DE60014910T2 - Zweistufige airbagaufblasvorrichtung - Google Patents

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A. Dennis TREVILLYAN
A. Jon YENCHO
E. Donald WARREN
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Gasgeneratoren oder Aufblasvorrichtungen, um Fahrzeugrückhaltekissen, die allgemein als Airbag bekannt sind, aufzublasen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die verwendet wird, um das Aufblasen eines Airbags in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem abzustufen. Diese Erfindung, eine zweistufige pyrotechnische Aufblasvorrichtung, ist ein zweistufiger Gasgenerator, der verwendet wird, um einen variablen Gasausstoß zu gewährleisten, so daß die Geschwindigkeit des Airbag-Aufblasens gesteuert werden kann. Das Steuern der Geschwindigkeit der Gaserzeugung und dadurch der Geschwindigkeit des Druckanstiegs innerhalb des Airbags gewährleistet einen besseren Schutz für einen breiteren Umfang von Fahrzeuginsassen, während es die sich aus der Airbagentfaltung ergebende Verletzungsgefahr auf ein Minimum verringert.
  • Die vorliegende Erfindung liefert zum Aufblasen eines Airbags verwendetes Gas entweder auf eine einstufige oder eine mehrstufige Weise. Dies wird durch die Verwendung von zwei voneinander isolierte Verbrennungskammern, die gaserzeugende Chemikalien enthalten, erreicht. Die Entfaltungsmodi können ein Entfalten beider Stufen auf einmal oder der primären, zu einem etwas späteren Zeitpunkt gefolgt von der sekundären, einschließen, um das gewünschte Gaszufuhrereignis zu gewährleisten.
  • Die durch den bekannten technischen Stand ungelöst gebliebenen Probleme werden durch die im angefügten Anspruch 1 dargelegte Erfindung überwunden.
  • Das gesteuerte Aufblasen eines Airbags, wie es in US 5558367 gelehrt wird, setzt eine Hybrid-Aufblasvorrichtung ein, die ein Aufblasfluid und zwei Zünder enthält. Das Fluid wird durch Aktivieren des ersten Zünders freigesetzt. Ein zweiter Zünder wird verwendet, um ein brennbares Material zu dem Zweck zu zünden, die Temperatur und den Druck des eingeschlossenen Fluids zu erhöhen. US 5582428 , US 5630619 und US 5709406 legen die Verwendung einer Hybridtechnologie offen, um dem Abstufungsproblem zu begegnen. Die vorliegende Erfindung ist keine Hybrid-Aufblasvorrichtung.
  • US 5221109 schließt in den Gasgenerator einen zum Steuern des Gasausstoßes verwendeten Entlüftungsmechanismus ein US 5346254 legt eine Aufblasvorrichtungsauslegung mit einer einzigen Verbrennungskammer offen, die einen Doppelausstoßzünder einsetzt. Die erste Stufe des Zünders liefert den zum Entzünden der gaserzeugenden Chemikalien erforderlichen Zündimpuls, und zu einem etwas späteren Zeitpunkt wird die zweite Stufe des Zünders ausgelöst, welche die gaserzeugende Chemikalie spaltet und dadurch die für eine Verbrennung verfügbare Oberfläche steigert.
  • US 5368329 und US 5398966 legen ein verlängertes Aufblasvorrichtungsgehäuse offen, das gaserzeugende Scheiben enthält, die mit Zwischenraum längs der Länge der Röhre angeordnet werden, die zwei Zünder enthält. Der Hauptzünder stellt die Zündquelle bereit, um die gaserzeugenden Chemikalien zu zünden, und der zweite Zünder wird verwendet, um die Scheibe zu zertrümmern, wenn er zu einem späteren Zeitpunkt ausgelöst wird. Das Zertrümmern der gaserzeugenden Chemikalienscheibe steigert die Verbrennungsoberfläche und dadurch die Gasmassenerzeugungsgeschwindigkeit. Die vorliegende Erfindung setzt keine Erzeugerzertrümmerung ein.
  • US 5564743 legt ein mehrstufiges Airbag-Aufblassystem offen, bei dem das Aufblasvorrichtungsgehäuse zwei gesonderte Kammern enthält, die jeweils ein gaserzeugendes Material und ein Zündsystem enthalten. Die Wand, welche die zwei Kammern trennt, hat einen zerbrechlichen Abschnitt, dafür gestaltet, als Reaktion auf ein vorher festgelegtes Niveau des Gasdrucks in einer der Kammern zu bersten und folglich eine Fluidverbindung zwischen den Kammern zu gewährleisten.
  • US 5460405 legt eine Vorrichtung offen, die ein Steuergerät und einen Kollisions- und Positionssensor zum Steuern des Betätigens der ersten und der zweiten zum Aufblasen des Airbags erforderlichen Fluidquelle enthält.
  • US 5400487 legt ein System offen, bei dem mehrere einzelne Gasgeneratoren verwendet werden, um die gewünschte Airbag-Aufblasgeschwindigkeit zu erzeugen. Die Verwendung einer einstufigen Aufblasvorrichtung wird nicht erwähnt. US 5839754 legt einen Mehrkammer-Gasgenerator und eine einzelne Zündquelle offen, die verwendet wird, um die gaserzeugenden Chemikalien in der primären Kammer zu zünden. Die in der primären Verbrennungskammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien dienen dadurch als Zündquelle für die in der sekundären Kammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien, daß heißes Verbrennungsgas durch Bohrungen und in die sekundären Kammern gedrückt wird.
  • DE 19620758 , worin die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 offengelegt werden, legt eine zweistufige Aufblasvorrichtung offen, versehen mit einer primären Verbrennungskarmer, die durch primäre Öffnungen in Verbindung mit dem Airbag steht, und einer sekundären Verbrennungskammer, von der primären Kammer durch eine Zwischenwand getrennt, die mit zerbrechlichen Folien versehene Verbindungsöffnungen hat. Jede Kammer beherbergt gaserzeugende Chemikalien und steht in Verbindung mit einer Zündvorrichtung. Die sekundäre Verbrennungskammer steht durch die Öffnungen der primären Kammer in Verbindung mit dem Airbag.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer nach der vorliegenden Erfindung konstruierten Aufblasvorrichtung.
  • 2 ist ein Querschnitt einer Aufblasvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, längs der Linie 2 – 2 von 1.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer nach dieser Erfindung konstruierten Aufblasvorrichtung allgemein durch die Referenzzahl 30 bezeichnet. Die Aufblasvorrichtung 30 hat zwei gesonderte Kammern: eine primäre Verbrennungskammer 1 und eine sekundäre Verbrennungskammer 2. Die Primärstufenaktivierung des Gasgenerators erfolgt, wenn eine erste, in der primären Verbrennungskammer 1 untergebrachte, Menge von gaserzeugenden Chemikalien (der Klarheit wegen nicht gezeigt) gezündet wird und Gas erzeugt wird. Gleichermaßen erfolgt die Sekundärstufenaktivierung des Gasgenerators, wenn eine zweite, in der sekundären Verbrennungskammer 2 untergebrachte, Menge von gaserzeugenden Chemikalien (der Klarheit wegen nicht gezeigt) gezündet wird und beginnt, Gas zu erzeugen. Eine Vielzahl von primären Gasaustrittsöffnungen 7 im oberen Gehäuse 3 steuert die Druckentwicklung sowohl in der primären als auch in der sekundären Verbrennungskammer 1 bzw. 2. In einem Fall, der eine Entfaltung mit niedriger Leistung erfordert, werden nur die in der primären Verbrennungskammer 1 untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien gezündet. Wenn eine Entfaltung mit hoher Leistung erforderlich ist, werden die gaserzeugenden Chemikalien sowohl in der primären als auch in der sekundären Verbrennungskammer gleichzeitig gezündet.
  • Ein Abstufen auf Zwischenniveaus wird einschließen, die gaserzeugenden Chemikalien in der primären Verbrennungskammer zu zünden, gefolgt von einer Zündung der gaserzeugenden Chemikalien in der sekundären Verbrennungskammer zu einem Zeitpunkt später während des Ereignisses. Dadurch steuert das Abstufen die Geschwindigkeit der Erzeugung von Aufblasgasen, die in den Airbag strömen, und dadurch die Aufblasgeschwindigkeiten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die primäre Kammer 1 von 50% bis 80% der gesamten Gaserzeugerladung, und die sekundäre Kammer 2 enthält von 20% bis 50% der gesamten Gaserzeugerladung.
  • Die Aufblasvorrichtung 30 hat zwei Kammern, die gaserzeugende Chemikalien aufnehmen. Ein schalenförmiges oberes Gehäuse 3 und ein schalenförmiges unteres Gehäuse 4 bilden die primäre Verbrennungskammer 1. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 enthält das obere Gehäuse 3 eine Vielzahl von primären Gasaustrittsöffnungen 7. Die primären Gasaustrittsöffnungen können einen einzigen Durchmesser haben, sind aber nicht darauf beschränkt. Ein primärer Verschluß 24, wie beispielsweise eine dünne, an das obere Gehäuse 3 geklebte, Metallfolie 24 oder ein Stopfen über der Öffnung, dient als hermetische Abdichtung. Im unteren Gehäuse 4 werden zwei kreisförmige Löcher angeordnet, um die zwei Zünderhalter 11, 25 aufzunehmen. Das obere Gehäuse 3 und das untere Gehäuse 4 werden auf eine solche Weise konfiguriert, daß sie zusammengeschweißt werden. Am oberen Gehäuse 3 wird durch Schweißen oder Crimpen ein Flansch 23 befestigt, obwohl er ebenfalls im unteren Gehäuse 4 befestigt oder eingefügt werden könnte.
  • Das durch das Innere des oberen Gehäuses 3 und des unteren Gehäuses 4 definierte Volumen wird durch eine Teilscheibe 5 in zwei Kammern getrennt. Die Teilscheibe 5 ist schalenförmig und besteht aus einer wesentlich kreisförmigen Stirnplatte und einer röhrenförmigen Außenwand, die eine Vielzahl von sekundären Gasaustrittsöffnungen 22 enthält. Die sekundären Gasaustrittsöffnungen 22 bestehen aus kreisförmigen Löchern durch die Teilscheibe 5 und können einen einzigen Durchmesser haben, sind aber nicht darauf beschränkt. Die sekundären Gasaustrittsöffnungen 22 werden durch einen sekundären Verschluß 6, wie beispielsweise eine über die Gasaustrittsöffnungen geklebte dünne Metallfolie, verschlossen. Der sekundäre Verschluß 6 verhindert, daß die in der primären Verbrennungskammer 1 durch Verbrennung erzeugten Gase während eines Entfaltens mit niedriger Leistung in die sekundäre Verbrennungskammer 2 eindringen und anschließend die in derselben untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien zünden. Die röhrenförmige Außenwand der Teilscheibe 5 wird mit dem unteren Gehäuse 4 verbunden und wird durch eine enge Passung mit einem zwischen dem unteren Gehäuse und der Teilscheibe angeordneten Haltering 32 festgehalten.
  • Die primäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre 12 und die sekundäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre 13 werden in die wesentlich kreisförmige Stirnplatte der Teilscheibe 5 eingesetzt und durch eine Preßpassung und/oder eine Schweißung an ihrem Platz festgehalten. Die primäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre 12 wird auf eine solche Weise positioniert, daß die primären Verstärkerröhrenaustrittsöffnungen 14 in der primären Kammer 1 angeordnet werden. Die sekundären Verstärkerröhrenaustrittsöffnungen 15 werden auf eine solche Weise positioniert, daß die sekundären Verstärkerröhrenaustrittsöffnungen 15 in der sekundären Verbrennungskammer 2 angeordnet werden. Die primäre Verstärkerröhre 12 und die sekundäre Verstärkerröhre 13 umfassen eine wesentlich kreisförmige Stirnplatte und eine röhrenförmige Außenwand mit einer Vielzahl von Verstärkeröffnungen 14, 15. Die Verstärkeröffnungen sind kreisförmig und umlaufend um die röhrenförmigen Außenwände der Verstärkerröhren 12, 13 verteilt. Die Verstärkeröffnungen können einen einzigen Durchmesser haben, sind aber nicht darauf beschränkt. Der primäre Verbrennungskammer-Zünderhalter 11 wird in das untere Gehäuse 4 geschweißt und steht in das offene Ende der primären Verstärkerröhre 12 vor. Es wird eine Preßpassung angewendet, um eine gasdichte Abdichtung zwischen der primären Verbrennungskammer-Verstärkerröhre 12 und dem primären Verbrennungskammer-Zünderhalter 11 zu gewährleisten. Ein ähnlicher Aufbau ist für die sekundäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre 13 und den sekundären Verbrennungskammer-Zünderhalter 25 erforderlich. Der innerhalb der primären Zünderröhre 12 untergebrachte primäre Verstärker 17 (der Klarheit wegen nicht gezeigt) besteht aus einem Zündmaterial in der Form von Pulver, Körnchen und/oder Pellets. Ein primäres Zündermittel 9 zündet nach dem Empfang eines elektrischen Signals von dem Sensordiagnosemittel 40 den primären Verstärker 17. Der sekundäre Verbrennungskammer-Zünderhalter 25, der sekundäre Zünder 8 und der sekundäre Verstärker 16 (der Klarheit wegen nicht gezeigt) sind in Auslegung und Funktion ihren Primärstufen-Gegenstücken ähnlich. Der primäre Filter 18 kühlt und filtert Schwebstoffe aus dem Gasstrom, bevor das Gas die Aufblasvorrichtung durch die primären Gasaustrittsöffnungen 7 verläßt. Der primäre Filter wird durch primäre Filterdichtungen 34, 36 an seinem Platz festgehalten. Der sekundäre Filter 19 übt eine ähnliche Funktion in der sekundären Verbrennungskammer 2 aus und wird mit sekundären Filterdichtungen 38, 39 an seinem Platz gehalten.
  • Bei Anwendung arbeitet die Aufblasvorrichtung nach dem Empfangen eines elektrischen Signals von den Sensordiagnosemitteln, die in Abhängigkeit von der Schwere eines Aufpralls und der Insassenposition und -größe die für einen optimalen Fahrzeuginsassenschutz erforderliche Art des Airbag-Aufblasens bestimmen. Das Airbag-Aufblasen wird mit dem Entfalten des Modus' niedriger Leistung der Aufblasvorrichtung oder nur der primären Stufe beginnen. Der Modus niedriger Leistung oder die primäre Stufe arbeitet, wenn das primäre Zündermittel 9 ein elektrisches Signal vom Sensordiagnosemittel 40 empfängt. Wenn das Zündermittel 9 das Signal empfängt und eine Auslösung stattfindet, ergibt sich daraus ein Zünden des primären Verstärkers 17. Der brennende primäre Verstärker 17 erzeugt heißes Gas und Teilchen, die durch die primären Verstärkeröffnungen 14 aus der primären Verstärkerröhre 12 und in die primäre Verbrennungskammer 1 ausgestoßen werden, wobei sie die in derselben untergebrachte erste Menge an gaserzeugenden Chemikalien zünden. Sobald die erste Menge an gaserzeugenden Chemikalien gezündet ist, strömt Gas durch den primären Filter 18 und in eine erste Gas-Sammelkammer 20. Wenn der Druck innerhalb der primären Verbrennungskammer ein vorher festgelegtes Niveau erreicht, birst der primäre Verschluß 24 und ermöglicht, daß das Gas durch die primären Austrittsöffnungen 7 und in den Airbag strömt. Der sekundäre Verschluß 6 verhindert dadurch ein gekoppeltes Zünden der sekundären Stufe, daß er die heißen Gase daran hindert, durch die sekundären Gasöffnungen 22 in die sekundäre Verbrennungskammer 2 einzutreten und die in derselben untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien zu zünden.
  • Der Hochleistungsmodus erfordert, daß sowohl das primäre als auch das sekundäre Zündermittel 9 bzw. 8 gleichzeitig durch das Sensordiagnosemittel 40 ausgelöst werden. Die primäre Verbrennungskammer 1 würde arbeiten, wie es oben beschrieben wird. Die sekundäre Stufe erfolgt, wenn die in der zweiten Verbrennungskammer 2 untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien gezündet worden sind. Das Funktionieren der sekundären Stufe erfolgt auf eine ähnliche Weise wie bei der primären Stufe. Das sekundäre Zündermittel 8 zündet den sekundären Verstärker 16. Der brennende sekundäre Verstärker 16 erzeugt heißes Gas und heiße Teilchen, die durch die sekundären Verstärkeröffnungen 15 aus der sekundären Verstärkerröhre 13 und in die in der sekundären Verbrennungskammer 2 untergebrachte Menge an gaserzeugenden Chemikalien ausgestoßen werden. Wenn sie gezündet werden, erzeugen die in der sekundären Verbrennungskammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien Gas, das durch den sekundären Filter 19 und in eine zweite Gas-Sammelkammer 21 strömt. Wenn der Druck der sekundären Verbrennungskammer ansteigt, öffnet sich der sekundäre Verschluß 6 und ermöglicht, daß das Gas durch die sekundären Gasöffnungen 22 und die erste Gas-Sammelkammer 20 und durch die primären Gasöffnungen 7 in den Airbag strömt.
  • Die sekundäre Stufe kann gleichzeitig mit der primären Stufe entfaltet werden, oder die sekundäre Stufe kann bis zu einem etwas späteren Zeitpunkt verzögert werden, wie er durch die Sensordiagnosemittel 40 bestimmt wird. Das Funktionieren jeder Kammer oder Stufe ist in alten Fällen das gleiche. Im Fall von langen Verzögerungen zwischen den Stufen kann die Primärstufenentfaltung vor dem Funktionieren der sekundären Kammer abgeschlossen sein. Die sekundären Gasöffnungen 22 werden richtig bemessen, um eine richtige Verbrennung der in der sekundären Verbrennungskammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien und minimale schädliche Ausflüsse zu gewährleisten, während der Gasausstoß auf ein annehmbares Niveau begrenzt wird.
  • In dem Fall, daß die Aufblasvorrichtung 30 Feuer oder anderen Quellen extremer Hitze ausgesetzt wird, wird die Aufblasvorrichtung 30 zum Selbstzünden und Funktionieren auf die normale Weise ausgelegt. Ein Selbstzündungselement 10 wird in der sekundären Kammer 2 in innigen thermischen Kontakt mit dem unteren Gehäuse 4 gebracht. Im Fall eines Ausgesetztseins gegenüber hohen Temperaturen kommt das Selbstzündungselement 10 zum Einsatz und zündet die in der sekundären Verbrennungskammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien. Die durch die gaserzeugenden Chemikalien erzeugten Gase strömen durch die sekundären Verstärkeröffnungen 15 und zünden den sekundären Verstärker 16 und den sekundären Zünder 8. Wenn die Gase in die erste Sammelkammer 20 eintreten, gehen sie ebenfalls durch den primären Filter 18 hindurch und zünden die in der primären Verbrennungskammer untergebrachten gaserzeugenden Chemikalien, den primären Verstärker 17 und den primären Zünder 9.

Claims (6)

  1. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30), die folgendes umfaßt: eine primäre Verbrennungskammer (1), die eine erste Menge von gaserzeugenden Chemikalien enthält, wobei die primäre Kammer eine Vielzahl von primären Gasöffnungen (7) hat, die von der primären Verbrennungskammer (1) zu dem Airbag führen, eine sekundäre Verbrennungskammer (2), die eine zweite Menge von gaserzeugenden Chemikalien enthält, wobei die sekundäre Verbrennungskammer (2) eine Vielzahl von sekundären Gasöffnungen (22) mit einem sekundären Verschluß (6) hat, wobei die sekundären Öffnungen (22) die primäre (1) und die sekundäre (2) Verbrennungskammer verbinden, bei der die sekundäre Verbrennungskammer (2) durch die Vielzahl von sekundären Öffnungen (22) und die primäre Verbrennungskammer (1) mit dem Airbag verbunden ist, ein primäres Zündermittel (9) zum Zünden der ersten Menge von gaserzeugenden Chemikalien, ein sekundäres Zündermittel (8) zum Zünden der zweiten Menge von gaserzeugenden Chemikalien, und ein mit dem primären (9) und dem sekundären (8) Zündermittel verbundenes Sensordiagnosemittel (40), bei der ein Sensormittel ein Signal an das primäre (9) und das sekundäre (8) Zündmittel schickt, um das primäre (9) und das sekundäre (8) Zündmittel wie erforderlich zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem folgendes umfaßt: eine primäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre (12), die einen primären Verstärker (17) enthält, wobei die primäre Verstärkerröhre eine Vielzahl von primären Verstärkeröffnungen (14) hat, die mit der primären Verbrennungskammer (1) verbunden sind, bei der das primäre Zündermittel (9) den primären Verstärker (17) zündet, der heißes Gas erzeugt, das durch die primären Verstärkeröffnungen (14) ausgestoßen wird und die erste Menge von gaserzeugenden Chemikalien zündet, und eine sekundäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre (13), die einen sekundären Verstärker (16) enthält, wobei die sekundäre Verstärkerröhre eine Vielzahl von sekundären Verstärkeröffnungen (15) hat, die mit der sekundären Verbrennungskammer (2) verbunden sind, bei der das sekundäre Zündermittel (8) den sekundären Verstärker (16) zündet, der heißes Gas erzeugt, das durch die sekundären Verstärkeröffnungen (15) ausgestoßen wird und die zweite Menge von gaserzeugenden Chemikalien zündet, wobei die sekundäre Kammer (2), die primäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre (12) und die sekundäre Verbrennungskammer-Verstärkerröhre (13) innerhalb der primären Verbrennungskammer (1) angeordnet werden.
  2. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30) nach Anspruch 1, die außerdem einen zwischen der primären Verbrennungskammer (1) und den primären Gasöffnungen (7) angeordneten primären Filter (18) und einen zwischen der sekundären Verbrennungskammer (2} und den sekundären Gasöffnungen (22) angeordneten sekundären Filter (19) umfaßt.
  3. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30) nach Anspruch 1, bei welcher der Verbrennungskammerdruck sowohl für die primäre als auch für die sekundäre Brennkammer (1, 2) durch die primären Gasöffnungen (7) geregelt wird.
  4. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30) nach Anspruch 1, die außerdem eine an den primären Gasöffnungen (7) befestigte Berstfolie (24) umfaßt.
  5. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30) nach Anspruch 1, bei welcher der sekundäre Verschluß eine Folie (24) über den sekundären Gasöffnungen (22) ist.
  6. Zweistufige Airbag-Aufblasvorrichtung (30) nach Anspruch 1, die außerdem eine zwischen der primären Verbrennungskammer (1) und den primären Gasöffnungen (7) angeordnete erste Gas-Sammelkammer (20) und eine zwischen der sekundären Verbrennungskammer (2) und den sekundären Gasöffnungen (22) angeordnete zweite Gas-Sammelkammer (21) umfaßt.
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