DE69402521T2

DE69402521T2 - Gasgenerator

Info

Publication number: DE69402521T2
Application number: DE69402521T
Authority: DE
Inventors: Steven Anderson
Original assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Current assignee: Automotive Systems Laboratory Inc
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1994-06-20
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH08501273A; KR950702948A; CA2141666A1; EP0662935A4; US5345875A; WO1995001946A1; JP3615761B2; DE662935T1; EP0662935B1; DE69402521D1; EP0662935A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Gasgeneratoren bzw. Aufblaseinrichtungen für den Gebrauch bei Zurückhaltesystemen für die Insassen eines Fahrzeuges.
Die Druckeinsetzgeschwindigkeit bei einem Autoluftsack ist strengen Anforderungen unterworfen, um die Verletzung eines außer seiner Lage befindlichen Insassen eines Fahrzeuges zu vermeiden. Eine aggressive, unkontrollierte Druckeinsetzgeschwindigkeit ist nicht wünschenswert, da ein übermäßig rasches Aufblasen des Luftsackes gegen den Insassen prallen könnte. Wesentlich für das Konzept der vorliegenden Erfindung ist die Entdeckung, daß der Zündeinrichtung der Aufblaseinrichtung benachbarte Treibmittelkörner auf Grund einer sich durch den Zünder entwickelnden Schockwelle für Bruch und Fragmentisierung anfällig sind, was zu einem deutlichen Anstieg der Einsetzgeschwindigkeit der Gasproduktion führt.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Das vorgenannte Problem wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, indem eine Schockwellenbarriere in engern Abstandverhältnis zur Zündeinrichtung verwendet wird, welche die Schockwelle derart dämpft, daß Bruch oder Fragmentisierung der Treibmittelkörner auf ein Minimum gebracht wird, ohne einen Zeitabstand bis zur ersten Gasproduktion einzuführen.
Deshalb besitzt ein Gasgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung ein längliches zylindrisches Gehäuse mit einer zentralen Achse und einer Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen, die in Längsrichtung in einer Seitenwand desselben in Abständen liegen; ein längliches zylindrisches Treibmittelrohr, das relativ zum Gehäuse koaxial in diesem vorgesehen ist, und das in Längsrichtung in einer Seitenwand desselben eine in Abständen liegende Mehrzahl von Öffnungen sowie ein offenes Ende besitzt; eine zylindrische Zündeinrichtung an einem Ende des Gehäuses zum Zünden eines Treibmittels, und mit einer koaxial zur Achse des Gehäuses verlaufenden zentralen Achse sowie mit einem mit dem offenen Ende des Treibmittelrohres fluchtenden und mit ihm in Verbindung stehenden Entladungsende; eine Treibmittelladung im Treibmittelrohr mit einer Vielzahl von Treibmittelkörnern; und eine kreisförmige Scheibe zur Schockwellendämpfung im Treibmittelrohr, welche in den Treibmittelkörnern derart angeordnet ist, daß sie die Körner in eine erste und eine zweite, in Längsrichtung in einem Abstand voneinander befindliche Portionen unterteilt. Die Scheibe zur Schockwellendämpfung liegt in einem Abstand vom Entladungsende der Zündeinrichtung von annähernd 10 mm bis etwa 50 mm und erstreckt sich im rechten Winkel zur zentralen Achse des Gehäuses. Die Scheibe zur Schockwellendämpfung besitzt ferner eine Mehrzahl von Öffnungen darin, die sich in einer radial verteilten Reihe parallel zur Achse des Gehäuses erstrecken, wodurch eine von der Zündeinrichtung ausgehende Flammenfront frei ist, sich durch die erste Portion von Treibmittelkörnern zu bewegen, sodann durch die Öffnungen in der Schockwellenscheibe hindurch und dann durch die zweite Portion von Treibmittelkörnern, doch wird eine von der Zündeinrichtung ausgehende Schockwelle durch die Scheibe zur Schockwellendämpfung gedämpft, um eine Fragmentisierung der zweiten Portion von Treibmittelkörnern auszuschließen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Aufblaseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Schockwellenbarriere;
Fig. 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 2 der Fig. 1; und
Fig. 3 ist ein Diagramm von vergleichsweisen Druckkurven der Aufblaseinrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, weist ein Gasgenerator bzw. eine Aufblaseinrichtung 10 für den Luftsack eines Automobiles gemäß einer beispielshalber konstruierten Ausführungsform der Erfindung ein Gehäuse 12 auf, beispielsweise ein Aluminiumschmiedestück, das mit einer Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen 14 versehen ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen einteiligen Abschluß 16 an einem Ende und ist am gegenüberliegenden Ende 18 zur Aufnahme eines Endabschlusses 20 offen. Der Endabschluß 20 besitzt eine zentrale Bohrung 22 zur Aufnahme einer herkömmlichen Zündeinrichtung 24. Die Zündeinrichtung 24 ist mit einem Paar von elektrischen Leitern 26 und 28 versehen, um die elektrische Zündung einer darin enthaltenen explosiven Ladung zu erleichtern.
Ein zylindrisches Treibmittelrohr 30 ist mit einem Endabschnitt 32 am Endabschluß 20 gelagert und am gegenüberliegenden Endabschnitt 34 vom geschlossenen Endteil 16 des Gehäuses 12 getragen.
Das Treibmittelrohr 30 ist mit einer Mehrzahl relativ kleiner Öffnungen 36 derart versehen, daß annähernd 25-40% des Rohres 30 offen sind. Die Öffnungen 36 haben im konstruierten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung einen Durchmesser von 1,6 mm ( .063 in). Das Innere des Treibmittelrohres 30 ist mit einer Berstfolie 38 versehen, welche den Druckaufbau und die Ausbreitung der Flammenfront durch eine Vielzahl von innerhalb des Treibmittelrohres 30 angeordneten Treibmittelkörnern 40 hindurch unter Kontrolle hält.
Das Treibmittelrohr 30 ist von einem Verschlakkungsschirm 42 mit einer oder mehreren Lage(n) eines Drahtsiebes von 20 mesh mit einem Drahtdurchmesser von 0,58 mm ( .023 in) umgeben. Ein Umlenkrohr 44 ist in einem radialen Abstand relativ zum Verschlackungsschirm 42 teleskopisch über das Treibmittelrohr 30 geschoben, so daß es eine Kammer 46 radial auswärts des Schirmes 42 begrenzt. Das Umlenkrohr 44 ist mit einer Mehrzahl relativ großer Öffnungen 48 versehen und ist von einem letztlichen Filterschirm 50 umgeben.
Durch das Treibmittel 40 erzeugte Gase treten aus dem Treibmittelrohr 30 durch die Öffnungen 36 darin aus, laufen durch den verschlackungsschirm 42 hindurch und treten in die durch den Raum zwischen dem Verschlackungsschirm 42 und der radial inneren Wand des Umlenkrohres 44 begrenzte Kammer 46. Danach strömen die Gase durch die Öffnungen 48 im Umlenkrohr 44 und den letztlichen Filterschirm 50 radial nach außen, um durch die Mündungen 14 im Gehäuse 12 auszutreten. Es sei bemerkt, daß herkömmliche Treibmittelkörner 40 Abmessungen von 9,53 mm ( .375 in) Durchmesser mal 3,3 mm ( .13 in) Dicke besitzen. Die durchschnittliche Bruchfestigkeit der Treibmittelkörner 40 beträgt annähernd 20 kPag (2,9 psig).
Ich habe entdeckt, daß herkömmliche Treibmittelkörner 40 der zuvor genannten Dimension durch eine Schockwelle aus der Zündeinrichtung 24 fragmentiert oder gebrochen werden können. Wenn die Treibmittelkörner 40 durch Bruch zu relativ kleinen Teilchen zerkleinert werden, wird die Verbrennung beschleunigt, was zu einem raschen und zuweilen unkontrollierten und übermäßigen Druckanstieg führt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das zuvor genannte Problem durch Einsetzen einer Schockwellenbarriere 60 in engem Abstande relativ zur Zündeinrichtung 24, von beispielsweise 10-50 mm von der Ausgangsdüse 62 der Zündeinrichtung 24 gelöst. Die Barriere 60 besitzt eine Mehrzahl von Öffnungen 64 darin, welche den Durchtritt einer Flammenfront erlauben, doch die von der Zündeinrichtung 24 erzeugte Schockwelle und die dadurch durch Verbrennung der Treibmittelkörner 40 erzeugten Gase dämpfen, während der Wirkungsgrad der Zündung erhalten bleibt.
Wie in Fig. 3 zu ersehen ist, wird ein übermäßiger Anstieg des Druckes zur Luftsackaufblasung in den ersten 30 Millisekunden durch die Kurve 70 veranschaulicht. Dieser rasche Druckanstieg wird durch Bruch der Treibmittelkörner 40 und die daraus resultierende hohe Anfangsgeschwindigkeit von Verbrennungsgasen verursacht. Wenn jedoch die Schockwellenbarriere 60 gemäß der vorliegenden Erfindung in den ersten 25-70 mm ( 0,98 - 2,95 in) des Treibmittelrohres 30 benutzt wird, wird der Bruch der Treibmittelkörner 40 zu einem Minimum gebracht, was zu einer erwünschten "langsamen Einsetz"-Kurve, wie sie durch die Kurve 72 veranschaulicht wird, ohne Verzögerung der Initiierung der Treibmittelverbrennung führt.
Wenn auch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung geoffenbart worden ist, sollte man erkennen, daß die Erfindung Abänderungen zugänglich ist, ohne den Rahmen des folgenden Anspruches zu verlassen.

Claims

1. Gasgenerator mit:

einem länglichen zylindrischen Gehäuse (12) mit einer zentralen Achse und einer Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen (14), die in Längsrichtung in einer Seitenwand desselben in Abständen liegen;

einem länglichen zylindrischen Treibmittelrohr (30), das relativ zum Gehäuse koaxial in diesem vorgesehen ist, und das in Längsrichtung in einer Seitenwand desselben eine in Abständen liegende Mehrzahl von Öffnungen (36) sowie ein offenes Ende besitzt;

einer zylindrischen Zündeinrichtung (24) an einem Ende des Gehäuses zum Zünden eines Treibmittels, und mit einer koaxial zur Achse des Gehäuses verlaufenden zentralen Achse sowie mit einem mit dem offenen Ende des Treibmittelrohres fluchtenden und mit ihm in Verbindung stehenden Entladungsende;

einer Treibmittelladung im Treibmittelrohr mit einer Vielzahl von Treibmittelkörnern (40); und

mit einer kreisförmigen Scheibe (60) zur Schockwellendämpfung im Treibmittelrohr, welche in den Treibmittelkörnern derart angeordnet ist, daß sie die Körner in eine erste und eine zweite, in Längsrichtung in einem Abstand voneinander befindliche Portionen unterteilt, wobei die Scheibe zur Schockwellendämpfung in einem Abstand vom Entladungsende der Zündeinrichtung von annähernd 10 mm bis etwa 50 mm liegt und sich im rechten Winkel zur zentralen Achse des Gehäuses erstreckt und wobei die Scheibe zur Schockwellendämpfung eine Mehrzahl von Öffnungen (64) darin besitzt, die sich in einer radial verteilten Reihe parallel zur Achse des Gehäuses erstrecken, wodurch eine von der Zündeinrichtung ausgehende Flammenfront frei ist, sich durch die erste Portion von Treibmittelkörnern zu bewegen, sodann durch die Öffnungen in der Schockwellenscheibe hindurch und dann durch die zweite Portion von Treibmittelkörnern, doch eine von der Zündeinrichtung ausgehende Schockwelle durch die Scheibe zur Schockwellendämpfung gedämpft wird, um eine Fragmentisierung der zweiten Portion an Treibmittelkörnern auszuschließen.