem Füllmaterial umgeben. Über das Füllmaterial kann der Schwing­ quarz am Druckkammergehäuse befestigt werden, wobei das Füllmaterial ei­ nerseits eine Druckübertragung von dem Druckkammergehäuse auf den Schwingquarz und andererseits auch eine ausreichende Wärmeleitung zwi­ schen dem Schwingquarz und einem Temperaturmeßfühler sicherstellt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine frequenz- und/ oder temperaturdifferenzabhängige Elektronik zum Auswerten der Signale des Schwingquarzes und gegebenenfalls des Temperaturmeßfühlers vorge­ sehen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schil­ derung der Erfindung.

Die einzige Figur zeigt einen Längsquerschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Gasgenerator und ist nicht notwendigerweise maßstäblich zu verste­ hen.

In Fig. 1 ist ein Hybrid-Gasgenerator 1 gezeigt, in dessen von einem Druck­ kammergehäuse 3 umgebener Druckkammer 2 sich ein Druckfluid, z. B. ein Flüssiggas oder ein Kaltgas, befindet. Die Druckkammer 2 ist über eine Dicht­ scheibe 9 verschlossen, so daß das Druckfluid nicht nach außen austreten kann.

In dem Druckkammergehäuse 3 ist eine radial nach innen in die Druckkam­ mer 2 zurückversetzte Vertiefung 7 gebildet, in der ein Schwingquarz 4 und ein Temperaturmeßfühler 6 angeordnet sind. Die Vertiefung 7 ist mit einem Füllmaterial 8 bündig bis zur Außenoberfläche des Druckkammergehäuses 3 gefüllt. Vorzugsweise ist der Schwingquarz 4 bei seinem Einbau zusammen mit dem Temperaturmeßfühler 6 in der Vertiefung 7 mit dem Füllmaterial 8 eingegossen.

Über einen Oszillator 5 wird der Schwingquarz 4 in Schwingungen bei seiner Resonanzfrequenz versetzt.

Wird nun das unter dem Druck des Druckfluids stehende Druckkammerge­ häuse 3 undicht, so relaxiert das Druckkammergehäuse 3 etwas nach innen, so daß der Schwingquarz 4 eine Druckerhöhung erfährt und sich seine Reso­ nanzfrequenz ändert. Gerade im Bereich der Vertiefung 7 wirkt sich eine sol­ che Druckrelaxation des Druckkammergehäuses 3 besonders aus, weil auf­ grund der in die Druckkammer 2 weisenden radialen Wände der Vertiefung 7 diese sich unter dem in der Druckkammer 2 herrschenden Druck beson­ ders stark verformen und relaxieren.

Über eine entsprechende Elektronik (nicht gezeigt), die vorzugsweise fre­ quenz- und temperaturdifferenzabhängig ist, wird kontinuierlich die Reso­ nanzfrequenz des Schwingquarzes 4 überwacht und die Temperatur des Temperaturmeßfühlers 6 gemessen. Eine entsprechende Druckänderung in der Druckkammer 2 kann insbesondere akustisch oder optisch, ohne Verzö­ gerung angezeigt werden.

Claims (7)

1. Gasgenerator (1) für die Erzeugung von Druckgas zum Aufblasen eines Luftsackes in einem Airbagsystem, mit einem Druckfluid in einer von einem Druckkammergehäuse (3) umgebenen Druckkammer (2), dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein über einen Oszillator (5) in Schwingungen versetzbarer Schwingquarz (4) außen auf dem Druckkammergehäuse (3) angebracht ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingquarz (4) auf Obertonbetrieb eingestellt ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeßfühler (6) die Temperatur des Schwingquarzes (4) mißt.

4. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwingquarz (4) in eine entsprechende Aufnahme des Druckkammergehäuses (3), vorzugsweise bündig zum Druckkammer­ gehäuse (3), eingesetzt ist.

5. Gasgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnah­ me eine ins Innere der Druckkammer (2) zurückversetzte Vertiefung (7) ist.

6. Gasgenerator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingquarz (4) von einem Füllmaterial (8) umgeben, vorzugsweise einge­ gossen ist.

7. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine frequenz- und/oder temperaturdifferenzabhängige Elektronik zum Auswerten der Signale des Schwingquarzes (4) vorgesehen ist.