DE19709584A1 - Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für Airbags.

Bekannte Gasgeneratoren weisen eine brennbare Fest­ stoffladung und ein in einer Kammer enthaltenes unter Druck stehendes Speichergas auf. Mittels eines Anzünd­ elements, das elektrisch auslösbar ist, wird die Fest­ stoffladung gezündet. Durch das Abbrennen der Fest­ stoffladung wird das Speichergas erwärmt. Ferner ent­ steht beim Abbrennen der Feststoffladung ein Brenngas, das sich ebenfalls zum Erwärmen des Speichergases mit diesem mischt. Aufgrund des Erwärmens expandiert das Speichergas und wird zusammen mit dem Brenngas über einen Diffusor an den Airbag abgegeben. In dem Brenngas sind feste heiße Verbrennungsrückstände enthalten, die über den Diffusor in den Airbag gelangen und in diesen Löcher schmelzen können. Ferner sind die Verbrennungs­ rückstände häufig toxisch und können beim Abblasen bzw. Entleeren des Airbags in den Fahrgastraum gelangen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit eines Gas­ generators für Airbags zu erhöhen.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist anstelle einer Feststoffladung ein Heizgas vorgesehen. Vor dem Auslösen des Gasgenerators sind ein Speichergas, beispielsweise Argon oder Helium, und das Heizgas jeweils in voneinander getrennten Kam­ mern, einer Speichergas- und einer Heizgaskammer, ent­ halten. Beim Auslösen des Gasgenerators wird das Heiz­ gas von einem Anzündelement gezündet. Zum Erwärmen des Speichergases wird dieses mit dem Heizgas vermischt. Aufgrund der Erwärmung des Speichergases expandiert das Gemisch aus Speichergas und Heizgas und wird durch ei­ nen Auslaß in der Speichergaskammer an den Airbag ab­ gegeben. Zwischen Auslaß und Airbag kann ein Diffusor angeordnet sein.

Da die Erwärmung des Speichergases erfindungsgemäß mit Heizgas und nicht durch Abbrennen einer Feststoffladung erfolgt, entstehen keine festen Verbrennungsrückstände. Daher können keine festen Verbrennungsrückstände in den Airbag gelangen.

Vorzugsweise ist die Heizgaskammer in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt. In jedem der beiden Be­ reiche ist eine Gaskomponente enthalten. Bei einer der beiden Gaskomponenten handelt es sich um eine brennbare Gaskomponente, wie beispielsweise C₂H₆O. Als zweite Gaskomponente wird ein oxidierend wirkendes Gas, wie beispielsweise N₂O, verwendet. Durch Vermischen der beiden Gaskomponenten entsteht das reaktive Heizgas, bei dem unter Temperatureinfluß eine starke Reaktion stattfindet. Zum Steuern der Reaktionsgeschwindigkeit kann die brennbare Gaskomponente beispielsweise mit CO₂ verdünnt werden. Ferner können die beiden Gaskomponen­ ten zur Erhöhung des Expansionsdrucks verflüssigt sein.

Da erfindungsgemäß erst beim Vermischen der beiden Gas­ komponenten das reaktive Heizgas aus zwei nicht-reakti­ ven Gaskomponenten entsteht, können die beiden Bereiche der Heizgaskammer, die jeweils eine der beiden Gaskom­ ponenten enthalten, durch Schweißen verschlossen wer­ den. Hierzu wird beispielsweise eine Befüllöffnung der Bereiche mechanisch, z. B. durch Eindrücken einer Kugel, verschlossen. Die Kugel wird anschließend unter Schutz­ gas verschweißt.

Vorzugsweise ist zum Vermischen der beiden das Heizgas bildenden Gaskomponenten das Anzündelement derart an­ geordnet, daß mittels eines von ihm freigesetzten Brenngases, das beispielsweise einen hohlen Kolben o.a. beschleunigt, eine die beiden Bereiche trennende Trenn­ wand zerstörbar ist. Somit dient das Anzündelement nicht nur zum Anzünden des Heizgases, sondern bewirkt zusätzlich das Vermischen der beiden Gaskomponenten.

Um den Gasgenerator möglichst schlank gestalten zu kön­ nen, sind die beiden Bereiche und das Anzündelement hintereinander angeordnet. Somit wird vom Anzündelement zusätzlich zur Trennwand zwischen den beiden Bereichen eine Außenwand eines der beiden Bereiche zerstört. Um ferner einen schlanken Aufbau des Gasgenerators zu ver­ wirklichen, ist die Speichergaskammer hinter den Berei­ chen angeordnet, wobei sich die Speichergaskammer vor­ zugsweise bezüglich des Anzündelements auf der gegen­ überliegenden Seite der Heizgaskammer befindet. Inso­ fern ist es möglich, daß von dem Anzündelement ledig­ lich die Trennwand zwischen den beiden Bereichen und die in Richtung des Anzündelements weisende Außenwand einer der beiden Bereiche zerstört wird. Somit kann das durch Mischen der beiden Gaskomponenten entstandene Heiz­ gas gezündet werden, bevor es sich mit dem Speichergas vermischt. Um ein Vermischen des Heizgases und des Speichergases und das damit verbundene Aufheizen des Speichergases zu ermöglichen, ist eine Zwischenwand zwischen der Heizgaskammer und der Speichergaskammer zumindest teilweise zerstörbar. Hierzu weist die Zwi­ schenwand beispielsweise eine die Wandstärke verrin­ gernde Ausnehmung auf, so daß die Zwischenwand aufgrund des beim Verbrennen des Heizgases entstehenden Druckes zerstört wird. Die Zwischenwand kann auch vom Anzünd­ element oder einer gesondert hierfür vorgesehenen Vor­ richtung zerstört werden.

Ferner weist die Speichergaskammer einen druckabhängig öffnenden Verschlußteil auf. Sobald durch das Erwärmen des Speichergases ein ausreichend hoher Druck in der Speichergaskammer aufgebaut ist, öffnet sich das Ver­ schlußteil, so daß das mit dem Heizgas vermischte Spei­ chergas über den Diffusor in den Airbag entweichen kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Gasgenerators ist die Speichergaskammer im Inneren eines Behälters vorgesehen. In diesen Behäl­ ter sind zwei kleinere Behälter eingesetzt, die jeweils einen der beiden Bereiche bilden, in welchen jeweils eine der beiden das Heizgas bildenden Gaskomponenten enthalten ist. Diese beiden Behälter bilden zusammen die Heizgaskammer. Die Außenabmessungen der beiden kleineren Behälter sind so gewählt, daß sie den Innen­ abmessungen des größeren Behälters entsprechen, so daß der größere Behälter von den kleineren Behältern ver­ schlossen werden kann, indem die kleineren Behälter in den größeren gesteckt und zumindest einer der beiden kleineren Behälter mit dem größeren fest verbunden wird. Somit muß der größere Behälter nicht gesondert verschlossen werden. Dies hat ferner den Vorteil, daß zum Aufheizen des Speichergases und dem damit verbunde­ nen Vermischen des Heizgases mit dem Speichergas ledig­ lich die Zwischenwand zwischen Heizgaskammer und Spei­ chergaskammer zerstört werden muß. Diese Zwischenwand wird von einer Außenwand einer der beiden kleineren Behälter gebildet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

In der schematischen Zeichnung ist eine bevorzugte Aus­ führungsform des Gasgenerators für Airbags als Schnitt­ ansicht dargestellt.

Der Gasgenerator weist in einem zylindrischen Behälter 10 eine Speichergaskammer 11 auf. Mit dem zylindrischen Behälter 10 ist in axialer Richtung ein Aufnahmeteil 12 verbunden, in dem auf der der Speichergaskammer 11 ab­ gewandten Seite mittels einer Halterung 13 ein Anzünd­ element 14 angeordnet ist. Eine zylindrische Ausnehmung 15 des Aufnahmeteils 12, die in Richtung der Speicher­ gaskammer weist, bildet eine Heizgaskammer 16. Hierzu sind in die zylindrische Ausnehmung 15 zwei zylindri­ sche Behälter 21, 22 eingesetzt, die die beiden Bereiche 23, 24 bilden, in denen jeweils eine der beiden das Heizgas bildenden Gaskomponenten enthalten ist. Hierbei entspricht der Innendurchmesser der zylindrischen Aus­ nehmung 15 den Außendurchmessern der beiden Behälter 21 und 22. Bei der Montage werden die beiden Behälter 21, 22 in der Zeichnung von rechts in die zylindrische Ausnehmung 15 des Aufnahmeteils 12 eingesteckt, bis eine Außenwand 25 des zuerst eingesteckten Behälters 21 an einem Absatz 26 der zylindrischen Ausnehmung 15 an­ liegt. Der Behälter 22 wird so weit in die Ausnehmung 15 geschoben, bis sich die beiden Behälter 21 und 22 berühren.

Das vormontierte Aufnahmeteil 23 wird in der Zeichnung von links in eine zylindrische Ausnehmung 30 des Behäl­ ters 10 gesteckt, wobei der Innendurchmesser der zylin­ drischen Ausnehmung 30 dem Außendurchmesser des Aufnah­ meteils 12 entspricht. Das Aufnahmeteil 12 wird in die zylindrische Ausnehmung 30 des Behälters 10 gesteckt, bis es an einem Absatz 31 anliegt. Die Breite des Ab­ satzes 31 ist so gewählt, daß der Innendurchmesser der Speichergaskammer 11 kleiner ist als der Außendurchmes­ ser der Behälter 21 und 22. Somit werden die Behälter 21, 22 von dem Absatz 31 in der vorgesehenen rage in dem Aufnahmeteil 12 gehalten und können nicht in die Spei­ chergaskammer 11 verschoben werden. Anschließend wird der Behälter 10 mit dem Aufnahmeteil 12 mittels einer umlaufenden Schweißnaht 32 fest verbunden.

Zum Auslösen des Gasgenerators wird das Anzündelement 14 durch eine Stromzufuhr über nicht dargestellte Kon­ takte aktiviert. Dabei wird eine pyrotechnische Mi­ schung 33 verbrannt. Damit das beim Verbrennen der py­ rotechnischen Mischung 33 entstehende Brenngas nicht entweichen kann, ist in der Halterung 13 eine Dämmplat­ te 33a vorgesehen. Aufgrund des Drucks des Brenngases wird ein Kolben 34 in Richtung des Behälters 21 be­ schleunigt. Der Kolben zerstört dabei zuerst ein Ver­ schlußteil 35, das eine in der Außenwand 25 des Behäl­ ters 21 befindliche Öffnung verschließt. Anschließend zerstört der Kolben 34 die Trennwand 36 zwischen den beiden Behältern 21 und 22 im Bereich zweier die Wand­ stärke verringernder Ausnehmungen 37 und 38. Die Trenn­ wand 36 ist von den beiden aneinanderliegenden Außen­ wänden der Behälter 21, 22 gebildet.

Somit mischen sich die in den beiden Behältern 21, 22 befindlichen Gaskomponenten zu dem brennbaren Heizgas. Das entstandene brennbare Heizgas wird durch das An­ zündelement entzündet. Ferner zerstört der Kolben 34 eine Zwischenwand 41 zwischen der Heizgaskammer 16 und der Speichergaskammer 11 zumindest in dem durch eine Ausnehmung 42 verjüngten Bereich.

Durch das Vermischen des heißen Heizgases und des in der Speichergaskammer 11 befindlichen Speichergases wird dieses erwärmt. Das Erwärmen des Speichergases führt zur Expansion desselben und damit zu einer Erhö­ hung des Drucks. Bei ausreichendem Druck wird ein Ver­ schlußteil 43, das eine Öffnung 44 des Behälters 10 verschließt, zerstört. Dadurch strömt das Gemisch aus Speicher- und Heizgas durch die Öffnung 44 in einen Diffusor 45, der in axialer Richtung mit dem Behälter 10 fest verbunden ist. Der Diffusor 45 weist Öffnungen 46 auf, durch welche das Gasgemisch in den Airbag ge­ langt und diesen aufbläst.

Claims (9)

1. Gasgenerator für Airbags, mit einer durch ein An­ zündelement (14) anzündbaren brennbaren Ladung und mit einer sich an die Ladung anschließenden, ein Speichergas enthaltenden Speichergaskammer (11), die einen mit dem Airbag verbindbaren Auslaß (44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbare Ladung aus einem in einer Heiz­ gaskammer (16) enthaltenen Heizgas besteht.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heizgaskammer (16) in zwei voneinan­ der getrennte Bereiche (23, 24) unterteilt ist, die jeweils eine Gaskomponente enthalten, von denen eine brennbar ist und eine oxidierend wirkt und durch Vermischen beider Gaskomponenten ein reakti­ ves Heizgas entsteht.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Anzündelement (14) derart angeordnet ist, daß mittels eines von ihm freigesetzten Brenngases eine die beiden Bereiche (23, 24) tren­ nende Trennwand (36) zerstörbar ist.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Anzündelement (14) derart angeordnet ist, daß mittels des von ihm freigesetzten Brenn­ gases eine Außenwand (25) einer der beiden Berei­ che (23, 24) und die Trennwand (36) zwischen den beiden Bereichen (23, 24) zerstörbar ist.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (23, 24) und die Speichergaskammer (11) hintereinander angeordnet sind und eine Zwischenwand (41) zwischen der Heiz­ gaskammer (16) und der Speichergaskammer (11) zu­ mindest teilweise zerstörbar ist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichergaskammer (11) mit einem druckabhängig öffnenden Verschlußteil (43) verschlossen ist.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichergaskammer (11) im Inneren eines Behälters (10) vorgesehen ist, in den zwei die beiden Bereiche (23, 24) der Heizgas­ kammer (16) bildende kleinere Behälter (21, 22) eingesetzt sind.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskomponenten in den bei­ den Bereichen (23, 24) verflüssigt sind.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbare Gaskomponente zum Steuern der Reaktionsgeschwindigkeit mit einem Gas verdünnt ist.