DE3744999C2 - Gaserzeuger zum Aufblasen einer Rückhalteeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaserzeuger zum Aufblasen einer Rückhalteeinrichtung für Fahrzeuginsassen, mit:

einem Material, das bei seiner Verbrennung Gas erzeugt;
einem Behälter für dieses Material;
einem Filter in dem Behälter, durch welchen hindurch das erzeugte Gas strömt;
ersten Durchlässen in dem Behälter, welche dazu bestimmt sind, Gas in die Rückhalteeinrichtung zu leiten; und
einer Berstfolie, welche die ersten Durchlässe abdeckt und eine Gasströmung durch die ersten Durchlässe hindurch zu der Rückhalteeinrichtung freigibt, wenn der Druck in dem Behäl­ ter einen vorbestimmten ersten Wert erreicht hat.

Bekannte Rückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen sind mit ei­ nem Gassack ausgestattet, der durch eine Gasströmung aufge­ blasen wird, die ein Gaserzeuger in einer Aufblaseinrich­ tung abgibt. Um den Fahrzeuginsassen bei einer Kollision in angemessener Weise zu schützen, erzeugt die Aufblasein­ richtung innerhalb kürzester Zeit eine große Gasmenge, die in den Gassack eingeleitet wird. Dabei ist zu berücksichti­ gen, daß ein Fahrzeug bei sehr hohen oder auch sehr niedri­ gen Umgebungstemperaturen in eine Kollision verwickelt wer­ den kann. Die Aufblaseinrichtung muß also imstande sein, die erforderliche Gasmenge über einen großen Temperaturbereich bereitzustellen, damit der Gassack vollständig aufgeblasen wird.

Bei sehr kaltem Wetter bewirkt die Aufblaseinrichtung den Gasaufbau langsamer als bei warmem Wetter, so daß bei kaltem Wetter die Tendenz besteht, daß der Gassack zu langsam oder für den gewünschten Zweck unzureichend aufgeblasen wird. Bei zunehmender Umgebungstemperatur nimmt hingegen die Verbren­ nungsrate des gaserzeugenden Materials zu. Infolgedessen werden bei höheren Umgebungstemperaturen höhere Drücke er­ zeugt, so daß die Entfaltungsgeschwindigkeit des Gassacks gesteigert wird. Es ist aber wünschenswert, daß ein Gassack bei allen Umgebungstemperaturen gleichmäßig arbeitet.

Beispiele für Aufblaseinrichtungen nach dem Stand der Technik, bei welchen versucht wird, den Temperatureinfluß auf die Aufblasgeschwindigkeit zu vermindern, sind in der US 4 380 346 und in der DE 27 12 963 A1 offenbart. In der US 4 380 346 ist eine Aufblasvorrichtung beschrieben, deren Aufblasöffnungen zum Gassack von einer Metallfolie verschlossen sind, welche die Aufblasöffnungen bei ver­ schiedenen Drücken in der Aufblasvorrichtung freigibt. Zum Öffnen einiger Aufblasöffnungen ist ein erstes Druckniveau erforderlich, und zum Öffnen von weiteren Öffnungen ist ein zweites, höheres Druckniveau erforderlich. Durch eine solche Anordnung wird versucht, einer Verlangsamung des Druckauf­ baus bei kalten Umgebungstemperaturen der Aufblasvorrichtung entgegenzuwirken. Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von dieser Vorrichtung ausgegangen.

In der DE 27 12 963 A1 ist eine Aufblasvorrichtung be­ schrieben, bei der zu Beginn des Aufblasvorgangs nur einige Aufblasöffnungen von der Aufblasvorrichtung zum aufzubla­ senden Gassack hin geöffnet werden und bei der ab einem ge­ wissen Druck in der Aufblasvorrichtung weitere Aufblasöff­ nungen zum Gassack hin freigegeben werden. Der zu erzielende Effekt ist der gleiche wie bezüglich der oben beschriebenen US-PS erläutert.

In der US 4 394 033 ist dagegen eine Aufblasvorrichtung beschrieben, die eine temperaturbeeinflußte Vorrichtung zum Ablassen eines Gasvolumens aus der Aufblasvorrichtung auf­ weist. Diese Ablaßvorrichtung ist durch eine Entlüftungskap­ pe gebildet, die aus einem Material besteht, dessen Flexibi­ lität sich mit der Temperatur erhöht. Daraus ergibt sich, daß bei einem Betrieb der Aufblasvorrichtung bei einer höhe­ ren Umgebungstemperatur ein größerer Anteil des erzeugten Gasvolumens von der Aufblasvorrichtung an die Umgebung abge­ geben wird. Dies kompensiert teilweise den Effekt, daß bei einer höheren Umgebungstemperatur der Aufblasvorrichtung ein größeres Gasvolumen erzeugt wird als bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur.

Nun sind zwar die Anforderungen an die Funktionssicherheit und Lebensdauer einer Aufblaseinrichtung sehr hoch, jedoch muß die gesamte Sicherheitsvorrichtung zu vernünftigen Kosten verfügbar sein, damit der Verbraucher sie akzeptiert. Hierzu gehört, daß die Bauteile einer Sicherungsvorrichtung leicht montiert und in einem Fahrzeug eingebaut werden kön­ nen. Falls das Fahrzeug in eine Kollision verwickelt wird, muß die Aufblaseinrichtung augenblicklich einsatzbereit und imstande sein, innerhalb kürzester Zeit in Gasvolumen zu erzeugen, das zum Aufblasen des Gassacks ausreicht. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist es Aufgabe der Erfindung, eine Aufblasvoreinrichtung zu schaffen, die rela­ tiv unabhängig von der Außentemperatur zum Zeitpunkt ihres Einsatzes arbeitet und mit tragbarem Aufwand hergestellt und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Gaserzeuger gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 gelöst, der dadurch gekennzeich­ net ist, daß der Behälter zweite Durchlässe aufweist, welche dazu bestimmt sind, Gas von dem Gaserzeuger und der Rück­ halteeinrichtung fortzuleiten, und daß die Berstfolie auch die zweiten Durchlässe abdeckt und überschüssiges Gas durch die zweiten Durchlässe hindurch aus dem Gaserzeuger und der Rückhalteeinrichtung ausströmen läßt, wenn der Druck in dem Behälter einen zweiten Wert erreicht, der größer ist als der genannte erste Wert.

Vorzugsweise weisen die zweiten Durchlässe einen kleineren Strömungsquerschnitt als die ersten Durchlässe auf.

Einzelheiten mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt eines aufblasba­ ren Rückhaltesystems, wobei der Ruhezustand vor dem Auftreten einer Kollision gezeigt ist;

Fig. 2 in analoger Darstellung dasselbe Rückhaltesystem, jedoch im Aufblaszustand unmittelbar nach einer Kollision;

Fig. 3 eine zum Teil geschnittene Perspektivansicht einer Aufblaseinrichtung, die bei dem aufblas­ baren Rückhaltesystem nach den Fig. 1 und 2 Anwendung findet;

Fig. 4 eine Schnittansicht der Aufblaseinrichtung nach Fig. 3, wobei die Beziehung zwischen ihrem Gehäu­ se und mehreren Plättchen aus Gasgeneratormate­ rial gezeigt ist, die in einer längsgerichteten Reihenanordnung innerhalb des Gehäuses liegen;

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt der Aufblasein­ richtung nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht entsprechend der Linie 6-6 in Fig. 5, zur Veranschaulichung der Ausbildung der Plättchen aus Gasgeneratormaterial;

Fig. 7 eine Draufsicht entsprechend Linie 7-7 in Fig. 5, wobei die Ausgestaltung eines anderen Plättchens aus Gasgeneratormaterial gezeigt ist;

Fig. 8 eine Schnittansicht allgemein entlang Linie 8-8 in Fig. 7, wobei gezeigt ist, in welcher Weise die Kanäle sich durch die Plättchen aus Gasgene­ ratormaterial hindurch erstrecken;

Fig. 9 eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen rohrförmigen Haltern, die zur Festlegung und Halterung der Plättchen aus Gasgeneratormate­ rial dienen, und ihre Ausgestaltung zeigt;

Fig. 10 einen schematischen Teilschnitt, der das Fort­ schreiten der Verbrennung eines Teils eines Plättchens aus Gasgeneratormaterial zeigt;

Fig. 11 einen vergrößerten Teilschnitt eines Filters für die Aufblaseinrichtung nach den Fig. 3 und 4;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Vorganges, bei welchem ein starres perforiertes Rohr bei der Herstellung des Filters nach Fig. 11 an einem Sieb oder Gitter in Stellung gebracht wird;

Fig. 13 eine schematische Darstellung, welche den Vor­ gang zeigt, bei welchem zwei Sieb- oder Filter­ lagen bei der Herstellung des Filters um das Rohr herumgewunden werden;

Fig. 14 eine Skizze, welche veranschaulicht, wie eine Lage Stahlwolle und eine zusätzliche Sieblage um das Rohr bei der Herstellung des Filters herumgewunden werden;

Fig. 15 eine Skizze, welche verdeutlicht, wie Glasfaser­ schichten und zusätzliche Schichten aus Stahl­ wolle und einer Siebeinlage während der Herstel­ lung des Filters um das Rohr herumgewunden wer­ den;

Fig. 16 einen Schnitt, der die Beziehung zwischen dem Gehäuse der Aufblaseinrichtung und einer Folie zeigt, welche eine Drucksteuerung für die aus der Aufblaseinrichtung abgeführten Gase bewirkt;

Fig. 17 einen Schnitt analog Fig. 16, wobei gezeigt ist, wie in der Folie Öffnungen gebildet werden, da­ mit die Gasströmung zum Aufblasen des Gassacks in diesen hineingelangen kann;

Fig. 18 eine vergrößerte Detailansicht, welche die Be­ ziehung zwischen der Folie und einer Gehäuse­ öffnung zeigt, durch welche hindurch das Gas aus der Aufblaseinrichtung zum Gassack gelangt;

Fig. 19 einen Schnitt, welcher die Beziehung zwischen der Folie und den Gehäuseöffnungen beim Ablas­ sen von überschüssigem Gas aus der Aufblasein­ richtung zeigt;

Fig. 20 eine vergrößerte Teilansicht, welche die Be­ ziehung zwischen der Folie und einer Gehäuse­ öffnung zeigt, durch welche hindurch über­ schüssiges Gas von der Aufblaseinrichtung ab­ geleitet wird;

Fig. 21 (auf Blatt 2 der Zeichnung) einen vergrößerten schematischen Teilschnitt, welcher zeigt, wie der Gassack an einem die Reaktionskräfte aufnehmenden Gehäuse befestigt ist; und

Fig. 22 (auf Blatt 2 der Zeichnung) einen vergrößerten schematischen Schnitt einer zweiten Ausführungsform der Verbindung zwischen Gassack und Gehäuse.

Es wird zunächst die allgemeine Auslegung des aufblasbaren Rückhaltesystems beschrieben.

Ein aufblasbares Rückhaltesystem 30 ist in Fig. 1 im Ruhe­ zustand vor dem Auftreten einer Kollision des Fahrzeugs dargestellt. Beim Auftreten einer Kollision wird ein Gas­ sack 32 von seinem in Fig. 1 gezeigten zusammengelegten Zustand ausgehend in einen aufgeblasenen Zustand ausgedehnt, der in Fig. 2 gezeigt ist, indem eine Gasströmung aus einer Aufblaseinrichtung 34 plötzlich zugeführt wird. Wenn der Gassack sich im aufgeblasenen Zustand befindet, fängt er die Bewegung eines Fahrzeuginsassen wirksam ab und verhin­ dert so, daß er heftig gegen Teile im Fahrzeuginneren ge­ schleudert wird.

Zwar kann das aufblasbare Rückhaltesystem 30 grundsätzlich an zahlreichen verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angeord­ net werden, jedoch ist bei der in den Fig. 1 und 2 ge­ zeigten Ausführungsform eine Anordnung am Armaturenbrett 35 des Fahrzeugs vorgesehen. Das Rückhaltesystem umfaßt ein starres, die Reaktionskräfte aufnehmendes Gehäuse 38, wel­ ches am Armaturenbrett 35 befestigt ist. Die Aufblasein­ richtung 34 ist innerhalb dieses Behälters 38 so angeord­ net, daß eine anfängliche Gasströmung, die in Fig. 2 durch Pfeile 42 angedeutet ist, den Gassack rückwärts in den Fahrgastraum hinein ausdehnt. Wenn hohe Temperaturen herr­ schen und der Gassack 32 sich ausdehnt, so wird überschüs­ siges Gas aus der Aufblaseinrichtung 34 in Vorwärtsrich­ tung entsprechend den Pfeilen 44 in Fig. 2 abgeleitet.

Wenn der Gassack entfaltet ist, liegt er am Oberkörper eines Fahrzeuginsassen an, um dessen Vorwärtsbewegung im Fahrzeug gegen das Armaturenbrett 35 entgegen den bei einer Kollision auftretenden hohen Kräften abzufangen. Der Gas­ sack 32 fällt dann schnell zusammen, so daß der Fahrzeug­ insasse unbehindert aus dem Fahrzeug aussteigen kann. Damit der Gassack 32 wieder zusammenfällt, ist er vorzugsweise aus einem porösen Material gebildet, welches das Gas in den Fahrgastraum ausströmen läßt.

Beim Auftreten einer Kollision gibt ein Trägheitssensor (nicht gezeigt) ein Signal über Leitungen 50 (Fig. 3 und 4) ab, um eine Zündeinheit oder Zündpille 52 am linken Ende (in den Fig. 3, 4 und 5) der Aufblaseinrichtung 34 anzusteuern. Durch die heißen Gase und die Flamme aus der Zündeinheit 52 wird die Verbrennung des Gaserzeugermate­ rials 60 eingeleitet. Dieses Gaserzeugermaterial 60 ist durch mehrere stückige Körper in Form von zylindrischen Plättchen 64 gebildet, die kreisförmig um die Zündeinheit 52 angeordnet sind, sowie durch mehrere zylindrische Plätt­ chen 66, die sich im Abstand von der Zündeinheit 52 befin­ den. Die Aktivierung der Zündeinheit 52 sowie die Zündung der Plättchen 64, 66 erfolgt extrem schnell, und auch die Verbrennung der Plättchen 64, 66 erfolgt mit hoher Geschwin­ digkeit, um ein relativ großes Gasvolumen in entsprechend kurzer Zeit zu erzeugen.

Die durch Verbrennung der Plättchen 64, 66 erzeugten Gase durchströmen Öffnungen in einem starren zylindrischen Rohr 70, welches die Plättchen 64, 66 umgibt. Die Gase durch­ strömen dann eine Filtereinheit 72. Diese Filtereinheit 72 verhindert, daß Funken und/oder Teilchen aus heißem Mate­ rial in den Gassack 32 eindringen. Die Gase treffen dann auf eine Lage 76 aus einer Folie, die beim Aufbau eines ausreichenden Gasdrucks zerrissen wird. Schließlich durch­ strömen die Gase Öffnungen 78, die in einer zylindrischen Seitenwandung 80 des Gehäuses 84 der Aufblaseinrichtung nach hinten gerichtet sind, um in das Gehäuse 38 und den Gassack 32 (Fig. 1) zu gelangen. Wenn die Aufblaseinrich­ tung überschüssiges Gas produziert, wird dieses abgeführt. Die überschüssigen Gase werden von der Aufblaseinrichtung durch nach vorne weisende Öffnungen 86 in dem Gehäuse 84 in den Fahrgastraum abgeleitet.

Es wird nun die Aufblaseinrichtung mit ihrer Zündeinheit beschrieben.

Beim Auftreten einer Kollision zündet die Zündeinheit 52 das gaserzeugende Material 60. Die Zündeinheit 52 umfaßt ein Gehäuse 90 (Fig. 5), welches in eine kreisrunde Stirn­ wand 92 des Gehäuses 84 eingeschraubt ist. Das Gehäuse 90 der Zündeinheit enthält ein zündfähiges Material 96, wel­ ches durch einen elektrischen Strom gezündet wird, der über die Leitungen 50 zugeführt wird, wenn eine Kollision auftritt. Durch die Zündung des Materials 96 wird pyro­ technisches Material 98 (Fig. 5) aktiviert. Durch die Akti­ vierung des Materials 98 wird eine kreisrunde Stirnwand 102 des Gehäuses 90 der Zündeinheit zerrissen. Durch die­ sen Vorgang wird eine heiße Gasströmung gegen die Plätt­ chen 64, 66 gerichtet, um diese zu zünden.

Als Material 98 können verschiedene Stoffe verwendet wer­ den, insbesondere Titan-Kalium-Chlorat oder Zirkon-Kalium- Chlorat. Es ist jedoch wichtig, daß keine Zerstörungswir­ kung bei dem Zündvorgang auftritt. Insbesondere ist es wichtig, daß hohe Druckspitzen vermieden werden, durch welche ein oder mehrere Plättchen zermalmt werden könnten. Durch Verwendung von Bor-Kalium-Nitrat mit einer Teilchen­ größe von 20 µm als Material 98 können Druckspitzen mini­ miert und folglich Beschädigungen der Plättchen vermieden werden.

Es wird nun die Beschaffenheit der Plättchen in der Auf­ blaseinrichtung beschrieben.

Beim Zünden der Zündeinheit 52 erfolgt die Verbrennung der Plättchen 64, 66 innerhalb kürzester Zeit, um ein großes Gasvolumen entsprechend schnell zu erzeugen. Die Plättchen 64 und 66 sind mit einer äußeren, die Verbren­ nung unterstützenden Beschichtung versehen, die aus einem hoch brennfähigen Material besteht und zu einer schnellen Zündung sämtlicher Oberflächenbereiche der Plättchen 64, 66 führt.

Diese Plättchen 64, 66 können aus einer Alkalimetallazid­ verbindung hergestellt werden. Diese Verbindungen werden durch die Formel MN3 dargestellt, worin M ein Alkalimetall bedeutet, vorzugsweise Natrium oder Kalium, wobei Natrium besonders bevorzugt wird. Die Plättchen 64, 66 sind vor­ zugsweise aus einem Material hergestellt, welches 61 bis 68 Gew.% Natriumazid, 0 bis 5 Gew.% Natriumnitrat, 0 bis 5 Gew.% Bentonit, 23 bis 28 Gew.%-Eisenoxid, 2 bis 6 Gew.% Graphitfasern und 1 bis 2% abgerauchte Kieselsäure enthält. Vorzugsweise besteht die Verbindung des Plättchenmaterials aus 63 Gew.% Natriumazid, 2,5 Gew.% Natriumnitrat, 2 Gew.% Bentonit, 26,5 Gew.% Eisenoxid, 4 Gew.% Graphitfasern und 2 Gew.% abgerauchte Kieselsäure. Die abgerauchte Kiesel­ säure wird unter der Handelsbezeichnung CAB-O-SIL durch die Cabot Manufacturing Company unter der Produktbezeichnung EH5 vertrieben. Die Graphitfasern haben einen Durchmesser von 3 bis 6 µm und eine Länge von 1 bis 2 mm (40 bis 80 Tausendstel Zoll).

Das Material, aus welchem die Plättchen 64, 66 bestehen, ist bis auf den Einschluß von Graphitfasern im wesentli­ chen an sich bekannt. Durch die Graphitfasern werden die Plättchen mechanisch verstärkt. Insbesondere wird durch diese Fasern die Möglichkeit minimiert, daß die Plättchen rissig werden. Durch Risse in den Plättchen werden unge­ wünschte zusätzliche Plättchenoberflächenbereiche erzeugt, durch welche die Verbrennungsgeschwindigkeit in unvorher­ sehbarer Weise gesteigert wird. Die Graphitfasern bewirken ferner eine mechanische Verstärkung, durch welche beim Ab­ brennen der Plättchen die Bildung einer festen Sinterstruk­ tur unterstützt wird. Durch die Sinterung werden die Ver­ brennungsprodukte der Plättchen gesteuert. Weiterhin be­ wirken die Graphitfasern, daß die Plättchen mit erhöhter Geschwindigkeit und verminderter Temperatur abbrennen. Insbesondere wird durch die Anwesenheit der Graphitfasern die Verbrennungsgeschwindigkeit der Plättchen um 40% ge­ steigert. Die Plättchen verbrennen bei einer relativ nied­ rigen Temperatur im Bereich von 982°C (1800°F) ab. Es kön­ nen auch andersartige Fasern wie Glasfasern und Stahlwolle verwendet werden.

Die verbrennungsfördernde Beschichtung der Plättchen 64, 66 enthält 20 bis 50 Gew.% eines Alkalimetallazids, vorzugs­ weise Natriumazid, 25 bis 35 Gew.% eines anorganischen Oxidiermittels, vorzugsweise Natriumnitrat, 1 bis 3 Gew.% abgerauchte Kieselsäure, 10 bis 15 Gew.% eines Fluorelasto­ mers wie Viton oder Teflon, 15 bis 25 Gew.% Magnesium und 1 bis 6 Gew.% Graphit. Vorzugsweise enthält die Beschich­ tung ein Gemisch aus 34 Gew.% Natriumazid, 28 Gew.% Natrium­ nitrat, 2 Gew.% abgerauchte Kieselsäure, 12 Gew.% eines Fluorelastomers, 19 Gew.% Magnesium und 5 Gew.% Graphit. Allgemein sollte die Beschichtung einen Gewichtsanteil von 2 bis 3,5% des Gesamtgewichts der Plättchen vor ihrer Beschichtung ausmachen.

Die abgerauchte Kieselsäure, die in der Beschichtung ver­ wendet wird, wird von der Cabot Manufacturing Company unter der Marke CAB-O-SIL und der Handelsbezeichnung EH5 vertrieben. Die abgerauchte Kieselsäure weist eine Teil­ chengröße von 0,01 µm auf. Das Magnesium weist vorzugswei­ se eine Teilchengröße von 45 µm auf, während das Natrium­ azid und Natriumnitrat eine Teilchengröße von vorzugsweise 4 µm aufweisen.

Jedes der zylindrischen Plättchen 64 (Fig. 6) weist einen kreisrunden zentralen Kanal oder Durchgang 106 auf, wel­ cher das zylindrische Gehäuse 60 der Zündeinheit aufnimmt (Fig. 5). Der Kanal 106 erstreckt sich in Axialrichtung des Plättchens 64 von einer Stirnfläche 108 zur anderen Stirnfläche 110 (Fig. 5). Die zentrale Achse des Kanals 106 stimmt mit der zentralen Achse des zylindrischen Plättchens 64 überein.

Um die Verbrennungsgeschwindigkeit der beiden am Ende lie­ genden Plättchen 64 und die erzeugte Gasmenge zu maximie­ ren, erstrecken sich mehrere zylindrische Kanäle oder Durchgänge 112 durch die Plättchen 64 zwischen den einan­ der in Axialrichtung gegenüberliegenden Stirnflächen 108 und 110. Die Achsen der Kanäle 112 erstrecken sich parallel zu den zentralen Achsen der Plättchen 64 und parallel zu den zentralen Kanälen 106. Die zentralen Achsen der Kanä­ le 112 liegen auf einem inneren 116 und auf einem äußeren, konzentrischen Kreis 118 (Fig. 6), wobei der gemeinsame Mittelpunkt dieser Kreise auf der zentralen Achse des Plättchens 64 liegt. Das Verhältnis des Durchmessers des Kreises 116 zum Durchmesser des Kreises 118 der Plättchen 64 beträgt 2,91 zu 1,93.

Die Kanäle 112 auf dem inneren Kreis 118 sind in Umfangs­ richtung des Plättchens gegenüber den Achsen der Kanäle 112 auf dem äußeren Kreis 116 beabstandet. Ein Radius, welcher sich vom Mittelpunkt der Plättchen 64 zur zentralen Achse irgendeines Kanals 112 auf dem äußeren Kreis 116 erstreckt, ist somit winkelversetzt gegenüber jedem Radius, der sich vom Mittelpunkt des Plättchens 64 zur zentralen Achse eines Kanals 112 auf dem inneren Kreis 118 erstreckt. Die zentrale Achse jedes Kanals 112 liegt somit in einer Ra­ dialebene, die winkelversetzt gegenüber einer Radialebene ist, welche die zentrale Achse irgendeines anderen Kanals enthält.

Die Winkelversetzung zwischen der zentralen Achse des Ka­ nals 112a auf dem Kreis 118 und der zentralen Achse des Kanals 112b auf dem Kreis 116 beträgt beispielsweise 5°. Die Winkelversetzung zwischen der zentralen Achse des Kanals 112a und der zentralen Achse des Kanals 112c auf dem Kreis 116 beträgt 15°. Diese Winkelversetzungen sind in Fig. 6 gezeigt und sind für die entsprechenden Kanäle über das Plättchen die gleichen. Die am Ende liegenden Plättchen 64 weisen dreißig Kanäle 112 auf, die auf kon­ zentrischen Kreisen liegen. Zwölf Kanäle 112 liegen auf dem inneren konzentrischen Kreis 118; achtzehn Kanäle 112 liegen auf dem äußeren konzentrischen Kreis 116.

Die den Hauptbestandteil bildenden Plättchen 66 weisen allgemein dieselbe Ausgestaltung wie die an den Enden lie­ genden Plättchen 64 auf. Jedes Plättchen 66 (Fig. 7 und 8) weist einen relativ kleinen zylindrischen zentralen Durch­ gang oder Kanal 126 auf, dessen Achse auf der zentralen Achse des Plättchens liegt. Der Kanal 126 erstreckt sich zwischen den einander in Axialrichtung gegenüberliegenden Stirnflächen 128 und 130 des Plättchens. Weiterhin weist jedes Plättchen 66 mehrere zylindrische Kanäle 134 auf, die sich in Axialrichtung durch das Plättchen 66 hindurch zwischen den Stirnflächen 128 und 130 erstrecken. Die zentralen Achsen der Kanäle 134 erstrecken sich parallel zur zentralen Achse des Kanals 126 sowie parallel zur zentralen Achse des Plättchens 66. Die Querschnitte der Kanäle 126 und 134 sind kreisrund und von gleichem Durch­ messer sowie über die gesamte Länge gleichbleibend. Die Durchmesser der Kanäle 126 und 134 in den Plättchen 66 sind gleich den Durchmessern der Kanäle 112 in den Plättchen 64.

Die Mittellinien der Kanäle 134 sind gleichmäßig auf kon­ zentrischen Kreisen 138, 140, 142 beabstandet, deren Mit­ telpunkt auf der zentralen Achse des Plättchens 66 liegt. Es sind achtzehn Kanäle 134 auf dem äußeren konzentrischen Kreis 138, zwölf Kanäle 134 auf dem mittleren konzentrischen Kreis 140 und sechs Kanäle 134 auf dem inneren konzentri­ schen Kreis 142 angeordnet. Die Gesamtanzahl von Kanälen 134, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen 128, 130 jedes Plättchens 66 erstrecken, be­ trägt somit siebenunddreißig, wobei der Kanal 126 in der Mitte des Plättchens 66 mitgezählt ist.

Um die gleichförmige Verbrennung der Plättchen 66 zu för­ dern, sind die Kanäle 134 auf den konzentrischen Kreisen 138, 140 und 142 so angeordnet, daß ihre Mittellinien in gleichen Abständen voneinander auf den konzentrischen Krei­ sen liegen. Der radiale Abstand der Achse des zentralen Kanals 126 von der Achse irgendeines anderen Kanals 134, der auf dem konzentrischen Kreis 124 liegt, ist gleich dem Abstand zwischen den Achsen der Kanäle 134 entlang dem konzentrischen Kreis 142. Die Durchmesser der konzentri­ schen Kreise 138, 140, 142 stehen im Verhältnis 2,91 zu 1,93 zu 1.

Die Achsen der Kanäle 134 auf irgendeinem der konzentri­ schen Kreise 138, 140 oder 142 liegen in Umfangsrichtung des Plättchens gegenüber den Achsen der Kanäle auf den je­ weils anderen Kreisen beabstandet. Ein Radius, welcher sich vom Mittelpunkt der Plättchen 66 zu der Achse irgend­ eines Kanals 134 erstreckt, ist somit winkelversetzt gegen­ über einem Radius, der sich vom Mittelpunkt des Plättchens zur zentralen Achse irgendeines anderen Kanals 134 er­ streckt. Die Größe der Winkelversetzung zwischen den zen­ tralen Achsen eines Kanals 134 auf irgendeinem der kon­ zentrischen Kreise 138, 140, 142 zu den zentralen Achsen der benachbarten Kanäle auf den anderen konzentrischen Kreisen variiert zwischen 5 und 30°, je nachdem, welcher Kanal 134 betrachtet wird. Die Winkelversetzungen sind in Fig. 7 für bestimmte Kanäle gezeigt und sind für die ent­ sprechenden Kanäle über das gesamte Plättchen die gleichen. Durch die Beabstandung der Kanäle in den Plättchen 64, 66 wird ein gleichmäßiges Abbrennen in noch zu beschreibender Weise unterstützt.

Die Gase, die im Inneren der Kanäle 112 und 134 erzeugt werden, müssen diese Kanäle verlassen und die Filterein­ heit 72 sowie das Gehäuse 84 durchströmen können, um in den Gassack 32 zu gelangen und diesen aufzublasen. Damit eine solche Strömung stattfinden kann, sind Zwischenräume 148 (Fig. 4 und 5) zwischen den axialen Stirnflächen be­ nachbarter Plättchen 64 und 66 vorgesehen. Diese Zwischen­ räume 148 an den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der am Ende liegenden Plättchen 64 erstrecken sich in Ra­ dialrichtung auswärts von der zentralen Öffnung 106 in der einen Stirnfläche 108 oder 110 (Fig. 5) zu der zylin­ drischen außenseitigen Oberfläche 150 (Fig. 6) jedes end­ seitigen Plättchens. In gleicher Weise erstrecken sich die Zwischenräume 148 an den gegenüberliegenden Enden der Plättchen 66 in Radialrichtung auswärts vom zentralen Ka­ nal 126 entlang den einander gegenüberliegenden axialen Stirnflächen 128 oder 130 (Fig. 5 und 8) zu einer zylin­ drischen Außenfläche 154 der Plättchen 66. Da die Zwischen­ räume 148 zwischen den Enden benachbarter Plättchen 64, 66 über die gesamte Länge der Reihenanordnung von Plättchen hinweg in der Aufblaseinrichtung 34 vorgesehen sind, wird eine gleichmäßige Gasströmung über die gesamte Länge der Aufblaseinrichtung hinweg erzielt.

Die Zwischenräume 148 zwischen den Enden benachbarter Plättchen werden durch in Axialrichtung abstehende Klötz­ chen oder Vorsprünge 158 und 160 (Fig. 8) an den in Axial­ richtung einander gegenüberliegenden Stirnflächen 128 und 130 der Plättchen gebildet. Jeder dieser Vorsprünge 158, 160 ist von kreisrunder Gestalt und mittig innerhalb eines Rechtecks gelegen, welches vier Kanäle 134 (s. Fig. 7) bilden. Zu den ein Rechteck bildenden Kanälen 13 4, welche die Vorsprünge 160 umgeben, gehören im Abstand voneinander liegende Paare von Kanälen, die auf dem mittleren konzen­ trischen Kreis 140 (Fig. 7) und auf dem äußeren konzentri­ schen Kreis 138 liegen.

Die Vorsprünge oder Klötzchen 158, 160 sind in der Mitte zwischen dem äußeren und dem mittleren konzentrischen Kreis 138 und 140 gelegen. Jeder Vorsprung 158, 160 weist eine zentrale Achse auf, die gleichmäßig von der zentralen Achse jedes der Kanäle 134 beabstandet ist, die ein den Vorsprung umgebendes Rechteck bilden. Wenn die Vorsprünge 158, 160 einwärts zu einer Stelle zwischen dem mittleren konzentrischen Kreis 140 und dem inneren konzentrischen Kreis 142 verlagert würden, so könnten nur drei Vorsprünge an einem Ende der den Hauptbestandteil ausmachenden Plätt­ chen 66 vorgesehen sein, und nicht sechs Vorsprünge, welche zwischen den konzentrischen Kreisen 138 und 140 unterge­ bracht werden können.

Wenngleich nur die Vorsprünge 158 und 160 an den Plättchen 66 in den Fig. 7 und 8 gezeigt sind, versteht es sich, daß auch die endseitigen Plättchen 64 mit abstehenden Vor­ sprüngen oder Klötzchen versehen sind, die mit 164 und 166 bezeichnet sind (Fig. 5 und 6) und auf den einander in Axialrichtung gegenüberliegenden Stirnflächen 108, 110 der Plättchen 64 liegen. Diese Vorsprünge 164, 166 der Plättchen 64 liegen in der Mitte eines Rechtecks, das von Kanä­ len 112 gebildet wird, in gleicher Weise wie die Vorsprün­ ge 158 und 160 der den Hauptbestandteil ausmachenden Plätt­ chen 66. Die Vorsprünge 164, 166 der Plättchen 64 liegen zwischen den konzentrischen Kreisen 116 und 118 in gleicher Weise wie die Vorsprünge 158, 160 bei den Plättchen 66 zwischen den konzentrischen Kreisen 140 und 142.

Die Vorsprünge eines Plättchens liegen an den Vorsprüngen des nächstbenachbarten Plättchens an, um gleich große Ab­ stände 148 zwischen den Plättchen 64 und zwischen den Plättchen 66 zu bilden. Das endseitige Plättchen 64, wel­ ches in Fig. 5 am weitesten links liegt, weist sechs nach rechts abstehende Vorsprünge oder Klötzchen 166 auf, die an sechs nach links gerichteten Vorsprüngen 164 des nächst­ folgenden Plättchens 64 anstoßen. Auf diese Weise wird ein Zwischenraum 148 zwischen den Stirnflächen 108 und 110 der endseitigen Plättchen 64 gebildet. Dieser Zwischenraum weist eine axiale Ausdehnung auf, die gleich der Summe der axialen Ausdehnung der Vorsprünge 164 und 166 ist. Die axiale Ausdehnung des Zwischenraums 148 ist ferner annä­ hernd gleich dem Durchmesser der durch die Plättchen 64 hindurchführenden Kanäle 112.

In ähnlicher Weise stoßen die Vorsprünge 166 des (in Fig. 5) am weitesten rechts gelegenen endseitigen Plättchens 64 an den nach links gerichteten Vorsprüngen 160 des am weite­ sten links liegenden Plättchens 66 an, um einen Zwischen­ raum 148 zwischen diesen Plättchen 64 und 66 zu bilden. Die (in Fig. 5) nach rechts abstehenden Vorsprünge 158 des in Fig. 5 gezeigten Plättchens 66 stoßen an den nach links abstehenden Vorsprüngen 160 des (in Fig. 5 nicht gezeigten) nächstfolgenden Plättchens 66 an, um einen Zwischenraum 148 zwischen diesen beiden Plättchen 66 zu bilden. Da alle Vorsprünge 158, 160, 164, 166 von gleicher Größe und Ge­ stalt sind, sind auch die Zwischenräume 148 zwischen den Plättchen 64 von gleicher Größe und Gestalt. Zwar wurden die Vorsprünge 158, 160, 164 und 166 an beiden Axialenden der Plättchen 64 und 66 gezeigt, jedoch sind auch Ausfüh­ rungen vorgesehen, bei welchen die Vorsprünge sich nur an einem Ende der Plättchen erstrecken, so daß der Zwischen­ raum 148 zwischen Plättchen jeweils nur durch einzelne Vorsprünge oder Klötzchen gebildet wird, und nicht durch das Aneinanderstoßen von gepaarten Vorsprüngen oder Klötz­ chen.

Es wird nun die Halterung der Plättchen in der Aufblasein­ richtung beschrieben.

Die Plättchen 64 und 66 werden in axialer Flucht miteinan­ der gehalten und gegen Kräfte abgefedert, die im Betrieb eines Fahrzeugs auftreten. Dies wird durch mehrere Halte­ rohre 170, 172 und 174 (Fig. 9) erreicht. Diese hohlzy­ lindrischen Halterohre 170, 172, 174 greifen in V-förmige Kerben 178 (Fig. 6) an den Außenseiten 150 der Plättchen 64 bzw. in V-förmige Kerben 180 (Fig. 7) an den Außensei­ ten 154 der Plättchen 66. Die hohlzylindrischen Halterohre 170, 172, 174 sind aus einem elastisch auslenkbaren Mate­ rial gebildet, vorzugsweise aus Silikongummi.

Das Halterohr 170 (Fig. 9) ist so gebogen, daß es zwei parallele Schenkel 188, 190 aufweist, die durch einen Zwi­ schenabschnitt 192 verbunden sind. Die Halterohre 172 und 174 sind in gleicher Weise gebogen, um parallele Schenkel 194, 196, 198 und 200 zu bilden. Die Schenkel 188 und 190 der Halterohre 170 greifen in diametral einander gegenüber­ liegende Kerben 178 der endseitigen Plättchen 64 und in einander diametral gegenüberliegende Kerben 180 der den Hauptbestandteil ausmachenden Plättchen 66, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Schenkel 194, 196, 198 und 200 liegen in gleicher Weise in Kerben der Plättchen 64 und 66. Die Ver­ bindungs- bzw. Zwischenabschnitte zwischen den Schenkeln 188, 190, 194, 196, 198 und 200 erstrecken sich über die Stirnfläche des letzten Plättchens 66 in der längsgerich­ teten Reihenanordnung von Plättchen, also den in Fig. 4 am weitesten rechts liegenden Plättchen 66.

Die rohrförmigen Schenkel der Halterohre 170, 172, 178 hal­ ten die Plättchen in axialer Flucht miteinander, so daß die Kanäle 112, welche die Plättchen 64 durchdringen, und die Kanäle 134 in den Plättchen 66 gleichfalls miteinander fluchten. Dies führt dazu, daß die Plättchen 64 und 66 einen sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Stapel bilden.

Die Plättchen 64 und 66 werden durch die Halterohre 170, 172 und 174 koaxial in einem starren perforierten Rohr 170 und im Abstand von diesem gehalten. Die außenseitigen Ober­ flächen der Schenkel 188, 190, 194, 196, 198 und 200 der Halterohre 170, 172, 174 liegen an der zylindrischen Innen­ oberfläche des perforierten Rohres 70 an, um die Plättchen 64 und 66 koaxial zu diesem Rohr 70 zu haltern.

Der Zwischenraum zwischen den äußeren Oberflächen 150, 154 der Plättchen 64, 66 und der Innenoberfläche des perforier­ ten Rohres 70 bildet eine innere Kammer 206 (Fig. 5) zwi­ schen diesen Plättchen 64, 66 und dem Rohr 70. Diese Kam­ mer erstreckt sich über die gesamte Länge der Aufblasein­ richtung 34 und ist durch eine ringförmige Aneinandereihung von bogenförmigen Kammersegmenten gebildet, welche zwischen den Schenkeln 188, 190, 194, 196, 198, 200 der Halterrohre 170, 172 und 174 liegen. Alle Zwischenräume 148 zwischen den Plättchen 64 und 66 sind mit der Kammer 206 in Verbin­ dung, indem die Streben einen Druckausgleich über die ge­ samte Axialausdehnung des Rohres 70 und der Filtereinheit 72 herbeiführen bevor die Gase die Filtereinheit durch­ strömen.

Da die Halterohre 170, 172, 174 hohl sind und aus einem elastisch nachgiebigen Material bestehen, dämpfen sie Vi­ brationen und Stoßkräfte, die auf die Aufblaseinheit 34 übertragen werden, bevor diese Kräfte die Plättchen 64, 66 erreichen. Die Schenkel 188, 190, 194, 196, 198 und 200 der Halterohre 170, 172, 174 können ferner in geringem Maße elastisch zusammengedrückt werden, so daß die Plätt­ chen in einem gewissen Maße relativ zu dem Rohr 70 verla­ gert werden können, ohne dieses Rohr 70 zu berühren. Die einander gegenüberliegenden Enden der sich in Längsrich­ tung erstreckenden Reihenanordnung von Plättchen 66, 64 sind durch Anlage an elastischen, kreisrunden Körpern 210, 212 (Fig. 4) aus einem abdichtenden Silikongummi abgedich­ tet und abgefedert. Das gleiche Ergebnis kann durch Verwen­ dung von Zapfenrollen erreicht werden, nämlich von gespal­ tenen elastischen Metallrohren.

Es wird nun die Verbrennung der Plättchen in der Aufblas­ einrichtung beschrieben.

Bei Aktivierung der Zündeinheit 52 tritt die Verbrennung aller freiliegenden Oberflächen der Plättchen 64, 66 auf. Dies geschieht innerhalb von wenigen Millisekunden. Eine Überschall-Verbrennungswelle breitet sich durch alle mit­ einander fluchtenden Kanäle 112, 134 hindurch aus, verläuft über die axialen Stirnflächen 108, 110, 128, 130 und dann über die äußeren Seitenoberflächen 150, 154 der Plättchen 64, 66. Die Kanäle 112, 134 erlauben eine Flammausbreitung mit hoher Geschwindigkeit. Die Verbrennung erfolgt gleich­ förmig an der Gesamtheit der Plättchen 64 und 66 aufgrund der gleichmäßigen Abstände der Kanäle. Die Plättchen 64, 66 brennen mit ihren freiliegenden Oberflächen beginnend schnell ab. Die Art und Weise, wie ein Plättchen 66 ab­ brennt, ist in Fig. 10 schematisch verdeutlicht.

Beim Abbrennen eines Plättchens 66 von seiner zylindrischen Außenfläche 154 ausgehend nach einwärts verbrennt das Mate­ rial, aus welchem es besteht, in Radialrichtung einwärts entlang einer kreisförmigen Front, wovon ein Teil in Fig. 10 mit 216 bezeichnet ist. Gleichzeitig verbrennt das Material des Plättchens 66 von den Seitenoberflächen der Kanäle 134 ausgehend entlang kreisförmigen Fronten, die in Fig. 10 mit 218 bezeichnet sind.

In der schematischen Darstellung der Fig. 10 hat sich die Verbrennung des Plättchenmaterials von den innenseitigen Oberflächen der Kanäle 134 ausgehend nach auswärts fortge­ setzt bis zu einer Stelle, an welcher die Verbrennungsfron­ ten 218 der meisten Kanäle einander schneiden. In gleicher Weise ist die Verbrennungsfront 216 von der außenseitigen Oberfläche 154 des Plättchens ausgehend bis zu einer Stel­ le fortgeschritten, wo sie auf die sich auswärts bewegen­ den Verbrennungsfronten 218 treffen, welche von den ra­ dial am weitesten außen liegenden Kanälen 134 ausgehen.

Die radial am weitesten innen liegenden Oberflächenteile der Kerben 180 halten von den Oberflächen der nächstlie­ genden Kanäle 134 einen Abstand ein, der so groß wie der kürzeste Abstand zwischen den Oberflächen benachbarter Kanäle in der radial äußersten kreisförmigen Reihe von Ka­ nälen 134 ist. Die sich einwärts bewegenden Verbrennungs­ fronten, die von den Kerben 180 ausgehen, treffen daher auf die sich auswärts bewegenden Verbrennungsfronten 218, die von den radial äußersten Kanälen 134 ausgehen, etwa gleichzeitig mit dem Aufeinandertreffen der Verbrennungs­ fronten 218, die von benachbarten Kanälen 134 auf densel­ ben konzentrischen Kreisen ausgehen.

Während das Plättchen 66 (Fig. 10) abbrennt, bildet sich ein Sinterkörper 224 an den Oberflächen des Plättchens. Dieser Sinterkörper 224 ist in seiner Struktur schwächer als das unverbrannte Material des Plättchens 66. Durch den Umstand, daß die Verbrennungsfronten 216, 218, die von den verschiedenen Oberflächen des Plättchens 66 ausgehen, ein­ ander ungefähr gleichzeitig schneiden, wird die struktu­ relle Festigkeit des Plättchens 66 während seines Abbren­ nens aufrechterhalten. Die strukturelle Festigkeit des Sinterkörpers 224 wird maximiert, indem in den Plättchen Graphitfasern vorgesehen werden.

Während die Verbrennung der Plättchen 64 und 66 abläuft, in ähnlicher Weise wie in Fig. 10 für ein Plättchen 66 gezeigt, wird an den Kanälen 112, 134, welche sich durch die Plättchen hindurch erstrecken, Gas erzeugt. Dieses Gas wird von den offenen Enden dieser Kanäle 112, 134 in die sich in Radialrichtung erstreckenden Räume 148 zwischen den Plättchen 64 und 66 geleitet. Das Gas strömt dann in Radialrichtung auswärts aus den Zwischenräumen 148 heraus in die innere Kammer 206 zwischen dem Rohr 70 und den äußeren Oberflächen der Plättchen 66 und 64.

Das Gas strömt dann aus der Kammer 206 durch die Öffnungen 228 im Rohr 70 in die Filtereinheit 72. Obwohl eine äußerst schnelle Gaserzeugung und Gasströmung von den Zwischenräu­ men 148 in die Kammer 208 auftritt, ermöglicht die Anwesen­ heit dieser Kammer eine Vergleichmäßigung des Gasdrucks über die gesamte axiale Ausdehnung entlang der Innenober­ fläche des Rohres 70. Die Strömungsrate durch die gleich großen Öffnungen 228 ist daher über die gesamte Länge des Rohres 70 bis in die Filtereinheit 72 hinein im wesentli­ chen gleichförmig. Hierdurch wird eine gleichförmige Gas­ strömung in den Gassack 32 über die gesamte axiale Ausdeh­ nung der Aufblaseinrichtung 34 hinweg begünstigt.

Es wird nun die Filtereinheit der Aufblaseinrichtung be­ schrieben.

Die zylindrisch ausgebildete Filtereinheit 72 (Fig. 11) verhindert, daß heiße Teilchen aus den Plättchen 64, 66 beim Aufblasen des Gassacks 32 in diesen hineingelangen. Die Filtereinheit 72 ist um das starre zylindrische, per­ forierte Rohr 70 herumgewickelt und umfaßt zwei Lagen 240, 242 eines Siebes mit der Öffnungsweite 0,701 mm (24 mesh), die direkt auf das perforierte Rohr 72 aufgewickelt sind. Eine Lage 244 Stahlwolle und eine dritte Lage 246 eines Siebes der Öffnungsweite 0,701 mm sind über die zwei inneren Sieblagen 240 und 242 aufgebracht. Eine Lage 248 aus Keramik/Glas und eine zweite Schicht 250 aus Stahlwolle folgen anschließend in der Filtereinheit. Eine Lage 252 eines Siebes der Maschenweite 0,701 mm liegt über der Schicht 250 aus Stahlwolle. Eine zweite Lage 254 aus Kera­ mik/Glaswolle sowie eine weitere Schicht 256 aus Stahlwolle werden von einer abschließenden Filterlage 258 aus einem Sieb der Maschenweite 0,701 mm umschlossen.

Eine äußere Kammer 262 ist zwischen der äußeren Filterlage 258 und der aus einer Folie bestehenden Lage 76 gebildet. Der Zwischenraum für die Bildung der rohrförmigen zylin­ drischen Kammer 262 (Fig. 11) ist durch eine zylindrische Lage 264 aus einem Sieb der Öffnungsweite 2,362 mm (8 mesh) gebildet.

Die Filtereinheit 72 wird hergestellt, indem die Sieblagen und die Lagen aus Stahlwolle und Keramik/Glas um das Rohr 70 herumgewickelt werden. Zur Bildung der Filtereinheit 72 wird zunächst eine Sieblage 270 flach ausgelegt (Fig. 12). Auf diese Sieblage 270 wird eine flache Lage 272 aus Stahl­ wolle aufgelegt. Eine flache Lage 274 aus Glasfasern wird dann auf die Stahlwolle aufgelegt. Das zylindrische Rohr 70 wird nach links (in Fig. 12) gerollt, um in den in Fig. 13 gezeigten Zustand zu gelangen, bei welchem die beiden Lagen 240, 242 eines Siebes der Öffnungsweite 0,701 mm um das Rohr 70 herumgewunden sind. Durch weitere Drehung des Roh­ res 70 werden die Schicht 244 aus Stahlwolle und die dar­ auffolgende Sieblage 246 auf dem Rohr aufgewickelt (Fig. 14). Durch weitere Drehung des Rohres 70 bis zu dem in Fig. 15 gezeigten Zustand werden die Sieblage 270, die Lage Stahl­ wolle 272 und die Lage Keramik/Glaswolle 274 auf dem Rohr 70 aufgewickelt, um die Lagen 248 und 254 aus Stahlwolle (Fig. 15), die Lagen 250 und 256 aus Keramik/Glaswolle und die Lagen 252 und 258 aus einem Sieb der Öffnungsweise 0,701 mm herzustellen. Jede Drehung des Rohres 70 erfolgt um 370°. Auf diese Weise werden die Enden der verschiedenen Lagen auf dem Rohr gegeneinander versetzt. Schließlich wird die Lage 264, durch welche die Kammer gebildet wird (Fig. 11), aus einem sehr groben Sieb der Öffnungsweite 2,362 mm auf der äußeren Sieblage 258 aufgebracht. Diese gesamte zylindrische Packung wird dann in das Gehäuse 84 der Aufblaseinrichtung eingesetzt, worin die Folie 76 als Drucksteuerungselement befestigt wurde.

Es wird nun die Drucksteuerung bei der Aufblaseinrichtung beschrieben.

Wenn der Gassack 32 bei hohen Umgebungstemperaturen mit einer gegebenen Freisetzgeschwindigkeit der heißen Gase durch Abbrennen der Plättchen 64, 66 aufgeblasen wird, so ergibt sich ein schnellerer Druckaufbau in den Gassack 32 als bei niedriger Umgebungstemperatur. Es ist aber er­ wünscht, daß der Gassack 32 bei niedrigen und hohen Umge­ bungstemperaturen gleichmäßig aufgeblasen wird. Das Problem, einen Gassack 32 gleichförmig bei hohen und niedrigen Tem­ peraturen aufzublasen, wird noch dadurch verstärkt, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit in den Plättchen 64, 66 mit zu­ nehmender Temperatur ebenfalls ansteigt.

Um nun ein gleichförmiges Aufblasen des Gassacks 32 bei niedrigen und hohen Temperaturen zu erreichen, ist die Folie 76 (Fig. 16) als Steuerlage unmittelbar auf der In­ nenseite der zylindrischen Wand 80 des Gehäuses 84 ange­ ordnet. Diese Folie 76 ist zylindrisch geformt und an einer sich in Längsrichtung erstreckenden Naht 282 versiegelt. Vor der Verbrennung der Plättchen 64, 66 blockiert die Fo­ lie 76 die nach rückwärts weisenden Öffnungen 78 (Fig. 16) in der zylindrischen Wandung 80 des Gehäuses 84. Ferner blockiert die Folie 76 die nach vorne weisenden Öffnungen 86 der Gehäusewand 80.

Bei beginnender Verbrennung der Plättchen 64, 66 strömt Gas in die Kammer 262 (Fig. 11) und beaufschlagt die zylindri­ sche Innenoberfläche der Folie 76 mit Druck. Durch den Fluiddruck wird die Folie auswärts gegen die Innenseite des Gehäuses gepreßt. Wenn der Fluiddruck in der Kammer 262 eine vorbestimmte Größe erreicht hat, zerreißt die Folie 76 und bildet Öffnungen 286 (Fig. 17) vor den nach vorne wei­ senden Öffnungen 78 in dem Gehäuse.

Wenn der Fluiddruck in der Kammer 262 ansteigt, bevor die Folienöffnungen 286 gebildet sind, so nimmt der Fluid­ druck gegen eine nicht abgestützte kreisrunde Fläche 288 (Fig. 18) der Folie, welche eine Öffnung 78 blockiert, zu. Bei einem vorbestimmten Druck wird die Folie an dem kreis­ runden Rand 290 der Öffnung 78 abgetrennt, so daß die Öff­ nung 286 (Fig. 17) in der Folie 76 gebildet wird. Die Gase können nun unter hohem Druck aus der Kammer 262 in das die Reaktionskräfte aufnehmende Gehäuse 38 und in den Gassack 32 strömen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 18 ist zwar nur eine einzige Öffnung 78 gezeigt, jedoch versteht es sich, daß mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Rei­ hen von nach hinten weisenden Öffnungen 78 vorgesehen sind (Fig. 3).

Während der Gassack 32 aufgeblasen wird, nimmt der Fluid­ druck im Gassack und in der Kammer 262 zu. Wenn ein zwei­ ter, relativ hoher vorbestimmter Wert des Fluiddrucks in der Kammer 262 erreicht ist, reißt die Folie 76 auf, um Öffnungen 290 (Fig. 19) an den nach vorne weisenden Öff­ nungen 86 in der Seitenwand des Gehäuses 84 zu bilden. Dies führt dazu, daß überschüssige Gase aus der Kammer 262 und der Aufblaseinrichtung 34 in Vorwärtsrichtung in den Fahrgastraum oder eine nach außen führende Leitung abströ­ men. Die Öffnungen 290 werden in der Folie 76 gebildet, indem diese Folie gegen den kreisrunden Rand 294 (Fig. 20) der Öffnung 86 angepreßt und dort abgetrennt wird.

Um die nach hinten weisenden Öffnungen 286 zu bilden, be­ vor die nach vorne weisenden Öffnungen 290 in der Folie 76 gebildet werden (Fig. 19), weisen die Öffnungen 78 einen deutlich größeren Durchmesser als die Öffnungen 86 auf. Dies führt dazu, daß die nicht unterstützte Fläche der Folie an den Öffnungen 78 größer ist als an den Öffnungen 86. Die Folie wird daher an den Öffnungen 78 bei niedrigerem Druck abgetrennt als an den Öffnungen 86.

Durch geeignete Bemessung der Öffnungen 78 und 86 tritt die Bildung der Öffnungen 286 und 290 in der Folie bei zwei ver­ schiedenen, vorgewählten Drücken auf. Es versteht sich je­ doch, daß aufgrund von Herstellungstoleranzen bei der Bil­ dung der kreisrunden Ränder 290, 294 der Öffnungen 78, 86 (Fig. 18 und 20) bis zu 10% Änderung des Fluiddrucks auf­ treten können, bei welchem die Öffnungen 286 und 290 in der Folie 76 gebildet werden. Unabhängig von der Schwankungs­ größe des jeweiligen Drucks, bei welchem die betreffenden Öffnungen gebildet werden, sind jedoch die beiden vorgewähl­ ten Druckwerte so bestimmt, daß die nach hinten weisenden Öffnungen 286 früher als die nach vorne weisenden Öffnungen 290 gebildet werden. Das Verhältnis zwischen den Durchmes­ sern der Öffnungen 286 und 290 beträgt 4 : 3.

Es wird nun beschrieben, wie beim Verbrennungsablauf Luft angesaugt wird.

Beim Abbrennen der Plättchen 64, 66 wird eine Hochdruck- Gasströmung 42 (Fig. 2) von der Aufblaseinrichtung 34 zu dem Gassack 32 geführt. Die Gasströmung in den Gassack 32 hinein wird dadurch gesteigert, daß Umgebungsluft durch die Öffnungen 296 und 298 in den Seitenwänden 300 und 302 des Gehäuses 38 eingesaugt wird. Die angesaugte Luft ver­ mischt sich mit den durch Verbrennung der Plättchen 64 und 66 erzeugten heißen Gasen und kühlt die Gase ab, durch wel­ che der Gassack 32 aufgeblasen wird. Überdies vermindert die angesaugte Luft die Gasmenge, die durch Verbrennen der Plättchen 64, 66 erzeugt werden muß.

Bevor die Gasströmung 42 aus der Aufblaseinrichtung 34 auf­ tritt, sind die Öffnungen 296, 298 durch zwei Rückschlag­ ventilanordnungen 306, 308 blockiert (Fig. 1 und 2). Die Rückschlagventilanordnung 306 enthält eine Klappe 310, die durch einen Teil einer Folie 312 gebildet ist. Eine zweite Klappe 314 in der Rückschlagventilanordnung 306 ist durch einen Teil des Materials gebildet, woraus der Gassack 32 besteht. Wenn sich die Rückschlagventilanordnung 306 in der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung befindet, liegt die Klappe 314 an der Innenoberfläche des Gehäuses 38 an, und die Klappe 310 liegt über dem Ende der Klappe 314.

Beim Verbrennen der Plättchen 64, 66 und Aufbau der Gas­ strömung 42 verursacht letztere einen verminderten Druck auf der Innenseite des Gehäuses 38 angrenzend an die Rück­ schlagventilanordnung 306. Dieser verminderte Druck ermög­ licht es der Umgebungsluft, die Klappen 310 und 314 ein­ wärts aus der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung in die in Fig. 2 gezeigte geöffnete Stellung zu bewegen. Bei diesem Vorgang wird eine Umgebungsluftströmung′ die in Fig. 2 schematisch mit 320 bezeichnet ist, in das Gehäuse 38 eingeführt. Diese angesaugte Luftströmung vergrößert die Gasströmung, die von der Aufblaseinrichtung 34 ausgeht.

Gleichzeitig mit dem Öffnen der Rückschlagventilanordnung 306 öffnet die Rückschlagventilanordnung 308. Hierdurch werden eine Klappe 324, die durch einen Teil der Folie 312 gebildet ist, und eine Klappe 326, die durch einen Teil des Materials gebildet ist, woraus der Gassack 32 besteht, aus der geschlossenen Stellung in die Öffnungsstellung be­ wegt, in gleicher Weise wie zuvor für die Klappen 310 und 314 der Rückschlagventilanordnung 306 beschrieben.

Nachdem der Fluiddruck in dem Gassack 32 ausreichend ange­ stiegen ist, damit die nach vorne gerichteten Öffnungen 290 (Fig. 19) in der den Druck steuernden Folie 76 gebildet werden, werden Strömungen 44 überschüssigen Gases durch die Öffnungen 332 und 334 in der Folie 312 und durch die miteinander fluchtenden Öffnungen 338 und 340 am vorderen Stirnende des Behälters 38 abgeführt. Zu beachten ist, daß die Folienlage 312, aus welcher die Klappe gebildet ist, in ihrer Lage gehalten wird, indem sie durch die Aufblas­ einrichtung 34 gegen das Gehäuse 38 angepreßt wird.

Es wird nun die Befestigung des Gassacks beschrieben.

Das Material, aus dem der Gassack besteht, ist an dem rechtwinkligen offenen Ende des die Reaktionskräfte auf­ nehmenden Gehäuses 38 mittels einer Gassack-Montageanord­ nung 350 (Fig. 21) befestigt. Diese Gassack-Montageanord­ nung 350 umfaßt eine Metallstange 352, die in eine Tasche 354 eingesetzt ist. Diese Tasche 354 ist dadurch gebil­ det, daß das Material, aus welchem der Gassack besteht, umgeklappt und zu einem Saum oder einer Naht 356 vernäht ist.

Das Material, aus welchem der Gassack 32 besteht, und die Metallstange 352 sind mit dem Rand der Seitenwand 300 des Gehäuses 38 durch eine geeignete Klammer 360 verbunden. In Fig. 21 sind zwar nur eine Metallstange 352 und eine Klammer 360 gezeigt, jedoch versteht es sich, daß vier der­ artige Metallstangen in entsprechenden Taschen auf jeder Seite des Luftsackrandes gebildet sind, um an den entspre­ chenden Seiten des Gehäuses 38 befestigt zu werden. Die Metallstangen 352 werden entlang jedem der vier Ränder des rechtwinkligen, nach hinten weisenden und offenen Endes des Gehäuses 38 festgeklammert, um den Gassack 32 fest mit dem Gehäuse 38 zu verbinden.

Eine zweite Ausführungsform der Befestigung des Gassacks an dem Gehäuse 38 ist schematisch in Fig. 22 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform der Befestigung wird eine Preßver­ bindung dadurch hergestellt, daß ein Streifen 364 in eine Tasche 366 des Materials eingelegt wird, woraus der Gas­ sack 32 besteht. Dieser Streifen 364 und die Seitenwand des Gehäuses 38 werden dann durch Sicken verbunden, um den Gassack 32 sicher zwischen dem Streifen 364 und der Seiten­ wand des Gehäuses 38 festzulegen. Eine solche Verbindung wird an mehreren Stellen entlang dem rechtwinkligen offe­ nen Ende des Gehäuses 38 hergestellt.

Durch die oben beschriebene Erfindung wird eine verbesserte Sicherungsvorrichtung 30 zur Verfügung gestellt, durch wel­ che die Bewegung eines Fahrzeuginsassen abgefangen wird. Diese Vorrichtung umfaßt eine Aufblaseinrichtung 34, die Gase erzeugt, um einen Gassack 32 aufzublasen, damit die­ ser die Bewegung eines Fahrzeuginsassen im Falle einer Kollision abfängt. Um ein relativ großes Gasvolumen zum Aufblasen des Luftsacks 32 schnell zur Verfügung zu stel­ len, enthält die Aufblaseinrichtung 34 Plättchen 64 und 66 (Fig. 5, 6 und 7) aus einem Material, das bei seiner Ver­ brennung Gas freisetzt. Alle freiliegenden Oberflächen der Plättchen 64 und 66 brennen gleichzeitig ab.

Die Plättchen 64 und 66 sind von zylindrischer Form und mit Kanälen 112, 134 versehen, die in Axialrichtung durch sie hindurchführen. Die Mittellinien der Kanäle 112, welche durch die endseitigen Plättchen 64 hindurchführen, liegen auf konzentrischen Kreisen 116 und 118. Die Mittelpunkte der konzentrischen Kreise 116, 118 liegen auf der zentralen Achse der endseitigen Plättchen 64. In gleicher Weise lie­ gen die Mittellinien der Kanäle 134, welche durch die Haupt­ plättchen 66 hindurchführen, auf konzentrischen Kreisen 138, 140, 142. Diese konzentrischen Kreise 138, 140 und 142 haben Mittelpunkte, die auf der zentralen Achse dieser Haupt-Plättchen 66 liegen.

Die Achsen der Kanäle 112 und 134 liegen in gleichen Abstän­ den auf den konzentrischen Kreisen; ferner liegen die Achsen der Kanäle auf einem der konzentrischen Kreise in Umfangs­ richtung von den Achsen der Kanäle auf den benachbarten konzentrischen Kreisen beabstandet. Durch diese Anordnung der Kanäle 112, 134 wird ein gleichmäßiges Abbrennen der Plättchen 64 und 66 erzielt.

Die Plättchen 64 und 66 liegen in der Aufblaseinrichtung 34 mit ihren axialen Stirnflächen 108, 110, 128 und 130 einan­ der zugewandt. Während die Oberflächen, welche die Kanäle 112 und 134 bilden, abbrennen, strömen die Gase durch die Ka­ näle zu den axialen Enden der Plättchen. Damit die Gase aus den Kanälen in Radialrichtung zwischen den Plättchen 64, 66 hindurch in den Gassack 32 strömen können, liegen die Endflächen der Plättchen im axialen Abstand voneinan­ der, um Zwischenräume 148 zwischen den Plättchen zu bilden.

Die Plättchen 64 und 66 aus einem gaserzeugenden Material liegen im Inneren einer Struktur, welche eine Filterein­ heit 72 enthält. Die erzeugten Gasströmungen verlaufen durch die Filtereinheit 72 und gelangen in den Gassack 32. Die Plättchen 64 und 66 werden durch elastische Halterohre 170, 172 und 174 (Fig. 9), welche an der Außenseite der Plättchen 64, 66 angreifen (Fig. 5), so gehalten, daß die Kanäle 112 und 134 in den Plättchen in Axialrichtung mit­ einander fluchten. Die Halterohre 170, 172 und 174 halten nicht nur die Plättchen in axialer Ausrichtung, sondern sie sind überdies aus einem elastisch nachgiebigen Material hergestellt, um die Plättchen gegen Kräfte abzufedern, die im normalen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs auftreten. Die Halterohre minimieren die Berührung zwischen den Plättchen und der umgebenden Struktur; durch eine solche Berührung können die Plättchen beschädigt werden.

Die Aufblaseinrichtung 34 weist erste Durchgänge oder Öff­ nungen 78 (Fig. 3 und 16) auf, um die Gase in den Gassack 32 einzuleiten, und zweite Durchgänge oder Öffnungen 86 (Fig. 16 und 19), um überschüssiges Gas vom Gassack abzuführen. Diese Öffnungen 78 und 86 sind vor der Aktivierung der Auf­ blaseinrichtung 34 verschlossen. Nach der Aktivierung der Aufblaseinrichtung 34 werden die erstgenannten Öffnungen 78 freigegeben, um die Gase in den Gassack 32 eintreten zu lassen, wenn ein ausreichender Druck innerhalb der Aufblas­ einrichtung aufgebaut ist. Der Gassack 32 wird daher rela­ tiv niedrigen Drücken nicht ausgesetzt; durch relativ niedrige Drücke würde der Gassack zu langsam oder unzurei­ chend aufgeblasen, wenn niedrige Umgebungstemperaturen herrschen. Wenn der Druck innerhalb der Aufblaseinrichtung 34 übermäßig hoch ist, was bei hohen Umgebungstemperaturen der Fall sein kann, so werden die zweiten Öffnungen 86 freigegeben, um Gase vom Gassack 32 abzuleiten. Der Gas­ sack wird daher auch bei hohen Umgebungstemperaturen kei­ nem übermäßig hohen Druck ausgesetzt.

Die Öffnungen 78 und 86 in der Aufblaseinrichtung 34 wer­ den bei verschiedenen Drücken freigegeben. Dies wird da­ durch erreicht, daß eine Berstfolie 76 die Öffnungen in der Aufblaseinrichtung abdeckt und die ersten Öffnungen 78 mit größerem Querschnitt als die zweiten Öffnungen 86 be­ messen werden. Folglich zerreißt die Folie 76 über den ersten Öffnungen 78 früher als über den zweiten Öffnun­ gen 86.

Claims (2)

1. Gaserzeuger zum Aufblasen einer Rückhalteeinrichtung für Fahrzeuginsassen, mit: einem Material, das bei seiner Verbrennung Gas erzeugt; einem Behälter für dieses Material; einem Filter in dem Behälter, durch welchen hindurch das er­ zeugte Gas strömt; ersten Durchlässen (78) in dem Behälter (84), welche dazu bestimmt sind, Gas in die Rückhalteeinrichtung (32) zu lei­ ten und einer Berstfolie (76), welche die ersten Durchlässe (78) ab­ deckt und eine Gasströmung durch die ersten Durchlässe (78) hindurch zu der Rückhalteeinrichtung (32) freigibt, wenn der Druck in dem Behälter (84) einen vorbestimmten ersten Wert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (84) zweite Durchlässe (86) aufweist, welche dazu bestimmt sind, Gas von dem Gaserzeuger (34) und der Rückhalteeinrichtung (32) fortzuleiten, und daß die Berstfolie (76) auch die zweiten Durchlässe (86) abdeckt und überschüssiges Gas durch die zweiten Durchlässe (86) hindurch aus dem Gaserzeuger (34) und der Rückhalteeinrichtung (32) ausströmen läßt, wenn der Druck in dem Behälter (84) einen zweiten Wert erreicht, der größer ist als der genannte erste Wert.

2. Gaserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Durchlässe (86) einen kleineren Strömungsquer­ schnitt als die ersten Durchlässe (78) aufweisen.