DE19635637A1 - Hybrid-Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Gasgenerator, der eine anzündbare gaserzeugende Feststoffladung sowie eine ein Gas enthaltende Speicherkammer enthält.

Aus EP 0 616 578 B1 ist ein Hybrid-Gasgenerator für Airbags bekannt, der in einer Brennkammer eine anzünd­ bare Feststoffladung und in einer Speicherkammer ein unter Druck stehendes Gas enthält. Beim Auslösen des Gasgenerators zündet ein Anzündelement die Feststoff­ ladung. Durch die entstehenden Brenngase wird ein hoh­ ler Kolben angetrieben, der ein die Speicherkammer ver­ schließendes Schließelement durchstößt, wodurch das in der Speicherkammer enthaltene unter Druck stehende Gas zum Auslaß ausströmen kann. Ferner strömen die von der Feststoffladung erzeugten Brenngase in die Speicherkam­ mer ein, wo sie sich mit dem Druckgas vermischen. Beim Zerstören des Schließelementes strömt zunächst kaltes Druckgas zum Auslaß. Dadurch wird verhindert, daß die heißen Brenngase zuerst in den Airbag gelangen. An­ schließend strömt ein Gemisch aus Kaltgas und Brenngas in den Airbag ein. Die Funktionsweise des bekannten Gasgenerators hängt wesentlich von der Art der Zerstö­ rung des Schließelements ab. Wenn diese Zerstörung un­ vollständig ist, wird der Weg von der Speicherkammer zum Auslaß durch Reste des Schließelements teilweise versperrt. Ferner wird der Strömungsquerschnitt dieses Weges durch den vorgeschobenen Kolben reduziert.

Ferner ist aus EP 0 669 231 A2 ein Hybrid-Gasgenerator bekannt, bei dem zwischen einer die Feststoffladung enthaltenden Brennkammer und einer ein Druckgas enthal­ tenden Speicherkammer eine Mischkammer angeordnet ist. Die Brennkammer und die Speicherkammer sind durch Dichtscheiben abgedichtet, welche durch die Brenngase der Feststoffladung zerstört werden. Hierbei dringen das Brenngas und das Kaltgas aus entgegengesetzten Richtungen in die Mischkammer ein, wodurch das Ausströ­ men behindert wird. Ferner tritt zuerst das schadstoff­ beladene heiße Brenngas aus, weil die Dichtscheibe der Brennkammer als erste zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybrid- Gasgenerator zu schaffen, bei dem die Gasführung der sich mischenden beiden Gaskomponenten verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator sind die Fest­ stoffladung und das Schließelement an entgegengesetzten Enden der Speicherkammer angeordnet. Die Feststoffla­ dung, die das Aufstoßen des Schließelements verursacht, wirkt über ein Stoßelement auf das Schließelement ein, um dieses zu zerbrechen. Das Stoßelement ist eine sich durch die Speicherkammer erstreckende Stange oder ein Geschoß, daß die Speicherkammer in einem Rohr von einem Ende zum anderen Ende passiert. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Gasaustritt aus der Speicherkammer an dem dem Schließelement abgewandten Ende erfolgt. Hierdurch wird die Konstruktion einfacher und die Gas­ führung wird erleichtert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stoßelement über eine Sollbruchstelle mit einem Wandteil der Brennkammer verbunden, wobei nach dem Ab­ lösen des Stoßelements die Brennkammer mit der Spei­ cherkammer verbunden wird. Dadurch, daß die Sollbruch­ stelle eine direkte Verbindung von der Brennkammer zur Speicherkammer herstellt, dringt nach dem Aufbrechen Brenngas aus der Brennkammer in das eine Ende der Spei­ cherkammer ein. Gleichzeitig mit dem Aufbrechen der Sollbruchstelle bewirkt das Stoßelement ein Aufstoßen des am entgegengesetzten Ende der Speicherkammer ange­ ordneten Schließelements, wodurch an diesem Ende die Speicherkammer zum Auslaß hin geöffnet wird. Somit strömt zunächst kaltes Speichergas durch den Auslaß und somit in den daran angeschlossenen Airbag. Dieser wird gegen Überhitzung geschützt. Speichergasmenge, Fest­ stoffladung und Ausströmöffnungen können so aufeinander abgestimmt werden, daß die Druckanstiegskurve im Airbag den Erfordernissen für Beifahrer-, Fahrer- oder Seiten- Airbag angepaßt werden kann. Diese Anpassung ist durch Veränderung der Länge des Stoßelements möglich. Die Brenngase durchströmen die gesamte hänge der Speicher­ kammer, bevor sie in eine Mischkammer oder den Auslaß gelangen. Daher kühlen sie sich durch Vermischung mit dem Speichergas gründlich ab.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs­ beispiele zu entnehmen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Gasgenerators, bei welcher ein gleichzeitiges Öffnen von Ein­ gang und Ausgang der Speicherkammer erfolgt,

Fig. 2 den Gasgenerator nach Fig. 1 nach dem Auslösen,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Schließ­ element in eine durch die Speicherkammer hin­ durchgehende hohle Stange integriert ist,

Fig. 4 das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 im ausgelö­ sten Zustand,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gasgene­ rators mit seitlich angeordneter Auslaßkammer,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Stoßele­ ment eine Geschoßfunktion ausübt und ein gasge­ fülltes Rohr passiert,

Fig. 7 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 im ausgelö­ sten Zustand,

Fig. 8 einen Gasgenerator, bei dem sich das Stoßele­ ment nach Art eines Geschosses durch ein druck­ loses Rohr bewegt, und

Fig. 9 das Ausführungsbeispiel von Fig. 8 im ausgelö­ sten Zustand.

Bei dem Gasgenerator nach den Fig. 1 und 2 ist ein rohrförmiges Gehäuse 10 vorgesehen, dessen eine Stirn­ wand 11 mit einer außen angesetzten Brennkammer 12 ver­ bunden ist. Die Brennkammer 12 enthält eine gaserzeu­ gende Feststoffladung 13 aus einem pyrotechnischen Ge­ misch. In die Feststoffladung 13 ragt ein pyrotechni­ sches Anzündelement 14 hinein, das elektrisch aktivier­ bar ist.

An der der Stirnwand 11 gegenüberliegenden Stirnwand 15 ist eine Öffnung 16 vorgesehen, die von einem zerstör­ baren Schließelement 17 in Form einer Membran oder Berstscheibe druckdicht verschlossen ist. In diese Öff­ nung 17 ragt das Ende eines Rohres 18 hinein, welches das Stoßelement 19 zum Aufstoßen des Schließelements 17 bildet. Das Ende des Rohres 18 bildet ein Wandteil 20 der Brennkammer 13. Dieses Wandteil ist über eine ring­ förmige Sollbruchstelle 21 mit der die Brennkammer 12 begrenzenden Wand verbunden. Ferner enthält das Rohr 18 eine Zwischenwand 22, die das Rohrinnere absperrt.

In der Wand des Rohrs 18 sind Öffnungen 23 vorgesehen, die den auslaßseitigen Innenraum 24 des Rohre s mit der da Rohr umgebenden Speicherkammer verbinden. Die Spei­ cherkammer 25 enthält ein unter Druck stehendes Spei­ chergas.

An dem Rand der Öffnung 16 befindet sich ein Ringkragen 26, gegen den ein Flansch 27 des Rohres 18 stoßen kann, um die axiale Stoßbewegung des Rohres zu begrenzen.

Angrenzend an das Schließelement 17 ist eine Mischkam­ mer 28 angeordnet, die quer zu der Speicherkammer 25 ausgerichtet ist und an ihren Enden Filter 29 enthält, welche vor Auslaßöffnungen 30 angeordnet sind.

Nach dem Anzünden der Feststoffladung 13 reißt unter dem Druck der Brenngase die Sollbruchstelle 21 auf, so daß das Wandteil 20 sich von der Brennkammer 12 löst und eine Öffnung 31 freigibt, die die Brennkammer 12 mit dem einen Ende der Speicherkammer 25 verbindet. Dadurch, daß das Rohr 18 in Richtung auf die Mischkam­ mer 28 gedrückt wird, stößt der Rand 27 gegen den An­ schlag 26. Zuvor wird das Schließelement 17 von dem Rohrende durchstoßen, so daß Gas aus der Speicherkammer 25 durch die Öffnungen 23 in das Rohr 18 und von dort durch das offene Rohrende in die Mischkammer 28 strömen kann. Von dort strömt das Gas durch die Filter 29 zu den Auslässen 30.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß das Schließelement 17, welches die Speicherkammer 25 verschließt, als Stirnwand 17a des Rohres 18 ausge­ bildet und mit der unteren Stirnwand 33 der Speicher­ kammer 25 über eine ringförmige Sollbruchstelle 34 ver­ bunden ist. Im Auslösefall (Fig. 4) stößt die Stirnwand 17a, die das Schließelement bildet, gegen die untere Stirnwand 35 der Speicherkammer 28. Da auf diese Weise ein Anschlag gebildet wird, können der Anschlag 26 und der Rand 27 des ersten Ausführungsbeispiels entfallen.

Bei dem Gasgenerator nach Fig. 5 ist das Stoßelement 19 eine Stange 40, die in Längsrichtung durch die Spei­ cherkammer 25 hindurchgeht und an einem Ende mit dem die Brennkammer 12 begrenzenden Wandteil 20 verbunden ist, welches über eine Sollbruchstelle 21 von der Brennkammer abreißbar ist. An dem anderen Ende der Stange 40 befindet sich ein kolbenartiger Stößel 41, der ein Schließelement 17 aus der Stirnwand 33 der Speicherkammer 25 herausbrechen kann. Der Stößel 41 ist in einem Ringkragen 26 geführt, welcher seitliche Öff­ nungen 42 aufweist. Beim Herausbrechen des Schließele­ ments 17 entsteht in der Stirnwand 33 eine Öffnung 43, die die Speicherkammer 25 mit der Mischkammer 28 ver­ bindet.

Die stirnseitig angeordnete Mischkammer 28 ist mit ei­ ner Auslaßkammer 44 verbunden, welche sich über die gesamte Länge der Mischkammer erstreckt und von einem äußeren Mantel 45 begrenzt wird, welcher auch die Mischkammer 25 umgibt. Der Mantel 45 enthält Ausström­ öffnungen 46, durch die das Gas verteilt in den Airbag hinein austritt.

In Fig. 5 ist in durchgezogenen Linien die Bereit­ schaftsposition der Teile des Gasgenerators darge­ stellt, während die Auslöseposition gestrichelt darge­ stellt ist. Beim Zünden der Feststoffladung 13 durch das Anzündelement 14 wird durch den entstehenden Gas­ druck das Wandteil 20 an der Sollbruchstelle 21 abge­ löst, so daß die Brenngase in die Speicherkammer 25 einströmen. Gleichzeitig durchstößt der Stößel 41 das Schließelement 17 und bleibt in dieser Position stehen. Das kalte Speichergas strömt durch die Öffnung 43 in die Mischkammer 28 und von dort in die Auslaßkammer 44 und den Airbag. Unmittelbar nach dem Auslösen des Gas­ generators strömt zuerst kaltes Speichergas aus. Das Brenngas erreicht die Mischkammer 28 erst später. Da­ durch wird der Airbag gegen Beschädigungen durch Ver­ brennen geschützt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 erstreckt sich ein Rohr 50 von der einen Stirnwand 11 bis zur gegenüberliegenden Stirnwand 15 der Speicherkammer 25. Dieses Rohr ist an dem der Mischkammer 28 zugewandten Ende durch ein aufbrechbares Schließelement 17 abdich­ tend verschlossen und sein Innenraum steht über Öffnun­ gen 23 ständig mit der Speicherkammer 25 in Verbindung.

Die Brennkammer 12 ist zu dem Rohr 50 hin mit einem Verschlußteil 51 verschlossen. Das Verschlußteil 51 stützt sich mit einem Rand 52 an dem Rohrende ab und es weist ein abtrennbares Stoßelement 19 auf, welches in das Innere des Rohres 50 hineinragt und mit dem Rand 52 durch eine Sollbruchstelle 53 verbunden ist. Das Stoß­ element 19 bildet ein Masseteil, das nach dem Abreißen der Sollbruchstelle 53 nach Art eines Geschosses durch das Innere des Rohres 50 fliegt und das am entgegenge­ setzten Ende vorgesehene Schließelement 17 durchdringt.

In Fig. 7 ist der Zustand dargestellt, daß das Stoßele­ ment 19, das durch den Druck der Brennkammer 12 be­ schleunigt wurde und das Rohr 50 durchlaufen hat, in der Mischkammer 28 in einem Fanglager 54 festgesetzt wurde. Die Brenngase strömen aus der Brennkammer 12 durch das Rohr 50 hindurch in die Mischkammer 28. Das Speichergas strömt durch die Öffnungen 23 in das Rohr und von dort in die Mischkammer 28.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 und 9 ist das Stoßelement ein Massekörper, der die Brennkammer 12 zum Rohr 50 hin verschließt und nach Art eines Geschos­ ses beschleunigt wird.

Im Rohr 50 befindet sich eine querlaufende Hülse 55, deren unteres Wandteil das Schließelement 56 bildet, welches die Speicherkammer 25 gegen die Mischkammer 28 abdichtet und deren obere s Wandteil ein weiteres Schließelement 57 bildet, welches die Brennkammer 12 abdichtet.

Nachdem das Anzündelement 14 die Feststoffladung 13 gezündet hat, drückt der entstehende Gasdruck das Stoß­ element 19 durch das drucklose Rohr 50. Dabei durch­ schlägt das Stoßelement die Hülse 55 an beiden Schließ­ elementen 57, 56, um schließlich in ein Fanglager 54 der Mischkammer 28 zu gelangen. Dadurch wird eine Brenn­ gasströmung durch das Rohr 50 in die Mischkammer 28 hervorgerufen und eine Speichergasströmung durch die Hülse 55 in die Mischkammer.

Claims (7)

1. Hybrid-Gasgenerator mit einer in einer Brennkammer (12) angeordneten Feststoffladung (13), einer ein Druckgas enthaltenden Speicherkammer (25), die mit einem Schließelement (17) verschlossen ist, und einem unter dem Druck der Brenngase das Schließ­ element (17) aufstoßenden Stoßelement (19), dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffladung (13) und das Schließele­ ment (17) an entgegengesetzten Enden der Speicher­ kammer (25) angeordnet sind und das Stoßelement (19) sich durch die Speicherkammer (25) erstreckt oder diese in einem Rohr (50) als Geschoß pas­ siert.

2. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stoßelement (19) über eine Sollbruchstelle (21) mit einem die Brennkammer (12) begrenzenden Wandteil verbunden ist, wobei nach dem Ablösen des Stoßelements (19) die Brenn­ kammer (12) mit der Speicherkammer (25) verbunden wird.

3. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stoßelement (19) die Brenn­ kammer (13) begrenzt, und daß nach dem Ablösen des Stoßelements (19) von der Brennkammer die Brenn­ kammer (12) mit dem Inneren eines zu dem Schließ­ element (17) führenden Rohres (50) verbunden wird.

4. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Innere des Rohres (50) mit der Speicherkammer (25) in ständiger Verbindung steht.

5. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Innere des Rohres (50) durch ein weiteres Schließelement (57) versperrt ist.

6. Hybrid-Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Feststoff­ ladung (13) abgewandten Ende der Speicherkammer (25) eine Mischkammer (28) angeordnet ist.

7. Hybrid-Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischkammer (28) mit einer längs der Speicherkammer (25) verlaufenden Auslaß­ kammer (44) verbunden ist.