DE19529553A1

DE19529553A1 - Anordnung zum Öffnen der Berstmembran von Druckgasflaschen in Gasgeneratoren

Info

Publication number: DE19529553A1
Application number: DE1995129553
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Fuerst; Harald Dipl Ing Seidel
Original assignee: Temic Bayern Chemie Airbag GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13
Also published as: WO1997006988A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Öffnen der Berstmembran von Druckgasflaschen in Gasgeneratoren nach dem Oberbegriff der Patentanspruches 1.

Es sind Rückhaltesysteme bekannt, die mit einem Gassack (Airbag) ausgestattet sind, der durch ein, von einem im Gasgenerator erzeugten Gas aufgeblasen wird. Beim Hybrid-Gasgenerator erfolgt die Zündung und Gaserwärmung durch Verbrennung geeigneter pyrotechnischer Treibmittel. Hybrid-Gasgeneratoren bestehen aus einem mit Gas gefüllten Behälter. Weil dieses Gas nicht erst pyrotechnisch erzeugt werden muß, wird es als Kaltgas bezeichnet. Der Gasbehälter steht unter Druck und wird deshalb auch als Druckgasflasche bezeichnet. Um das vorzeitige Ausströmen des Gases zu verhindern ist der Behälter durch einen Verschluß in Form einer Berstmembran verschlossen. Die Berstmembran kann im Falle einer Auslösung auf verschiedene Weise geöffnet werden. Einerseits kann im Hybrid-Gasgenerator durch einen Anzünder, der in die Brennkammer ragt ein Brennsatz in Form von z. B. Treibsatzscheiben gezündet werden, der ein Heißgas erzeugt, welches dann die Berstmembran aufschweißt oder durch den hohen Druck beschädigt. Andererseits können durch die Explosion der Treibsatzscheiben Projektile oder Bolzen beschleunigt werden, die dann die Berstmembran mechanisch zerstören. Nach dem Öffnen der Berstmembran, entweicht das Kaltgas aus dem Behälter. Heißgas und Kaltgas vermischen sich und entweichen durch eine Abströmöffnung nach außen, wo sie zum Aufblasen eines Gassackes dienen oder einem anderen Verbraucher zugeführt werden.

Auch sind Flüssigkeitsgasgeneratoren bekannt, deren Berstmembran auf die vorher beschriebene Weise zerstört wird.

Nachteilig an diesen Anordnungen ist jedoch, daß sowohl Projektile als auch Bolzen geführt und aufgefangen werden müssen und dadurch aufwendige Konstruktionen benötigt werden. Im Falle des Aufschweißens werden, zur Bündelung des Gasstromes auf die Membran, Düsenplatten oder andere aufwendige Konstruktionen benötigt. Eine weiterer Nachteil liegt darin, daß die Zeitspanne, von der Zündung ab bis zum Öffnen der Membran, sehr lang ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Berstmembran von Druckgasflaschen in Gasgeneratoren schnell und einfach zu öffnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach wird der Membran der Druckgasflasche mittels einer Sprengvorrichtung geöffnet, die direkt auf oder in der Berstmembran angebracht ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Hier werden verschiedene Sprengvorrichtungen (Sprengdraht, Sprengkissen) und Aufbauten beansprucht mit denen die Sprengvorrichtung an der Berstmembran befestigt und ausgelöst werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen die Berstmembran schnell und definiert geöffnet wird, daß der Aufbau von Gasgeneratoren, die nach dem Druckgasflaschenprinzip arbeiten, vereinfacht wird und somit eine kostengünstigere Fertigung erzielt werden kann.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden anhand mehrerer Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht geklebt.

Fig. 1b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen geklebt.

Fig. 2a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht und Halterung.

Fig. 2b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen und Halterung.

Fig. 3a Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengdraht in eine Nut eingepreßt.

Fig. 3b Erfindungsgemäßer Aufbau einer Berstmembran mit Sprengkissen in eine Nut eingepreßt.

Fig. 4a Querschnitt des Sprengdrahtes.

Fig. 4b Querschnitt des Sprengkissens.

Fig. 5 Hybrid-Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran gefüllt mit brennbarem Gas.

Fig. 6 Hybrid-Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran gefüllt mit inertem Gas.

Fig. 1a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 kreisförmig angeordnet wurde. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengdraht 2 wird durch Klebstoff 15 hergestellt.

Fig. 1b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengkissen 18 wird durch Klebstoff 15 hergestellt.

Fig. 2a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 leicht spiralförmig angeordnet wurde. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengdraht 2 wird durch eine Halterung 17 erzielt, die den Sprengdraht 2 an der Berstmembran 1 fixiert, so daß der Sprengdraht 2 zwischen Halterung 17 und Berstmembran 1 eingeklemmt ist.

Fig. 2b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. Die Verbindung zwischen Berstmembran 1 und Sprengkissen 18 wird durch eine Halterung 17 erzielt, die den Sprengdraht 2 an der Berstmembran 1 fixiert, so daß das Sprengkissen 18 zwischen Halterung 17 und Berstmembran 1 eingeklemmt ist.

Fig. 3a zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengdraht 2 spiralförmig angeordnet wurde. In der Berstmembran 1 befindet sich eine Nut 16. In diese Nut 16 kann der Sprengdraht 2 eingelegt und mit dem Berstmembran 1 fixiert werden.

Fig. 3b zeigt eine Berstmembran 1 auf der ein Sprengkissen 18 angebracht ist. In der Berstmembran 1 befindet sich eine Nut 16. In diese Nut 16 kann das Sprengkissen 18 eingelegt und mit dem Berstmembran 1 fixiert werden.

Fig. 4a zeigt den eigentlichen Aufbau des Sprengdrahtes im Querschnitt. Der Sprengdraht besitzt im Innern eine pyrotechnische Seele 4, welche sich bei Erwärmung entzündet. Diese pyrotechnische Seele 4 ist umhüllt mit einem Mantel 3, der die pyrotechnische Seele 4 schützt, ihr die gewünschte Form gibt und die Anbringung des Sprengstoffes 4 an die Berstmembran 1 vereinfacht. Das auf Wärme empfindliche Material des Mantels 3 kann beispielsweise Metall oder Kunststoff sein. Von Vorteil ist die Wahl eines flexiblen Mantels mit einem ebenfalls flexiblen pyrotechnischen Seele, so daß der Sprengdraht in beliebiger Form auf die Berstmembran angebracht werden kann.

Fig. 4b zeigt den eigentlichen Aufbau des Sprengkissens im Querschnitt. Das Sprengkissen besitzt im Innern eine pyrotechnische Füllung 4, welche sich bei Erwärmung entzündet. Diese pyrotechnische Füllung 4 ist von einer Hülle 3 umgeben, der die pyrotechnische Füllung 4 schützt, ihr die gewünschte Form gibt und die Anbringung des Sprengstoffes 4 an die Berstmembran 1 vereinfacht. Das auf Wärme empfindliche Material des Mantels 3 kann beispielsweise Metall oder Kunststoff sein.

Von Vorteil ist die Wahl eines flexiblen Hülle mit einer ebenfalls flexiblen pyrotechnischen Fülle, so daß das Sprengkissen in beliebiger Form auf der Berstmembran angebracht werden kann.

Fig. 5 zeigt eine mit brennbarem Gas gefüllte Druckgasflasche in einem Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran.

Im Innern des Gasbehälters 6 befindet sich ein brennbares Gas 5. Der Gasbehälter 6 ist durch die Berstmembran 1 verschlossen und steht unter Druck. Auf der Berstmembran 1 ist der Sprengdraht 2 angebracht. Dieser ragt in die Anzündkammer 7, welche von einem Anzündrohr 11 ausgebildet wird. Im Anzündrohr 11 befindet sich ein Anzündträger 10 auf dem der Anzünder 9 angebracht ist, welcher in die Anzündkammer 7 ragt. Weiterhin sind am Anzündrohr 11 Austrittsöffnungen 12 angebracht. Diese Austrittsöffnungen 12 sind mit einer Verdämmung 8 bedeckt.

Wird nun der Anzünder 9 z. B. durch einen Stromstoß aktiviert, so schmilzt im Anzünder 9 ein Brückendraht, der wiederum eine oder mehrere pyrotechnische Ladungen im Anzünder selbst entzündet. Der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladungen entstehende hohe Druck öffnet den Anzünder 9 und es treten heiße Gase und Partikel aus dem Anzünder aus. Diese heißen Gase und Partikel treffen auf den Mantel des Sprengdrahtes 2. Dieser schmilzt bzw. wird durchschlagen und es kann sich dessen pyrotechnische Seele entzünden. Beim Abbrand dieser Ladung entstehen wiederum hohe Drücke und Temperaturen, die sich aufgrund der Anordnung des Sprengdrahtes 2 auf der Berstmembran 1 direkt auf deren mechanische Festigkeit auswirken. Die Einwirkung der hohen Drücke und Temperaturen schwächen die Berstmembran 1 derart, daß sie dem Druck des Gases in der Druckgasflasche 6 nicht mehr standhalten kann. Dies Berstmembran 1 birst und Gas 5 strömt aus dem Druckgasbehälter 6 in die Anzündkammer 7. Das brennbare Gas 5 wird durch die in der Anzündkammer 7 noch vorhandenen heißen Gase und Partikel entzündet. Das Gasgemisch brennt ab und die Verbrennungsgase strömen nach dem Öffnen der Verdämmung 8 des Anzündrohres 11 über die Austrittsöffnungen 12 zum Verbraucher (Gassack) ab.

Fig. 6 zeigt eine mit inertem Gas gefüllte Druckgasflasche in einem Gasgenerator mit erfindungsgemäßer Berstmembran.

Im Innern des Gasbehälters 6 befindet sich ein inertes Gas 13. Der Gasbehälter 6 ist durch die Berstmembran 1 verschlossen und steht unter Druck. Auf der Berstmembran 1 ist der Sprengdraht 2 angebracht. Dieser ragt in die Anzündkammer 7, welche von einem Anzündrohr 11 ausgebildet wird. In dieser Anzündkammer befindet sich weiterhin ein oder mehrere Treibsätze 14. Im Anzündrohr 11 befindet sich ein Anzündträger 10 auf dem der Anzünder 9 angebracht ist, welcher in die Anzündkammer 7 ragt. Weiterhin sind am Anzündrohr 11 Austrittsöffnungen 12 angebracht. Diese Austrittsöffnungen 12 sind mit einer Verdämmung 8 bedeckt.

Wird nun der Anzünder 9 z. B. durch einen Stromstoß aktiviert, so schmilzt im Anzünder 9 ein sogenannter Brückendraht, der wiederum eine oder mehrere pyrotechnische Ladungen im Anzünder selbst entzündet. Der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladungen entstehende hohe Druck öffnet den Anzünder 9 und es treten heiße Gase und Partikel aus dem Anzünder aus. Diese heißen Gase und Partikel treffen auf den Mantel des Sprengdrahtes 2. Dieser schmilzt bzw. wird durchschlagen und es kann sich dessen pyrotechnische Seele entzünden. Beim Abbrand dieser Ladung entstehen wiederum hohe Drücke und Temperaturen, die sich aufgrund der Anordnung des Sprengdrahtes 2 auf der Berstmembran 1 direkt auf deren mechanische Festigkeit auswirken. Die Einwirkung der hohen Drücke und Temperaturen schwächen die Berstmembran 1 derart, daß sie dem Druck des Gases in der Druckgasflasche 6 nicht mehr standhalten kann. Die Berstmembran 1 birst und Gas 13 strömt aus dem Druckgasbehälter 6 in die Anzündkammer 7, wo gleichzeitig mit dem Sprengdraht 2 auch der Treibsatz 14 gezündet wurde. Das beim Abbrand des Treibsatzes 14 entstehende heiße Gas mischt sich mit dem Kaltgas aus der Druckgasflasche 6 in der Anzündkammer 7. Das Mischgas strömt nach dem Öffnen der Verdämmung 8 des Anzünderohres 11 über die Austrittsöffnungen 12 nach außen.

Eine weitere nicht abgebildete Variante ergibt sich auch darin, daß der vorzugsweise metallische Mantel 3 des Sprengdrahtes 2 bzw. Hülle 3 das Sprengkissens 18 mit einer elektrischen Energiequelle verbunden wird. In diesem Fall kann die Seele 4 des Sprengdrahtes 2 bzw. die Füllung 4 des Sprengkissens 18 auch unabhängig vom Anzünder 9 z. B. durch einen Stromfluß gezündet werden der durch eine Erwärmung der Umhüllung 3 oder durch Funkenerzeugung im Innern der Umhüllung 3 den Sprengstoff 4 an der Berstmembran 1 zündet.

Claims

1. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Berstmembran (1) oder in der Berstmembran ein pyrotechnischer Sprengsatz (4) angebracht ist.

2. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrotechnischer Sprengsatz (4) auf oder in der Berstmembran (1) als Seele (4) eines Sprengdrahtes (2) ausgebildet ist, die von einem Mantel (3) aus Metall oder Kunststoff umgeben ist.

3. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pyrotechnischer Sprengsatz auf oder in der Berstmembran (1) als Füllung (4) eines Sprengkissens (18) ausgebildet ist, das von einer Hülle (3) aus Metall oder Kunststoff umgeben ist.

4. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung zwischen Sprengdraht/Sprengkissen (2/18) und Berstmembran (1) durch Kleben (15) erzielt wird.

5. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung zwischen Sprengdraht/Sprengkissen (2/18) und Berstmembran (1) durch Einpressen des Sprengdrahtes/Sprengkissens (2/18) in eine Nut (16) auf der Berstmembran (1) erzielt wird.

6. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengdraht/Sprengkissen (2/18) durch eine Halterung (17) an der Berstmembran (1) befestigt wird.

7. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einem pyrotechnischen Anzünder (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Zündenergie zur Auslösung der pyrotechnische Seele/Füllung (4) des Sprengdrahtes/Sprengkissens (2/18) durch die Ummantelung/Hülle (3) übertragen wird, die aufgrund hoher Temperaturen oder Partikel, die durch den Anzünder (9) beim Anzündvorgang entstehen, schmilzt, zerstört wird oder wärmeleitend ist.

8. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündenergie zur Auslösung der pyrotechnische Seele/Füllung (4) des Sprengdrahtes/Sprengkissens (2/18) durch die elektrisch leitfähige Ummantelung/Hülle (3) mittels Stromfluß oder elektrische Entladung zugeführt wird.

9. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren, welche ein brennbares Gas (5) beinhalten, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie, die beim Abbrennen des Sprengdrahtes/Sprengkissens (2/18) auf oder in der Berstmembran (1) frei wird, zur Entzündung des brennbaren Gases (5) genutzt wird.

10. Anordnung zum Öffnen der Berstmembran (1) von Druckgasflaschen (6) in Gasgeneratoren, welche ein inertes Gas (13) beinhalten, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie, die beim Abbrennen des Sprengdrahtes/Sprengkissens (2/18) auf oder in der Berstmembran (1) frei wird, zur Erwärmung des inerten Gases (13) genutzt wird.