DE19726260A1 - Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für eine Sicherheitsein­ richtung, insbesondere für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem.

Gasgeneratoren sind als Komponenten von Fahrzeuginsassen-Rück­ haltesystemen bekannt, bei denen der Luftsack einer Aufprallschutzvor­ richtung in einer vorbestimmten Zeit aufgeblasen werden muß. Luftsack und Gasgenerator als Teil eines Airbag-Moduls für die Fahrerseite sind dabei zumeist gemeinsam in das Lenkrad integriert. Der Platzbedarf eines derartigen Airbag-Moduls steht aber dem Einbau in kleinere Lenk­ räder, insbesondere Sportlenkräder, entgegen.

Aus der EP 0 686 530 A1 ist ein rohrförmiger Hybridgasgenerator bekannt, der ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von wenigstens 10 aufweist. Der in dieser Druckschrift offenbarte Hybridgasgenerator soll die Lenksäule eines Kraftfahrzeugs vollständig ersetzen. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, daß je nach Kraftfahrzeugtyp unterschiedliche Lenksäulengeometrien verwendet werden, so daß die Gasgeneratorleistung variiert und an jeden Kraftfahrzeugtyp angepaßt werden muß. Darüber hinaus ist die bei diesem System auftretende Krafteinleitung auf den gleichzeitig als Lenksäule dienenden druckbe­ aufschlagten Kaltgasbehälter mit einem Sicherheitsrisiko verbunden. Im Falle einer Auslösung des Gasgenerators infolge eines Unfalls muß zudem die komplette Lenksäule ausgetauscht werden, was hohe Kosten verursacht.

Die EP 0 684 167 A1 offenbart ein Insassen-Rückhaltesystem für die Fahrerseite in einem Fahrzeug, einen in ein Lenkrad integrierten Gassack sowie einen in eine rohrförmige Lenkspindel integrierten Gasgenerator, wobei das Lenkrad an der Lenkspindel befestigt ist. Der Gassack und der Gasgenerator stehen durch in der Lenkspindel gebildete Strömungskanäle miteinander in Verbindung. Aufgrund der räumlichen Trennung von Gasgenerator und Gassack entstehen bei diesem System aber hohe Strömungsverluste, die insgesamt die Leistung des Gasgenerators mindern. Desweiteren ist die in der vorgenannten Druckschrift vorgeschlagene Verkabelung des Gasgenerators von der Hinterseite der Lenksäule her aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.

Bei in die Lenksäule integrierten, rohrförmigen Gasgeneratoren besteht zudem das Problem einer gesteigerten Bruchempfindlichkeit der in dem Gasgenerator enthaltenen Treibstoffpreßlinge und einer damit verbundenen Änderung des Abbrandverhaltens.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Gasgenerators für eine Sicherheitseinrichtung, der zur Inte­ gration in eine Lenksäule geeignet ist und die vorgenannten Nachteile vermeidet, sowie von Treibstoffpreßlingen, die zur Verwendung in Lenk­ säulen-Gasgeneratoren geeignet sind.

Gemäß der Erfindung wird ein Gasgenerator bereitgestellt, mit einem Gehäuse aus einem topfförmigen Filterrohr und einem in das Filterrohr eingesetzten und mit diesen verbundenen, einen Festtreib­ stoff zur Erzeugung von Heißgas enthaltenden Brennkammerrohr, wobei das Filterrohr einen größeren Außendurchmesser aufweist als das Brenn­ kammerrohr, und wobei das Brennkammerrohr länger als das Filterrohr ist, mit radial über den Außenumfang des Filterrohrs verteilten Abströmöffnungen, einem das Filterrohr verschließenden Deckel und einer in dem Deckel angeordneten Anzündeinheit, wobei der Teil des in das Filterrohr eingesetzten Brennkammerrohrs koaxial zur Anzündeinheit angeordnet ist.

An seinem dem Filterrohr abgewandten Ende kann das Brennkammerrohr des erfindungsgemäßen Gasgenerators mit einem Endstück verschlossen sein. Der in das Filterrohr hineinragende Teil des Brennkammerrohrs ist vorzugsweise mit radialen Bohrungen versehen, wobei am Außenumfang des in das Filterrohr hineinragenden Teil des Brennkammerrohrs eine Filtereinheit angeordnet ist. Die Filtereinheit ist dabei vorzugsweise koaxial zu der Anzündeinheit und dem Brennkammerrohr angeordnet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Gestaltung des in die Brennkammer eingebrachten Festtreibstoffs. Grundsätzlich kann der Festtreibstoff in jeder im Stand der Technik bekannten Form vorliegen, wie z. B. in Form von Tabletten, Ringen oder sonstigen Preßlingen. Gemäß der Erfindung ist jedoch bevorzugt, daß der Festtreibstoff in Form von langgestreckten Preßlingen vorliegt, wobei mehrere Preßlinge zusammen eine 360°-Anordnung bilden. Die Preß­ linge weisen im Querschnitt etwa die Form eines Kreisringabschnitts auf. Die Form der Preßlinge ist also vergleichbar mit einem mehrfach in Längsrichtung aufgeschnittenen Hohlzylinder. An den in Längs­ richtung verlaufenden Seitenflächen der Preßlinge ist jeweils wenigstens eine Nase ausgebildet, um die Preßlinge voneinander auf Abstand zu halten. Die Preßlinge sind bevorzugt so in die Brennkammer eingesetzt, daß die Längsrichtung der Preßlinge parallel zur Längsachse der Brennkammer und somit zur Anzündrichtung verläuft.

Mit dem erfindungsgemäßen Gasgenerator kann die herkömmliche Konfiguration des Airbag-Moduls bei gleichzeitig geringerem Platzbedarf des Generators im Lenkrad beibehalten werden. Es besteht also die Möglichkeit, kleinere Lenkräder einzusetzen und damit dem Kundenwunsch nach Sportlenkrädern gerecht zu werden. Darüber hinaus ist keine aufwendige Änderung der Kabelführung notwendig, da sich das Filterrohr des erfindungsgemäßen Gasgenerators, und damit auch die Anzündeinheit, weiterhin im Lenkrad befindet, während das Brennkammer­ rohr in die Lenksäule eingesetzt wird und somit bisher nicht genutzten Bauraum ausnutzt.

Da sich das Filterrohr im eingebauten Zustand des Gasgenerators im Lenkrad befindet kann außerdem auch kein Druckstau innerhalb der Lenksäule auftreten. Ferner werden komplizierte Strömungskanäle innerhalb der Lenksäule überflüssig.

Die erfindungsgemäßen Treibstoffpreßlinge sind im Vergleich zu den herkömmlichen Treibstoffringen äußerst bruchstabil, da sie in axialer Richtung eine höhere Bruchfestigkeit aufweisen und sich in radialer Richtung bei Einwirkung des Zünderdrucks an das Brennkammerrohr anlegen können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasgenerators;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Treibstoffpreßlings zur Verwendung in dem Gasgenerator aus Fig. 1; und

Fig. 3 eine Schnittzeichnung in Draufsicht auf eine 360°-An­ ordnung von Treibstoffpreßlingen gemäß Fig. 2, eingesetzt in ein Brennkammerrohr.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasgenerator weist ein topfförmiges Filterrohr 3 sowie ein in den unteren Teil des Filterrohrs 3 eingesetztes Brennkammerrohr 8 auf. Ein an dem Filterrohr 3 gebildeter Flansch umgreift dabei einen Teil des Brennkammerrohrs 8 und ist mit diesem vorzugsweise durch Einrillen formschlüssig verbunden. Es kann aber auch jede andere nichtlösbare Verbindungsart, wie beispielsweise Elektronenstrahlschweißen, verwendet werden. In dem Brennkammerrohr 8 befindet sich Festtreibstoff 7 zur Erzeugung von Heißgas. Der Treib­ stoff kann in Form von Treibstoffringen, Tabletten oder Preßlingen vorliegen. Bevorzugt weisen die Treibstoffpreßlinge die weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 beschriebene Form auf. An seinem unteren freien Ende ist das Brennkammerrohr 8 mit einem Endstück 9 verschlossen.

Das Filterrohr 3 weist einen größeren Außendurchmesser und eine wesentlich geringere Höhe auf als das Brennkammerrohr 8. An seinem Außenumfang ist das Filterrohr 3 mit radialen Abströmöffnungen 2 versehen. Das Filterrohr 3 und der in das Filterrohr 3 eingesetzte Teil des Brennkammerrohrs 8 bilden zusammen eine Filterkammer aus, in die eine Filtereinheit 6 koaxial zum Brennkammerrohr 8 eingesetzt ist. Der in das Filterrohr 3 eingesetzte Teil des Brennkammerrohrs weist radiale Abströmöffnungen 5 auf. Vor diesen Abströmöffnungen 5 kann in dem Brennkammerrohr 8 ein Rückhaltesieb oder eine Verdämmung zum Schutz des Festtreibstoffs angeordnet sein.

Das topfförmige Filterrohr 3 ist an seinem oberen, dem Brennkam­ merrohr 8 gegenüberliegenden Ende mit einem Deckel 1 verschlossen. Bevorzugt ist das freie Ende des Filterrohrs über den Rand des Deckels 1 umgebördelt. Der Deckel kann aber auch durch jede andere nicht lösbare Verbindungsart, beispielsweise durch Elektronenstrahl­ schweißen, befestigt sein. In die Mitte des Deckels 1 ist eine Anzünd­ einheit 4 eingesetzt. Die Anzündeinheit 4 ragt dabei in das mit Fest­ treibstoff 7 gefüllte Brennkammerrohr 8 hinein.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist für den Einsatz in einem Fahrer-Airbagsystem vorgesehen. Der Gasgenerator wird hierzu so eingebaut, daß sich das topfförmige Filterrohr 3 im Lenkrad und das Brennkammerrohr 8 in der Lenksäule befindet. Das Filterrohr 3 ist hierbei in üblicherweise mit einem Airbag (hier nicht dargestellt) verbunden. Der erfindungsgemäße Gasgenerator weist durch die Verlagerung des Brennkammerrohrs in die Lenksäule insgesamt einen geringeren Platzbedarf im Lenkrad auf und eignet sich daher insbeson­ dere für den Einbau in kleindimensionierten Sportlenkrädern.

Im Falle einer Fahrzeugkollision wird der Zünder 4 durch eine elektronische Steuerung aktiviert und zündet den in der Brennkammer 8 eingeschlossenen Treibstoff 7. Der Treibstoff 7 liefert in kürzester Zeit eine große Menge Heißgas, welches die Brennkammer nach Durchströmen eines Rückhaltesiebs (nicht dargestellt) über in dem in das Filterrohr 3 hineinragenden Teil des Brennkammerrohrs 8 angeord­ nete radiale Abströmbohrungen 5 verläßt. Das Rückhaltesieb hat die Funktion, eine Verblockung der Abströmbohrungen 5 durch die nach vorne gegen das Rückhaltesieb gedrückte Treibstoffmasse 7 zu verhindern. Der Heißgasstrom passiert anschließend den Schlackefilter 6, an dem Treib­ stoffverbrennungsreste vom Heißgas abgetrennt werden und zudem eine Kühlung des Heißgases erfolgt. Der Heißgasstrom tritt dann schub­ neutral über die radial in dem Filterrohr 3 angebrachten Abström­ öffnungen 2 aus dem Gasgeneratorgehäuse aus und bläst den nachgeord­ neten Luftsack (nicht dargestellt) innerhalb von wenigen Millisekunden auf.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen besonders für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Gasgenerator geeigneten Treibstoffpreßling 7a. Der Treibstoffpreßling ist langgestreckt und hat im Querschnitt die Form eines Kreisringausschnitts. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Treibstoffpreßling 7a an seinen beiden Längsseiten 10 bevorzugt eine Nase 11 auf. Mehrere Treibstoffpreßlinge 7a können zusammen eine 360°-Anordnung bilden, die etwa mit einem Hohlzylinder vergleichbar ist. Diese Anordnung ist in Fig. 3, eingesetzt in das Brennkammerrohr 8, im Querschnitt dargestellt. Die einzelnen Treibstoffpreßlinge 7a stützten sich radial gegenseitig ab. Die Nase 11 an den Seitenflächen 10 der Preßlinge dient dazu, die Abrandoberfläche der Treibstoffpreßlinge zu vergrößern und eine bessere Zündung zu ermöglichen. Falls eine dichtere Packung der Treibstoffpreßlinge 7a gewünscht ist, können die Treibstoffpreßlinge auch an nur einer ihrer Seitenflächen 10 mit einer Nase 11 oder einem ähnlichen Vorsprung versehen sein.

Die in Zünderrichtung langgestreckten Treibstoffpreßlinge sind gegen den einwirkenden Zünderschlag, d. h. den schnellen Druckanstieg infolge der Aktivierung der Anzündeinheit auf ca. 100 bar, überraschend resistent und zerbrechen im Vergleich zu Treibstoffringen nicht, da sie in axialer Richtung eine höhere Bruchfestigkeit aufweisen. Die Treibstoffpreßlinge 7a sind zudem auch in axialer Richtung starker belastbar, da sie sich bei Einwirkung des Zünderschlags im Gegensatz zu Treibstoffringen radial an das Brennkammerrohr 8 anlegen können.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator eignet sich insbesondere für den platzsparenden Einbau in Airbagsystemen für die Fahrerseite. Dies schließt aber eine Verwendung in Airbagsystemen für die Beifahrerseite, sowie für Kopf-, Knie- oder Seitenaufprall-Airbagsysteme nicht aus.

Claims (8)

1. Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit

• - einem Gehäuse aus einem topfförmigen Filterrohr (3) und einem in das Filterrohr eingesetzten und mit diesem verbundenen, Festtreibstoff (7) zur Erzeugung von Heißgas enthaltenden Brennkammerrohr (8), wobei das Filterrohr (3) einen größeren Außendurchmesser aufweist als das Brennkammerrohr (8), und wobei das Brennkammerrohr (8) länger als das Filterrohr (3) ist;
• - radial über den Außenumfang des Filterrohrs (3) verteilten Abströmöffnungen (2);
• - einem das Filterrohr (3) verschließenden Deckel (1); und
• - einer in dem Deckel (1) angeordneten Anzündeinheit (4), wobei der Teil des in das Filterrohr (3) eingesetzten Brennkammerrohrs (8) koaxial zur Anzündeinheit angeordnet ist.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennkammerrohr (8) an seinem dem Filterrohr (3) abgewandten Ende mit einem Endstück (9) verschlossen ist.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filterrohr (3) eine Filtereinheit (6) koaxial zu der Anzündeinheit (4) und dem Brennkammerrohr (8) angeordnet ist.

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in das Filterrohr (3) hineinragende Teil des Brenn­ kammerrohrs (8) mit radialen Bohrungen (5) versehen und die Filtereinheit (6) am Außenumfang des in das Filterrohr (3) hineinragenden Teils des Brennkammerrohrs (8) angeordnet ist.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festtreibstoff (7) in Form von langgestreckten Preßlingen (7a) vorliegt, wobei mehrere Preßlinge zusammen eine 360°-An­ ordnung bilden.

6. Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge (7a) im Querschnitt etwa kreisringabschnittförmig sind.

7. Gasgenerator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den in Längsrichtung verlaufenden Seitenflächen (10) der Preßlinge (7a) jeweils wenigstens eine Nase (11) ausgebildet ist.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge so in das Brennkammerrohr (8) eingesetzt sind, daß die Längsrichtung der Preßlinge (7a) parallel zur Längsachse des Brennkammerrohrs (8) verläuft.