DE69927384T2

DE69927384T2 - Chemische kühlung von airbag aufblasenden gasen

Info

Publication number: DE69927384T2
Application number: DE69927384T
Authority: DE
Inventors: W. Bradley SMITH; R. Alan LARSEN
Original assignee: Autoliv ASP Inc
Current assignee: Autoliv ASP Inc
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2019-07-20
Also published as: US6095559A; WO2000005107A1; DE69927384D1; EP1098790A4; EP1098790A1; EP1098790B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein die Behandlung von Gasen und spezieller die Behandlung etwa durch chemisches Kühlen von Gasen, wie jene, die für das Aufblasen aufblasbarer Einrichtungen, wie von Airbag-Kissen entwickelt werden.
Es ist bekannt, einen Fahrzeuginsassen unter Verwendung eines Kissens oder Sackes, z. B. "Airbag-Kissen" zu schützen, indem es mit Gas aufgeblasen oder expandiert wird, wenn das Fahrzeug einer plötzlichen Entschleunigung unterliegt, wie im Falle eines Zusammenstoßes. In solchen Systemen ist das Airbag-Kissen normalerweise in einem nicht aufgeblasenen und gefalteten Zustand untergebracht, um die Raumertordernisse zu minimieren. Bei Aktivierung des Systems beginnt das Kissen in nicht mehr als einigen Millisekunden mit Gas aufgeblasen zu werden, das von einer Vorrichtung erzeugt und zugeführt wird, die allgemein als "eine Aufblasvorrichtung" bezeichnet wird.
Obwohl viele Typen von Aufblaseinrichtungen in der Technik zur Verwendung beim Aufblasen eines oder mehrerer aufblasbarer Airbag-Kissen-Rückhaltesysteme beschrieben wurden, wurden Aufblasvorrichtungen, die auf der Verbrennung einer Pyrotechnik, Treibstoff- und Oxidationsmittel-Kombination oder einer anderen Form von Gaserzeuger zur Produktion oder wenigstens teilweise zur Form des Aufblasgases, das daraus kommt, üblicherweise in Verbindung mit aufblasbaren Fahrzeugrückhalte-Airbag-Kissen verwendet.
Gewöhnlich hat die in solchen Aufblaseinrichtungen auftretende Verbrennung damit verbunden die Bildung oder Produktion bedeutender Wärmemengen. Wie für den Fachmann auf der Hand liegen wird, kann es erwünscht oder bevorzugt sein, die Temperatur des Aufblasgases und des Gases, welches aus der verbundenen aufblasbaren Einrichtung austritt, wie während oder nach dem Aufblasen derselben, allgemein zu begrenzen.
Im allgemeinen war die Fähigkeit, Airbag-Aufblaseinrichtungen so zu gestalten, daß die erzeugten Gase auf eine besonders ausgewählte Temperatur gekühlt wurden, ziemlich begrenzt. Beispielsweise ist es relativ üblich bei modernen Airbag-Aufblaseinrichtungen, eine Form mechanischer Kühleinrichtungen einzuarbeiten, wie Hindurchleiten von Wärme in eine Wärmesenke, die typischerweise hohe Wärmeleitfähigkeit sowie große Oberfläche und Masse hat, womit Wärme absorbiert wird. Insbesondere ist es üblich in modernen Abgaseinrichtungen, eine interne Siebpackung einzuschließen, um das entwickelte Gas zu kühlen und festen Rückstand, der aus dem Verbrennungsprozeß zurückbleibt, abzufiltrieren oder anderweitig zu entfernen. Folglich ist die Endtemperatur des Gases aus einer solchen Einrichtung typischerweise abhängig von der Gastemperatur des Verbrennungsprozesses, der Wärmeüberführung zu dem Aufblaseinrichtungsgehäuse und verbunden mit Sieb- oder Filtermaterialien und der Gasexpansion in das verbundene Airbag-Kissen.
Viele Faktoren können als Steuerung oder Grenze der Kühlmenge, die durch die Verwendung solcher mechanischer Kühlmittel realisiert wird, dienen. Beispielsweise wird die Kühlmittelmenge typischerweise durch Faktoren begrenzt, wie den Zeitablauf des entwickelten Gases in Berührung mit den Kühlmedien sowie durch die physikalischen Eigenschaften oder Parameter, wie Menge, Oberflächenbereich, Schmelztemperatur und Wärmeleitfähigkeit der Kühlmedien.
Derzeit ist Natriumazid ein üblicherweise akzeptiertes und verwendetes Gas erzeugendes Material. Während die Verwendung von Natriumazid derzeitigen Industrieanwendungen, Richtlinien und Standards genügt, kann eine solche Verwendung mögliche Handhabung, Zufuhr und Entsorgungsprobleme einschließen. Als ein Ergebnis wurde die Entwicklung und Verwendung geeigneter Gaserzeugermaterialien weitergeführt. So wurden Bemühungen darauf gerichtet, Azid-freie Pyrotechniken für die Verwendung bei solchen Aufblasvorrichtungen zu entwickeln.
Wenigstens bestimmte solcher Azid-freien Pyrotechnikmaterialien brennen bei signifikant höheren Temperaturen als herkömmliche Pyrotechniken auf Azidbasis. Während beispielsweise üblich verwendete Airbag-Aufblaseinrichtungs-Azidpyrotechniken gasförmige Produkte in einem Temperaturbereich von etwa 1400 K bis etwa 1500 K bilden, werden die gasförmigen Produkte, die mit solchen Azid-freien Pyrotechiken verbunden sind, typischerweise bei einer Temperatur von etwa 1700 K bis etwa 2500 K gebildet und üblicherweise bei einer Temperatur von etwa 1700 K bis etwa 1900 K. Tatsächlich liegen die höheren Temperaturen, die mit solchen Azid-freien Pyrotechniken verbunden sind, oftmals bei oder oberhalb der Schmelztemperatur vieler der mechanischen Kühlmedien, die gewöhnlich mit derzeitigen Airbag-Aufblaseinrichtungen verbunden sind. Folglich wurde die weitere Entwicklung und Verwendung effizienterer Pyrotechniken, wie wenigstens bestimmte Azid-freie Pyrotechniken, durch Begrenzungen der Eignung herkömmlicher Aufblaseinrichtungen und üblicher mechanischer Kühlmedien etwas begrenzt oder behindert, um solch höhere Verbrennungstemperaturen anzunehmen.
So besteht ein Bedarf und ein Wunsch nach Anordnungen und Verfahrenstechniken, die eine Alternative zu solchem mechanischem Kühlen von Gasen ergeben und als solche leichter für die Verwendung in Verbindung mit dem Kühlen von Gasen mit höheren Temperaturen anzupassen sind.
In der Vergangenheit wurden bestimmte Aufblaseinrichtungen verwendet oder probiert, um eine Form chemischen Kühlmittels entweder alleine oder in Verbindung mit mechanischem Kühlen erzeugter Gase zu verwenden. Ein solches chemisches Kühlen beruhte typischerweise auf der Verwendung eines oder mehrerer endotherm reaktionsfähiger chemischer Kühlmittel, mit welchen heiße erzeugte Gase derart in Berührung kommen, daß die heißen erzeugten Gase gekühlt werden.
Die US-A-3,515,518 beschreibt einen länglichen Gasgenerator mit einer hinteren Treibmittelkammer, die in Verbindung mit einer vorderen Kühlmittelkammer über eine Dispergierröhre steht, welche in die Kühlmittelkammer von einer ortsfesten Wand aus eintaucht, wobei letztere die Kammern trennt. Die Kühlmittelkammer hat an ihrem der Treibmittelkammer gegenüberliegenden Ende eine Filterschicht und eine einzelne axial zentrierte Auslaßöffnung.
Eine signifikante Beschränkung auf die wirksamere und gesteigerte Verwendung solcher endotherm reaktionsfähigen chemischen Kühlmittel war jene, daß solche Kühlmittel zu signifikanter Schrumpfung oder Reduktion der Größe bei Umsetzung neigen. In der Praxis kann eine solche Schrumpfung oder Größenverminderung bis zu einer Gesamtreduzierung von 50% oder mehr ausmachen. Als ein Ergebnis des Unterliegens einer solchen Größenreduzierung kann ein Körper eines solchen chemischen Kühlmittels, wie es in einer Aufblaseinrichtung enthalten ist, unerwünscht Kanäle oder Durchgänge anderer Form bilden, die dazu dienen können, die Berührung zwischen den heißen Gasen und dem chemischen Kühlmittel mit zu begrenzen und zu minimieren und so die Wirksamkeit des chemischen Kühlmittels zu reduzieren oder zu begrenzen.
Die US-A-3,305,319 beschreibt einen länglichen Zweikammergenerator, wiederum mit einem einzigen axial angeordneten Gasauslaß von der Kühlmittelkammer, doch mit einem axial bewegbaren, mit Öffnung versehenen Kolbenelement, das die beiden Kammern trennt.
Es bleibt jedoch ein Bedarf an Vorrichtungen und Verfahrenstechniken, die einen oder beide der weiter verbreiteten oder effizienten Verwendung solcher chemischer Kühlmittel gestatten kann, wie durch Minimierung oder Vermeiden der möglicherweise schädlichen Effekte einer Größenverminderung oder Gasdurchgangskanalbildung, wie mit der Verwendung eines Körpers eines solchen chemischen Kühlmittels verbunden ist.
Die US-A-3,692,495 beschreibt eine Anordnung und Methode zur Kühlung eines heißen Gases gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9, worin festes chemisches Kühlmittel in einer zylindrischen Kammer mit einem Gaseinlaß an einem Ende und einer Mehrzahl von radialen Gasauslässen enthalten ist. Eine perforierte Röhre erstreckt sich axial durch die Kammer von dem Gaseinlaß aus zwischen dem Kühlmittel und der zylindrischen Außenwand der Kammer.
Der Stand der Technik sieht nicht vor, als effizient und wirksam eine Anordnung und Verfahrenstechnik wie eine Alternative zu mechanischem Kühlen von Gasen, wie erwünscht sein mag, zu liefern. Der Stand der Technik lehrt auch keine Anordnungen und Verfahrenstechniken, die entweder eines oder beide der weit verbreiteten oder effizienten Verwendung solcher chemischer Kühlmittel erlauben, wie durch Minimieren oder Vermeiden der möglicherweise schädlichen Effekte der Größenreduzierung oder Gasdurchgangskanalbildung, wie mit der Verwendung eines Körpers eines solchen chemischen Kühlmittels verbunden.
Gemäß einem Aspekt liefert die Erfindung eine Anordnung für die Verwendung zum Kühlen eines heißen Gases. Die Anordnung enthält eine axial längliche Kühlmittelkammer, die eine feste Masse eines chemischen Kühlmittels enthält. Die Kühlmittelkammer enthält wenigstens eine Gaseintrittsöffnung und eine Mehrzahl radial verteilter Gasausgangsöffnungen. Das chemische Kühlmittel ist endotherm reagierbar mit dem heißen Gas, um das heiße Gas zu kühlen und wenigstens ein gasförmiges endothermes Reaktionsprodukt zu bilden, wobei die Masse des chemischen Kühlmittels vermindert wird, wenn eine ausreichende Menge an Wärme dadurch absorbiert wird. Die Anordnung schließt auch ein zwischen wenigstens einer Gaseintrittsöffnung und der kompakten Masse des chemischen Kühlmittels zwischengeschaltetes Teil ein. Dieses Teil ist durchlässig für das heiße Gas, um einen Durchgang des heißen Gases durch es zu erlauben und die feste Masse von chemischem Kühlmittel zu berühren. Das Teil ist auch bewegbar, um mit der Kühlmittelkammer zusammenzuarbeiten, um eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel auszuüben, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse hiervon reduziert wird. Das gekühlte heiße Gas, das in der Anordnung gebildet wird, geht von der Kühlmittelkammer durch die radial verteilten Gasausgangsöffnungen.
Die Erfindung enthält weiterhin eine Aufblasvorrichtungsanordnung. Die Aufblasvorrichtungsanordnung enthält eine Gaserzeugungskammer und eine Anordnung für chemisches Kühlmittel, wie oben definiert. In der Gas erzeugenden Kammer wird ein heißes Gas produziert, gebildet oder entwickelt. Die Gas erzeugende Kammer hat wenigstens eine Gasausgangsöffnung. Bei Betätigung emittiert die Gaserzeugungskammer gebildetes heißes Gas durch die wenigstens eine Gasaustrittsöffnung.
Die Anordnung für chemisches Kühlmittel steht in Fließmittelverbindung mit dem erzeugten heißen Gas, das aus der Gaserzeugungskammer emittiert wird.
Die Erfindung umfaßt noch weiterhin ein Verfahren zur Kühlung eines heißen Gases. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schließt diese Methode eine Stufe ein, in der eine Menge Heißgas durch ein permeables Teil und in Berührung mit einer festen Masse eines chemischen Kühlmittels strömt, welches in einer axial länglichen Kühlmittelkammer mit einer Mehrzahl von radial verteilten Gasausgangsöffnungen enthalten ist. Das chemische Kühlmittel ist endotherm reagierbar mit dem heißen Gas, um das heiße Gas zu kühlen und wenigstens ein gasförmiges endothermes Reaktionsprodukt zu bilden, wobei die Größe der kompakten Masse von chemischem Kühlmittel reduziert wird, wenn eine genügende Menge an Wärme dabei absorbiert wurde.
Ein solches Verfahren schließt weiterhin eine Stufe ein, in der die feste Masse von chemischem Kühlmittel zwischen dem bewegbaren Teil und der Kühlmittelkammer komprimiert wird, wenn die Größe der kompakten Masse des chemischen Kühlmittels reduziert wird.
Wie hier verwendet, sind Bezugnahmen auf einen Gegenstand, wie ein Teil, eine Wand oder eine andere derartige Komponente als „permeabel" oder spezieller als „gaspermeabel" oder „permeabel für Gas" so zu verstehend, da jedes Teil, jede Wand oder jede Komponente den Durchgang von Gas über der Fläche, der als Teil, Wand oder Komponente bezeichneten Materialien, gestatten.
Andere Ziele und Vorteile werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Ansprüchen und Zeichnungen offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene schematische Darstellung einer Airbag- Aufblasanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Ruhezustand.
2 ist eine vereinfachte Durchschnittsdarstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 1 entlang den Linien 2-2 von 1.
3 ist eine schematische, vereinfachte und teilweise geschnittene Darstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 1 im Betrieb nach der Einleitung.
4 ist eine vereinfachte Durchschnittsdarstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 3, im wesentlichen entlang der Linien 4-4 von 3.
5 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene schematische Darstellung der Airbag- Aufblasanordnung der 1 und 3 bei einer weiteren Stufe nach der Einleitung.
6 ist eine vereinfachte Durchschnittsdarstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 5, im wesentlichen entlang der Linien 6-6 von 5.
7 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene schematische Darstellung einer Airbag- Aufblasanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in einem Ruhezustand.
8 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene schematische Darstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 7 im Betrieb nach der Einleitung.
9 ist eine vereinfachte Querschnittsdarstellung der Airbag- Aufblasanordnung von 8 entlang der Linien 9-9 von 8.
10 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt gezeigte, schematische Zeichnung der Airbag- Aufblasanordnung von 7 und 8 in einer weiteren Arbeitsstufe im Betrieb nach der Einleitung.
11 ist eine vereinfachte, teilweise im Schnitt gezeigte schematische Darstellung einer Airbag- Aufblasanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in einem Ruhezustand.
12 ist eine vereinfachte, teils geschnittene schematische Zeichnung der Airbag-Aufblaseinrichtung von 11 im Betrieb nach der Einleitung.
13 ist eine vereinfachte Querschnittsdarstellung der Airbag-Aufblasvorrichtung nach 12 im wesentlichen entlang den Linien 13-13 in 12.
14 ist eine vereinfachte, teils geschnittene schematische Zeichnung der Airbag-Aufblasanordnung der 12 und 12 bei einer weiteren Stufe im Betrieb nach der Einleitung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann in einer Vielfalt unterschiedlicher Strukturen wiedergegeben werden. Unter Bezugnahme anfangs auf die 1 bis 6 und speziell die 1 bis 2 wird eine Aufblasanordnung erläutert, die allgemein durch das Bezugszeichen 20 markiert ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und welche verwendet werden kann, um ein aufblasbares Fahrzeuginsassenrückhaltesystem, wie beispielsweise ein aufblasbares Airbag-Kissen (nicht gezeigt) aufzublasen.
Wie bekannt und bei geeigneter Betätigung, werden solche aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme typischerweise von einem Strom eines Aufblasfluids aufgeblasen, z. B. Gas aus einer Aufblaseinrichtung, um die Bewegung eines Insassen des Fahrzeugs zu begrenzen. In der Praxis ist es üblich, daß aufblasbare Rückhaltesysteme für Fahrzeuginsassen so gebaut werden, daß sie in eine Örtlichkeit innerhalb des Fahrzeugs zwischen dem Insassen und bestimmten Teilen des Fahrzeuginneren, wie die Türen, das Lenkrad, die Instrumententafel und dergleichen aufgeblasen werden, um zu verhindern, daß der Insasse von solchen Teilen des Fahrzeuginneren getroffen wird.
Es ist verständlich, daß die Erfindung in ihrer breiteren Praxis in Verbindung mit verschiedenen Arten oder Typen von Airbag-Anordnungen verwendet oder praktiziert werden kann, einschließlich solcher auf der Fahrerseite, der Beifahrerseite und der Airbag-Anordnungen mit seitlichem Auftreffen. Weiterhin besteht Anwendbarkeit der Erfindung in oder mit Airbag-Anordnungen nicht nur für verschiedene Kraftfahrzeuge einschließlich Kleinbussen, Lieferwagen mit offenem Kasten und besonders Automobile, doch auch mit anderen Typen von Fahrzeugen einschließlich beispielsweise Flugzeugen.
Die Airbag-Aufblasvorrichtung 20 ist aus einem Druckgehäuse 22, das von seinem allgemeinen länglichen Rohr oder einer solchen Röhre 24 und einander gegenüberliegenden Endwänden 26 bzw. 28 aufgebaut. Die Endwände 26, 28 und das Druckgehäuserohr 24 sind so miteinander verbunden, wie in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise durch Gesenkschmieden oder Bördeln der Gehäuse-Rohrenden 24a, 24b um die Endwände 26, 28, so daß das Druckgehäuse 22 eine Kammer ausbildet, deren Verwendung in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird.
Wie ersichtlich, ist die vorliegende Erfindung allgemein nicht durch die spezielle Konstruktion des Druckgehäuses beschränkt. Beispielsweise können Gehäusekonstruktionen, die aus einer oder mehreren Endplatten zu einem Druckrohr verschweißt sind oder ein Ende haben, welches einstückig oder integriert mit einem Gehäusekörper, wie einem Rohrstück, sind, verwendet werden, wenn erwünscht, gemäß der breiteren Praxis verwendet.
Die Endwand 26 enthält eine Öffnung 26a, wo eine Verbindung oder Befestigung einer Initiatoreinrichtung 32 vorliegt, wie sie in der Technik bekannt ist, beispielsweise mit Hilfe eines Initiatoradapters 34. Die Initiatorvorrichtung 32 enthält ein Ausgangsende 32a, das sich in die Kammer 30 erstreckt. Die Endwand 28 enthält eine Öffnung 28a, wo ein Basisabschnitt 36 verbunden oder befestigt ist, von welchem aus sich in einer Richtung aus bzw. von welcher die Kammer 30, ein Befestigungsstift 40 erstreckt, wie in der Technik bekannt ist, eine erwünschte Befestigung der Aufblaseinrichtung 20 zu erleichtern, wie innerhalb eines verbundenen Fahrzeugs.
Die Kammer 30 enthält eine abgedichtete Erzeugungskartusche, um eine Gaserzeugungskammer 44 zu bilden. Die Erzeugungskartusche 42 enthält eine Menge von Gas erzeugenden Körnern 46, wie in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben ist, um durch Zünden Gas zu bilden oder anderweitig zu erzeugen. Die Erzeugungskartusche 42 enthält auch eine Erzeugungsprallwand 50 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 52, um einen Durchgang durch sie von Gasen zu erlauben, die bei Verbrennung der Gas erzeugenden Körner 46 erzeugt werden.
Die Erzeugungskartusche 42 ist durch das Vorhandensein einer Dichtung oder Barriere 54 um ihren Umfang herum abgedichtet. Eine solche Dichtung 54 kann verschieden aus ausgewählten Materialien gebildet werden. Beispielsweise kann eine solche Dichtung, wenn erwünscht, aus einem Material, wie Aluminium, Kupfer, Messing oder anderem Metall gebildet werden, wie durch Tiefziehen und Zusammennähen. Wie ersichtlich, können solche Dichtungen, wenn dies gewünscht ist, eine Form ähnlich Dosen annehmen, welche in der Nahrungsmittelbehandlung verwendet werden. Wir in größeren Einzelheiten nachfolgend beschrieben ist, enthält die Dichtung 54 der Erzeugungskartusche einen mittigen Seitenabschnitt 54a.
Die Gas erzeugenden Körner 46 bestehen aus einem Gas erzeugenden Material mit zündungsverbessernder Beschichtung. Dies führt dazu, daß eine solche Aufblasanordnung die Einbeziehung einer Zündungsanordnung, wie sie in vielen üblichen Aufblasanordnungen vorkommt, vermeidet. Es ist jedoch verständlich, daß die breitere Praxis der Erfindung nicht auf die Verwendung mit einem solchen zündungsbeschichteten Gaserzeuger verbunden ist. So können Aufblaseinrichtungen gemäß der Erfindung, wenn erwünscht oder erforderlich, geeignete Zündereinrichtungen einschließen, wie sie in der Technik bekannt sind.
Weiterhin erlaubt die breitere Praxis der Erfindung die Verwendung verschiedener Gas erzeugender Materialien, wie in der Technik bekannt ist.
Gas erzeugende Materialien, die in der Praxis der Erfindung verwendet werden können, schließen Gas erzeugende Stoffe auf Azid-Basis einschließlich derjenigen, die üblicherweise in Airbag-Aufblasanwendungen benutzt wurden, ein. Wie oben beschrieben, bilden solche üblicherweise verwendeten Azid-Pyrotechnik-Airbag-Aufblaseinrichtungen typischerweise gasförmige Produkte in einem Temperaturbereich von etwa 1400 K bis etwa 1500 K.
Alternativ oder zusätzlich können azidfreie Gaserzeuger ggf. in der Praxis der Erfindung verwendet werden. Außerdem können auch azidfreie Gaserzeuger, wenn erwünscht, die Form der oben beschriebenen azidfreien Pyrotechnik-Gaserzeuger annehmen, die bei signifikant höheren Temperaturen reagieren und verbrennen, als normalerweise mit typischen Gaserzeugern auf Azid-Basis verbundenen, wie die Form gasförmiger Produkte bei Temperaturen von etwa 1700 K bis etwa 2500 K häufiger Temperaturen von etwa 1700 K bis etwa 1900 K. Wie ersichtlich, ist die Praxis der Erfindung in Verbindung mit solchen Gasprodukten höherer Temperatur und Gaserzeugern, die solche Produkte mit höherer Temperatur besonders erwünscht aus den oben angegebenen Gründen machen.
Wenn erwünscht, kann, wie gezeigt, die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 42 einen Vibrationsdämpfer 55 einschließen, wie er im Stand der Technik bekannt ist. Der Einschluß eines solchen Vibrationsdämpfers 55 kann erwünscht sein, möglichst unerwünschte Schwingungswirkung auf die Aufblasvorrichtung 20 zu vermeiden oder zu minimieren, so als wenn eine solche Anordnung in einem Fahrzeug angebracht ist.
Die Kammer 30 enthält auch, in Nachbarschaft zu der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 42, eine Kühlmittelkartusche 56, um eine Kühlmittelkammer 60 zu bilden. Wie gezeigt, hat die Kühlmittelkammer 60 die allgemeine Form eines axial länglichen Rohres.
Die Kühlmittelkartusche 56 enthält gemäß der Erfindung eine Masse von festem chemischem Kühlmittel, das allgemein durch die Bezugsziffer 61 bezeichnet ist und in der Form von Pellets 62 vorliegt. Wie auf der Hand liegend ist, sind verschiedene chemische Kühlmittelmaterialien bekannt und sind verfügbar für Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung, wie beispielsweise für verschiedene Metallkarbonate. Magnesiumkarbonat ist ein übliches Metallkarbonat„ das in solchen Anwendungen brauchbar ist. Je breiter die Praxis der Erfindung jedoch ist, desto stärker beschränkt ist die durch spezielle chemische Kühlmittel, die hier ausgewählt und verwendet werden.
Außerdem wird es auf der Hand liegen, daß gegebenenfalls die Erfindung unter Verwendung verschieden geformter und verschiedener Größen von Formen von chemischem Kühlmittel angewendet werden kann. Beispielsweise kann das in der breiteren Praxis der Erfindung verwendete chemische Kühlmittel in der Form von Tabletten, Pellets, Kristallen oder dergleichen sowie verschiedene Formen einschließlich verschiedener extrudierter Formen, wie zylindrischer, perforierter Feststoffe, z. B. Feststoffe, die eine zylindrische Bohrung einschließen, so daß die Kühlmittelfeststoffe allgemein rohrförmig in der Form sind oder eine den Gas erzeugenden Körnern 46, die in 1 gezeigt sind, ähnliche Form besitzen.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, wird die Kühlmittelkartusche 56, ähnlich der oben beschriebenen Gas erzeugenden Kartusche 42, durch das Vorhandensein einer Dichtung oder Barriere 64 um deren Umfang herum abgedichtet, einschließlich eines mittigen Seitenabschnittes 64a. Wie gezeigt, ist die abgedichtete Kühlmittelkartusche 56 benachbart und kann an der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 42 derart anliegen, daß der mittige Seitenabschnitt 54a der Gas erzeugenden Kartuschendichtung 54 und der mittige Seitenabschnitt 64a der Kühlmittelkartuschendichtung 64 aneinander ausgerichtet sind, wie in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben ist, um den Strom dazwischen zu gestatten.
Die abgedichtete Kühlmittelkartusche 56 enthält eine Kühlmitteltrennwand 66, die eine mittige Öffnung 68 nahe dem mittigen Seitenabschnitt 64a der Kühlmittelkartuschendichtung 64 einschließt, um den Durchgang von Gasen aus der Gas erzeugenden Kartusche 42 darin zu gestatten.
Die Kühlmittelkartusche 56 enthält auch ein bewegliches permeables Teil 70, dessen Verwendung in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Die Kühlmitteltrennwand 66 hat einen allgemein röhrenförmigen Mittelabschnitt 71, der eine Mehrzahl von Öffnungen 72 enthält, um den Durchgang von Gasen durch sie in Berührung mit der Kühlmittelmasse 61 zu gestatten.
Das permeable Teil 70 ist allgemein axial konzentrisch ausgerichtet mit der Kühlmittelkammerröhre 60, um ein allgemein längliches ringförmig ausgebildetes Volumen 73 von chemischem Kühlmittel zwischen dem Teil 70 und der Kühlmittelkammerröhre 60 zu formen. Spezieller ist das bewegliche permeable Teil 70 in der Natur einer Röhre benachbart und umgebend den röhrenförmigen Mittelabschnitt 71 der Kühlmitteltrennwand 66. Das Teil 70 ist permeabel für das erzeugte heiße Gas, das sich bei der Verbrennung der Gaserzeuger 46 gebildet hat.
Im allgemeinen erlaubt ein solches gaspermeables Teil den Durchgang von Gas mit einer Vielzahl einzelner Punkte, wie solche, die mit Abstand über dem Bereich ausgebreitet sind. Wie auf der Hand liegen wird, vermindert oder minimiert ein solches permeables Teil ein Verstopfen oder unerwünschte Erschwerung des Gasflusses und resultiert somit erwünschtermaßen in dem Aufbau eines geringen Rückdruckes, wenn überhaupt. So ist die Verwendung eines permeablen Teils gemäß der Erfindung in scharfem Widerspruch zur Verwendung eines Teils mit nur einem Punkt oder einer sehr begrenzten Anzahl von Gasdurchgangspunkten.
Während eine allgemein gleichförmige Anordnung und Beabstandung einer Mehrzahl von gleichmäßig geformten und bemessenen derartigen Durchgangspunkten für die Verwendung in der Praxis der Erfindung bevorzugt sein kann, um Gleichmäßigkeit der Herstellung und des Betriebs zu verbessern, ist die breitere Praxis der Erfindung nicht notwendigerweise so be grenzt. Somit können gegebenenfalls ein solches permeables Teil aus Durchgangspunkten, die einzeln oder beide unregelmäßig angeordnet oder beabstandet und unregelmäßig geformt und größenmäßig sind, verwendet werden.
Als ein Ergebnis der Permeabilität des Teils 70 wird das heiße Gas es hindurch geführt, um die feste Masse 61 von chemischem Kühlmittel zu berühren. Wie gezeigt, kann das Teil 70 die Form eines bevorzugten Metallbleches annehmen, das in einer überlappenden Weise aufgewickelt wird, um eine Hülse um den mittigen Abschnitt der Kühlmittelprallplattenröhre zu bilden. Spezieller schließt das Teil 70 die Blechenden 70a und 70b ein, die in dem Ruhezustand, der in 2 gezeigt ist, im wesentlichen einander überlappen.
Wie in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben werden wird, ist das Teil 70 beweglich, um mit der Kühlmittekammer 60 zusammenzuarbeiten, so wie es durch das Gehäuse 22 oder unterstützt durch das Gehäuse 22 gebildet ist, um eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel beizubehalten, da das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse hiervon vermindert wird.
Wenn erwünscht und wie gezeigt, kann die abgedichtete Kühlmittelkartusche 56 einen Vibrationsdämpfer 74 einschließen, um die gegebenenfalls unerwünschte Vibrationswirkung auf die Aufblaseinrichtung 20 zu vermeiden oder zu minimieren, wenn eine solche Anordnung in einem Fahrzeug untergebracht wird.
Weiterhin kann die Airbag-Aufblasvorrichtung 20 auch ein Sieb, Filterteil oder dergleichen einschließen, die durch das Bezugszeichen 76 bezeichnet sind, um Teilchen mit größerer Abmessung zu entfernen oder anderweitig einen Durchgang zu verhindern, indem sie in dem Gasfluß möglicherweise mitgerissen werden, wenn ein solches Gas von der Anlagenkammer 30 durch eine Mehrzahl von Gasausgangsöffnungen 80 strömt, die in dem Druckgehäuserohr 24 gebildet wurden. Ein solches Filterteil 76 kann, wie gezeigt ist, innerhalb der abgedichteten Kühlmittelkartusche 56 enthalten sein. Wie auf der Hand liegt, kann ein solches Filterteil oder dergleichen, wenn eingeschlossen, alternativ außerhalb der Kühlmittelkartusche angeordnet oder plaziert werden, um erwünschtermaßen die Gase vor dem Durchgang in das verbundene Airbag-Kissen zu behandeln.
Die Verwendung und das Arbeiten der Aufblasvorrichtung 20 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben.
Bezugnehmend auf 3 und 4 ist die Airbag-Aufblaseinrichtung 20 an einem Punkt im Betrieb nach der Einleitung gezeigt. Speziell im Betrieb, wie beim Abfühlen einer Kollision, wird ein elektrisches Signal zu der Initiatorvorrichtung 32 geschickt. Die Initiatorvorrichtung 32 arbeitet so, daß sie Einleitungsreaktionsprodukte bildet oder produziert, die von der Initiatorvorrichtung 32 abgegeben werden, wie von dem Ausstoßende 32a der Initiatorvorrichtung, und bei der oder in die Gas erzeugende Kartusche 42, um mit der Menge an zündungsverbesserndem Gaserzeuger 46 zusammenzuwirken, was zu der Zündung hiervon führt. Der entzündete ver besserte Gasgenerator reagiert so, daß er Mengen von heißem Gas produziert, die den Druck in der Gas erzeugenden Kartusche 42 erhöht, wobei der Druck in der Gas erzeugenden Kartusche 42 mit erzeugten Gasen, wiedergegeben durch die Pfeile A in 1, durch Öffnungen 52 der Gaserzeugungsprallwand gehen.
Wenn der Druck in der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 42 die strukturelle Fähigkeit des mittigen Seitenbereichs 54a der Abdichtung der Gas erzeugenden Kartusche und den mittigen Seitenabschnitt 64a der Abdichtung der Kühlmittelkartusche überschreitet, erlauben solche mittigen Seitenabschnitte 54a und 64a ein Abscheren, Abbrechen oder anderweitig den Durchgang des heißen Gases von der Gas erzeugenden Kartusche 42 in die Kühlmittelkartusche 56 über die mittige Öffnung 68.
Das heiße Gas geht dann, wie durch die Pfeile B in 3 gezeigt, durch die Kühlmittelprallwandöffnungen 72 und dann durch das permeable Teil 70 in Berührung mit der Masse 61 des chemischen Kühlmittels, was zu deren chemischer Kühlung führt. Die resultierenden gekühlten heißen Gase werden dann, wie durch die Pfeile C in 3 gezeigt, durch das Filter 76 und dann auswärts durch die Gasausgangsöffnungen 80, wie von der Aufblaseinrichtung 20 zu einem verbundenen Airbag-Kissen, geführt.
Wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, fließt das Gas in einer im wesentlichen radialen Richtung durch das von der Kühlmittelmasse 61 gebildete Bett. Die chemische Kühlung, realisiert mit einer solchen Vorrichtung, hat typischerweise die Natur des chemischen Kühlmittelmaterials endotherm reagierend mit dem heißen Gas zur Kühlung des heißen Gases und zur Bildung wenigstens eines gasförmigen endothermen Reaktionsproduktes. Wie auf der Hand liegt, wird die Masse des chemischen Kühlmittels typischerweise reduziert, wenn eine genügende Wärmemenge dabei absorbiert wird. In der Praxis kann eine Gesamtverminderung von etwa 50% oder mehr der Kühlmittelmasse realisiert werden.
Obwohl eine solche Verminderung des chemischen Kühlmittels anderweitig normal ein Überschußvolumen in der Kühlmittelkammer erzeugen oder ergeben und so gestatten oder anderweitig erlauben kann, daß das Gas Kanäle bildet oder durch oder vorbei an individuellen Kühlmittelpellets strömt oder die Masse hiervon ohne wesentliche Wechselwirkung mit ihr, wird die Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit vermindert oder durch die vorliegende Erfindung minimiert. Wie oben angegeben, ist das Teil 70 bewegungsfähig, um mit der Kühlmittelkammer 60 zusammenzuarbeiten und so eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel 61, da das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse hiervon reduziert wird.
Speziell, wie vielleicht am besten durch Bezugnahme auf die Querschnittsdarstellung von 4 zu sehen ist, breitet sich der überlappende Bogen, der das Teil 70 bildet, radial aus, um die Menge oder das Ausmaß an Überlappung der Enden 70a und 70b zu reduzieren. Das sich ausdehnende Teil 70 führt somit eine konsolidierende Kraft auf die Kühlmittelmasse 61 aus oder liefert eine solche. Folglich wird die Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit des durch indivi duelle Kühlmittelpellets oder darum herum fließende individuelle Kühlmittelpellets oder deren Masse ohne signifikante Wechselwirkung zwischen dem heißen Gas und dem Kühlmittel reduziert oder minimiert.
Wie gezeigt, kann der Dämpfer 74 entsprechend komprimiert oder anderweitig zusammengezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Vibrationsdämpfer 74, wie aus Papierfasern, wenigstens teilweise während der Operation verbraucht werden.
Die 5 und 6 erläutern die Airbag-Aufblasvorrichtung 20 bei einer weiteren Arbeitsstufe nach der Einleitung, wobei ein Teil der chemischen Kühlmittelmasse 61 weiter vermindert wurde.
Wie gezeigt, ist das permeable Teil 70 weiter expandiert, etwa durch Reduzieren der Menge oder des Ausmaßes an Überlappung der Enden 70a und 70b. Demzufolge wird eine Kompressionskraft effektiv auf der chemischen Kühlmittelmasse 61 gehalten, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und seine Masse weiter reduziert wird. Somit wird die erwünschte Wechselwirkung zwischen heißem Gas und dem restlichen chemischen Kühlmittel verbessert, wenn die Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit besteht, daß das heiße Gas, welches durch individuelle Kühlmittelpellets oder an diesen vorbei fließt, verbessert wird, oder deren Masse ohne wesentliche Wechselwirkung vermindert oder minimiert wird. Folglich kann die Praxis der Erfindung eine bessere oder vollständigere Realisierung des vollen Potentials einer bestimmten Menge oder eines bestimmten Volumens von chemischem Kühlmittel gestatten oder erlauben. Mit einer solchen verbesserten Effektivität können die Größe und Raumerfordernisse für entsprechende Aufblasanordnungen erwünschtermaßen reduziert oder minimiert werden. Als ein Ergebnis kann der Wunsch bezüglich der Verwendung solcher Anordnungen weiter verstärkt werden.
Wiederum kann der Dämpfer 74 entsprechend weiter komprimiert oder anderweitig zusammengezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Schwingungsdämpfer 74, wie er aus Papierfasern gebildet wird, während solcher weiteren Tätigkeit verbraucht werden.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform getrennt abgedichtete Gaserzeuger und Kühlmittelkartuschen enthält und benutzt, ist die breitere Praxis der Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann, wenn erwünscht, eine einzelne Kartusche, die sowohl Gaserzeuger als auch Kühlmittel enthält, anderweitig aber ähnlich ist, verwendet werden. Weiterhin können die Einarbeitung und Verwendung einer oder mehrerer solcher Kartuschenkonstruktionen jeder der beiden Aufblaseinrichtungen und Herstellung vereinfachen oder erleichtern, wobei die Aufblasvorrichtungen der Erfindung, wenn erwünscht, so gebildet werden, daß sie Gaserzeuger und Kühlmittel ohne Kartuschendichtung, wie über die direkte Anordnung von Gaserzeuger und Kühlmittelmaterialien sowie verbundene Hardware in einem entsprechenden Druckgehäuse, enthalten.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf die 7 bis 10 gerichtet, die eine Aufblaseinrichtung erläutern, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 220 bezeichnet ist, gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung und gemäß solchen, die auch verwendet werden können, um ein aufblasbares Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem aufzublasen, z. B. ein aufblasbares Airbag-Kissen (nicht gezeigt).
Wie in 7 gezeigt, enthält die Aufblasanordnung 220 ähnlich der Aufblasanordnung 20, die oben beschrieben wurde, ein Druckgehäuse 222, das von einer allgemein länglichen zylindrischen Hülse oder Röhre 224 und einander gegenüberliegenden Endwänden 226 und 228 gebildet wird. Die Endwände 226, 228 und die Hülse des Druckgehäuses 224 sind miteinander verbunden, wie oben beschrieben ist, um eine Kammer 230 zu bilden, worin eine abgedichtete Gaserzeugerkartusche 242 und eine abgedichtete Kühlmittelkartusche 256 untergebracht sind und enthalten sind.
Die Endwand 226 schließt eine Öffnung 226a ein, wo eine Initiatorvorrichtung 232 verbunden oder befestigt ist, wie beispielsweise eine solche nach dem Stand der Technik, und die ein Ausgangsende 232a hat, welches sich in die Kammer 230 erstreckt. Die Endwand 228 enthält eine Öffnung 228a, wo ein Basisabschnitt 236 verbunden oder befestigt ist, von welchem aus sich in einer Richtung aus der Kammer 230 oder von ihr weg, ein Befestigungsniet 240, wie nach dem Stand der Technik bekannt, erstreckt, um die erwünschte Befestigung der Aufblasanordnung 220 zu erleichtern.
Benachbart zu dem Ausgangsende 232a der Initiatorvorrichtung enthält die Kammer 230 die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 242, wie um eine Gas erzeugende Kammer 244 zu bilden. Die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 242 enthält eine Menge an Gas erzeugenden Körnern 246, wie oben beschrieben wurde. Die Gas erzeugenden Körner 246 sind zündbar, um ein relativ heißes Gas zu erzeugen, zu bilden oder entstehen zu lassen. Die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 242 enthält auch eine erzeugende Prallwand 250 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 252, um den Durchgang von Gasen zu gestatten, die bei der Verbrennung der Gas erzeugenden Körner 246 entstanden sind.
Die Gas erzeugende Kartusche 242 wird durch das Vorhandensein einer Dichtung oder Barriere 254, wie oben beschrieben, um den Umfang herum abgedichtet. Wie gezeigt, kann die Gas erzeugende Kartusche 242, wie oben beschrieben, einen Schwingungsdämpfer 255 einschließen, um den möglicherweise unerwünschten Vibrationseffekt auf die Aufblaseinrichtung 220 zu vermeiden oder zu minimieren, wie beispielsweise, wenn eine solche Vorrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird.
Die Kammer 230 enthält die abgedichtete Kühlmittelkartusche 256 in Nachbarschaft zu der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 242, um eine Kühlmittelkammer 260 zu bilden. Wie gezeigt, ist die Kühlmittelkammer 260 axial ausgerichtet.
Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform kann die abgedichtete Kühlmittelkartusche 256 an der abgedichteten Gaserzeugungskartusche 242 derart anliegen, daß ein mittiger Seitenabschnitt 254a der Kartuschenabdichtung 254 für die Gaserzeugung und ein mittiger Seitenabschnitt 264 der Kartuschenabdichtung für das Kühlmittel in solcher Weise ausgerichtet sind, daß ein Zerbrechen oder das Öffnen hiervon einen Fluß zwischen ihnen gestattet.
Die Kühlmittelkartusche 256 enthält gemäß der Erfindung eine kompakte Masse 261 eines chemischen Kühlmittels, wie in der Form von Pellets 262, wie oben beschrieben. Die abgedichtete Kühlmittelkartusche 256 enthält auch eine Kühlmittelprallwand 266 und ein bewegbares permeables Teil 270, das manchmal auch hier als ein "Kompressor" bezeichnet wird.
Die Kühlmittelprallwand 266 hat die allgemeine Form einer Hohlzylinderröhre, worin die kompakte Masse 261 der chemischen Kühlmittelpellets 262 enthalten sind. Die Kühlmittelprallplatte 266 enthält einen verengten Halsabschnitt 284, der einen Eintritt 268 bildet, wo, wie in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird, die Gase aus der Gas erzeugenden Kartusche 242 in die Kühlmittelkartusche 256 gehen.
Das bewegbare permeable Kompressorteil 270 wird zwischen dem Einritt 268 und der Masse von chemischem Kühlmittel 261 positioniert. Der Kompressor 270 ist allgemein scheibenförmig im Querschnitt. Wie bei dem Teil 70 in der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Teil 270 permeabel für das entwickelte heiße Gas, das bei der Verbrennung des Gaserzeugers 246 gebildet wird. Als ein Ergebnis dieser Permeabilität wird solches heiße Gas hindurchgeführt, um die kompakte Masse des chemischen Kühlmittels 261 zu berühren. Außerdem ist das Teil 270 bewegbar, um mit der Kühlmittelkammer 260 so zusammenzuarbeiten, daß durch das Gehäuse 222 bzw. dessen Unterstützung eine kompressive Kraft auf das chemische Kühlmittel ausgeübt wird, da das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und seine Masse reduziert wird. Insbesondere ist das Teil 270 axial bewegbar in der länglichen Kühlmittelkammer 260.
Wenn erwünscht und wie gezeigt, kann die abgedichtete Kühlmittelkartusche 256 einen Schwingungsdämpfer 274 einschließen, um den möglicherweise unerwünschten Vibrationseffekt auf der Aufblaseinrichtung 20 zu vermeiden oder zu minimieren, wenn sie in einem Fahrzeug untergebracht ist.
Die Kühlmittelprallwand 266 schließt eine Mehrzahl von Öffnungen oder Löchern 285 ein, um einen Durchgang von Gasen, wie nach dem Behandeln mit der Kühlmittelmasse 261, zu erlauben. Die Kühlmittelprallwand 266 arbeitet zusammen mit der Druckgehäusehülse 224, um ein Diffusionsvolumen 286 in der Anordnung 220 zu bilden, um die darin fließenden Gase zu den Öffnungen 288 hin zu bekommen. Das gekühlte Gas wird anschließend durch die Gasausgangsgehäuse 288 geführt, die in der Druckgehäusekammer 224 gebildet wurden, und so in ein nicht gezeigtes damit verbundenes Airbag-Kissen einzuführen.
Die Verwendung und der Betrieb der Aufblasvorrichtung 220 wird nachfolgend weiter mit spezieller Bezugnahme auf 8 bis 10 beschrieben.
Bei Bezugnahme auf die 8 und 9 ist die Aufblasvorrichtung 220 an einem Punkt in Betrieb nach der Einleitung gezeigt. Speziell im Arbeitsgang, wie nach dem Abfühlen einer Kollision, wird ein elektrisches Signal an die Initiatoreinrichtung 232 geschickt. Die Initiatoreinrichtung 232 funktioniert so, daß sie auslösende Reaktionsprodukte liefert oder bildet, die von der Initiatoreinrichtung 232 abgegeben wird, z. B. von dem Ausgangsende der Initiatoreinrichtung 232a, und zu oder in der bzw. die Gas erzeugende Kartusche 242 führt, um mit der Menge an Gaserzeuger 246, der aus der Zündung hiervon resultiert, zusammenzuwirken. Der Gaserzeuger reagiert, um Mengen von heißem Gas zu erzeugen, die den Druck in der Gas erzeugenden Kartusche 242 steigern, wobei entwickelte Gase, die durch die Pfeile A in 8 gezeigt sind, durch die Prallplattenöffnungen 252 gehen.
Wenn der Druck in der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 242 die strukturelle Fähigkeit des mittleren Seitenabschnittes 254a der Kühlmittelkartuschendichtung überschreitet, erlauben die mittleren Seitenabschnitte 254a und 264a ein Zerbrechen oder anderes den Durchgang des heißen Gases aus der Gas erzeugenden Kartusche 242 in die Kühlmittelkartusche 256 durch die mittige Öffnung 268.
Das heiße Gas wird dann, wie durch die Pfeile B in 8 gezeigt, durch das permeable Teil 270 in Berührung mit der chemischen Kühlmittelmasse 261, was zu einer chemischen Kühlung des heißen Gases führt. Die resultierenden gekühlten heißen Gase werden dann, wie durch die Pfeile C in 8 und 9 gezeigt, durch die Prallwandöffnungen 285 zu dem Diffusionsvolumen 286 geführt. Die Gase werden anschließend, wie durch die Pfeile D gezeigt, durch die Gasausgangsöffnungen 288, die in der Druckgehäusehülse 224 ausgebildet sind, und in ein nicht gezeigtes verbundenes Airbag-Kissen geführt.
Wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, strömt das Gas in einer im wesentlichen axialen Richtung durch das von der Kühlmittelmasse 261 gebildete Kühlmittel. Wie für die oben beschriebene Aufblasvorrichtung 20 realisiert das chemische Kühlen mit einer solchen Anordnung typischerweise die Natur des chemischen Kühlmittelmaterials, das endotherm mit dem Heißgas reagiert, um das heiße Gas zu kühlen und wenigstens ein gasförmiges Produkt der endothermen Reaktion zu bilden. Wie auf der Hand liegen wird, wird die Masse des chemischen Kühlmittels typischerweise vermindert, wenn eine ausreichende Wärmemenge dadurch absorbiert wird.
Obwohl eine solche Reduktion des chemischen Kühlmittels sonst normal das Überschußvolumen in der Kühlmittelkammer erzeugen oder ergeben kann und so erlaubt oder anderweitig zuläßt, daß das Gas Kanäle für den Fluß durch einzelne Kühlmittelpellets bildet oder an ihnen vorbeigeht oder ihre Masse ohne wesentliche Wechselwirkung mit ihr, wird eine solche Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit auch in der vorliegenden Erfindung reduziert oder minimiert in der vorliegenden Erfindung durch die vorliegende Ausführungsform. Spezieller ist das Teil 270 bewegbar, um mit der Kühlmittelkammer 260 zusammenzuarbeiten, wie durch das Gehäuse 222 gebildet oder von diesem Gehäuse unterstützt ist, um eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel auszuüben, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse desselben vermindert wird. Wie gezeigt, können die Gase und Reaktionsprodukte aus der Umsetzung des Gaserzeugers dazu dienen, das Teil 270 gegen die Kühlmittelmasse 261 zu pressen, wobei diese Masse entsprechend vermindert wird.
Wie gezeigt, kann der Dämpfer 274 entsprechend komprimiert oder anderweitig zusammengezogen werden. Alternativ oder zusätzlich zu einem Schwingungsdämpfer 274, wie er aus Papierfasern gebildet wird, kann wenigstens ein Teil während der Bearbeitung verbraucht werden.
10 erläutert die Airbag-Aufblaseinrichtung 220 in einer weiteren Stufe in Betrieb nach der Einleitung mit einem Teil der chemischen Kühlmittelmasse 261, die weiter reduziert wird.
Wie gezeigt, hat das permeable Teil 270 weiterhin axial die Länge der Kühlmittelkammer 260 gequert mit dem Ergebnis der Aufrechterhaltung einer Kompressionskraft auf die chemische Kühlmittelmasse 261, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse hiervon weiter reduziert wird.
Wiederum kann der Dämpfer 274 entsprechend weiter komprimiert oder anderweitig zusammengezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Vibrationsdämpfer 274, wie er aus Papierfasern gebildet wird, während eines solchen weiteren Arbeitens verbraucht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die mittigen Seitenabschnitte 254a und 264a jeweils mit ihrer Dichtung bei längerem Kontakt mit den heißen Gasen verbraucht, die mit der Verbrennung des Gaserzeugers 246 erzeugt werden. So sind solche Seitenabschnitte 254a und 264a nicht in 10 gezeigt.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf die 11 bis 14 gerichtet, die eine Aufblasanordnung, allgemein mit der Bezugsziffer 320 bezeichnet, gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung bezeichnet. Wie in größeren Einzelheiten nachfolgend beschrieben, ist die oben beschriebene Aufblasanordnung 320 in vielen Punkten ähnlich der oben beschriebenen Aufblasanordnung und kann, wie die oben beschriebenen Aufblasanordnungen, auch verwendet werden zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsaßen-Rückhalteeinrichtung, z. B. einem aufblasbaren Airbag-Kissen.
Wie in 11 gezeigt ist, enthält die Aufblaseinrichtung 320 ähnlich der Aufblaseinrichtung 220, die oben beschrieben ist, ein Druckgehäuse 322, das von einer allgemein länglichen zylindrischen Hülse oder Röhre 324 sowie einander gegenüberliegenden Endwänden 326 bzw. 328 gebildet wird. Die Endwände 326, 328 und die Druckgehäusehülse 324 sind miteinander verbunden, wie oben beschrieben ist, um eine Kammer 330 zu bilden, worin eine abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 342 und eine abgedichtete Kühlmittelkartusche 356 untergebracht oder enthalten ist.
Die Endwand 326 schließt eine Öffnung 326a ein, bei der eine Initiatoreinrichtung 332, wie in der Technik bekannt ist, verbunden oder befestigt ist und diese hat ein Ausgangsende 332a, das sich in die Kammer 330 erstreckt. Die Endwand 328 enthält eine Öffnung 328a, bei der ein Basisabschnitt 336 verbunden oder befestigt ist, der sich in einer Richtung außerhalb oder weg von der Kammer 330 erstreckt, wobei ein Befestigungsniet 340, wie es in der Technik bekannt ist, zur Erleichterung erwünschter Befestigung der Aufblasvorrichtung 320 vorliegt.
Benachbart zu dem Ausgangsende 332a der Initiatoreinrichtung enthält die Kammer 330 die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 342, wie zur Bildung einer Gaserzeugungskammer 344. Die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 342 enthält eine Menge von Gas erzeugenden Körnern 346, wie oben beschrieben ist. Die Gas erzeugenden Körner 346 sind zündbar, um ein relativ heißes Gas zu produzieren, bilden oder erzeugen. Die abgedichtete Gas erzeugende Kartusche 342 enthält auch eine Gas erzeugende Prallwand 350 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 352, um ein Hindurchgehen von Gasen zu erlauben, die bei der Verbrennung der Gas erzeugenden Körner 346 entstanden sind.
Die Gas erzeugende Kartusche 342 ist durch die Gegenwart einer Dichtung oder Barriere 354 dicht verschlossen, wie oben beschrieben ist, um den Umfang herum. Wie ersichtlich, kann die gezeigte Kartusche 342, wie oben beschrieben, einen Schwingungsdämpfer 355 enthalten, um den möglicherweise unerwünschten Schwingungseffekt auf die Aufblasanordnung 320 zu vermeiden oder zu minimieren, wenn eine solche Anordnung in einem Fahrzeug untergebracht ist.
Die Kammer 330 enthält die abgedichtete Kühlmittelkartusche 356 in Nachbarschaft zu der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 342, so daß eine Kühlmittelkammer 360 gebildet wird. Wie ersichtlich, ist die Kühlmittelkammer 360 axial verlängert.
Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform kann die abgedichtete Kühlmittelkartusche 356 an der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 342 derart anliegen, daß ein mittiger Seitenabschnitt 354a der Dichtung der Gas erzeugenden Kartusche und ein mittiger Seitenabschnitt 364a der Dichtung der Kühlmittelkartusche 356 in einer Weise ausgerichtet sind, daß ein Zerbrechen der Öffnung einen Fluß zwischen ihnen erlaubt.
Die Kühlmittelkartusche 356 enthält gemäß der Erfindung eine kompakte Masse 361 es chemischen Kühlmittels, wie eines solchen in der Form von Pellets 362, wie oben beschrieben wurde. Die abgedichtete Kühlmittelkartusche 356 enthält oder umfaßt ein Kühlmittelfilter 390 etwa in der Form einer hohlen zylindrischen Röhre. Die kompakte Masse 361 der Pellets 362 von chemischem Kühlmittel ist in dem Kühlmittelfilter 390 mit Hilfe einer Rückenplatte 392 und eines bewegbaren permeablen Teils 370, das auch manchmal hier als "Kompressor" bezeichnet ist, wie oben beschrieben wurde, enthalten oder gehalten.
Wie auf der Hand liegt, kann ein solches Kühlmittelfilter für die Verwendung in der Praxis der Erfindung unterschiedlich zusammengesetzt sein, wie erwünscht sein kann. Gemäß einer Ausführungsform ist der Kühlmittelfilter aus einer Hülle eines expandierten Metalls oder dergleichen aus mehreren Schichten aufgebaut.
In dem Ruhezustand ist das bewegbare permeable Kompressorteil 370 zwischen dem mittigen Seitenabschnitt 364a der Kühlmittelkartuschendichtung und der Masse von chemischem Kühlmittel 361 positioniert. Der Kompressor 370 ist allgemein scheibenförmig im Querschnitt. Wie bei dem Teil 370 in der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Teil 370 permeabel bezüglich des erzeugten heißen Gases, das bei der Verbrennung des Gaserzeugers 346 gebildet wird. Als ein Ergebnis einer solchen Permeabilität wird ein solches heißes Gas hindurchgeschickt, um die kompakte Masse 361 des chemischen Kühlmittels zu berühren. Außerdem ist das Teil 370 bewegbar, um mit der Kühlmittelkammer 360 zusammenzuwirken, die beispielsweise von dem Kühlmittelfilter 390 gebildet und von dem Gehäuse 322 unterstützt wird, um Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel auszuüben, da das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse desselben reduziert wird. Insbesondere ist das Teil 370 axial in der länglichen Kühlmittelkammer 360 bewegbar.
Eine Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen 380 ist in der Hülse des Druckgehäuses 324 ausgebildet, um einen Durchgang der resultierenden gekühlten Gase von der Anordnung 320 und in ein verbundenes Airbag-Kissen (nicht gezeigt) zu erlauben.
Die Verwendung und das Arbeiten mit der Aufblaseinrichtung 320 wird nun unter Bezugnahme auf speziellen Bezug in den 12 bis 14 beschrieben.
Bezieht man sich auf die 12 und 13, so ist die Airbag-Aufblaseinrichtung 320 dort an einem Arbeitspunkt nach Einleitung gezeigt. Speziell im Betrieb, beispielsweise beim Abfühlen eines Zusammenstoßes, wird ein elektrisches Signal an die Initiatoreinrichtung 332 abgegeben. Die Initiatorvorrichtung 332 arbeitet so, daß sie Einleitungsreaktionsprodukte bildet oder produziert, die von der Initiatoreinrichtung 332 abgegeben werden, wie vom Ausgangsende 332a der Initiatoreinrichtung, und in die Gaserzeugerkartusche 342, um mit der Menge an Gaserzeuger 346 in Wechselwirkung zu treten, was zu der Zündung desselben führt. Der Gaserzeuger reagiert so, daß er Mengen von heißem Gas produziert, die den Druck in der Gas erzeugenden Kartusche 342 erhöht, wobei Gase, die durch die Pfeile A in 12 gezeigt sind, durch die Öffnungen 352 der Gas erzeugenden Prallplatte gehen.
Wenn der Druck in der abgedichteten Gas erzeugenden Kartusche 342 die strukturelle Fähigkeit des mittigen Seitenabschnitts 354a der Abdichtung der Gas erzeugenden Kartusche und des mittigen Seitenabschnitts 364a der Dichtung der Kühlmittelkartusche übersteigt, brechen solche mittigen Seitenabschnitte 354a und 364a oder lassen auf andere Weise den Durchgang für das heiße Gas aus der Gas erzeugenden Kartusche 342 in die Kühlmittelkartusche 356 zu.
Das heiße Gas wird dann, wie durch die Pfeile B in 12 gezeigt, durch das permeable Teil 370 hindurchgeführt und kommt in Berührung mit der Masse des chemischen Kühlmittels 361, was zu einer chemischen Kühlung des heißen Gases führt. Die resultierenden gekühlten heißen Gase werden dann durch das Gas geleitet, welches ein permeables Kühlfilter 390 und außerhalb der Gasausgangsöffnungen oder Öffnungen 380 hat, die durch die Pfeile C in den 12 und 13 wiedergegeben sind.
Wie gezeigt und allgemein als ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform, die in den 7 bis 10 erläutert ist, strömt das Gas in einer im wesentlichen axialen Richtung durch das Bett, das von der Kühlmittelmasse 361 gebildet wird. Wie mit den oben beschriebenen Ausführungsformen realisiert die chemische Kühlung, mit welcher eine solche Anordnung typisch in der Natur der chemischen Kühlmittelmaterialien erreicht wird, endotherme Reaktion mit dem heißen Gas unter Kühlung des heißen Gases und Bildung wenigstens eines gasförmigen endothermen Reaktionsproduktes. Wie auf der Hand liegt, ist die Masse des chemischen Kühlmittels typischerweise vermindert, wenn eine ausreichende Wärmemenge durch sie absorbiert wird.
Trotz einer solchen Verminderung des chemischen Kühlmittels kann dieses im übrigen normal erzeugt werden oder zu einem Überschußvolumen in der Kühlmittelkammer führen und so gestatten oder anderweitig erlauben, daß das Gas Kanäle bildet oder durch die einzelnen Kühlmittelpellets oder die Masse hiervon oder an diesen vorbei fließt oder deren Masse ohne wesentliche Wechselwirkung verwendet, ist eine solche Möglichkeit oder Wahrscheinlichkeit auch vermindert oder minimal bei der vorliegenden Erfindung durch die vorliegende Ausführungsform. Spezieller ist das Teil 370 bewegbar, um mit der Kühlmittelkammer 360 zusammenzuarbeiten, die mit dem Kühlmittelfilter 390 ausgebildet ist, welcher von dem Gehäuse 322 unterstützt ist, um eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel auszuüben, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse vermindert wird. Wie gezeigt, können die Gase und Reaktionsprodukte aus der Reaktion des Gaserzeugers dazu dienen, das Teil 370 gegen die Kühlmittelmasse 361 zu pressen oder anderweitig Kraft auf das Teil 370 auszuüben, so daß die Masse entsprechend reduziert wird.
14 erläutert die Airbag-Aufblaseinrichtung 320 an einem weiteren Punkt im Betrieb nach der Einleitung mit einem Anteil der chemischen Kühlmittelmasse 361, die weiterhin reduziert wurde.
Wie gezeigt, hat das permeable Teil 370 weiterhin axial die Länge der Kühlmittelkammern 360 überlagert, um eine Aufrechterhaltung der Kompressionskraft auf die Masse 361 von chemischem Kühlmittel auszuüben, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und die Masse desselben weiter reduziert wird.
Es liegt auf der Hand, daß die einigen oder ähnliche Materialien von chemischem Kühlmittel, die die gleichen oder ähnliche Formen und Gestaltungen haben, zweckmäßig in der Praxis der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung benutzt werden können. In der Praxis jedoch kann es erwünscht sein, grobere oder größere Kühlmittelteilchen in jenen besonderen Ausführungsformen zu verwenden, wo das Gas, das behandelt wird, erforderlich ist, es durch eine Kühlmittelmasse von gesteigerter Dicke zu schicken, um so den erforderlichen Fluß zu erleichtern. So können Gestaltungen mit Axialfluß, wie in den oben beschriebenen Aufblaseinrichtungen 220 und 320, vorzugsweise Kühlmittelteilchen verwenden, die typischerweise größer oder grober im Vergleich mit der oben beschriebenen Aufblasvorrichtung 20 mit Radialfluß sind.
Es liegt auf der Hand, daß die speziell permeable Struktur in der Praxis der Erfindung verschieden eingesetzt werden kann. Besonders permeable Strukturen schließen beispielsweise expandierte oder perforierte Metalle ein. Eine besonders bevorzugte permeable Struktur, wie für die Verwendung in der Praxis der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mit Axialfluß setzt sich aus einem perforierten Metallblech mit einer Dicke von etwa 0,030 bis etwa 0,032 Inch zusammen und enthält eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Löchern mit einem Durchmesser von etwa 0,07, was zu einem Teil führt, das etwa 50% oder mehr offen ist. Eine permeable Teilstruktur mit etwa 10 bis etwa 20% offenem Bereich in der Form eines expandierten Metalls, welches geglättet wurde, indem es kalandriert wurde, erwies sich als brauchbar in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit Radialfluß.
Obwohl die Erfindung in R0elation zu einer Anordnung für das Kühlen eines Gases als Teil einer Airbag-Aufblasvorrichtung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht notwendigerweise so begrenzt. Es liegt auf der Hand, daß eine solche Gaskühlung gegebenenfalls in anderen Kontexten verwendet werden kann, worin eine solche Behandlung mit einem heißen Gas erwünscht oder gefordert wird.
Somit liefert die Erfindung allgemein verbesserte Verbund-Anordnungen und Verfahren zur Kühlung eines heißen Gases sowie zur Verbesserung von Aufblaseinrichtungen. Insbesondere liefert die Erfindung einen Verbund und Verfahrenstechnik als Alternative zu mechanischem Kühlen von Gasen mit verbesserter Effizienz und Wirksamkeit, und die für eine oder beide eine weit verbreitete und effiziente Verwendung von chemischen Kühlmitteln zur Minimierung und Vermeidung der möglichen schädlichen Wirkungen der Größenreduktion oder die Bildung von Gaspassagekanälen hat, wie üblicherweise die Verwendung eines Körpers eines solchen chemischen Kühlmittels verbunden ist.

Claims

Anordnung für die Verwendung beim Kühlen eines heißen Gases mit einer axial länglichen Kühlmittelkammer (60), die eine Masse eines chemischen Kühlmittelfeststoffes (61) enthält, wobei diese Kühlmittelkammer wenigstens eine Gaseintrittsöffnung (72) und eine Mehrzahl von radial verteilten Gasaustrittsöffnungen (80) einschließt, das chemische Kühlmittel endotherm mit dem heißen Gas unter Kühlung des heißen Gases und unter Bildung wenigstens eines gasförmigen endothermen Reaktionsproduktes reagieren kann und wobei die Masse des chemischen Kühlmittelfeststoffes reduziert wird, wenn eine ausreichende Menge an Wärme dadurch absorbiert wird, und wobei ein zwischen die Gaseintrittsöffnung und die Masse an chemischem Kühlmittel ein Teil (70) zwischengeschaltet ist und dieses Teil für das heiße Gas durchlässig ist, um einen Durchgang des heißen Gases durch es zu gestatten und so das chemische Kühlmittel zu berühren, und das so gekühlte Gas von der Kühlmittelkammer durch die radial verteilten Gasausgangsöffnungen geht (80), dadurch gekennzeichnet, daß das zwischengeschaltete Teil (70) auch bewegbar ist, um mit der Kühlmittelkammer zusammenzuarbeiten und eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel aufrechtzuerhalten, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und seine Masse reduziert wird.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Kühlmittelkammer (60, 360) einen Wandabschnitt (76, 390) einschließt, der ein für Gas durchlässiges Material umfaßt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das zwischengeschaltete durchlässige Teil (270, 370) scheibenförmig ist und in der länglichen Kühlmittelkammer in Axialrichtung bewegbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Kühlmittelkammer (60) in der Form einer axial länglichen Röhre vorliegt und das zwischengeschaltete Teil (70) axial konzentrisch mit der Röhre ausgerichtet ist, um ein längliches, ringförmiges Speichervolumen von chemischem Kühlmittel zwischen diesem Teil und der Röhre zu bilden.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der das zwischengeschaltete Teil (70) eine Hülse umfaßt, die radial sich ausdehnt, um eine Kompressionskraft auf das chemische Kühlmittel (61) aufrechtzuerhalten, wenn das chemische Kühlmittel endotherm reagiert und seine Masse reduziert wird.
Anordnung nach Anspruch 5, bei der die Hülse (70) ein überlappendes aufgewalztes perforiertes Metallblech umfaßt.
Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das zwischengeschaltete durchlässige Teil (70) eine Mehrzahl von vereinzelten Punkten für den Gasdurchgang durch es umfaßt.
Aufblasvorrichtung (20) mit einer Gas erzeugenden Kammer (30), worin ein heißes Gas erzeugt wird, diese Gas erzeugende Kammer wenigstens eine Gasausgangsöffnung hat und bei Betätigung diese Gas erzeugende Kammer erzeugtes heißes Gas durch die wenigstens eine Gasausgangsöffnung emittiert und eine chemische Kühlmittelanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche in Fließmittelverbindung mit dem erzeugten heißen Gas steht, welches aus der Gas erzeugenden Kammer emittiert wird.
Verfahren zum Kühlen eines heißen Gases mit den Stufen, in denen man eine Menge von heißem Gas durch ein durchlässiges Teil (70, 270, 370) und in Berührung mit einer Masse eines chemischen Kühlmittelfeststoffes (61) gehen läßt, welches in einer axial länglichen Kühlmittelkammer (60) mit radial verteilten Ausgangsöffnungen (80) enthalten ist, wobei das chemische Kühlmittel endotherm mit dem heißen Gas reagieren kann, um das heiße Gas zu kühlen und wenigstens ein gasförmiges endothermes Reaktionsprodukt zu bilden, das von der Kühlmittelkammer durch die Ausgangsöffnungen strömt, die Größe der Masse des chemischen Kühlmittels reduziert wird, wenn eine genügende Menge Wärme dadurch absorbiert wird, und gekennzeichnet durch ein Bewegen des durchlässigen Teils, um das komprimierte Kühlmittel zwischen dem durchlässigen Teil und der Kühlmittelkammer zu komprimieren, wenn die Größe der chemischen Kühlmittelfeststoffmasse reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Komprimierstufe eine Axialbewegung des durchlässigen Teils (270, 370) in der Kühlmittelkammer umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Komprimierstufe umfaßt, daß das permeable Teil (70) in der Kühlmittelkammer radial expandiert.
Verfahren zum Aufblasen eines Airbagkissens, bei dem ein heißes Gas erzeugt, das heiße Gas mit dem Verfahren eines oder mehrerer Ansprüche 9 bis 11 kühlt und das gekühlte heiße Gas in das Airbagkissen überführt.