DE69412194T2 - Filter für hybride Aufblasvorrichtung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein aufblasbare Rückhaltesysteme und spezieller den Typ einer Aufblasvorrichtung, der als eine Hybridaufblaseinrichtung bekannt ist, sowie die Behandlung von Gasen darin.
• Viele Typen von Aufblaseinrichtungen wurden im Stand der Technik zum Aufblasen eines Airbags für die Verwendung in einem aufblasbaren Rückhaltesystem beschrieben. Ein Typ schließt die Benutzung einer Menge von gespeichertem komprimiertem Gas ein, welche selektiv abgegeben wird, um den Airbag aufzublasen. Eine andere Type leitet eine Gasquelle von einem verbrennbaren gaserzeugenden Material her, welches bei der Verbrennung eine ausreichende Gasmenge erzeugt, um den Airbag aufzublasen. Bei einer dritten Type stammt das den Airbag aufblasende Gas von der Kombination eines gespeicherten komprimierten Gases und der Verbrennungsprodukte eines gaserzeugenden Materials. Die letzterwähnte Type wird gewöhnlich als eine Ergänzungsgas- oder Hybridaufblaseinrichtung bezeichnet.
• Hybridaufblaseinrichtungen, die bisher vorgeschlagen wurden, haben im allgemeinen bestimmte Nachteile. Die Verbrennung der pyrotechnischen (gaserzeugenden) und Zündmaterialien in solchen Aufblaseinrichtungen führt beispielsweise unveränderlich zur Bildung von feinteiligem Material. Die Verwendung einer Feinstoffe enthaltenden Aufblaseinrichtungsemission zum Aufblasen eines Airbags kann dazu führen, daß das feinteilige Material aus dem Airbag und in das Fahrzeug geblasen wird.
• Das Feinstoffmaterial ist typischerweise unterschiedlich in der Größe und enthält eine große Menge an Feinstoff in dem für Menschen einatembaren Bereich. So kann die Überführung des im Gas enthaltenen Feinstoffmaterial in die Insassenkabine des Fahrzeugs, wie über übliche Airbagentgasung, zum unerwünschten Einatmen solcher Feinstoffe durch den Fahrer und/oder andere Insassen führen, was anschließende Atmungsprobleme verursachen kann. Auch können solche Feinstoffe leicht dispergiert und in Luft verteilt werden, um so zu erscheinen, als seien sie Rauch, und dabei zu dem falschen Eindruck zu führen, daß in oder um das Fahrzeug ein Feuer vorliegt.
• Es wurde auch vorgeschlagen, die gasförmige Emission, die aus dem pyrotechnischen Teil solcher Hybridaufblaseinrichtungen kommt, zu sieben. Beispielsweise beschreibt die US- Patentschrift Nr. 5 131 680, die eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschreibt, den Einbau eines runden Siebes "128" zwischen dem Körper von pyrotechnischem Material und der Öffnung, durch welche die pyrotechnisch erzeugte Emission zu der druckgashaltigen Kammer der Hybridaufblaseinrichtung geht.
• Auch die US-Patentschrift Nr. 5 016 914 beschreibt die Einbeziehung einer Metallscheibe mit mehreren geeignet dimensionierten Öffnungen darin. Die Scheibe ist so beschrieben, daß sie in der Weise funktioniert, daß sie große Teilchen einfängt, wie sie in dem erzeugten Gas vorliegen können.
• Solche Techniken des Filterns oder Siebens der Gasemission des pyrotechnischen Abschnittes der Hybridaufblaseinrichtung vor der Berührung mit dem gespeicherten Druckgas der Aufblaseinrichtung leiden allgemein beispielsweise unter unerwünschtem Verlangsamen oder Verhindern der Wärmeübertragung auf das gespeicherte Gas von dem relativ heißen erzeugten Gas und Feinstoffmaterial. Im allgemeinen ist eine Wärmeüberführung zu dem gespeicherten Gas in Hybridaufblaseinrichtungen erwünscht, um die erwünschte Ausdehnung des Gases zu erzeugen. Folglich kann die Verlangsamung oder Verhinderung erwünschter Wärmeüberführung zu einer Verminderung der Leistung der Aufblaseinrichtung führen. Auch kann das Sieben oder Filtern von Feinstoffen an dieser Stelle in der Aufblaseinrichtung unerwünschtermaßen einen Gasstrom in der Aufblaseinrichtung bewirken. Beispielsweise kann eine solche Behandlung den Gasfluß aus der pyrotechnischen Kammer unerwünscht einschränken und bewirken, daß der Druck darin ansteigt und dadurch die Gefahr von baulichen Fehlern durch diese wächst.
• Die obengenannte US-Patentschrift Nr. 5 016 914 beschreibt auch eine Eingrenzung des Gasstromes durch einen kurvenreichen Weg, wodurch zusätzliche Mengen an relativ großen Teilchen, die durch die Verbrennung des gaserzeugenden Materials gebildet werden, von den gemischten Gasen abgetrennt werden, wenn die Gase zu der aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung strömen. Wie beschrieben, arbeiten verschiedene Bestandteile des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems zusammen, um den erwünschten kurvenreichen Weg zu bilden. Diese Teile schließen die Öffnungen in dem Behälter, welche das Gas in einen äußeren zylindrischen Diffusor leiten, den Behälter selbst, welcher vorzugsweise gassteuernde Blätter enthält, die darin angeordnet sind, sowie Berstscheiben, um den Fluß des durch Zündung des gaserzeugenden Materials erzeugten Gases zu steuern, ein. Die Patentschrift beschreibt auch, daß nach einer bevorzugten Ausführungsform ein Beschichtungsmaterial, z. B. ein Siliconfett, als Überzug auf die Innenfläche des Behälters aufgebracht wird, um das Verschmelzen von Teilchen mit ihm zu unterstützen, statt die Teilchen erneut in dem Stickstoffgasdüsenstrom gebunden werden zu lassen.
• Solche Oberflächenbeschichtungen leiden jedoch an verschiedenen wesentlichen Aspekten bezüglich der Effektivität und des Funktionierens im Vergleich beispielsweise mit der Verwendung eines Filters, um die Feinstoffentfernung zu bewirken.
• Da die Natur eines solchen Verschmelzens oder Anhaftens von Teilchen auf einem Überzug ein Oberflächenphänomen ist, steht die Wirksamkeit einer solchen Entfernung in direkter Beziehung zu der Größe der verfügbaren Oberfläche. In der Praxis liefert ein solcher Oberflächenüberzug eine relativ begrenzte Größe der Kontaktfläche, und außerdem wird die Effektivität einer solchen Oberflächenbehandlung typischerweise vermindert, wenn die verfügbare Oberfläche besetzt ist.
• Obwohl ein solcher innerer Oberflächenüberzug von einiger Verwendung beim Schmelzen fester Teilchen sein kann, wäre ein solcher Überzug normalerweise auch relativ unwirksam beim Einfangen von Teilchen in flüssiger Phase. Außerdem schließt das Verfahren eine Kondensation von Teilchen in flüssiger Phase in einer Aufblaseinrichtung normalerweise eine Wärmeüberführung zu der betreffenden Kontaktfläche ein. Im Falle, daß eine solche Oberfläche mit einem solchen Fett beschichtet ist, könnte eine solche Wärmeüberführung unerwünschterweise zum Abgasen des Überzugsmaterials, z. B. zur Bildung von gasförmigen Nebenprodukten des Überzugsmaterials führen, die ihrerseits unerwünscht an der Toxizität der aus einer Aufblaseinrichtung emittierten Gase teilhaben würden.
• Außerdem kann die Wirkung des Flusses von Gasen in der Aufblaseinrichtung Probleme mit der Verwendung von Aufblaseinrichtungen, die solche Überzüge verwenden, hervorrufen. Beispielsweise würde das Auftreffen der in einer Aufblaseinrichtung erzeugten heißen Verbrennungsgase auf einem solchen Überzug normalerweise dazu neigen, das Überzugsmaterial zu verdrängen, besonders da solche Überzüge die Neigung haben, bei erhöhten Temperaturen weicher zu werden.
• Somit vertraut man nach diesem Patent selbst für die kurze Zeitdauer, die mit dem Betrieb solcher Einrichtungen verbunden ist, weder ausschließlich noch primär auf die Verwendung eines solchen Überzuges, um eine Feinstoffentfernung zu bewirken.
• Es gibt einen Bedarf an und eine Forderung nach Verbesserung von Hybridaufblaseinrichtungen zur Verhinderung, Minimierung oder Reduzierung der Überführung von Feinstoffen daraus ohne unerwünschte Verlangsamung oder Verhinderung der Wärmeübertragung auf das gespeicherte komprimierte Gas, während eine gute Beutelentfaltung in einer sicheren, wirksamen und wirtschaftlichen Weise erleichtert wird.
• Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie sich mit einer Filterstruktur in die zweite Kammer um die Gasausgangsdüse der ersten Kammer erstreckt, wobei die Filterstruktur eine innere Mischzone in der zweiten Kammer zum Vermischen wenigstens eines Teils des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases mit wenigstens einem Teil des gespeicherten Gases unter Bildung eines Gasgemisches begrenzt, die Filterstruktur von einem Gas berührt wird, welches wenigstens einen Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases umfaßt und eine Verminderung des Partikelgehaltes des Berührungsgases bewirkt, und wobei die Filterstruktur weiterhin eine äußere Mischzone in der zweiten Kammer begrenzt, worin ein Aufblasgas für die Verwendung beim Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung und zum Umfassen eines Gasgemisches von vermindertem Partikelgehalt und gespeichertem Gas gebildet wird.
• Der Stand der Technik filtert Feinstoffe nicht ausreichend aus den Gasen von Hybridaufblaseinrichtungen. Beispielsweise leiden bekannte Techniken zum Filtern oder Sieben der gasförmigen Emission des pyrotechnischen Abschnittes der Hybridaufblaseinrichtung vor dem Kontakt mit dem gespeicherten Druckgas der Aufblaseinrichtung allgemein an unerwünschter Verlangsamung oder Verhinderung der Wärmeübertragung auf das gespeicherte Gas.
• Der Behälter, der die erste und zweite Kammer beherbergt, ist vorzugsweise ein länglicher zylindrischer Behälter.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gasausgangsdüse an einem ersten Endabschnitt der ersten Kammer vorgesehen und gegenüber einem ersten Ende der zweiten Kammer angeordnet. Ein Abstand D trennt das erste Ende der ersten Kammer von dem ersten inneren Ende der zweiten Kammer. Das in dem Behälter enthaltene Filtermaterial erstreckt sich in die zweite Kammer um die Gasausgangsdüse der ersten Kammer herum in einem Abstand L von dem ersten Ende der ersten Kammer zu dem ersten inneren Ende der zweiten Kammer. Die Filterstruktur ist um den ersten Endabschnitt der ersten Kammer befestigt und begrenzt die innere Mischzone in der zweiten Kammer.
• Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren, wie es in Anspruch 10 definiert ist, zur Erzeugung von Aufblasgas in einer Vorrichtung, die zur Verwendung beim Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung unter Verwendung einer Hybridaufblaseinrichtung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
• Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "stoßneutral" die Erzeugung eines Nullstoßes durch eine Aufblaseinrichtung beim Zünden beispielsweise während eines Entfaltungsfalles oder unbeabsichtigt während des Transportes, der Lagerung oder der Handhabung. Das heißt, die Gasaustrittsöffnungen in der Aufblaseinrichtung sind so angeordnet, daß das Gas in entgegengesetzten Richtungen abgegeben wird, wodurch es keine resultierenden Kräfte gibt, die dazu neigen, eine physikalische Bewegung der Aufblaseinrichtung zu bewirken. Daher wird die Aufblaseinrichtung die so erzeugte Energie allgemein an einer Stelle verbrauchen.
• Der Begriff "signifikant vermindert" und dergleichen, wie hier in bezug auf den Feinstoffgehalt des Gases oder der Gase, die nach der vorliegenden Erfindung behandelt werden (z. B. des aus der Speicherkammer für gaserzeugendes Material zugegebenen Heißgases) verwendet, bedeudet die Entfernung von wenigstens etwa 20 bis 80% und allgemein die Entfernung von wenigstens etwa 50% der in Luft enthaltenen Feinstoffe aus einem solchen feinstoffhaltigen Gas. Ein solches Gas mit vermindertem Feinstoffgehalt kann dann bei der Bildung von Aufblasgas verwendet werden, welches dem maximal zulässigen Schwebstoffgehalt für das Aufblasgas genügt, das in solchen aufblasbaren Rückhaltesystemen verwendet wird.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, worin Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Hybridaufblaseinrichtung, teilweise im Schnitt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
• Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung der Hybridaufblaseinrichtung von Fig. 1, teilweise im Schnitt, im wesentlichen entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 und in der Richtung der Pfeile gesehen ist und
• Fig. 3 eine weggebrochene schematische Schnittdarstellung des Teils der Fiterstruktur, die in Fig. 2 in A eingekreist gezeigt ist, ist.
• Zur Erleichterung der Erläuterung und Diskussion sind gleiche Teile in der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Die vorliegende Erfindung liefert eine Aufblaseinrichtung, z. B. eine Hybridaufblaseinrichtung, mit einer inneren Filterstruktur, die zur Entfernung von Feinstoffen in der Aufblaseinrichtung verbunden ist, wie sie mit der Zündung und Verbrennung von gaserzeugenden Materialien auftreten, die darin verwendet werden.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Hybridaufblaseinrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, für die Verwendung beim Aufblasen eines aufblasbaren Fahrzeugrückhaltekissens für die Beifahrerseite eines Fahrzeuges gezeigt. Während die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Anordnung für Automobilfahrzeuge einschließlich Lieferwagen, Transportern und besonders Automobilen beschrieben ist, ist verständlich, daß die Erfindung auch mit anderen Typen oder Arten solcher Anordnungen einschließlich Anordnungen auf der Fahrerseite anwendbar ist.
• Unter Bezugnahme auf solche Automobilfahrzeuge liegt auf der Hand, daß infolge üblicher physikalischer Unterschiede zwischen Anordnungen auf der Beifahrerseite und solche auf der Fahrerseite zum Beispiel Airbags auf der Beifahrerseite allgemein vergleichsweise größer als jene sind, die auf der Fahrerseite verwendet werden, und daß solche Anordnungen auf der Beifahrerseite typischerweise ein vergleichsweise größeres Volumen an Aufblasgas erfordern und daher die Erfindung besonders bei Anordnungen auf der Beifahrerseite brauchbar ist.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Aufblaseinrichtung 10 einen länglichen, allgemein zylindrisch geformten Druckbehälter oder Behälter 12. Es liegt jedoch auf der Hand, daß gegebenenfalls verschieden dimensionierte und geformte Behälter beispielsweise einschließlich jener mit einer zylindrischen, ringförmigen, kugelförmigen oder ausgewählt dazwischenliegenden Form, bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden können.
• Der Behälter 12 enthält eine Speicherkammer 14, die für die Ausrichtung von Gas und für die Verwendung bei der Speicherung einer Zufuhr von Gas unter Druck brauchbar ist. Wie oben beschrieben, kann beispielsweise ein Inertgas, wie Argon oder Stickstoff, mit einem Druck typischerweise im Bereich von 138 bis 276 bar (2000 bis 4000 psi) verwendet werden, um die Speicherkammer 14 zu füllen und unter Druck zu setzen. Es ist jedoch verständlich, daß die Kammer 14 auch verwendet werden könnte, um andere ausgewählte Gase (z. B. Kohlendioxid, Luft, andere Inertgase oder eine oder mehrere Kombinationen solcher Gase) und/oder Gas von gegebenenfalls anderen Speicherdrücken zu speichern.
• Die Kammer 14 ist durch eine längliche zylindrische Hülse 16 begrenzt. Ein Endstopfen 20 ist mit Hilfe einer Umfangverschweißung 23 in Dichtbeziehung zu einem ersten Ende 24 der Hülse 16 befestigt. Der Endstopfen 20 enthält einen Durchgang (nicht gezeigt), durch welchen das zu speichernde Gas in die Kammer 14 geleitet werden kann. Wenn die Kammer 14 bei dem erwünschten Druck mit Gas gefüllt wurde, wird der Durchgang verschlossen. Der Endstopfen 20 enthält entweder getrennt oder als einstückiges Teil desselben einen herkömmlichen Druckschalter (nicht gezeigt), der gewöhnlich als ein Niederdrucksensor ("LPS") bezeichnet wird, von welchem Gasdruck in der Kammer 14 überwacht werden kann, um den Fahrzeuginsassen zu alarmieren, wenn der Druck in der Kammer 14 unter einen vorbestimmten Druck abfallen sollte.
• Ein Gasgeneratorgehäuse 30 ist in Dichtbeziehung in die Kammer 14 von einem zweiten Ende 32 der Hülse 16 aus eingelassen, wobei ein Kragen 34 um den Mittelabschnitt des Gaserzeugergehäuses 30 mit Hilfe einer Umfangsschweißung 36 an der Hülse 16 befestigt ist.
• Das Gasgeneratorgehäuse 30 enthält eine Kammer 40 für die Verwendung, um darin eine Menge von gaserzeugendem Material zu speichern, wie beispielsweise eine pyrotechnische Ladung, wie ein körniges Gemisch von BKNO&sub3; oder extrudierbare feste Treibstoffe, wie Kombinationen von Bindemittel, das als ein Brennstoff verwendet wird, mit festen Oxidationsmitteln, wie eine Kombination von Polyvinylchlorid (Brennstoff) mit Kaliumnitrat oder Kaliumperchlorat (Oxidationsmittel).
• Die Kammer 40 schließt einen Endabschnitt 41 ein, der ein inneres Ende 42 mit einer mittigen Öffnung oder Düsenöffnung 44 bildet, durch welche heißes, bei der Zündung des gaserzeugenden Materials erzeugtes Gas in die Kammer 14 entlassen wird. Es ist jedoch verständlich, daß die Anzahl, Positionierung und Form einer solche Düsenöffnung oder von Düsenöffnungen geeignet geändert werden kann, um Gestaltungserfordernisse für spezielle Installationen zu befriedigen, wie für den Fachmann klar ist.
• Das Heißgas enthält typischerweise Feinstoffe des gaserzeugenden Materials und von Nebenprodukten desselben. Die Natur von solchem Feinstoffmaterial wird wenigstens teilweise von der Natur des gaserzeugenden Materials selbst abhängen. So sind für BKNO&sub3; typische Feinstoffe Bor- und/oder Kaliumverbindungen.
• In dem Behälter 12 enthalten und sich in die Kammer 14 um die Gasausgangsdüse 44 der Kammer 40 erstreckend ist eine Struktur 50, die aus Filtermaterial 51 mit einer Innenfläche 52 und einer Außenfläche 53 aufgebaut ist. Die Filterstruktur 50 hat allgemein zylin drische Form und erstreckt sich von dem Gasgeneratorgehäuse 30 zu dem Endstopfen 20. Die Filterstruktur 50 begrenzt in der Kammer 14 eine innere und eine äußer Mischzone, die jeweils mit den Bezugszeichen 54 und 56 versehen sind. Ein erster Endabschnitt 60 der Filterstruktur 50 ist durch Punktschweißen an dem Gasgenerator 30, wie um den Endabschnitt 41 herum, befestigt. Es ist jedoch verständlich, daß gegebenenfalls auch andere Mittel geeigneter Positionierung und Plazierung der Filterstruktur 50 in der Aufblaseinrichtung 10 benutzt werden können, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• In der erläuterten Ausführungsform trennt ein Abstand D das Gasgeneratorgehäuse, d. h. das Ende 42, von dem innerne Ende 61 des Endstopfens 20, während die Filterstruktur 50 so gezeigt ist, daß sie sich über einen Abstand L von dem Gasgeneratorgehäuse 30 aus, d. h. wiederum von dem Ende 42, zu dem Endstopfen 20 erstreckt, wobei L kleiner als D ist, so daß ein zweiter Endabschnitt 62 der Filterstruktur 3 frei in der Kammer 14 steht. In einer so dimensionierten Aufblaseinrichtunganordnung liegt es auf der Hand, daß ein Teil des aus dem Gasgeneratorgehäuse 30 kommenden Heißgases durch das Filtermaterial 51 gehen kann, wie beispielsweise durch die Pfeile 64 gezeigt ist, oder durch das Innere der Filterstruktur 50 gehen kann und von einem zweiten Endabschnitt 62 desselben austreten kann, wie durch die Pfeile 66 gezeigt ist.
• Es ist jedoch zu verstehen, daß die Länge der Filterstruktur der Erfindung gegebenenfalls je nach den spezifischen Merkmalen der speziellen Installation geeignet abgewandelt und/oder modifiziert werden kann. Beispielsweise kann die Filterstruktur so gemacht werden, daß sie sich im wesentlichen beispielsweise bis zum Ende der Aufblaseinrichtung erstreckt, so daß L im wesentlichen D gleicht, oder die Struktur des Filters kann so abgewandelt werden, daß der zweite Endabschnitt 62 kein Gas hindurchgehen läßt, ohne daß es durch das Filtermaterial 51 geht, und beispielsweise kann der zweite Endabschnitt zusammen mit dem Filtermaterial gezogen oder anderweitig verschlossen werden (nicht gezeigt).
• Die Filterstruktur 50 kann gegebenenfalls auch mit anderen Teilen der Aufblaseinrichtungsanordnung entlang deren Länge selektiv gestützt oder befestigt sein. Beispielsweise kann gegebenenfalls der zweite Endabschnitt 62 durch eine (nicht gezeigte) Klammer mit dem Endstopfen 20 verbunden sein.
• In der inneren Mischzone 54 wird das feinstoffhaltige erzeugte Heißgas, das bei der Zündung und Verbrennung des gaserzeugenden Materials gebildet wird und aus der Kammer 40 in die Kammer 14 austritt, mit wenigstens einem Teil des darin gespeicherten Gases unter Bildung eines Gasgemisches vermengt. Eine solche Abgabe des Heißgases führt sowohl zu dessen Verlangsamung als auch zu dessen Kühlung im Vergleich mit einem Vorgehen, bei dem man dieses Gas zunächst aus der Kammer 40 durch die Gasaustrittsdüse 44 abgibt. So erlaubt eine solche innere Mischzone die Verlangsamung und Kühlung des Gases vor der Berührung mit der Filterstruktur, was seinerseits die Benutzung verschiedener Filtermaterialien erlaubt, die gewöhnlich nicht in der Lage wären, den Gasgeschwindigkeiten und Temperaturen, die normalerweise mit einem solchen erzeugten Gas bei Freisetzung aus einer solchen pyrotechnischen Kammer verbunden wären, wirksam zu widerstehen.
• Die Filterstruktur 50 bewirkt mit Hilfe des Filtermaterials 51 eine Entfernung wenigstens eines Teils des Feinstoffes in dem feinstoffhaltigen Gas, das mit ihm in Berührung kommt, z. B. des feinstoffhaltigen erzeugten Heißgases und/oder anderen Gases, welches wenigstens einen Teil von Feinstoffen aus dem feinstoffhaltigen erzeugten Heißgas einschließt, wie das Gasgemisch, das in der inneren Mischzone 54 gebildet wird, oder das Gasgemisch, das in der äußeren Mischzone 56 gebildet wird. Als ein Ergebnis hiervon wird ein Gas mit einem verminderten Feinstoffgehalt gebildet, Es wird allgemein bevorzugt sein, daß eine solche Feinstoffentfernung zu einer signifikanten Verminderung des Feinstoffgehaltes des so behandelten Gases führt, z. B. zur Entfernung von wenigstens etwa 20 bis 80% und allgemein zur Entfernung von wenigstens etwa 50% der feinen Schwebstoffe aus dem feinstoffhaltigen erzeugten Heißgas.
• In der Praxis liegt eine solche Feinstoffentfernung allgemein in der Natur der Kondensation von Feinstoffen in Flüssigphase und/oder mitgerissenen Feinstoffen auf dem Filtermaterial 51. Es gilt die Theorie, daß eine Kondensation von Feinstoffen, bei der Wärmeentfernung zu einer Phasenveränderung und resultierender Kondenation von Feinstoffen auf verfügbarer Filteroberfläche führt, erleichtert wird, wenn das filtrierte feinstoffhaltige Gas die Filterstruktur 51 mit niedrigerer Geschwindigkeit berührt. So kann eine Gasverlangsamung und -kühlung, wie sie als ein Ergebnis des Gasdispergierens infolge des Vermischens von erzeugtem Gas mit gespeichertem Gas in der inneren Mischzone auftreten kann, an der Effektivität der Filterstruktur bei der Entfernung von Feinstoffen aus dem Gas vor der Emission aus der Aufblaseinrichtung teilhaben. Zusätzliche Feinstoffentfernung dürfte durch Feinstoffeinschluß in das Filtermaterial 51 bewirkt werden, wobei Feinstoffe (feste) physikalisch von dem Medium (Gas) getrennt werden.
• Es wird angenommen, daß die Feinstoffentfernung, wie durch Feinstoffkondensation, durch Kontakt von feinstoffhaltigem Gas auf der Filterstruktur bewirkt wird und nicht auf die Entfernung von Feinstoffen aus jenem Teil des Gases beschränkt ist, welcher durch das Filtermaterial hindurchgeht. Es wird somit angenommen, daß Feinstoffe aus dem Gas entfernt werden können, während solches feinstoffhaltiges Gas entweder die Innenoberfläche 52 oder die Außenoberfläche 53 des Filtermaterials 51 berührt.
• Im Hinblick hierauf liefert das Filtermaterial 51 der Filterstruktur 50 erwünschtermaßen genügend Oberfläche, um eine erwünschte Feinstoffkondensation zu bewirken und/oder genügend Porosität und kurvenreichen Strömungsweg zu ergeben, um den erwünschten Feinstoffeinschluß zu bewirken. So dient die Filterstruktur 50 dazu, die Menge an Feinstoffen zu vermindern, die von der Hybridaufblaseinrichtung 10 ausgestoßen werden. Als ein Ergebnis hiervon können die Toxizität der Aufblaseinrichtungsemission und die Feinstoffgrenzen erwünschtermaßen erzielt werden.
• In der äußeren Mischzone 56 wird das gespeicherte Gas in der Zone 56 mit dem Gas von vermindertem Feinstoffgehalt unter Bildung eines Aufblaseinrichtungsgases für die Verwendung beim Aufblasen des Fahrzeuginsassenrückhaltesystems vermischt. Es liegt auch auf der Hand, daß ein Teil des feinstoffhaltigen erzeugten Heißgases, wie in Fig. 1 durch die Pfeile 66 gezeigt, durch den Endabschnitt 62 der Filterstruktur 50 austreten und sich mit dem in der Zone 56 gespeicherten Gas und/oder Gas von vermindertem Feinstoffgehalt vermischen kann. Die so verlaufende Gasmenge oder der so verlaufende Gasanteil kann gegebenenfalls in geeigneter Weise beschränkt oder gesteuert werden, um den erwünschten Feinstoffgehalt in dem aus der Aufblaseinrichtung emittierten Gas zu bekommen, wie dem Fachmann auf der Hand liegt und durch die hier vorgesehenen Techniken gelenkt wird.
• Es wird auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen, worin die Filterstruktur 50 in weiteren Einzelheiten gezeigt ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält das bei der Bildung der Struktur 50 verwendete Filtermaterial 51 ein äußeres und ein inneres feines Metalldrahtsieb oder ausgedehnte Metallschichten, die jeweils mit 70 bzw. 72 bezeichnet sind, mit einer Filterelementschicht 74, wie Keramikpapier oder Textilmaterial, dazwischen.
• Es ist auch zu verstehen, daß die Filterstruktur nach der Erfindung aus einem oder mehreren einer Anzahl von Filtermaterialien aufgebaut sein kann. In der Tat erleichtert die Praxis der Erfindung die wirksame Verwendung einer relativ großen Vielzahl von Filtermaterialien oder Medien in der Filterstruktur nach der Erfindung. Beispielsweise kann die Filterstruktur gegebenenfalls aus einem oder einer Kombination von Filtermaterialien aufgebaut sein, wie Keramikpapier, wie LYTHERM (Marke der Lydall Inc.) mit einer Durchlässigkeit von 9,44 bis 60,960 I/min/m² (30 bis 200 cf/m/sq ft) bei 12,7 mm (¹/&sub2; in) Wasserdruckabfall, keramischem Textilmaterial, wie KAO-TEX (Marke der Thermal Ceramics Inc.) oder NEXTEL (Marke von 3M), gewebtem Drahtsieb aus rostfreiem Stahl, wie von der National Standard Co. und typischerweise mit einem offenen Bereich von etwa 20 bis 60%, wie ein feines Drahtsieb, wie eine einzelne Umhüllung von 354 · 88 um (45 · 170 Maschen), Hollandgewebe aus rostfreiem Stahl oder zwei bis drei Umhüllungen von 595 · 595 um, 297 · 297 um oder 149 · 149 um (30 · 30, 50 · 50 oder 100 · 100 Maschen) rostfreies Stahlsieb oder ausgedehntes Metall, wie ausgedehnter rostfreier Stahl, auch mit einer offenen Fläche im Bereich von etwa 20 bis 60%.
• Im allgemeinen werden solche Keramikpapiere und Textilien, wenn verwendet, in Kombination mit einer oder mehreren Stützschichten eines solchen gewebten oder expandier ten Metallmaterials benutzt. Beispielseweise kann ein solcher mehrteiliger Filterkörper eine sandwichartige Form haben, wie in Fig. 3 gezeigt, worin ein Filterelement, wie ein Keramikpapier oder keramisches Textilmaterial, sandwichartig zwischen einer äußeren und einer inneren Stützschicht angeordnet ist, wie aus dem obengenannten rostfreien Stahl von 297 · 297 um oder 595 · 595 um (50 · 50 oder 30 · 30 Maschen).
• In der in Fig. 1 erläuterten Ausführungsform enthält das Gasgeneratorgehäuse 30 einen Aufblaseinrichtungsdiffusor 80 in Nachbarschaft zu der pyrotechnischen Kammer 40 und aus einem Stück mit dieser bestehend. Das heißt, der Diffusor 80 umfaßt eine allgemein zylindrische Hülse 82, die an einem ersten Ende 84 mit der Pyrotechnikspeicherkammer 40 verbunden ist. Ein entgegengesetztes zweites Ende 86 des Diffusors 80 erstreckt sich außerhalb des Behälters 12. Allgemein gleich beabstandete Kontrollöffnungen 90 sind um die zylindrische Hülse 82 herum nahe dem ersten Ende 84 angeordnet. Die Kontrollöffnungen 90 ergeben einen Durchgang in den Diffusor 80 für Aufblasgas aus dem Behälter 12. Dieses Aufblasgas kann dann die Aufblasapparatur, d. h. dis Aufblaseinrichtungsapparatur 10 mit Hilfe von Gasausgangsöffnungen 92 verlassen, die um das zweite Ende 86 des Diffusors 80 herum beabstandet sind.
• Oval geformte Gasaustrittsöffnungen 92 sind allgemein gleich um den Umfang des Diffusorendes 86 beabstandet, um so eine gleichmäßigere Verteilung des austretenden Gases um den Umfang der Aufblaseinrichtungsanordnung 10 zu fördern und erwünschtermaßen dazu zu führen, daß die Anordnung schlagneutral ist. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Anzahl, die Abstände und die Formgebung der Gasaustrittsöffnungen geeignet verändert werden können, um zu den Gestaltungserfordernissen für spezielle Installationen zu passen, wie für den Fachmann klar ist.
• In der erläuterten Ausführungsform ist die Gasaustrittsdüse 44 allgemein in einer solchen Weise angeordnet, daß die Düse 44 zu einem Ende der Filterstruktur 50 entlang deren mittiger Längsachse 94 zentriert ist. Es liegt auf der Hand, daß das anfangs aus der pyrotechnischen Kammer 40 durch die Gasaustrittsdüse 44 austretende Gas anfangs allgemein durch die innere Mischzone 54 der Filterstruktur 50 zu dem Endstopfen 20 gelenkt wird. So wird sich das aus der pyrotechnischen Kammer 40 austretende erzeugte Gas mit gespeichertem Gas in der inneren Mischzone 54 vermischen.
• Es liegt auf der Hand, daß, obwohl in der in Fig. 1 erläuterten Ausführungsform das anfangs aus der pyrotechnischen Kammer 40 austretende Gas anfangs allgemein zu dem Endstopfen 20 hin gelenkt wird, die Kontrollöffnungen 90, wodurch Gas aus der Kammer 14 austritt, nahe oder an dem entgegengesetzten Ende 32 positioniert sind, so wird das aus der Kammer 40 abgegebene Gas kumulativ wenigstens etwa 180º Richtungsveränderung zwischen seiner Abgabe in die Kammer 14 und dem anschließenden Durchgang durch den Diffusor 80 unterliegen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung mit

einem Behälter (12) mit einer ersten Kammer (40), die ein gaserzeugendes Material speichert, und einer zweiten Kammer (14), die eine Gaszufuhr unter Druck speichert, wobei das gaserzeugende Material beim Zünden ein heißes Gas erzeugt, das erzeugte heiße Gas Partikel des gaserzeugenden Materials und Nebenprodukte desselben enthält und aus der ersten Kammer in die zweite Kammer mit Hilfe wenigstens einer Gasausgangsdüse (44) abgebbar ist,

einer Filterstruktur (50), die wenigstens ein in dem Behälter (12) untergebrachtes Filtermaterial (51) umfaßt, um den Partikelgehalt von in die zweite Kammer eintretendem erzeugtem Gas zu vermindern,

und einem Diffusor (80) mit wenigstens einer Steueröffnung (90), um einen Durchgang das Aufblasgases darin von dem Behälter vorzusehen, und wenigstens einer Ausgangsöffnung (92) zur Abgabe des Aufblasgases in die Fahrzeuginsassen- Rückhaltevorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Filterstruktur (50) in die zweite Kammer (14) um die Gasausgangsdüse der ersten Kammer (40) erstreckt, wobei die Filterstruktur eine innere Mischzone (54) in der zweiten Kammer (14) zum Vermischen wenigstens eines Teils des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases mit wenigstens einem Teil des gespeicherten Gases unter Bildung eines Gasgemisches begrenzt, die Filterstruktur von einem Gas berührt wird, welches wenigstens einen Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases umfaßt und eine Verminderung des Partikelgehaltes des Berührungsgases bewirkt, und wobei die Filterstruktur weiterhin eine äußere Mischzone (56) in der zweiten Kammer begrenzt, worin ein Aufblasgas für die Verwendung beim Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung und zum Umfassen eines Gasgemisches von vermindertem Partikelgehalt und gespeichertem Gas gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Filterstruktur (50) eine Innenfläche (52) und eine Außenfläche (53) umfaßt und die Verminderung des Partikelgehaltes eine Partikelkondensation auf der Innenfläche und ein Partikeleinschließen in dem Filtermaterial umfaßt, wenn wenigstens ein Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases bei Berührung mit ihm durch es hindurchgeht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der wenigstens eine kumulative Veränderung in der Gasrichtung zwischen der Abgabe des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases aus der ersten Kammer (40) und der Überführung des Aufblasgases in den Diffusor (80) wenigstens etwa 180ºC beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Filterstruktur (50) wenigstens eine Trägerschicht (70, 72) aus gewebtem rostfreiem Stahlsieb mit einer offenen Fläche im Bereich von 20 bis 60% umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Filterstruktur sowohl eine äußere Trägerschicht (70) als auch eine innere Trägerschicht (72) mit wenigstens einer Filterelementschicht (74) dazwischen umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Filterelement (74) keramisches Papier oder keramisches Textilmaterial umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der

a) sich die Gasausgangsdüse (44) an einem ersten Ende (42) der ersten Kammer (40) und gegenüber einem ersten inneren Ende (61) der zweiten Kammer (14) befindet,

b) ein Abstand D das erste Ende (42) der ersten Kammer (40) von dem ersten inneren Ende (61) zu der zweiten Kammer (14) trennt,

c) die Filterstruktur (50) eine längliche zylindrische Form umfaßt, wobei sich die Filterstruktur über einen Abstand L von dem ersten Ende (42) der ersten Kammer zu dem ersten inneren Ende (61) der zweiten Kammer erstreckt, und

d) der Abstand L geringer als oder im wesentlichen gleich wie der Abstand D ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein erstes Ende (60) der Filterstruktur um einen ersten Endabschnitt (41) der ersten Kammer (40 befestigt ist und ein gegenüberliegendes zweites Ende (62) der Filterstruktur in der zweiten Kammer (14) frei steht.

9. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Behälter (12) und die Filterstruktur (50) längliche zylindrische Form haben.

10. Verfahren zur Herstellung von Aufblasgas in einer Vorrichtung (10), die für die Verwendung zum Aufblasen eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems geeignet ist und einen Behälter (12) mit einer ersten Kammer (40), die ein gaserzeugendes Material enthält, und einer zweiten Kammer (14), in welcher eine Gaszufuhr unter Druck gespeichert wird, enthält, mit den Stufen, mit denen man

das in der ersten Kammer (40) gespeicherte gaserzeugende Material zündet, um ein heißes Gas zu erzeugen, wobei das erzeugte heiße Gas Partikel des gaserzeugenden Materials und Nebenprodukte desselben enthält,

das partikelenthaltende erzeugte heiße Gas aus der ersten Kammer (40) in die zweite Kammer (14) mit Hilfe wenigstens einer Gasausgangsdüse (44) überführt,

wenigstens einen Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases mit einer Filterstruktur (50) in Berührung bringt, die in dem Behälter enthalten ist, um eine wesentliche Verminderung des Partikelgehaltes des Berührungsgases zu bewirken, und das Aufblasgas mit Hilfe eines Diffusors (80) mit wenigstens einer Steueröffnung (90), um darin einen Durchgang wenigstens eines Teils des Aufblasgases vorzusehen, und wenigstens einer Ausgangsöffnung (92) zur Abgabe wenigstens eines Teils des Aufblasgases, das darin strömt, in die Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung überführt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstruktur (50) wenigstens ein Filtermaterial (51) umfaßt, das sich um die Gasausgangsdüse in die zweite Kammer erstreckt, wobei die Filterstruktur eine innere Mischzone (54) und eine äußere Mischzone (56) in der zweiten Kammer begrenzt, daß wenigstens ein Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases mit wenigstens einem Teil des gespeicherten Gases in der inneren Mischzone unter Bildung eines Gasgemisches vermischt wird und daß Gas mit vermindertem Partikelgehalt nach Berührung mit dem Filtermaterial (50) mit gespeichertem Gas in der äußeren Mischzone (56) vermischt wird, um ein Aufblasgas für die Verwendung beim Aufblasen der Fahrzeuginsassen-Rückhaltevorrichtung zu bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Filterstruktur eine Innenfläche (52) und eine Außenfläche (53) hat und die Berührungsstufe ein Berühren der Innenfläche mit wenigstens einem Teil des Gases umfaßt, welches das partikelhaltige erzeugte heiße Gas umfaßt, um eine Partikelkondensation auf der Innenfläche der Filterstruktur und ein Einfangen von Partikeln in dem Filtermatrial zu bewirken, während wenigstens ein Teil des partikelhaltigen erzeugten heißen Gases unter Berührung mit ihm durch es hindurchgeht.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Berührungsstufe zusätzlich ein Berühren der Außenfläche (53) der Filterstruktur (50) mit wenigtens einem Teil des das partikelhaltige erzeugte heiße Gas umfassenden Gases umfaßt, um eine Partikelkondensation auf der Außenfläche der Filterstruktur zu bewirken.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Richtung des Gasflusses im wesentlichen zwischen der Abgabe des partikelhaltigen erzeugen heißen Gases aus der ersten Kammer (40) und der Überführung des Aufblasgases in den Diffusor (80) umgekehrt wird.