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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für einen Airbag sowie ein Airbag-System.
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DE 196 39 024 A1 offenbart eine Airbagaufblasvorrichtung umfassend einen Kanister mit einem unteren Kanisterabschnitt und eine Kanisterabdeckung. Scheiben aus Gaserzeugungsmaterial sind in einer Kammer angeordnet, die durch den Kanister definiert wird. Ein Kissen oder Federmittel ist in dem Raum zwischen der obersten Scheibe und der Kanisterabdeckung angeordnet. Eine Wand des Kissens besitzt eine Kegelstumpfform vor der Anordnung in der Aufblasvorrichtung und definiert eine Kissen- oder Federmittelkammer. Während des Zusammenbaus wird die Wand des Kissens oder des Federmittels elastisch in der Kissen- oder Federmittelkammer gebogen. Ein ringförmiger Vorfilter ist in dem Kanister angeordnet. Der Vorfilter ist radial außerhalb der Scheibe und innerhalb der äußeren Seitenwand des Kanisters angeordnet. Ein schmaler ringförmiger Spalt existiert zwischen dem Vorfilter und der äußeren Wand. Der äußere Rand der Kanisterabdeckung befindet sich mit dem Oberteil des Vorfilters in Eingriff.
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JP H03-174 210 A offenbart einen Gasfilter für eine Gaserzeugungsvorrichtung. In dieser Gaserzeugnungsvorrichtung wird eine Zündvorrichtung gezündet, um eine Zündladung zu verbrennen, wodurch ein Gaserzeugungsmittel in Brand gesetzt wird. Das Gas des Gaserzeugungsmittels strömt durch einen Brennkammerfilter, der entlang des inneren Umfangs einer Brennkammer angeordnet ist, und fließt in eine mit Gas zu füllende Kammer und im Anschluss daran in einen oberen Filter. Das Gas wird dann umgeleitet, um gegen eine Trennplatte zu schlagen, ändert dann die Richtung und wird von einem Gasfilter gereinigt und einen Gasauslass in den Airbag eingeleitet, so dass der Airbag in ausreichender Weise aufgeblasen wird. Ringförmige Dichtmittel aus Gummi werden an beiden Endseiten des Filterhauptkörpers befestigt, um ein Entweichen des hochtemperierten Hochgeschwindigkeitsgases über die Endseiten zu verhindern.
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DE 199 23 931 A1 offenbart einen Gasgeneratoraufbau für ein Airbagsystem, der eine Rückhaltescheibe und eine Zündröhre
36 beinhaltet, die dafür konfiguriert sind, mechanisch aneinander arretiert zu werden, um jegliche unbeabsichtigte Trennung derer während des Montagevorgangs oder während der Lebensdauer des Airbagsystems auszuschließen.
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WO 99/42 339 A1 betrifft eine Airbagaufblasvorrichtung, die ein Gehäuse aufweist, welches eine erste Kammer bildet, die in einem Ruhezustand eine Menge eines ersten Gaserzeugungsmaterials enthält, welches zündbar ist, um erste Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Die erste Kammer enthält auch eine zweite Kammer, die in einem Ruhezustand eine Menge eines zweiten Gaserzeugungsmaterials enthält, welches zündbar ist, um zweite Verbrennungsprodukte zu erzeugen.
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Ein Airbag-System, das in vielen verschiedenen Fahrzeugen wie etwa in Kraftfahrzeugen angebracht ist, hat zum Ziel, bei einer bei höherer Geschwindigkeit erfolgenden Kollision des Fahrzeugs einen Airbag (Taschenkörper) schnell mit Gas aufzublasen, um einen Fahrzeuginsassen abzustützen, um so eine Verletzung des Insassen durch den trägheitsbedingten Zusammenstoß mit harten Teilen im Fahrgastraum wie etwa einem Lenkrad oder einer Windschutzscheibe zu verhindern.
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Im allgemeinen enthält ein solches Airbag-System einen Gasgenerator, der bei einer Kollision eines Fahrzeugs so betätigt wird, daß er Gas ausstößt, sowie einen Airbag, in den das ausgestoßene Gas eingeleitet wird, um ihn aufzublasen. Bisher ist für einen solchen Gasgenerator ein Gasgenerator vorgesehen worden, der ein im Gasgenerator untergebrachtes Gaserzeugungsmittel enthält, das verbrannt wird, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, das dann ausgestoßen wird.
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In dem Gasgenerator für einen Airbag, der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels Verbrennungsgas erzeugt, ist die Betriebszeit des Gasgenerators äußerst kurz, d. h. ungefähr 60 ms. Da jedoch das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Verbrennungsgas eine hohe Temperatur besitzt, kann es nach dem Betrieb des Gasgenerators vorkommen, daß die Temperatur eines äußeren Behälters (Gehäuse) des Gasgenerators aufgrund der Leitung der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugten Wärme allmählich ansteigt. Insbesondere bei einem Gasgenerator, der in seinem äußeren Behälter eine Kühlungseinrichtung enthält, so daß das eine hohe Temperatur besitzende Gas nicht direkt in den Airbag geleitet wird, kühlt die Kühlungseinrichtung das Verbrennungsgas und Verbrennungsrückstände durch Wärmeaustausch. Aus diesem Grund wird die Kühlmitteleinrichtung selbst auf eine hohe Temperatur erwärmt, woraufhin das Kühlmittel zum äußeren Behälter übertragen wird. Im Ergebnis steigt die Temperatur des äußeren Behälters an.
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Der obengenannte Gasgenerator ist zusammen mit einem Airbag in einem Modulgehäuse installiert, wobei das Modulgehäuse in vielen verschiedenen Fahrzeugen als Airbag-System angebracht wird. Was die Sicherheit nach dem Betrieb des Gasgenerators betrifft, ist es für den Gasgenerator erwünscht, einen Temperaturanstieg auf der Seite, auf der der Airbag aufgeblasen wird, d. h. auf seiten des Diffusormantels, soweit wie möglich zu verhindern, da sonst das folgende Problem entsteht: Wenn die Oberflächentemperatur auf seiten des Diffusormantels zu hoch ist und der Airbag mit dem wenigstens ein Loch aufweisenden Diffusormantel in Kontakt gelangt, wenn er aufgeblasen wird, wird aus dem wenigstens einen Loch Gas hoher Temperatur ausgestoßen.
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Bisher ist jedoch kein Gasgenerator für einen Airbag vorgeschlagen worden, der nach seinem Betrieb einen Temperaturanstieg des äußeren Behälters auf seiten eines Diffusormantels wirksam reduzieren oder verhindern kann, (insbesondere was einen Temperaturanstieg durch Leiten von durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugter Wärme betrifft).
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Aus
WO 96/10 495 A1 ist ein Gasgenerator mit einem Aufbau bekannt, bei dem ein Wärmeisolierelement oberhalb und/oder unterhalb einer ein Gaserzeugungsmittel enthaltenden äußeren Kammer vorgesehen ist. In diesem Gasgenerator ist das Wärmeisolierelement zwischen dem Gaserzeugungsmittel und dem Behälter (Gehäuse) angeordnet, damit die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gaserzeugungsmittels durch die Umgebungstemperatur nicht beeinflusst wird. Bei diesem Gasgenerator wird ein Temperaturanstieg einer Gehäusekontaktoberfläche nach der Betätigung des Gasgenerators verhindert. Die Oberflächentemperatur unter dem Wärmeisolierelement ist jedoch sehr hoch, wobei sich das Wärmeisolierelement vom äußeren Behälter durch einen eine hohe Geschwindigkeit besitzenden Gasstrahl abschält. Im Ergebnis liegt der Fall vor, mit dem das Ziel nicht erreicht wird.
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Der Erfindung liegt angesichts der obigen Probleme des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator für einen Airbag zu schaffen, mit dem die Leitung von durch die Verbrennung eines Gaserzeugungsmittels erzeugter Wärme nach dem Betrieb des Generators begrenzt werden kann, um einen Temperaturanstieg eines Behälters auf seiten eines Diffusormantels wirksam zu reduzieren oder zu verhindern, um so die maximale Oberflächentemperatur des Diffusors abzusenken.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gasgenerator nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird verhindert, daß die Temperatur des Diffusors stark ansteigt, so daß der Airbag sicher verwendet werden kann.
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Im allgemeinen wird die Kühlmitteleinrichtung dazu verwendet, daß das Verbrennungsgas, das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird, nicht direkt in den Airbag eingeleitet wird. Die Leitung der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugten Wärme zum Diffusormantel nach dem Betrieb des Gasgenerators erfolgt hauptsächlich von der Kühlmitteleinrichtung aus. Aus diesem Grund ist in dem Gasgenerator die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung zwischen der Kühlmitteleinrichtung und dem Diffusormantel angeordnet, so daß die Wärmeleitung vom Kühlmittel wirksam reduziert oder verhindert werden kann.
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Der Gasgenerator der Erfindung enthält eine Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung, die ermöglicht, die maximale Oberflächentemperatur des Diffusormantels (d. h. die höchste Temperatur eines Oberflächentemperaturbereichs des Diffusormantels, nachdem das Gaserzeugungsmittel verbrannt worden ist) niedriger als die Oberflächentemperatur des Verschlußmantels gemacht werden kann. Die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung ist beispielsweise ein Wärmeübertragungsunterdrückungselement, das zwischen dem Diffusormantel und einem Element wie etwa der Kühlmitteleinrichtung angeordnet ist, um die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Wärme an den Diffusormantel zu leiten, oder ein zwischen den beiden Komponenten ausgebildeter Zwischenraum. Das Wärmeübertragungsunterdrückungselement reduziert oder verhindert die Leitung von durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugter Wärme von der Kühlmitteleinrichtung und dergleichen an den Diffusormantel und muß in der Weise arbeiten, daß wenigstens die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Wärme nicht an den Diffusormantel geleitet wird. Das obige Wärmeübertragungsunterdrückungselement enthält beispielsweise ein Wärmeisolierelement, das unter Verwendung eines geeigneten Wärmeisoliermaterials ausgebildet ist, oder ein einen Zwischenraum bildendes Element, das einen Wärmeisolierzwischenraum oder dergleichen bildet. Zweckmäßig ist das Wärmeisolierelement gegenüber der Verbrennungstemperatur des Gaserzeugungsmittels ausreichend beständig und besitzt eine Wärmeisolierwirkung. Zweckmäßig wird als Wärmeisolierelement insbesondere eine Keramik oder eine Keramikfaser verwendet. Darüber hinaus dient ein Zwischenraum, der durch das zwischen der Kühlmitteleinrichtung und dem Diffusormantel angeordnete Zwischenraumbildungselement gebildet wird, der Reduzierung oder Verhinderung der Wärmeleitung von der Kühlmitteleinrichtung an den Diffusormantel. Daher ist der Zwischenraum zweckmäßig ein Wärmeisolierraum, der wenigstens die Wärmeleitung zwischen der Kühlmitteleinrichtung und dem Diffusormantel reduzieren oder verhindern kann. Insbesondere besitzt die Zwischenraumbildungseinrichtung zweckmäßig eine Struktur, durch die der Wärmeisolierzwischenraum gebildet werden kann. Weiterhin sind in dem Fall, in dem der zwischen der Kühlmitteleinrichtung und dem Diffusormantel gebildete Zwischenraum als Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung verwendet wird, die Kühlmitteleinrichtung und der Diffusormantel nicht in direktem gegenseitigen Kontakt, ferner ist zwischen den beiden Komponenten kein für die Leitung von Wärme geeignetes Element vorhanden. Somit wird die Wärme von der Kühlmitteleinrichtung nicht direkt zum Diffusormantel geleitet, so daß die Wärmeübertragung lediglich durch Strahlung und/oder Konvektion erfolgt. Im Ergebnis kann der Anstieg der Oberflächentemperatur des Diffusormantels begrenzt werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, ist das Wärmeübertragungsunterdrückungselement zwischen dem Diffusormantel und dem Element wie etwa der Kühlmitteleinrichtung angeordnet, die die Wärme, die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird, speichert. Wenn das Wärmeübertragungsunterdrückungselement zwischen der Kühlmitteleinrichtung und einer inneren Oberfläche eines Deckenabschnitts des Diffusormantels angeordnet ist, um einen Abkürzungsweg zu versperren, durch den sich das Verbrennungsgas zwischen dem Wärmeübertragungsunterdrückungselement und der Kühlungseinrichtung und/oder zwischen dem Wärmeübertragungsunterdrückungselement und dem Diffusormantel bewegen würde, kann mit dem Wärmeübertragungsunterdrückungselement ein Abkürzungsweg-Sperrelement einteilig ausgebildet sein, das einen von der oberen inneren Oberfläche der Kühlmitteleinrichtung zu einer inneren Oberfläche des Deckenabschnitts des Diffusormantels reichenden Bereich abdeckt. Beispielsweise können bei Verwendung eines Wärmeisolierelements wie etwa des Wärmeübertragungsunterdrückungselements das Wärmeisolierelement und das Abkürzungsweg-Sperrelement einteilig ausgebildet sein. Auch bei Verwendung eines Zwischenraumbildungselements als Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung können beispielsweise das Zwischenraumbildungselement und das Abkürzungsweg-Sperrelement einteilig ausgebildet sein, wie in der Ausführung 1 von 1, die später beschrieben wird, gezeigt ist.
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Die Kühlmitteleinrichtung enthält wie im herkömmlichen Fall ein Metalldrahtgitter, das dazu verwendet wird, das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Verbrennungsgas zu kühlen, ferner enthält die Kühlmitteleinrichtung eine Filtereinrichtung wie oben beschrieben, die im allgemeinen dazu verwendet wird, Verbrennungsgasrückstände zu entfernen, wobei die Filtereinrichtung ebenfalls eine Kühlungswirkung für das Verbrennungsgas hat. Darüber hinaus kann ein Kühlmittel/Filter bei Verwendung eines Mehrlagen-Drahtgitterkörpers eine komplizierte Zwischenraumstruktur aufweisen, um das Verbrennungsgas zu kühlen und Verbrennungsrückstände im Verbrennungsgas zu sammeln. Im allgemeinen besitzt jede dieser Kühlmitteleinrichtungen eine im wesentlichen zylindrische Form und ist außerhalb eines Abschnitts angeordnet, in dem sich das Gaserzeugungsmittel befindet. Eine äußere Umfangsfläche der Kühlmitteleinrichtung kann mit einer äußeren Schicht versehen sein, die einen Mehrlagen-Drahtgitterkörper, einen mehrfach durchlochten Zylinder, einen ringförmigen Riemen oder dergleichen enthält, um zu verhindern, daß die Kühlmitteleinrichtung durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels ausgebeult wird.
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In dem Gasgenerator ist bisher in großem Umfang ein Gaserzeugungsmaterial auf der Grundlage eines anorganischen Azids, beispielsweise Natriumazid, verwendet worden, das im Gehäuse enthalten ist und verbrannt wird, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen; außerdem kann ein Gaserzeugungsmaterial, das nicht auf einem anorganischen Azid basiert, verwendet werden. Im allgemeinen besitzt jedoch das Gaserzeugungsmaterial, das nicht auf Azid basiert, eine höhere Verbrennungstemperatur als das Gaserzeugungsmaterial, das auf Azid basiert, wobei das erstere einen höheren Heizwert als das letztere besitzt. Da in dem Gasgenerator der Erfindung die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung die maximale Oberflächentemperatur des Diffusormantels unter diejenige des Verschlußmantels absenken kann, kann ein weiterer bemerkenswerter Effekt bei Verwendung des nicht auf Azid basierenden Gaserzeugungsmaterials als Gaserzeugungsmittel erhalten werden. Für Gaserzeugungsverbindungen, die nicht auf Azid basieren, sind verschiedene Materialien vorgeschlagen worden. Beispielsweise sind die folgenden Materialien als Agens bekannt: eine Stickstoff enthaltende organische Verbindung wie etwa Tetrazol, Triazol oder Metallsalze hiervon und dergleichen sowie ein Oxidationsagens, das Sauerstoff enthält, etwa ein Alkalimetall-Nitrat und dergleichen, sowie Verbindungen, die als Brennstoff- und Stickstoffquelle Triaminguanidin-Nitrat, Carbohydrazid, Nitroguanizin usw. verwenden und als Oxidationsagens das Nitrat, das Chlorat, das Perchlorat usw. eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls verwenden. Diese Gaserzeugungsmaterialien, die nicht auf Azid basieren, sind auf die Erfindung anwendbar. Das Gaserzeugungsagens der Erfindung wird jedoch geeignet je nach Anforderung der Verbrennungsgeschwindigkeit, der Ungiftigkeit und der Verbrennungstemperatur gewählt, ohne auf die obengenannten Materialien eingeschränkt zu sein. Das Gaserzeugungmittel wird in einer geeigneten Form wie etwa in einem Pellet, einem Wafer, einem Hohlzylinder, einer Scheibe, einem einfach oder mehrfach durchlochten Körper usw. verwendet.
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Das Gehäuse ist durch Gießen, Schmieden oder Pressen des den wenigstens einen Gasausstoßanschluß aufweisenden Diffusormantels und des Verschlußmantels gebildet, um zusammen mit dem Diffusormantel einen Aufnahmeraum zu bilden und um beide Mäntel zusammenzufügen. Die Zusammenfügung beider Mäntel erfolgt durch verschiedene Schweißverfahren, beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen, TIG-Bogenschweißen, Projektionsschweißen oder dergleichen. Wenn der Diffusormantel und der Verschlußmantel durch Pressen verschiedener Stahlplatten und Stahlbleche wie etwa einer rostfreien Kupferplatte gebildet werden, können beide Mäntel problemlos hergestellt werden, so daß die Herstellungskosten reduziert werden können. Außerdem werden diese Mäntel in Form von Zylindern gebildet, so daß sie eine einfache Form besitzen und der Preßvorgang einfach ist. Zweckmäßig wird als Material für den Diffusormantel und für den Verschlußmantel eine Platte aus rostfreiem Stahl verwendet, alternativ kann eine Kupferplatte mit Nickelplattierung verwendet werden. Der Innenraum des Gehäuses ist in zwei Kammern unterteilt, indem im Gehäuse ein inneres zylindrisches Element vorgesehen wird, woraufhin verschiedene Elemente geeignet eingesetzt werden können.
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Im Gehäuse ist gewöhnlich eine Zündeinrichtung vorgesehen, die bei Erfassung eines Stoßes betätigt wird und das Gaserzeugungsmittel zündet und verbrennt. Die Zündeinrichtung kann entweder eine Zündeinrichtung des mechanischen Zündungstyps sein, die durch Erfassen eines Stoßes ausschließlich mittels einer mechanischen Vorrichtung oder eines Mechanismus betätigt wird, oder eine Zündeinrichtung des elektrischen Zündungstyps sein, die durch ein elektrisches Signal betätigt wird, das von einem einen Stoß erfassenden Stoßsensor gesendet wird. Zweckmäßig wird als Zündeinrichtung eine Zündeinrichtung des elektrischen Zündungstyps verwendet. Die Zündeinrichtung des elektrischen Zündungstyps enthält einen elektrischen Sensor, der einen Stoß ausschließlich mittels einer elektrischen Anordnung erfaßt, einen Zünder, der durch ein elektrisches Signal betätigt wird, das von dem einen Stoß erfassenden Sensor gesendet wird; und eine Übertragungsladung, die durch Betätigen des Zünders gezündet wird und dann verbrennt. Als elektrischer Sensor kommt beispielsweise ein Beschleunigungssensor des Halbleitertyps oder dergleichen in Betracht.
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Der Gasgenerator für einen Airbag ist in einem Modulgehäuse zusammen mit einem Airbag (Taschenkörper), in den das durch den Gasgenerator erzeugte Gas eingeleitet wird, um ihn auszudehnen, untergebracht; diese Anordnung bildet ein Airbag-System. In dem Airbag-System wird der Gasgenerator zu dem Zeitpunkt betätigt, zu dem der Stoßsensor einen Stoß erfaßt, wobei das Verbrennungsgas aus dem Gasausstoßanschluß des Gehäuses ausgestoßen wird. Dann strömt das Verbrennungsgas in den Airbag, wodurch der Airbag die Modulabdeckung durchbricht und aufgeblasen wird, so daß ein Kissen gebildet wird, das einen Stoß zwischen harten Strukturen im Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen absorbiert.
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Anschließend wird ein Verfahren zum Reduzieren eines Temperaturanstiegs eines Diffusormantels in einem Gasgenerator für einen Airbag, der ein Gehäuse enthält, das einen Diffusormantel mit wenigstens einem Gasausstoßanschluß und einen Verschlußmantel zur Bildung eines Aufnahmeraums zusammen mit dem Diffusormantel besitzt, und einer im Gehäuse installierten Gaserzeugungseinrichtung, die durch eine Zündeinrichtung gezündet und verbrannt wird, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, wird die Leitung von durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugter Wärme zum Diffusormantel reduziert oder verhindert, um einen Temperaturanstieg der äußeren Oberfläche des Diffusormantels durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels zu reduzieren, erläutert.
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Die Leitung von Verbrennungsgas des Gaserzeugungsmittels zum Diffusormantel wird durch Einfügen des Zwischenraumbildungselements und des Wärmeübertragungsunterdrückungselements wie etwa des Wärmeisolierelements zwischen den Diffusormantel und die Kühlmitteleinrichtung reduziert oder verhindert. Die Kühlmitteleinrichtung kann ein Kühlmittel/Filter sein, das so beschaffen ist, daß es bei Verwendung des Mehrlagen-Drahtgitterkörpers eine komplizierte Zwischenraumstruktur besitzt.
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Die Erfindung schafft einen Gasgenerator für einen Airbag, der den Temperaturanstieg auf seiten eines Diffusors durch die durch die Verbrennung eines Gaserzeugungsmittels erzeugte Wärme nach dem Betrieb des Gasgenerators wirksam reduzieren oder verhindern kann, so daß die maximale Oberflächentemperatur des Diffusors abgesenkt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht einer zweckmäßigen Ausführung eines Gasgenerators für einen Airbag;
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2 eine Querschnittsansicht der Hauptteile einer weiteren Ausführung eines Zwischenraumbildungselements von 1;
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3 eine Ansicht der Konfiguration eines Airbag-Systems der Erfindung.
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Ausführung 1
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1 ist eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführung eines Gasgenerators für einen Airbag der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist in einem Gasgenerator ein Gehäuse 3, das einen Diffusormantel 1 und einen Verschlußmantel 2 enthält, durch ein inneres zylindrisches Element 13 in zwei Kammern, d. h. in eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 23 und in eine Gaserzeugungsagens-Verbrennungskammer 22, unterteilt. Die Zündeinrichtung-Aufnahmekammer 23 enthält einen Zünder 4 und eine Übertragungsladung 5 als Zündeinrichtung, die das Gaserzeugungsmittel 6 bei ihrer Aktivierung durch einen Stoß zündet und verbrennt. Andererseits enthält die Verbrennungskammer 22 das durch die Zündeinrichtung zu zündende und zu verbrennende Gaserzeugungsmittel 6, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, sowie eine im wesentlichen scheibenförmige untere Platte 18, die das Gaserzeugungsmittel trägt und seine Bewegung verhindert. Ein Umfangswandabschnitt 10 des Diffusormantels 1 ist mit mehreren in Umfangsrichtung im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten Gasausstoßanschlüssen 11 ausgebildet, wobei jeder Gasausstoßanschluß 11 durch ein Dichtungsband 25 verschlossen ist. In dem Verschlußmantel 2 ist ein inneres zylindrisches Element 13 in einem Zustand angeordnet, in dem es an einer mittigen Öffnung 12 des Verschlußmantels 2 angebracht ist. Der Diffusormantel 1 und der Verschlußmantel 2 sind durch Laserschweißen in einem Zustand miteinander verbunden, in dem ihre Flanschabschnitte 15 und 16 im Axialschnitt in der Umgebung der Mitte des Gehäuses 3 gegenseitig überlappen, wodurch das Gehäuse 3 gebildet wird.
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Um das durch die Zündung und die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugte Gas zu reinigen und zu kühlen, ist im Gehäuse 3 ein Kühlmittel/Filter 7 so angeordnet, daß es das Gaserzeugungsmittel 6 umgibt, so daß eine ringförmige Kammer, d. h. die Gaserzeugungsmittel-Verbrennungskammer 22, um das innere zylindrische Element 13 definiert ist. Ferner ist das Kühlmittel/Filter 7 so beschaffen, daß es mit einem Einfachstich-Drahtgitter aus rostfreiem Stahl in radialer Richtung überlappt und das Drahtgitter in radialer und axialer Richtung komprimiert. Insbesondere ist in dem in 1 gezeigten Kühlmittel/Filter 7 an einer Stirnfläche des Kühlmittels/Filters auf seiten des Diffusormantels 1 ein Zwischenraumbildungselement 50 angeordnet, weshalb das Kühlmittel/Filter in axialer Richtung kürzer ist. An einer Außenseite des Kühlmittels/Filters 7 ist eine äußere Schicht 24 ausgebildet, die als Einrichtung zum Unterdrücken einer Ausdehnung des Kühlmittels/Filters dient. Wenn das Kühlmittel/Filter 7 in axialer Richtung kürzer ist, ist zweckmäßig auch die äußere Schicht 24 wie das Kühlmittel/Filter 7 in axialer Richtung kürzer ausgebildet. Zwischen einer äußeren Umfangswand 8 des Gehäuses 3 und dem Kühlmittel/Filter 7 ist ein Spalt 9 ausgebildet, der als Gasdurchlaß dient.
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Zwischen den Kühlmittel/Filter 7 und einer oberen Innenseite 29 des Diffusormantels 1 ist als Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung ein Zwischenraumbildungselement 50 angeordnet, das die Leitung von durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugter Wärme zur Seite des Diffusormantels geringer als diejenige zur Seite des Verschlußmantels macht. Das Zwischenraumbildungselement 50 enthält einen Zwischenraumbildungsabschnitt 51, der so beschaffen ist, daß ein äußerer Umfang eines ringähnlichen Elements in einer ebenen Richtung gekrümmt ist, sowie einen Abkürzungsweg-Sperrabschnitt 52, der eine innere Umfangsfläche des oberen Abschnitts (auf seiten des Diffusormantels) des Kühlmittels/Filters 7 abdeckt. Der Zwischenraumbildungsabschnitt 51 wird zwischen dem Kühlmittel/Filter 7 und dem Diffusormantel 1 gehalten, wodurch zwischen diesen Elementen ein Zwischenraum 53 gebildet wird. Der Zwischenraum 53 dient als Wärmeisolationszwischenraum, der eine Wärmeleitung vom Kühlmittel/Filter 7 zum Diffusormantel 1 verhindert. Darüber hinaus deckt der Abkürzungsweg-Sperrabschnitt 52 unterbrechungsfrei einen Bereich ab, der von der inneren Umfangsfläche des Kühlmittels/Filters 7 zur oberen Innenseite des Diffusormantels 1 reicht, wodurch ein Abkürzungsweg, d. h. die Bewegung von Verbrennungsgas durch einen Abschnitt, in dem das Kühlmittel/Filter 7 an dem Zwischenraumbildungsabschnitt 51 anliegt, sowie durch einen Abschnitt, in dem die obere Innenseite 29 des Diffusormantels 1 am Zwischenraumbildungsabschnitt 52 anliegt, versperrt wird.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Hauptteile des Zwischenraumbildungselements 50. Wie in 2 gezeigt ist, wird der Zwischenraumbildungsabschnitt 51 des Zwischenraumbildungselements 50 zwischen der oberen Innenseite 29 des Diffusormantels 1 und der Stirnfläche 28 auf seiten des Diffusormantels 1 des Kühlmittels/Filters 7 gehalten. Andererseits ist der Abkürzungsweg-Sperrabschnitt 52 in eine innere Umfangsfläche des Kühlmittels/Filters 7 eingesetzt.
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Eine innere Umfangsfläche des Kühlmittels/Filters 7 kann mit einem im wesentlichen zylindrischen, durchlochten Korb (nicht gezeigt) versehen sein, der das Kühlmittel/Filter 7 vor einer Verbrennungsflamme des Gaserzeugungsmittels 6 schützt und verhindert, daß sich das Gaserzeugungsmittel und das Kühlmittel/Filter 7 direkt berühren.
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In dem Gehäuse 3 ist eine im wesentlichen scheibenförmige untere Platte 18 in der Verbrennungskammer 22, die außerhalb des inneren zylindrischen Elements 13 definiert ist, angeordnet. Die untere Platte 18 besitzt einen kreisförmigen Abschnitt 19, der mit dem Gaserzeugungsmittel 6 in Kontakt gelangt, sowie eine mittige Öffnung 20, in der eine äußere Umfangswand des inneren zylindrischen Elements 13 angebracht ist. Der kreisförmige Abschnitt 19 trägt das Gaserzeugungsmittel 6, um dessen Bewegung zu verhindern, so daß das Gaserzeugungsmittel nicht aufgrund von Schwingungen zerbricht und sich die Größe seiner Oberfläche nicht ändert. An einem Endabschnitt auf einer den Zünder 4 enthaltenden Seite des inneren zylindrischen Elements 13 ist ein Verstemmabschnitt 21 ausgebildet, um den Zünder 4 zu befestigen. Darüber hinaus sind in einer Umfangswand des inneren zylindrischen Elements 13 mehrere Flammenübertragungsanschlüsse 26 in im wesentlichen gleichen Abständen vorgesehen. Jeder Flammenübertragungsabschnitt 26 ist durch ein Dichtungsband 27 verschlossen. In dieser Ausführung sind die obengenannte Außenschicht 24, der Spalt 9 und der durchlochte Korb je nach Bedarf vorgesehen, wobei sie auch weggelassen sein können.
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Wenn in dem in 1 gezeigten Gasgenerator die Übertragungsladung 5 durch den stoßbetriebenen Zünder 4 gezündet und verbrannt wird, durchbricht die Flamme das Dichtungsband 27, das die Flammenübertragungsanschlüsse 26 des inneren zylindrischen Elements 13 verschließt, und strömt dann in die Verbrennungskammer 22. Daraufhin wird das Gaserzeugungsmittel 6 in der Verbrennungskammer 22 durch die Flamme der Übertragungsladung 5 gezündet und verbrannt, woraufhin ein Verbrennungsgas erzeugt wird. Das Verbrennungsgas wird beim Durchgang durch das Kühlmittel/Filter 7 gereinigt und gekühlt und strömt dann durch den Spalt 9. Ferner durchbricht das Verbrennungsgas das Dichtungsband 25, das den Gasausstoßanschluß 11 verschließt, und wird dann vom Gasausstoßanschluß 11 ausgestoßen. Andererseits kühlt das Kühlmittel/Filter 7 das Verbrennungsgas und die Verbrennungsrückstände durch Wärmeaustausch; aus diesem Grund steigt die Temperatur des Kühlmittels/Filters an. Die Wärme des Kühlmittels/Filters 7 wird jedoch nicht zum Diffusormantel 1 übertragen, weil durch das Zwischenraumbildungselement 50 zwischen dem Diffusormantel 1 und dem Kühlmittel/Filter 7 ein Zwischenraum 53 geschaffen wird. Daher kann die maximale Oberflächentemperatur des Diffusormantels 1 nach der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels 6 unter derjenigen des Verschlußmantels 2 gehalten werden.
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Die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung, die oben anhand des Zwischenraumbildungselements erläutert worden ist, macht die Leitung der durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugten Wärme zur Seite des Diffusormantels niedriger als diejenige zur Seite des Verschlußmantels.
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Für die Bezeichnung von Elementen, die mit jenen von 1 übereinstimmen, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, ferner wird eine wiederholte Erläuterung dieser Elemente weggelassen.
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Ausführung 2
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3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Airbag-Systems der Erfindung zeigt, das einen Gasgenerator enthält, der eine Zündeinrichtung des Typs mit elektrischer Zündung verwendet.
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Das Airbag-System enthält einen Gasgenerator 200, einen Stoßsensor 201, eine Steuereinheit 202, ein Modulgehäuse 203 und einen Airbag 204. Der Gasgenerator, der anhand von 1 beschrieben worden ist, wird auch als Gasgenerator 200 verwendet. Die Betriebsleistung des Gasgenerators 200 ist so eingestellt, daß in der Anfangsphase, in der der Gasgenerator betrieben wird, der auf den Fahrzeuginsassen ausgeübte Stoß so gering wie möglich ist.
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Der Stoßsensor 201 enthält beispielsweise einen Beschleunigungssensor des Halbleitertyps. Dieser Halbleiter-Beschleunigungssensor besitzt vier Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen, die auf einem Siliciumsubstrat-Träger ausgebildet sind, der bei Auftreten einer Beschleunigung abgelenkt wird. Diese Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen sind über Brücken verbunden. Wenn eine Beschleunigung auftritt, wird der Träger abgelenkt, woraufhin die Oberfläche gedehnt wird. Der Widerstand des Halbleiter-Dehnungsmeßstreifens ändert sich durch die Dehnung, wobei die Widerstandsänderung als Spannungssignal erfaßt wird, das zur Beschleunigung proportional ist.
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Die Steuereinheit 202 enthält eine Zünddiskriminatorschaltung, in die ein Signal vom Halbleiter-Beschleunigungssensor eingegeben wird. Zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Stoßsignal vom Stoßsensor 201 einen vorgegebenen Wert übersteigt, beginnt die Steuereinheit 202 eine Berechnung. Wenn das Berechnungsergebnis einen vorgegebenen Wert übersteigt, gibt die Steuereinheit 202 an den Zünder 4 ein Betriebssignal aus.
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Das Modulgehäuse 203 ist beispielsweise aus Polyurethan hergestellt und enthält eine Modulabdeckung 205. Der Airbag 204 und der Gasgenerator 200 sind im Modulgehäuse 203 so installiert, daß sie ein Kissen-Modul bilden. Im allgemeinen ist das Kissen-Modul in dem Fall, in dem es auf der Fahrerseite eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, an einem Lenkrad 207 befestigt.
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Der Airbag 204 ist aus Nylon (z. B. Nylon 66) oder aus Polyester hergestellt und an einem Flanschabschnitt des Gasgenerators befestigt, so daß eine Airbag-Öffnung 206 die Gasausstoßanschlüsse des Gasgenerators umschließt, wenn der Airbag zusammengefaltet ist.
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Wenn der Halbleiter-Beschleunigungssensor 201 zum Zeitpunkt einer Kollision des Kraftfahrzeugs einen Stoß erfaßt, wird ein Stoßsignal an die Steuereinheit 202 übertragen, woraufhin die Steuereinheit 202 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Stoßsignal vom Sensor einen bestimmten Wert übersteigt, eine Berechnung beginnt. Dann gibt die Steuereinheit 202 an den Zünder 4 des Gasgenerators 200 ein Betriebssignal aus, wenn das Berechnungsergebnis einen bestimmten Wert übersteigt. Dadurch wird der Zünder so betrieben, daß er das Gaserzeugungsmittel zündet, wodurch das Gaserzeugungsmittel verbrennt und ein Gas erzeugt. Das Gas wird in den Airbag 204 ausgestoßen, wobei der Airbag 204 die Modulabdeckung 205 durchbricht und sich aufbläst, so daß er ein Kissen für die Absorption eines Stoßes zwischen dem Lenkrad 207 und dem Insassen bildet.
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Experimentelle Beispiele
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Bei Verwendung des Gasgenerators, der die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung unter den in den folgenden experimentellen Beispielen gezeigten Bedingungen enthält, wurde die maximale Oberflächentemperatur des Diffusormantels gemessen, wenn das Gaserzeugungsmittel verbrannt wird, woraufhin die gemessene maximale Oberflächentemperatur mit der maximalen Oberflächentemperatur des Diffusormantels verglichen wurde, wenn das Gaserzeugungsmittel des Gasgenerators ohne Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung verbrannt wurde. Die Vergleichsergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben.
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Die Messung der maximalen Oberflächentemperatur erfolgte durch Pressen eines K-Thermoelements (z. B. eines Alumel-Chromel-Thermoelements) gegen die Oberfläche des Gasgenerator-Behälters. In dem Fall, in dem der Gasgenerator keine Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung enthält, besaß ein Teil des Diffusormantels, der mit der Kühlmitteleinrichtung in Kontakt ist, die maximale Temperatur.
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Experimentelles Beispiel 1
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Bedingung: Gemäß dem experimentiellen Beispiel 1, welches nicht in den Schutzbereich der Patentansprüche fällt, aber der Erläuterung der beanspruchten Erfindung dient, ist ein Wärmeisolierelement aus rostfreiem Stahl wurde als Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung zwischen dem Endabschnitt des Kühlmittels/Filters und der Innenseite des Diffusormantels angeordnet, wobei die Temperatur des Diffusormantels gemessen wurde, nachdem das Gaserzeugungsmittel verbrannt worden ist.
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Experimentelles Beispiel 2
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Bedingung: Wie in
1 gezeigt ist, ist das Zwischenraumbildungselement als Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung zwischen dem Endabschnitt des Kühlmittels/Filters und der Innenseite des Diffusormantels angeordnet, um dazwischen einen Wärmeisolationszwischenraum zu bilden. Die Temperatur des Diffusormantels wurde gemessen, nachdem das Gaserzeugungsmittel verbrannt worden ist. Tabelle 1
| | ohne Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung (°C) | mit Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung (°C) | Temperaturdifferenz (°C) |
| experimentelles Beispiel 1 | 355 | 345 | 10 |
| experimentelles Beispiel 2 | 330 | 25 |
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Experimentelle Ergebnisse
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Gemäß dieser Ausführung war bei dem Gasgenerator, der die Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung enthielt, die maximale Oberflächentemperatur des Diffusormantels niedriger als bei dem Gasgenerator ohne Wärmeübertragungsbegrenzungseinrichtung.
