DE19611102A1 - Gasgenerator für ein Airbagsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Air­ bagsystem für Fahrzeuge.

Bekannt sind Gasgeneratoren für Airbagsysteme, die einen mit einem gaserzeugenden Material gefüllten Brennkammerteil aufweisen. Das gaserzeugende Material wird bei einem Unfall durch ein elektrisches Anzündele­ ment angezündet und erzeugt dabei in sehr kurzer Zeit das Gas zum Aufblasen des Gassacks, der einen Fahrzeug­ insassen schützen soll. Damit der Gassack seine Schutz­ funktion ausüben kann, ist ein sehr schnelles An­ sprechen und Aufblasen erforderlich. Andererseits be­ steht jedoch eine Verletzungsgefahr durch den Gassack selbst. Wenn die Person sehr nahe am Airbagmodul posi­ tioniert ist, kann sie durch den sich mit hoher Be­ schleunigung aufblasenden Gassack Verletzungen er­ leiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasge­ nerator für ein Airbagsystem zu schaffen, bei dem die Verletzungsgefahr gemindert wird, ohne die Schutzwir­ kung des Airbagsystems zu beeinträchtigen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator ist der Brenn­ kammerteil in mehrere Brennkammern unterteilt, die je­ weils gaserzeugendes Material oder Gassatzladungen ent­ halten. Die in den einzelnen Brennkammern enthaltenen Materialien können zeitlich gestaffelt nacheinander angezündet werden, so daß die Zeitspanne des Aufblasens des Gassacks gezielt gestreckt wird. Dadurch wird ver­ hindert, daß beim Auslösen des Airbagsystems der Gas­ sack dem Fahrzeuginsassen unkontrolliert oder zu schnell entgegenschnellt. Zwar setzt das Aufblasen bei Ansprechen eines im Fahrzeug enthaltenen Verzögerungs­ sensors und Erreichen eines vorher eingestellten Schwellwertes unverzüglich ein, so daß eine Schutzwir­ kung sofort gewährleistet ist, jedoch wird die Zeit­ spanne bis zum vollständigen Aufblasen des Gassacks derart verlängert, daß der Gassack der zu schützenden Person nicht mit voller Wucht entgegenschnellt.

Vorzugsweise liefert die erste Gassatzladung bereits die Hauptmenge der Gasfüllung zum Füllen des Gassacks, während die zweite Gassatzladung eine kleinere Gasmenge liefert. Der Zeitpunkt zu dem das Material der zweiten Brennkammer gezündet wird, wird vorzugsweise so ge­ wählt, daß die Gaserzeugungsphasen beider Brennkammern sich gegenseitig überlappen. Es ist jedoch auch mög­ lich, die zweite Brennkammer erst nach Beendigung der Gaserzeugung durch die erste Brennkammer zu zünden. Die Zündreihenfolge, der zeitliche Ablauf sowie die Mengen­ verhältnisse aber auch ggf. unterschiedliche stoffliche Art der in den Brennkammern enthaltenen gaserzeugenden Materialien werden auf das jeweilige Airbagsystem abge­ stimmt. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die zeit­ liche Zündfolge in Abhängigkeit von der Sitzbelegung des Fahrzeugs zu verändern, wenn an dem Sitz ein Sensor vorgesehen ist, der die Art der Belegung feststellt (Kind, Erwachsener). Ferner besteht die Möglichkeit, die zeitliche Zündfolge in Abhängigkeit von der Posi­ tion des Fahrzeugsitzes zu verändern, wobei die zeit­ liche Staffelung der Zündvorgänge beispielsweise nur dann erfolgt, wenn der betreffende Sitz besonders weit vorgeschoben ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Anzündelemente von einer Steuereinrichtung elektrisch ansteuerbar. Hierbei besteht die Möglichkeit der Steuereinrichtung bestimmte Informationen, z. B. über die Sitzbelegung oder die Sitzposition, zukommen zu lassen und in Abhängigkeit von diesen Parametern die Zündfolge zu verändern. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, unterschiedliche Anzündelemente zu verwenden, wobei das eine Anzündelement unverzüglich anspricht, während das andere mit einer bestimmten festen Verzögerung reagiert. Alternativ kann zwischen dem einen Anzündelement und der zugehörigen Brennkammer ein Verzögerungssatz angeordnet sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform des Gasgenerators,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Gasgenerators, und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gasgenerator weist ein langgestrecktes rohrförmiges Gehäuse 10 auf, das hier zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile durch einen Spannring 11 miteinander verbunden sind. In dem einen Gehäuseteil befindet sich der Brenn­ kammerteil 12 und in dem anderen Gehäuseteil ein Flieh­ kraft-Staubabscheider 13.

Der Brennkammerteil 12 besteht aus einem rohrförmigen Behälter 14, in dem durch eine Trennwand 15 voneinander getrennt eine erste Brennkammer 16 und eine zweite Brennkammer 17 ausgebildet sind. Die Trennwand 15 ist hier im wesentlichen zylindrisch und sie verschmilzt auf einem Teil ihres Umfangs mit der Umfangswand des zylindrischen Behälters 14. Die Trennwand 15 ist ein­ stückiger Bestandteil des Behälters 14, der z. B. aus einem Strangpreßprofil aus Aluminium besteht. Zur ther­ mischen Isolation zwischen den Brennkammern 16 und 17 und zur Erhöhung der Festigkeit können in den Brennkam­ mern (nicht dargestellte) Einsätze aus Stahl vorgesehen sein. Die Brennkammern 16 und 17 enthalten Gassatzla­ dungen aus gaserzeugendem Material 18 in Form von Pel­ lets, zwischen denen Gas hindurchströmen kann.

An dem einen Ende des Brennkammerteils 12 sind Anzünd­ elemente 19, 20 angeordnet, die durch Stützrohre 21 ab­ gestützt sind und bis zu den Brennkammern reichen. Die Anzündelemente 19 und 20 werden elektrisch gezündet. Ihre Verbrennungsgase wirken auf das Material 18 der jeweiligen Brennkammer ein und zünden dieses an. Die Anzündelemente 19 und 20 sind elektrisch mit einer Steuereinrichtung 22 verbunden, die ihrerseits ein Aus­ lösesignal von einem im Fahrzeug installierten Be­ schleunigungssensor 23 empfängt. Die Steuereinrichtung 22 bewirkt, daß im Auslösefall zuerst das der größeren Brennkammer 16 zugeordnete Anzündelement 19 und mit einer gewissen Verzögerung danach das der kleineren Brennkammer 17 zugeordnete Anzündelement 20 gezündet wird. Die Brennkammern 16 und 17 sind betriebsmäßig voneinander getrennt, so daß sie sich nicht beeinflus­ sen. Hierzu dient ein in dem Gehäuse 10 enthaltenes Formstück 24, das abdichtend mit der Wand des Behälters 14 und der Zwischenwand 15 verbunden ist und das außer­ dem die Anzündelemente 19 und 20 derart aufnimmt, daß jedes dieser Anzündelemente ausschließlich auf seine zugehörige Brennkammer einwirkt.

Das beim Abbrennen des Materials 18 erzeugte Gas strömt an dem den Anzündelementen 19, 20 abgewandten Ende aus dem Behälter 14 aus. Dieses Behälterende ist mit einer Wand 25 bedeckt, die eine Auslaßöffnung 26 für die Brennkammer 16 und eine Auslaßöffnung 27 für die Brenn­ kammer 17 aufweist. Diese Öffnungen sind zunächst durch ein Abdeckblech 28 verschlossen. Infolge des Gasdrucks in der jeweiligen Brennkammer biegen sich die als Öffnungsklappen 28a wirkenden Enden des Abdeckbleches auf, um die Öffnung 26 bzw. 27 freizugeben, wie dies in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Das Gas strömt dann durch einen Drahtkorb 29 und ein die beiden Teile des Gehäuses 10 verbindendes Verbindungselement 30 in den Staubabscheider 13. Im Staubabscheider 13 wird der zu nächst axiale Gasstrom von einem Umlenkblech 31 radial nach außen abgelenkt, um durch einen Drahtgewebering 31a in eine Ringkammer 32 zu strömen. Die Ringkammer 32 umgibt eine Wirbelkammer 33, in die das Gas durch tan­ gentiale Einlässe 34 eingeleitet wird, so daß es in der Wirbelkammer 33 zyklonartig zirkuliert. Dabei werden die in dem Gas enthaltenen Feststoffe an den Rändern der Wirbelkammer 33 abgelagert. In die Wirbelkammer 33 ragt vom auslaßseitigen Ende her ein Tauchrohr 35 hin­ ein, durch das das gereinigte Gas abgeführt wird. Dieses Tauchrohr 35 erstreckt sich durch eine Zwischen­ wand 36. Jenseits der Zwischenwand 36 sind am Umfang des Tauchrohrs 35 Öffnungen 37 vorgesehen, die in eine ringförmige Ausströmkammer 38 münden. Am Umfang der Ausströmkammer 38 befindet sich eine Kühlvorrichtung 39 in Form eines Drahtgewebes. Durch diese Kühlvorrichtung und durch Öffnungen 40 in der Umfangswand des Gehäuses 10a strömt das Gas schließlich in den (nicht darge­ stellten) Gassack.

Das Ausführungsbeispiel des Gasgenerators der Fig. 3 und 4 eignet sich besonders für den Einbau in Airbag-Fahrermodule, z. B. im Lenkrad. Der Brennkammerteil 52 ist hier ringförmig ausgebildet und im Innern dieses Ringes befindet sich der Fliehkraft-Staubabscheider 53. Die Brennkammern 56 und 57, die das gaserzeugende Mate­ rial 58 enthalten sind als Ringsegmente ausgebildet und durch Trennwände 55 voneinander getrennt. Der Brennkam­ merteil 52 besteht aus einem ringförmigen Behälter 51, in dessen Innenwand 51a Auslaßöffnungen 67 für den Aus­ tritt des Gases vorgesehen sind. Die Anzündelemente 59 und 60 ragen von einer Stirnseite des Gehäuses 51 in die jeweilige Brennkammer 56 und 57 hinein. Sie sind dort von dem gaserzeugenden Material 58 umgeben. Im Innern das Gehäuses 51 befindet sich ein Drahtgewebe 51b, das die Pellets des gaserzeugenden Materials 58 von den Auslaßöffnungen 67 fernhält.

Innerhalb der Innenwand 51a des Gehäuses befindet sich hinter den Auslaßöffnungen 67 ein Ring 68 mit Öffnungs­ klappen 68a. Durch den Druck des aus den Brennkammern ausströmenden Gases werden die Öffnungsklappen 68a auf­ gedrückt, um die Auslaßöffnungen 67 freizugeben. Da­ durch strömen die Gase tangential in die Wirbelkammer 73 ein, in deren äußerem Bereich sich die Feststoffpar­ tikel durch Fliehkraftwirkung absetzen. In die Wirbel­ kammer 73 ragt das Tauchrohr 75 hinein, durch das das Gas in die Kammern 78 und 78a gelangt. Aus den Öffnun­ gen 80 tritt das Gas aus dem Gasgenerator in den (nicht dargestellten) Gassack aus.

Zur Kühlung und Ablagerung der restlichen Partikel sind die Kammern 78 und 78a mit Drahtmaterial gefüllt.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Brennkammern 56 und 57 thermisch und bezüglich des Gas­ stromes voneinander getrennt, so daß sie unabhängig voneinander gezündet werden können. In Fig. 3 ist der Zustand dargestellt, in dem das Material in der ersten Brennkammer 56 angezündet wurde und die Öffnungsklappen 68a dieser Brennkammer aufgedrückt hat. Die Öffnungs­ klappen, die zu der anderen Brennkammer 57 gehören, sind noch geschlossen, so daß die Gase der ersten Brennkammer nicht "von hinten" in die zweite Brennkam­ mer eindringen können.

Claims (7)

1. Gasgenerator für ein Airbagsystem, mit einem Brennkammerteil (12, 52), der ein gaserzeugendes Material (18, 58) enthält, einer Anzündvorrichtung zum Anzünden des gaserzeugenden Materials und einem Staubabscheider (13, 53) zum Abscheiden von in dem erzeugten Gasstrom enthaltenen Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammerteil (12, 52) in mindestens zwei betriebsmäßig voneinander unabhängige Brennkammern (16, 17; 56, 57) unterteilt ist, daß die Anzündvor­ richtung für jede Brennkammer ein eigenes Anzünd­ element (19, 20; 59, 60) aufweist und daß die Anzünd­ elemente (19, 20; 59, 60) zeitlich gestaffelt nach­ einander wirksam werden, um die Zeitspanne der Gaserzeugung zu verlängern.

2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Brennkammern unterschiedliche gaserzeugende Stoffe enthalten sind.

3. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzündelemente (19, 20; 59, 60) von einer Steuereinrichtung (22) ansteuerbar sind und daß der Zeitpunkt des Ansteuerns des zweiten - und ggf. eines nachfolgenden - Anzündelementes in Ab­ hängigkeit von der Sitzbelegung des Fahrzeugs ver­ änderbar ist.

4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzündelement der zweiten Brennkammer wirksam wird, bevor die Gaser­ zeugung der ersten Brennkammer beendet ist.

5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammerteil einen Brennkammerbehälter (10, 51) aufweist, in dem die Brennkammern (16, 17; 56, 57) durch mindestens eine Zwischenwand (15, 55) voneinander abgetrennt sind und daß die Zwischenwand (15, 55) mit einer Wand (25, 51a) verbunden ist, in der Auslaßöff­ nungen (26, 27; 67) vorgesehen sind, die mit durch den Gasdruck öffnenden Öffnungsklappen (28a, 68a) verschlossen sind.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammerteil (12) als länglicher Körper ausgebildet ist, an dessen erstem Ende die Anzündelemente (19, 20) an­ geordnet sind und dessen zweites Ende den Gasaus­ laß bildet, und daß der Staubabscheider (13) sich koaxial an das zweite Ende des Brennkammerteils (12) anschließt.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammerteil (52) ringförmig ausgebildet ist und den Staubab­ scheider (53) umgibt.