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Die
Erfindung betrifft einen Gasgenerator, der in einer Airbagvorrichtung
usw. verwendet wird, und insbesondere einen Hybrid-Gasgenerator,
der so aufgebaut ist, daß er
ein aus gaserzeugenden Chemikalien erzeugtes Gas und ein gespeichertes Druckgas
freisetzt. Außerdem
betrifft die Erfindung eine Airbagvorrichtung, die den Gasgenerator
verwendet.
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Ein
Hybrid-Gasgenerator verfügt über einen Gaserzeuger,
der gaserzeugende Chemikalien enthält, die durch einen Zünder gezündet werden;
und einen Behälter,
der mit einem Druckgas befüllt
ist. Beginnen die Chemikalien, durch den Zünder zu reagieren, strömt das Reaktionsgas
in den Behälter.
Danach zerreißt
eine den Behälter
und einen Gasauslaß trennende
Dichtungsplatte, und ein Mischgas aus einem im Behälter gespeicherten
Gas (im folgenden gespeichertes Gas genannt) und dem Reaktionsgas wird
aus dem Gasauslaß freigesetzt.
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Die
JP-A-2003-81050 (Patentdokument
1) offenbart einen Gasgenerator, bei dem ein Ende eines zylindrischen
Behälters
durch Schweißen
mit einem Gaserzeuger gekoppelt ist und ein Gasauslaß am anderen
Ende einer Gasspeicherkammer vorgesehen ist.
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- I. Beim Gasgenerator der JP-A-2003-81050 ist der
Abstand zwischen einem Schweißteil
zwischen dem Behälter
und dem Gaserzeuger und den Chemikalien im Gaserzeuger kurz. Daher
ist es erforderlich, so zu schweißen, daß die Chemikalien nicht aufgrund
der beim Schweißen
erzeugten Wärme
gezündet
werden. Dies macht den Herstellungsablauf des Gasgenerators schwieriger
und läßt auch
die Herstellungskosten des Gasgenerators steigen.
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Die
US-B1-6382668 betrifft
einen Gasgenerator zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung
mit einem Behälter,
der ein gespeichertes Gas und ein zündfähiges Material enthält, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Der Behälter
hat einen Abschnitt, der eine erste Öffnung für Fluid vorsieht, damit es
aus dem Behälter
strömt, wenn
der Druck im Behälter
einen vorbestimmten Druck erreicht. Außerdem verfügt der Gasgenerator über einen
Zünder
zum Zünden
des zündfähigen Materials
und Erhöhen
des Drucks im Behälter
sowie ein Steuerteil stromaufwärts
vom Abschnitt zum Steuern der Fluidströmung zur ersten Öffnung.
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Die
US-A-3817263 betrifft
eine Vorrichtung zum Aufblasen von Sicherheitspolstern in einem Fahrzeug
mit einer elektrisch zündfähigen Patrone, die
mit einer von brisantem oder hochexplosivem Sprengstoff freien pyrotechnischen
Mischung in einem Patronengehäuse
aus Material mit geringer Festigkeit versehen ist. Das Patronengehäusematerial
hat eine geringe Festigkeit, um zu verhindern, daß die Patrone
als Verdämmung
wirkt, um ungewollter Detonation der Patrone von sich aus Rechnung
zu tragen. Die Patrone ist in einem Druckbehälter angeordnet, der mit einem
Flüssiggas
in Verbindung mit dem Inneren eines Sicherheitspolsters mit Hilfe
einer Verlängerung
ausgestattet ist, die mindestens eine Gasdurchgangsöffnung hat,
wobei die Verlängerung im
Hinblick auf das Flüssiggas
durch eine berstende oder zerreißende Membran abgedichtet ist.
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Die
US-A-3770383 betrifft
eine Vorrichtung mit einem Gaserzeugungsgerät, einer schützenden aufblasbaren
Rückhalteanordnung,
einem entfernbaren Stopfen, der das Gas in der Quelle zurückhält, einer
Detonatoreinrichtung zum Entfernen des Stopfens und einem Innendeflektor,
der die Öffnung
abdeckt, die mit der Verteiler- und Sackanordnung im Gaserzeugungsgerät kommuniziert.
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Die
US-A-6095556 betrifft
einen Gasgenerator für
ein aufblasbares Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gehäuse, das
so konfiguriert ist, daß ein gaserzeugendes
Material erhalten wird, einer Zündungsanordnung
und einer Aktivierungsanordnung. Die Zündungsanordnung verfügt über eine
Antriebsplatte, die so konfiguriert ist, daß sie das im Gehäuse enthaltene
gaserzeugende Material zündet,
und eine Verstärkungsplatte.
Die Verstärkungsplatte
ist so am Gehäuse
befestigt, daß eine
Dichtung dazwischen gebildet ist, die den Durchfluß des durch
das gaserzeugende Material erzeugten Gases in jeder Richtung außer den
vorbestimmten Richtungen im wesentlichen stoppen kann. Die Aktivierungsanordnung ist
mit dem Gehäuse
verbunden und weist ein Projektil auf, das so konfiguriert ist,
daß es
auf den Antriebskolben der Antriebsplatte aufschlägt, um zu
bewirken, daß sich
die Antriebsplatte in einen Aufschlageingriff mit den Aufschlagzündern bewegt,
um die Zündladung
und dadurch das gaserzeugende Material zu zünden.
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Eine
erste Aufgabe der Erfindung ist, einen Gasgenerator bereitzustellen,
der leicht herzustellen ist.
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- II. Aus der JP-A-2003-81050 wird deutlich, daß das Gas
in den Behälter
gefüllt
wird, nachdem der Schweißvorgang
zwischen dem Behälter
und dem Gaserzeuger abgeschlossen ist, was daraus hervorgeht, daß die Öffnung an
einem Ende des Behälters
direkt mit dem Gaserzeuger verschweißt wird. Im Fall des Gasgenerators,
bei dem das Gas eingefüllt
wird, nachdem der Behälter
und der Gaserzeuger durch Schweißen miteinander gekoppelt sind,
ist es somit notwendig, eine Gasfüllanlage im Montageverfahren
des Gasgenerators zu installieren, wodurch die Montagekosten des
Gasgenerators hoch werden.
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Eine
zweite Aufgabe der Erfindung ist, einen Gasgenerator bereitzustellen,
der durch Koppeln eines vorab mit einem Gas befüllten Behälters und eines Gaserzeugers
aufgebaut ist.
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Diese
Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
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Eine
Airbagvorrichtung der Erfindung weist den Gasgenerator der Erfindung
und einen Airbag auf, der durch das Gas aus dem Gasgenerator expandiert
wird.
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Im
Gasgenerator der Erfindung sind der Behälter und der Gaserzeuger durch
die Koppelmechanismen miteinander gekoppelt, die in beiden davon vorgesehen
sind. Somit ist der Schweißvorgang
erforderlich, um sowohl den Behälter
als auch den Gaserzeuger miteinander zu koppeln.
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Im
Gasgenerator der Erfindung steht eine Düse vom Gaserzeuger vor, und
das vordere Ende der Düse
ist mit dem Behälter
verschweißt.
Dadurch ist der Abstand zwischen dem Schweißteil und den Chemikalien im
Gaserzeuger groß.
Daher wird der Großteil
der Schweißwärme nicht
zu den Chemikalien übertragen,
der Schweißvorgang
wird einfach, und der Gasgenerator läßt sich effizienter herstellen.
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Im
Gasgenerator sind der Gaserzeuger und der vorab mit dem Gas befüllte Behälter vorzugsweise
miteinander gekoppelt. Daher können
verschiedene Ausgabekennwerte erhalten werden, indem mehrere Arten
von Behältern
mit unterschiedlichen Gasdrücken
oder -kapazitäten
und mehrere Arten von Gaserzeugern mit unterschiedlichen Gaserzeugungskennwerten
hergestellt werden und ihre Kombination geändert wird. In diesem Fall
ist keine Gasfüllanlage
im Montageverfahren eines Gasgenerators erforderlich, und die Montagekosten
des Gasgenerators werden niedrig.
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Im
folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Gasgenerators gemäß einer
Ausführungsform,
die kein Bestandteil der Erfindung ist. In (a) ist ein Zustand gezeigt,
in dem der Gaserzeuger und der Behälter noch nicht miteinander
gekoppelt sind, und (b) veranschaulicht einen Zustand, in dem der
Gaserzeuger und der Behälter
miteinander gekoppelt sind.
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2 ist
eine Längsschnittansicht
eines Gasgenerators gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
die kein Bestandteil der Erfindung ist. In (a) ist ein Zustand gezeigt,
in dem ein Gaserzeuger und ein Behälter noch nicht gekoppelt sind,
und (b) veranschaulicht einen Zustand, in dem der Gaserzeuger und
der Behälter
gekoppelt sind.
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3 ist
eine Längsschnittansicht
eines Gasgenerators gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
In (a) ist ein Zustand gezeigt, in dem ein Gaserzeuger und ein Behälter noch
nicht miteinander gekoppelt sind, und (b) veranschaulicht einen
Zustand, in dem der Gaserzeuger und der Behälter miteinander gekoppelt
sind.
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Gasgenerators gemäß einer
ersten Ausführungsform,
die kein Bestandteil der Erfindung ist. 1(a) zeigt
einen Zustand, in dem ein Gaserzeuger und ein Behälter noch
nicht miteinander gekoppelt sind, und 1(b) veranschaulicht
einen Zustand, in dem der Gaserzeuger und der Behälter miteinander
gekoppelt sind.
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Ein
Gasgenerator 1 weist auf: einen im wesentlichen zylindrischen
Behälter 2;
einen Gaserzeuger 3, der Chemikalien 4 und einen
Zünder 5 usw. enthält und an
einem Ende des Behälters 2 befestigt ist;
eine erste Dichtungsplatte 6, die das Innere des Gaserzeugers 3 und
einen Gaseinlaß 7 an
einem Ende des Behälters 2 trennt;
und eine zweite Dichtungsplatte 9, die das andere Ende
des Behälters 2 und
ein Führungsloch 8 trennt,
das sich zu einem Gasauslaß 10 erstreckt.
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Der
Behälter 2 ist
aus einem Kupfermaterial usw. bergestellt und enthält ein Gas,
z. B. Stickstoff, Argon oder Helium mit etwa 10.000 bis 70.000 kPa. Ein
zylindrischer Gaseinlaß 7 steht
von einem Ende des Behälters 2 vor.
Ein Innengewinde 7a ist auf der Innenumfangsfläche des
Gaseinlasses 7 als Koppelmechanismus ausgebildet. Ein Verbindungsloch 7b, das
den Gaseinlaß 7 mit
dem Inneren des Behälters 2 verbindet,
ist durch die erste Dichtungsplatte 6 abgedichtet.
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Die
Dichtungsplatte 6 ist z. B. aus einem rostfreien Blech
usw. hergestellt und an der Innenfläche des Behälters 2 durch Schweißen usw.
befestigt. Ein im wesentlichen halbkugelförmiger Wölbungsabschnitt, der in das
Verbindungsloch 7b eintritt, ist auf der ersten Dichtungsplatte 6 so
vorgesehen, daß er der
Druckausübung
aus dem Inneren des Behälters 2 widersteht.
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Das
andere Ende des Behälters 2 ist
mit einem Führungsloch 8 versehen,
und ein Gasauslaß 10 ist
am Ende des Führungslochs 8 angeordnet.
Die zweite Dichtungsplatte 9 ist so vorgesehen, daß sie ein
Einlaßende
des Führungslochs 8 abdichtet.
Ein im wesentlichen halbkugelförmiger
Wölbungsabschnitt,
der auf der zweiten Dichtungsplatte 9 vorgesehen ist, tritt
in das Führungsloch 8 ein.
Die zweite Dichtungsplatte 9 ist an der Umfangskante des
Einlaßendes
des Führungslochs 8 durch
Schweißen
usw. befestigt.
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Obwohl
nicht gezeigt, kann ein Filter im Führungsloch 8 vorgesehen
sein, um Reaktionsrückstände der
Chemikalien 4 usw. aufzufangen.
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Der
Gaserzeuger 3 weist auf: ein zylindrisches Gehäuse 11;
im Gehäuse 11 enthaltene
gaserzeugende Chemikalien 4; den Zünder 5 und Zündchemikalien 12 zum
Zünden
der Chemikalien 4; und ein sich aus Maschen zusammensetzendes
Filterelement 13, das zwischen den Chemikalien 12 und
den Chemikalien 4 plaziert ist.
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Die
Zündchemikalien
und eine Zündeinrichtung,
z. B. ein Widerstandsheizelement zum Zünden der Zündchemikalien, sind im Zünder 5 vorgesehen, in
dem ein Strom der Zündeinrichtung
zugeführt
wird, damit die Zündchemikalien
reagieren, um ein Hochtemperaturgas zu erzeugen. Der Zünder 5 wird
am hinteren Ende des Gehäuses 11 über eine
Zünderhalterung 15 gehalten.
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Eine
Gasausströmdüse 14 steht
vom vorderen Ende des Gehäuses 11 vor.
Ein Außengewinde 14a ist
auf der Außenumfangsfläche der
Düse 14 als Koppelmechanismus
ausgebildet.
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In
dieser Ausführungsform
ist ein Gas mit einem vorgeschriebenen Druckwert vorab in den Behälter 2 gefüllt. Montieren
läßt sich
der Gasgenerator 1 durch Verschrauben der Düse 14 des
Gaserzeugers 3 mit dem Gaseinlaß 7 des Behälters 2,
um den Gaserzeuger 3 mit dem Behälter 2 zu koppeln.
Das Innenloch der Düse 14 erstreckt
sich geradlinig zum Verbindungsloch 7b.
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Im
folgenden wird der Betrieb des Gasgenerators mit dem zuvor beschriebenen
Aufbau dargestellt.
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Wird
dem Zünder 5 Strom
zugeführt,
erzeugt der Zünder 5 ein
Hochtemperaturgas, die Zündchemikalien 12 beginnen,
durch das Hochtemperaturgas zu reagieren, und die Chemikalien 4 erzeugen
eine große
Menge von Reaktionsgas, wenn das Gas mit den Chemikalien 4 in
Kontakt kommt. Der Reaktionsgasdruck zerreißt die erste Dichtungsplatte 6 und strömt in den
Behälter 2.
Danach zerreißt
der erhöhte Gasdruck
im Behälter 2 die
zweite Dichtungsplatte 9, und das Gas wird aus dem Führungsloch 8 über die Gasauslässe 10 freigesetzt.
Anschließend
expandiert das Gas schnell den Airbag.
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Im
Gasgenerator 1 von 1 sind der Gaserzeuger 3 und
der Behälter 2 durch
Einschrauben der Düse 14 mit
dem Außengewinde 14a in
den Gaseinlaß 7 mit
dem Innengewinde 7a gekoppelt, und beim Koppeln der Düse und des
Gaseinlasses kommt kein Schweißen
zum Einsatz. Daher wird der Montageablauf des Gasgenerators 1 einfach,
und die Herstellungskosten lassen sich senken. Zudem kann ein Gasgenerator
mit verschiedenen Ausgabekennwerten (Gasdruck oder Gaserzeugungsdauer
usw.) montiert werden, indem mehrere Arten von Behältern 2 mit
unterschiedlichen Gasdrücken
oder -kapazitäten
und mehrere Arten von Gaserzeugern 3 mit unterschiedlichen
Kennwerten, z. B. Gaserzeugungsmenge, Druck und Gastemperatur, hergestellt
und ihre Kombinationen geändert
werden. Da das Gas vorab in den Behälter 2 gefüllt ist,
ist keine Gasfüllanlage im
Montageverfahren eines Gasgenerators erforderlich, und die Montagekosten
des Gasgenerators lassen sich reduzieren.
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2 und 3 zeigen
andere Konfigurationen von Gasgeneratoren 1A und 1B,
wobei (a) einen Zustand zeigt, in dem der Gaserzeuger und der Behälter noch
nicht miteinander gekoppelt sind, und (b) einen Zustand veranschaulicht,
in dem der Gaserzeuger und der Behälter miteinander gekoppelt
sind.
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Beim
Gasgenerator 1A von 2, der kein Bestandteil
der Erfindung ist, ist anstelle eines Außengewindes eine eingelassene
Kehle 14b auf der Außenumfangsfläche der
Düse 14A des
Gaserzeugers ausgebildet. Außerdem
ist kein Innengewinde auf der Innenumfangsfläche des Gaseinlasses 7a des
Behälters 2 vorhanden.
Der Gaserzeuger 3 und der Behälter 2 werden durch
Einsetzen der Düse 14A in
den Gaseinlaß 7A und
anschließendes
Verstemmen des Gaseinlasses 7A miteinander gekoppelt, wodurch
der Gasgenerator 1A aufgebaut wird.
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Die
anderen Komponenten des Gasgenerators 1A sind die gleichen
wie in 1, weshalb gleiche Bezugszahlen gleiche Komponenten
bezeichnen. Ferner hat der Gasgenerator 1A die gleiche
Wirkung wie der zuvor beschriebene Gasgenerator 1.
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Bei
einem Gasgenerator 1B in 3 stößt eine
vordere Endfläche
einer Düse 14B eines
Gaserzeugers an eine vordere Endfläche eines Gaseinlasses 7B an,
und die Düse 14B sowie
der Gaseinlaß 7B sind
miteinander verschweißt.
Als Schweißverfahren
ist Elektronenstrahlschweißen
bevorzugt, aber auch Elektroschweißen, z. B. Laserschweißen oder
MIG-Schweißen,
kann zum Einsatz kommen. Die anderen Komponenten des Gasgenerators 1B sind
die gleichen wie in 1 und 2, weshalb gleiche
Bezugszahlen gleiche Komponenten bezeichnen.
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Beim
Gasgenerator 1B kommt Schweißen zum Einsatz, aber die Düse 14B steht
nach vorn vor. Dadurch ist der Abstand vom Schweißteil (dem
vorderen Ende der Düse 14B)
zu den Chemikalien 4 groß, und es tritt keine Reaktion
der Chemikalien infolge der Schweißwärme auf. Daher ist die Herstellung
des Gasgenerators 1B einfach. Zudem nutzt diese Ausführungsform
auch einen Aufbau, bei dem das Gas vorab in den Behälter 2 gefüllt ist.
Dadurch können
viele Arten von Gasgeneratoren gebildet werden, indem verschiedene
Arten von Behältern und
Gaserzeugern kombiniert werden. Weiterhin ist keine Gasfüllanlage
im Montageverfahren eines Gasgenerators erforderlich, wodurch sich
die Montagekosten des Gasgenerators senken lassen.
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Die
zuvor beschriebenen Gasgeneratoren sind nur exemplarisch. Zum Beispiel
werden in 1 und 2 die Düsen 14 und 14A in
die Gaseinlässe 7 und 7A eingesetzt
und dann damit verschraubt oder verstemmt. Allerdings kann gegenteilig
auch der Gaseinlaß in
die Düse
eingesetzt und damit verschraubt oder verstemmt sein.
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Der
Gasgenerator der Erfindung kann auf verschiedene Arten von Airbagvorrichtungen
angewendet sein, z. B. solche für
einen Beifahrer, zum Kopfschutz, zum Schulterschutz sowie für einen
Fahrer.