DE69727601T2

DE69727601T2 - Gasgenerator für eine Fahrzeugluftsackanordnung und Fahrzeugluftsackanordnung

Info

Publication number: DE69727601T2
Application number: DE69727601T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Himeji-shi Katsuta; Shingo Himeji-shi Oda; c/o Daicel Chemic. Industries Masayuki Ueda
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2017-04-04
Also published as: KR100570547B1; CN1440896A; EP1020333A1; EP1074433A3; US6409214B2; EP1074436A3; US20030042718A1; EP1074436A2; US6234521B1; EP1364845A3; CN1101321C; CN1163206A; US6695345B2; EP1074437B1; KR100551959B1; DE69705573D1; CN100357137C; KR100551961B1; EP0800964B1; CN1775597A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasgenerator für Airbags mit den Merkmalen des Oberbegriffs aus Anspruch 1. Ein derartiger Gasgenerator ist aus US 5,204,068 bekannt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Airbag-Vorrichtung, die diesen Gasgenerator verwendet. Die Erfindung kann in Systemen zur Verstärkung des Fahrer- und Mitfahrerschutzes, einschließlich Seitenaufprallschutz, in Kraftfahrzeugen und Ähnlichem verwendet werden.
Herkömmliche Airbag-Gasgeneratoren sind relativ komplizierte Konstruktionen mit z. B. geschmiedeten Gehäusen, die innere Zünd-, Verbrennungs- und Filterkammern begrenzen, die einstückig und/oder durch geschweißte, innere Trennwände gebildet sind. Des Weiteren verlangen Kühlstrukturen, wie aus wärmeleitenden Werkstoffen und Ähnlichem gebildete Filter, in vielen Fällen die vorgenannte Konstruktionskomplexität, um den Temperaturen und Drücken zu widerstehen, die in diesen Gasgeneratorvorrichtungen erzeugt werden.
Viele solcher herkömmlichen Gasgeneratoren verwenden Gaserzeugungsmaterialien auf Azid-Grundlage, wie Materialien auf der Grundlage von Natriumazid, die relativ hohe Brenngeschwindigkeiten und unerwünschte toxische Werte und Verbrennungserzeugnisse aufweisen, wie damit verbundener Nebel und Asche.
Demgemäß besteht beim Stand der Technik ein Bedürfnis nach einfacheren Gasgeneratorstrukturen, wie jenen, die aus Blech gebildet sind und innere Kammern aufweisen, die teilweise aus verbesserten Kühl-/Filterkonstruktionen gebildet sind, und azidfreie Antriebsgase mit steuerbaren Brenngeschwindigkeiten, Gasvolumenerzeugung, Innendrücken und Innentemperaturen aufweisen, um die Wirksamkeit von Gasgeneratoren für Airbags zu erhöhen, während ihre Größe und Kosten verringert und geringere Mengen an unerwünschten Verbrennungsprodukten erzeugt werden, wie Nebel und Asche.
Das Gaserzeugungsmaterial auf Azidgrundlage (z. B. NaN₃/CuO) hat eine relativ hohe, geradlinige Brenngeschwindigkeit von ungefähr 45–50 mm/s bei einem Druck von 70 kg/cm². Wegen der relativ hohen, linearen Brenngeschwindigkeit kann das Gaserzeugungsmaterial auf Azidgrundlage selbst in der Form von relativ großen Tabletten oder scheibenförmigen Stücken mit ausgezeichneter Formbeständigkeit die verlangte, vollständige Brennzeit von 40–60 ms erfüllen, wenn es z. B. in dem Airbag-Gasgenerator für den Airbag an dem Fahrerplatz verwendet wird.
Azidfreie Gaserzeugungsmaterialien sind entwickelt worden, die in Bezug auf Einflüsse auf die Umgebung und die Sicherheit von Fahrern ausgezeichnet sind. Solche Materialien haben jedoch im Allgemeinen eine lineare Brenngeschwindigkeit von weniger als 30 mm/s. Wenn wir annehmen, dass die lineare Brenngeschwindigkeit ungefähr 20 mm/s ist und dass das Gaserzeugungsmaterial in der Form von Tabletten mit einem Durchmesser von 2 mm oder von 2 mm dicken Scheiben hergestellt ist, die in vorteilhafter Weise ihre Formen beibehalten, ist die Brenngeschwindigkeit ungefähr 100 mm/s, die nicht ausreicht, die erwünschte Verbrennungszeit von 40–60 ms zu erfüllen. Wenn die lineare Brenngeschwindigkeit ungefähr 20 mm/s ist, wird, um die erwünschte Brennzeit zu erreichen, verlangt, dass der Tablettendurchmesser oder die Scheibendicke des Materials ungefähr 1 mm ist. Wenn die lineare Brenngeschwindigkeit kleiner als 10 mm/s ist, wird von dem Gaserzeugungsmaterial für die Scheibe verlangt, dass es eine Dicke von 0,5 mm oder weniger aufweist. Somit ist es praktisch unmöglich, das Gaserzeugungsmaterial in der Form von Tabletten oder Scheiben herzustellen, die industriell stabil sind und viele Stunden an Vibrationen des Kraftfahrzeugs überdauern können. Es ist schwierig gewesen, einen Airbag-Gasgenerator zu entwickeln, der die erwünschten Anforderungen erfüllt.
Als besonderes Beispiel wird auf 9 Bezug genommen, in der ein herkömmlicher Airbag-Gasgenerator entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gezeigt ist, wie er in US-Patent Nr. 4,547,342 von Evans u. a., 15. Oktober 1985, offenbart ist.
Ein Gehäuse 40 hat ein Diffusorgehäuseteil 41 und ein Abschlussgehäuseteil 42. Der Diffusorgehäuseteil 41 ist durch Schmieden gebildet und hat drei konzentrische Zylinder 43, 44, 45, die einstückig mit einem kreisförmigen Abschnitt 46 gebildet sind. Wie das Diffusorgehäuseteil 41 ist das Abschlussgehäuseteil 42 auch durch Schmieden gebildet und hat drei konzentrisch geschweißte Abschnitte 50, 51, 52. Das Diffusorgehäuseteil 41 und das Abschlussgehäuseteil 42 sind an diesen geschweißten Abschnitten 50, 51, 52 durch Reibungsschweißen verbunden. Bei dem Stand der Technik ist es üblich, die Gehäuseteile des Airbag-Gasgenerators durch Schmieden zu bilden.
In diesem Airbag-Gasgenerator begrenzt der Zylinder 43 eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 53, begrenzt der Zylinder 44 eine Verbrennungskammer 54 und begrenzt der Zylinder 45 eine Kühl-/Filterkammer 55. Die eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 53 nimmt eine Zündeinrichtung auf, die einen Zünder 56 und eine Übertragungsladung 47 umfasst. In der Verbrennungskammer 54 sind Tabletten aus einem gaserzeugenden Material 57 angeordnet, die durch die Zündeinrichtung gezündet werden, um ein Gas zu erzeugen, sowie ein erster Kühler/Filter 58, der das gaserzeugende Material 57 umgibt, um das Verbrennungsgas zu kühlen und Verbrennungsteilchen zurückzuhalten. In der Kühl-/Filterkammer 55 ist ein zweiter Kühler/Filter 59 eingerichtet, um das Verbrennungsgas weiter zu kühlen und Verbrennungsteilchen zurückzuhalten.
Geschmiedete Erzeugnisse haben, obgleich sie eine gleichförmige Metallstruktur aufweisen und sehr zäh sind, den Nachteil hoher Kosten. Wenn die Gehäuseteile, die viele konzentrische Zylinder aufweisen, wie es in dem obigen US Patent offenbart ist, durch Schmieden hergestellt werden, ist der kreisförmige Abschnitt 46 nicht flach und verlangt eine Abtragarbeit, wodurch die Anzahl der Herstellungsschritte und deshalb die Kosten erhöht werden. Bei dem Gehäuseteil, das den Zylinder 43 aufweist, der einstückig mit dem kreisförmigen Abschnitt 46 wie bei dem obigen US Patent gebildet ist, muss, wenn das Volumen des Zylinders 43 geändert werden soll, die gesamte Form des Diffusorgehäuseteils 41 geändert werden. Deshalb ist die Volumenänderung des Zylinders 43 nicht einfach. Bei dem obigen herkömmlichen Airbag-Gasgenerator wird, weil die Kühl/Filterkammer außerhalb der Verbrennungskammer gebildet ist, der Durchmesser des Airbag-Gasgenerators groß, wodurch seine Größe und Gewicht erhöht werden. Des Weiteren hat, weil die Verbrennungskammer durch den Zylinder 44 des Diffusorgehäuseteils festgelegt ist, das Diffusorgehäuseteil eine komplizierte Form, wodurch die Herstellung des Airbag-Gasgenerators schwierig wird und die Kosten ansteigen.
Als ein weiteres Beispiel wird ein Kühler für einen Airbag-Gasgenerator erhalten, indem ein bandförmiges Metallgitter zu einem Zylinder mit mehreren Lagen aufgewickelt wird und wirkt, dass Verbrennungsgas, das in der Verbrennungskammer des Airbag-Gasgenerators erzeugt wird, zu kühlen, wenn es dort hindurchgeht, und relativ große Verbrennungsteilchen einzufangen. 6 stellt einen Airbag-Gasgenerator dar, der mit einem herkömmlichen Kühler ausgerüstet ist, der demjenigen ähnlich ist, der in dem US Patent 4,902,036 von Zander u. a. gezeigt ist, das am 20. Februar 1990 erteilt wurde. Der Airbag-Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 231, das umfasst Gasauslassöffnungen 230, eine Zündeinrichtung, die eine Kammer 232 umfasst, die in einem mittleren Abschnitt in dem Gehäuse 231 begrenzt ist, eine Verbrennungskammer 233, die auf der Außenseite der Zündeinrichtung, die die Kammer 232 aufnimmt, festgelegt ist, und eine Kühl-/Filterkammer 234, die auf der Außenseite der Verbrennungskammer 233 festgelegt ist. In der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 232 sind eine Zündeinrichtung oder ein Zünder 235 und eine Übertragungsladung 236 angeordnet, in der Verbrennungskammer 233 ist ein mit einem Gaserzeugungsmaterial 237 gefüllter Behälter 238 angeordnet, der durch die Zündeinrichtung gezündet wird und ein Gas erzeugt, und in der Kühl-/Filterkammer 234 sind ein Kühler 239 zum Kühlen des in der Verbrennungskammer 233 erzeugten Verbrennungsgases und ein Filter 240 zum Reinigen des Verbrennungsgases angeordnet. Die Verbrennungskammer 233 ist durch einen kappenförmigen Verbrennungsbecher 243 begrenzt, der Öffnungen 244 für den Austritt des Verbrennungsgases und ein Mittelloch 245 aufweist, das in seinem Boden gebildet ist. Die Kühl-/Filterkammer 234 ist durch ein Halteteil 242 in eine obere Kammer und eine untere Kammer unterteilt, wobei die obere Kammer einen Filter 240 und die untere Kammer einen Kühler 239 enthält.
Wenn ein Messfühler (nicht gezeigt) einen Stoß erfasst, wird ein Signal zu dem Zünder 235 geschickt, der dann betätigt wird, die Übertragungsladung 236 zu zünden, um eine Flamme hoher Temperatur und einen hohen Druck zu erzeugen. Die Flamme geht durch eine Öffnung 241 hindurch, durchbricht die Wand des Behälters 238 und zündet das Gaserzeugungsmaterial 237, das darin enthalten ist. Somit brennt das Gaserzeugungsmaterial 237, um ein Gas zu erzeugen, das durch die Öffnungen 244 hindurchschießt, die in dem Verbrennungsbehälter 243 gebildet sind, und wird gekühlt, wenn es durch den Kühler 239 hindurchgeht. Hier werden relativ große Verbrennungsteilchen aufgefangen, und die restlichen Verbrennungsteilchen werden aufgefangen, wenn das Gas weiter durch den Filter 240 hindurchgeht. Das Gas, das gekühlt und gereinigt ist, wird durch die Gasauslassöffnungen 230 ausgebracht und fließt in einen Airbag (nicht gezeigt). Somit wird der Airbag aufgeblasen, um ein Kissen zwischen einem Fahrgast und einer festen Konstruktion zu bilden, damit der Fahrgast gegenüber dem Stoß geschützt wird.
Der herkömmliche Kühler weist weiterhin unter dem Gesichtspunkt des wirksamen Einfangens von kleinen Verbrennungsteilchen wegen seiner einfachen Zwischenraumkonstruktion eine Schwierigkeit auf. Deshalb muss ein Filter zusätzlich zu dem Kühler verwendet werden. Ferner hat der herkömmliche Kühler einen geringen Druckverlust (hat gute Gasdurchlässigkeit), wodurch es schwierig wird, eine Druckkammer wie eine Verbrennungskammer festzulegen. Es ist deshalb notwendig, eine Verbrennungskammer getrennt von dem Kühler zu bilden, indem ein Begrenzungsteil verwendet wird, wie eine Verbrennungskappe, ein Verbrennungsring, usw.
Deshalb verwendet ein Airbag-Gasgenerator, der mit dem herkömmlichen Kühler ausgerüstet ist, eine erhöhte Anzahl von Teilen und hat einen vergrößerten Durchmesser, wodurch sich eine Zunahme bei Größe und Gewicht ergibt.
Des Weiteren kann der herkömmliche Kühler, der eine kleine Füll- bzw. Massendichte hat (ein Wert, der erhalten wird, wenn ein Masse des geformten Gegenstands durch dessen Massenvolumen dividiert wird) keine Druckkammer definieren, hat eine geringe Formbeständigkeit und wird deshalb bei der Anwendung eines Gasdrucks verformt, wodurch das Einfangen von Verbrennungsteilchen nachteilig beeinflusst wird.
US-4,296,084 legt einen Gasgenerator mit zwei Filtern offen, die in dem Gehäuse des Gasgenerators vorgesehen sind. Der erste Filter befindet sich innerhalb einer zylindrischen Patrone, die wiederum in einem zylindrischen Element angeordnet ist. Der Außenrand des Filters ist mit der Patrone in Kontakt und stößt an die Innenwand des zylindrischen Elements.
Der zweite Filter befindet sich in einer ringförmigen Kammer, die zwischen dem zylindrischen Element und der Innenfläche des Gehäuses gebildet wird. Wie beispielsweise aus 1 ersichtlich ist, erstreckt sich der zweite Filter derart zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem zylindrischen Element, dass der Filter diese beiden gegenüberliegenden Flächen berührt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten und relativ einfachen Airbag-Gasgenerator und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 33 gelöst. Bevorzugte Ausführunasformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Um die relativ langsamen Brenngeschwindigkeiten (weniger als 30 mm/s) vieler azidfreier Treibmittel zu berücksichtigen und eine vollständige Verbrennung der gaserzeugenden Materialien in den richtigen Zeitintervallen bei Anwendungen für den Fahrer, den Mitfahrer und einen Seitenaufprall zu gewährleisten, wird ein Verhältnis A/At eingestellt, wobei A die gesamte Oberfläche des gaserzeugenden Materials ist und At die Gesamtfläche der Gasauslass- oder Gasdiffusoröffnungen in dem Diffusorgehäuseteil des Gasgeneratorgehäuses ist.
In dem Fall eines Gasgenerators für einen Seiten-Airbag für einen Fahrer ist die bevorzugte Menge an azidfreiem Treibmittel in der Größenordnung von 20 bis 50 g. Bei Anwendungen auf der Mitfahrerseite ist die bevorzugte Menge an azidfreiem Treibmittel 40 bis 120 g und bei Seitenaufprallanwendungen 10 bis 25 g. Dieser Verbrennungsparameter wird ferner verbessert, indem die Teilchengröße des azidfreien, gaserzeugenden Materials gesteuert wird, wie es ausführlicher hier beschrieben ist. Andere gesteuerten Parameter sind das Innenvolumen des Gasgeneratorgehäuses und die Menge an gaserzeugendem Material, was hier ebenfalls ausführlicher beschrieben ist.
Eine Optimierung des Gasflusses wird erfindungsgemäß erreicht, indem die radiale (ringförmige) Schnittfläche St des definierten Gasdurchgangs oder des Zwischenraums zwischen dem Kühler/Filter und den Gehäuseendwänden so gesteuert wird, dass er gleich oder größer als die Gesamtfläche A_t der Gasauslass- oder Diffusoröffnungen ist. Dieses Verhältnis S_t/A_t ist nicht kleiner als 1, fällt vorzugsweise in den Bereich von 1 bis 10 und noch besser in den Bereich von 2 bis 5.
Um diese Ringschnittfläche des Gasdurchgangs oder Zwischenraums beizubehalten, kann der Kühler/Filter mit einer äußeren, porösen, zylindrischen Verstärkung versehen sein, die die Innenwand des Gasdurchgangs begrenzt und eine Ausdehnung des Kühler/Filters in diesem Durchgang bei dem Druck des erzeugten Gases verhindert wird. Andere geeignete, äußere Umfangshalteschichten können für diesen Zweck auch vorgesehen werden.
Die Kühl-/Filterkonstruktionen der vorliegenden Erfindung können den Festteilchenanteil des aus den Diffusoröffnungen ausgestoßenen Gases auf weniger als 2 g und vorzugsweise auf weniger als 1 g bis weniger als 0,7 g steuern.
Des Weiteren kann die Gesamtfläche At der Diftusoröftnungen/Volumens des erzeugten Gases oberhalb eines erwünschten Werts beibehalten werden, und die Fläche At wird durch die Größe und Anzahl der Diffusoröffnungen so gesteuert, dass ein maximaler Druck im Bereich von 100 bis 300 kg/cm² innerhalb eines Gasgeneratorgehäuses, das ein Volumen von 130 cm³ oder weniger aufweist, für azidfreie Gaserzeugungsmaterialien beibehalten werden, deren lineare Verbrennungsgeschwindigkeit 30 mm/s oder weniger bei einem Druck von 70 kg/cm² ist. Bei einem Gehäuse mit einem Volumen von 120 cm³ ist die Gesamtfläche der Gasauslassöffnungen bevorzugt 1,13 cm².
Nun wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und der beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
1 ist ein Schnitt eines Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht eines zylindrischen Metallgitters, das beim Herstellungsprozess für eine erfindungsgemäße Kühl-/Filterstruktur verwendet wird;
3 ist eine schematische Darstellung der Formung des Metallgitters aus 2 in einer Kühl-/Filterstruktur;
4 ist eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäß geformten Kühl-/Filterstruktur;
5 ist ein Schema eines flachen Plattenelements aus einem Metallgitterzylinder, der in radialer Richtung zusammengedrückt wurde;
6 ist eine schematische Darstellung eines mehrschichtigen Gitterzylinders, der durch Rollen der Platte aus 5 gebildet wird;
7 ist der Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Schema der Airbag-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Airbag-Gasgeneratoren wie jene aus 1 und 2 enthält,
9 ist ein Schnitt eines herkömmlichen Airbag-Gasgenerators;
10 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung, der eine Kühl-/Filterkonstruktion der vorliegenden Erfindung enthält,
11 ist eine Darstellung eines flach geflochtenen Gitters für die erfindungsgemäße Kühl-/Filterkonstruktion;
12 ist ein Teilschnitt einer herkömmlichen Kühl-/Filterkonstruktion in einem Airbag-Gasgenerator;
13 ist ein Teilschnitt einer anderen Ausführungsform der Kühl-/Filterkonstruktion in einem Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung;
14 und 15 sind beispielhafte Ausführungsformen eines Bauteils zur Unterdrückung einer äußeren Verformung oder Ausbauchung bei der Kühl-/Filterkonstruktion der 13;
16 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung, die zusätzliche konstruktive Einzelheiten darstellt; ist ein Schnitt durch einen herkömmlichen Airbag-Gasgenerator;
17 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Endung;
18 ist ein Teilschnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
19 ist ein Teilschnitt einer wiederum anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Schnitt eines Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung, der an Airbags für die Mitfahrerseite angepasst ist;
21 ist ein Grundriss des Airbag-Gasgenerators aus 16, und
22 ist ein Grundriss des Airbag-Gasgenerators aus 17.
23 ist ein Teilschnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
24 ist ein schnitt durch den Airbag-Gasgenerator der 23;
25 ist ein Schnitt eines mechanischen Fühlers des Airbag-Gasgenerators der 23;
26 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
27 ist ein Schema eines durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 26;
28 ist eine Vorderansicht des durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 26;
29 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
30 ist ein Schema eines durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 29;
31 ist eine Vorderansicht des durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 29;
32 ist ein Schema einer Airbag-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Airbag-Gasgeneratoren wie jenen aus 23 enthält;
33 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
34 ist ein Schema eines Kühler/Filters des Airbag-Gasgenerators aus 33;
35 ist ein Schema einer Airbag-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Airbag-Gasgeneratoren wie jene aus 20 enthält.
36 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
37 ist ein Schema eines durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 36, und
38 ist eine Vorderansicht des durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 36.
39 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
40 ist ein Schema eines durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 39, und
41 ist eine Vorderansicht des durchlochten Korbs des Airbag-Gasgenerators der 39.
42 ist ein Schnitt einer noch anderen Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung;
43 ist ein Schema eines Kühler/Filters des Airbag-Gasgenerators aus 42.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
A. Erste bevorzugte Ausführungsform
1 ist ein Schnitt eines Airbag-Gasgenerators der vorliegenden Erfindung. Der Airbag-Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 3, das aus einem Diffusorgehäuseteil 1 und einem Abschlussgehäuseteil 2, einem mittleren Zylinderteil 4 innerhalb des Gehäuses 3 und einem Kühler/Filter 5 hergestellt ist, der den mittleren Zylinderteil 4 umgibt.
Das Diffusorgehäuseteil 1 ist durch Pressen einer rostfreien Stahlplatte hergestellt, und seine Umfangswand 6 ist mit 20 Gasauslassöffnungen mit einem Durchmesser von 7,3 mm gebildet, die in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Das Diffusorgehäuseteil 1 hat einen nach innen vertieften Abschnitt 9 in der Mitte des kreisförmigen Abschnitts 8. Der vertiefte Abschnitt 9 hält einen Übertragungsladungsbehälter 10 einer Zündeinrichtung, die dazwischen gezeigt ist, und eines Zünders 18 der Zündeinrichtung. Das Gehäuseabschlussteil 2 ist durch Pressen einer rostfreien Stahlplatte hergestellt und hat ein Mittelloch 12 in der Mitte. Konzentrisch zu dem Mittelloch 12 ist das mittige Zylinderteil 4 angeordnet, dessen Endseite 34 an dem freien Ende an einer Innenfläche 35 des Abschlussgehäuseteils eingreift. Das Abschlussgehäuseteil 2 weist auch einen Befestigungsflanschabschnitt 14 an dem freien Ende eines Umfangswandabschnitts 13 auf. Das Diffusorgehäuseteil 1 und das Abschlussgehäuseteil 2 sind an ihren Umfangswandabschnitten befestigt und durch eine Laserschweißung 15 verbunden, um das Gehäuse 3 zu bilden.
Das mittlere Zylinderteil 4 ist aus einem rostfreien Stahlrohr mit offenen Enden hergestellt, wobei in eines von ihnen ein Innengewinde 32 geschnitten ist, und das andere Ende ist an dem kreisförmigen Abschnitt 8 des Diffusorgehäuseteils durch Schutzgas-Lichtbogenschweißen befestigt, so dass das zweite Ende des mittleren Zylinderteils 4 den vertieften Abschnitt 9 einschließt. Innerhalb des mittleren Zylinderteils 4 ist eine Aufnahmekammer 17 für eine Zündeinrichtung zur Aufnahme der Zündeinrichtung gebildet. Die Zündeinrichtung umfasst einen Zünder 18, der durch ein Signal von einem Fühler (nicht gezeigt) aktiviert wird, und einen Übertragungsladungsbehälter 10, der eine Übertragungsladung enthält (d. h., eine Zündübertragung oder einen Verstärker), die von dem Zünder 18 entzündet wird. Die äußere Umfangsfläche des Zünders 18 weist ein Außengewinde 36 auf, das in das Innengewinde 32 des mittleren Zylinderteils eingreift, um den Zünder 18 sicher an dem mittleren Zylinderteil 4 zu befestigen. Ein Flanschabschnitt 37 des Zünders 18 hat die Aufgabe, zu verhindern, dass sich die Schrauben lockern können. Der Zünder 18 weist einen O-Ring 20 auf, der in seine äußere Umfangsnut eingesetzt ist und der als Dichtung für die Aufnahmekammer 17 für die Zündeinrichtung wirkt. Nahe dem zweiten Ende der Diffusorgehäuseteilseite hat das mittlere Zylinderteil 4 zwei Reihen von Durchgangslöchern 21, die in einer versetzten Beziehung angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform besteht eine der zwei Reihen aus drei Durchgangslöchern von 1,5 mm und die andere besteht aus drei Löchern mit einem Durchmesser von 2,5 mm.
Mehrere bevorzugte Konstruktionsparameter für das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil 1 und 2 und den inneren Zylinder 5 sind wie folgt:
das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil sind vorzugsweise aus einer 1,2 bis 2,0 mm dicken, rostfreien Stahlplatte hergestellt und haben Außendurchmesser von 65 bis 70 mm bzw. 65 bis 75 mm. Es wird auch bevorzugt, dass ein 1,0 bis 4,0 mm schmaler Raum zwischen der äußeren Umfangswand, die von dem Diffusorgehäuseteil gebildet ist, und dem Abschlussgehäuseteil und dem Kühler/Filter 5 gebildet ist.
Die Gasauslassöffnungen des Diffusorgehäuseteils sind vorzugsweise auf einen Durchmesser 2,0 bis 5,0 mm eingestellt, und insgesamt sind 16 bis 24 solcher Gasauslassöffnungen in der Umfangsrichtung angeordnet.
Das mittlere Zylinderteil kann hergestellt werden, indem eine 1,2 bis 3,0 mm dicke, rostfreie Stahlplatte zu einem Rohr mit einem Außendurchmesser von 17 bis 20 mm gerollt und ihre Naht geschweißt wird.
Das mittlere Zylinderteil weist vorzugsweise insgesamt sechs bis neun Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von 1,5 bis 3,0 mm auf, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Diese Durchgangslöcher sind vorzugsweise in zwei versetzten Reihen angeordnet, wobei eine von ihnen aus drei Durchgangslöchern mit einem Durchmesser von 1,5 mm besteht und die andere aus drei Durchgangslöchern mit einem Durchmesser von 2,5 mm besteht.
Zusätzlich hat der mittlere Zylinder 4 vorzugsweise unterschiedliche Abmessungen in Abhängigkeit von der Verwendung eines elektrischen oder eines mechanischen Aufprallfühlers. In einem mechanischen System ist die Zylinderwanddicke 1,5 bis 7,5 mm mit einem Außendurchmesser von 19 bis 30 mm, und in einem elektrischen System ist die Zylinderwanddicke 1,2 bis 3,0 mm mit einem Außendurchmesser von 17 bis 22 mm.
Der Kühler/Filter 5 ist so angeordnet, dass er das mittlere Zylinderteil 4 umgibt, damit mit dem Gehäuse 3 eine gaserzeugende Ring-Verbrennungskammer 22 um das mittlere Zylinderteil 4 herum festgelegt wird. Der Kühler/Filter 5 wird hergestellt, indem flach geflochtenes Gitter aus rostfreiem Stahl in radialer Richtung gestapelt und in radialer und axialer Richtung zusammengedrückt wird, und hat eine Massendichte von 3,0 bis 5,0 g/cm³. Ein bevorzugtes Verfahren zur Ausbildung des Kühlers/Filters 5 wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Zuerst werden Drähte aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,6 mm flach geflochten, um einen zylindrischen Körper 60 wie in 2 zu bilden. Als Nächstes wird ein Endabschnitt 61 dieses zylindrischen Körpers 60 wie in 3 nach außen gefaltet. Dieser Faltvorgang wird wiederholt, um einen ringförmigen Mehrschichtkörper 62 zu erhalten. Die Anzahl der Faltvorgänge wird unter Berücksichtigung des Drahtdurchmessers und der Dicke des Kühlers/Filters festgelegt. Abschließend wird dieser Mehrschichtkörper 62 in eine Druckplatte (nicht abgebildet) gelegt und in radialer und axialer Richtung solange zusammengedrückt, bis seine Massendichte 3,0 bis 5,0 g/cm³ beträgt, wodurch der Kühler/Filter 5 aus 4 entsteht.
Der erfindungsgemäße Kühler/Filter wird erhalten, indem bandgeflochtene Metallgitter mit einem Drahtdurchmesser von 0,3 bis 0,6 mm in der radialen Richtung geschichtet und in der radialen und der axialen Richtung zusammengedrückt werden. Der durch Aufschichten der Metallgitter mit flach geflochtener Struktur in radialer Richtung und deren anschließendes Zusammendrücken entstandene Kühler/Filter weist eine komplizierte Gitterzwischenraumstruktur auf und zeigt eine ausgezeichnete Einfangwirkung. Daher erfüllt der Kühler/Filter neben seiner Kühlfunktion auch die Einfangfunktion eines Filters. Erfindungsgemäß wird somit ein Kühler/Filter geschaffen, bei welchem der Kühler und der Filter zusammen aus einem Stück gebildet werden und der sowohl die Kühlfunktion als auch die Einfangfunktion ausübt.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung des Kühler/Filters 5 wird anhand von 5 und 6 erläutert. Nachdem der zylindrische Körper wie in 2 ausgebildet worden ist, wird er in radialer Richtung zusammengedrückt, um einen Plattenkörper 64 wie in 5 zu bilden, der anschließend wie in 6 in einen Zylinder mit mehreren Schichten gerollt wird, wodurch ein mehrschichtiger Körper 65 entsteht. Dieser mehrschichtige Körper 65 wird in radialer und axialer Richtung in einer Druckplatte zusammengedrückt, so dass der Kühler/Filter 5 entsteht.
Bei dem so entstandenen Kühler/Filter 5 sind die geflochtenen Gitterschlingen in jeder Schicht wie an der Stelle 63 zusammengedrückt, und die Schichten der zusammengedrückten Gitterschlingen sind in radialer Richtung gestapelt. Somit ist die Gitterzwischenraumstruktur des Kühler/Filters kompliziert und zeigt eine ausgezeichnete Festhalt- und Einfangwirkung.
Wie in 11 abgebildet, kann das flach geflochtene Gitter durch Verschlingen eines Metalldrahtes gebildet werden, so dass in eine Richtung ausgerichtete Schlingen und eine Zwischenraumstruktur entstehen.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren wird der druckgeformte Kühler/Filter derart geschaffen, dass er bei einem Strömungsdurchsatz von 100 l/Min/cm² bei (normaler) Raumtemperatur einen Druckverlust von 0,3 × 10^–2 bis 1,5 × 10^–2 kg/cm² aufweist.
Durch Einsetzen eines weiteren mehrschichtigen Körpers in das Innere des mehrschichtigen Körpers 65 und durch Zusammendrücken beider Körper kann ein Doppelstruktur-Kühler/Filter gebildet werden. Der zweite mehrschichtige Körper kann beispielsweise durch Rollen des Plattenkörpers 64 aus einem Metallgitter mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm wie jener aus 5 in einen zweischichtigen Zylinder wie in 6 hergestellt werden.
Der Kühler/Filter 5 begrenzt die Verbrennungskammer 22 und hat auch die Aufgabe, das in der Verbrennungskammer erzeugte Brenngas zu kühlen und Verbrennungsteilchen zurückzuhalten. Über die Außenseite des Kühler/Filters 5 ist ein Ring 23 aufgesetzt, der eine Anzahl Durchgangslöcher über seine gesamte Umfangswand aufweist und der den Kühler/Filter 5 verstärkt, wie dies alles in 1 gezeigt ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist ein geneigter Abschnitt 67 in der Umfangsrichtung über den Kreisabschnitt 8 des Diffusorgehäuseteils 1 gebildet. Ähnlich ist ein anderer geneigter Abschnitt 69 in Umfangsrichtung über den Ringabschnitt 68 des Abschlussgehäuseteils gebildet. Diese geneigten Abschnitte 67, 69 sind konstruiert, um die Bewegung des Kühler/Filters 5 zu blockieren und einen Raum zwischen den Umfangswänden 6, 13 des Gehäuses und dem Ring 23 des Kühler/Filters 5 zu bilden.
In der Verbrennungskammer 22 sind Tabletten aus einem gaserzeugenden Material 25 und ein Kissen 26 für das Gaserzeugungsmaterial 25 angeordnet. Das ringförmige Kissen 26 ist aus einem rostfreien Stahlgitter hergestellt und an der Innenfläche 35 des Abschlussgehäuseteils 2 befestigt. Das Kissen 26 dient auch als ein Kühler. Die ringförmige Tragplatte 24 ist aus einer rostfreien Stahlplatte hergestellt und weist abgebogene Abschnitte 66 an ihren inneren und äußeren Umfangsabschnitten auf, deren Elastizität die Tragplatte 24 sicher zwischen dem mittleren Zylinderteil 4 und dem Kühler/Filter 5 positioniert.
Zwischen den Umfangswänden 6, 13 des Gehäuses und dem Ring 23 des Kühler/Filters ist ein Raum 28 gebildet, der als ein Gasdurchgang dient, durch den das Gas, nachdem es gekühlt und gereinigt worden ist, während es durch den Kühler/Filter 5 hindurchgeht, zu den Gasauslassöffnungen 17 des Diffusorgehäuseteils geführt wird. Um zu verhindern, dass umgebende Feuchtigkeit in das Gehäuse 3 eindringt, sind die Gasauslassöffnungen 7 des Diftusorgehäuseteils mit einem Aluminiumabdichtband 29 geschlossen.
Bei dem Airbag der obigen Konstruktion wird, wenn ein Fühler (nicht gezeigt) einen Stoß erfasst, sein Signal zu dem Zünder 18 geschickt, um ihn zu aktivieren, damit die Übertragungsladung in dem Übertragungsladungsbehälter 10 entzündet wird, um heiße Flammen zu erzeugen. Die Flammen kommen durch die Reihen von Durchgangslöchern 21 hinaus, um das gaserzeugende Material 25 in der Verbrennungskammer 22 zu entzünden. Das gaserzeugende Material wird verbrannt, um ein heißes Hochdruckgas zu erzeugen, das dann durch das Kissen 26 gereinigt und von Teilchen befreit wird und auch gekühlt und von Verbrennungsteilchen befreit wird, während es durch den Kühler/Filter 4 hindurchgeht. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas geht durch die Durchgangslöcher des porösen Rings 23 und den Raum 28 hindurch und zerbricht das Aluminiumabdichtband 29, bevor es durch die Gasauslassöffnungen 7 austritt und in den Airbag (nicht gezeigt) fließt, der aufgeblasen wird, damit er ein Kissen zwischen dem Insassen und umgebenden harten Strukturen bildet, wodurch der Insasse vor Stößen geschützt wird.
8 zeigt eine Airbag-Vorrichtung, die einen Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung aufweist. Diese Airbag-Vorrichtung umfasst einen Airbag-Gasgenerator 80, einen Aufprallfühler 81, eine Steuereinheit 82, ein Modulgehäuse 83 und einen Airbag 84.
Der Airbag-Gasgenerator 80 verwendet den Airbag-Gasgenerator, der unter Bezugnahme auf 1 erläutert ist.
Der Stoßfühler 81 kann bspw. ein Halbleiter-Beschleunigungsfühler sein, der einen Siliciumsubstratträger aufweist, der auslenkt, wenn eine Beschleunigung angewendet wird, und vier brückenverbundene Halbleiterbelastungsstreifen, die an dem Träger gebildet sind. Bei einer Beschleunigung lenkt der Träger aus, wodurch eine Belastung auf seiner Oberfläche hervorgerufen wird, die den Widerstand der Halbleiterbelastungsstreifen ändert. Die Widerstandsänderung wird dann als ein Spannungssignal erfasst, das der Beschleunigung proportional ist.
Die Steuereinheit 82 hat eine Zündentscheidungsschaltung, die ein Signal von dem Halbleiter-Beschleunigungsfühler erhält. Wenn das Stoßsignal von dem Fühler einen Schwellenwert überschreitet, startet die Steuereinheit 82 eine Berechnung. Wenn das Rechenergebnis einen vorbestimmten Wert überschreitet, schickt die Einheit ein Aktivierungssignal zu dem Zünder 18 des Airbag-Gasgenerators 80.
Das Modulgehäuse 83 ist z. B. aus Polyurethan gebildet und umfasst eine Modulabdeckung 85. Das Modulgehäuse 83 nimmt den Airbag 84 und den Airbag-Gasgenerator 80 auf, so dass ein Kissenmodul gebildet wird, das an einem Lenkrad 87 eines Kraftfahrzeugs befestigt wird.
Der Airbag 84 ist aus Nylon (z. B. Nylon 66) oder Polyester hergestellt und ist gefaltet und an dem Flanschabschnitt 14 des Gasgenerators befestigt, wobei sein Einlass 86 die Gasauslassöffnungen 7 des Gasgenerators umschließt.
Wenn der Halbleiter-Beschleunigungsfühler 81 einen Aufprall zum Zeitpunkt eines Kraftfahrzeugzusammenstoßes erfasst, wird das Stoßsignal zu der Steuereinheit 82 geschickt, die, wenn das Stoßsignal den Schwellenwert überschreitet, die Berechnung startet. Wenn das Rechenergebnis einen vorbestimmten Wert überschreitet, gibt die Steuereinheit 82 ein Aktivierungssignal an den Zünder 18 des Airbag-Gasgenerators 80 aus. Der Zünder 18 wird somit aktiviert, das gaserzeugende Material zu entzünden und zu verbrennen, wodurch ein Gas erzeugt wird. Das erzeugte Gas wird in den Airbag 84 ausgestoßen, der aufgeblasen wird, wobei er die Modulabdeckung 85 zerbricht und ein Kissen zwischen dem Lenkrad 87 und einem Insassen zur Stoßabsorbierung bildet.
Zweite bevorzugte Ausführungsform
7 zeigt eine andere Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators dieser Erfindung. Der Airbag-Gasgenerator dieser Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen in 1 gezeigten in Bezug auf die Form des Diffusorgehäuseteils und des Abschlussgehäuseteils. Das heißt, das Diffusorgehäuseteil 1' und das Abschlussgehäuseteil 2' haben Flanschabschnitte 30 bzw. 31, die durch Schweißen miteinander verbunden sind. Das Abschlussgehäuseteil 2' hat einen abgebogenen Abschnitt 72, der hergestellt wird, indem axial ein Rand eines Mittellochs gebogen wird, wobei dessen innere Umfangsfläche ein Mittelloch 12' begrenzt. Des Weiteren hat das Diffusorgehäuseteil 1' einen sich umfangsmäßig erstreckenden, geneigten Abschnitt 70, der einen schalenförmigen Kreisabschnitt 8' bildet, der hilft, ein mittleres Zylinderteil 4' zu positionieren.
Bei dem mittleren Zylinderteil 4' steht eines seiner Enden von dem Abschlussgehäuseteil 2' hervor, und das hervorstehende Ende ist mit einem Falzabschnitt 16 gebildet. Das andere Ende des mittleren Zylinderteils 4' ist mit einem sich horizontal nach außen erstreckenden, hervorstehenden Flansch 33 gebildet, der mit dem Boden des schalenförmigen Kreisabschnitts 8' des Diffusorgehäuseteils in Berührung gebracht ist. Das mittlere Zylinderteil 4' ist an dem Diffusorgehäuseteil 1' durch eine Projektionsschweißung zwischen dem Flansch 33 und dem Kreisabschnitt 8' befestigt. Das mittlere Zylinderteil 4' hat eine Reihe von Durchgangslöchern 21' nahe dem zweiten Ende an der Diffusorgehäuseteilseite. Bei dieser Ausführungsform sind sechs Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von 2,5 mm in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Reihe der Durchgangslöcher 21' ist durch ein Aluminiumabdichtband 74 verschlossen, und eine Übertragungsladung 75 ist unmittelbar in das mittlere Zylinderteil 4' eingebracht. Das mittlere Zylinderteil 4' wird an dem Boden des schalenförmigen Kreisabschnitts 8' angeordnet und an dem Diffusorgehäuseteil 1' befestigt, wonach das Mittelloch 12' des Abschlussgehäuseteils über das mittlere Zylinderteil 4' geschoben wird. Dann werden das Abschlussgehäuseteil und das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil und das mittlere Zylinderteil jeweils miteinander verbunden. Ein ringförmiges Plattenelement 76, das an dem mittleren Zylinderteil 4' durch seine elastische Kraft befestigt ist, wirkt als eine Schweißschutzplatte. Nahe dem ersten Ende an der Abschlussgehäuseteilseite ist das mittlere Zylinderteil 4' mit einem abgestuften Abschnitt 71 für den Zünder 18' gebildet. Nachdem die Übertragungsladung 75 geladen ist, wird der Zünder 18' auch in das mittlere Zylinderteil 4' eingesetzt und kommt mit dem abgestuften Abschnitt 71 in Eingriff. Dann wird der Abschnitt 16 des mittleren Zylinderteils festgeklemmt, um den Zünder 18' sicher an dem Gehäuse 3' zu befestigen.
Der Kühler/Filter 5' hat ein Kühler/Filter-Halteteil 38, das die Verschiebung des Kühler/-Filters 5' blockiert. Das Kühler/Filter-Halteteil 48 wird durch Pressen einer ungefähr 1 mm dicken, rostfreien Stahlplatte hergestellt und weist einen Ringabschnitt 39 auf, der den horizontal nach außen hervorstehenden Flansch 33 umgibt und an dem geneigten Abschnitt 70 eingreift, sowie einen flammenbeständigen Plattenabschnitt 18, der von dem Ringabschnitt 39 abgebogen ist. Der flammenbeständige Plattenabschnitt 60 ist zu der Reihe von Durchgangslöchern 21' weisend angeordnet, die in dem mittleren Zylinderteil für den Durchgang von Flammen von der Zündeinrichtung her gebildet sind, und überdeckt eine innere Umfangsfläche 61 des Kühler/Filters 5. Der flammenbeständige Plattenabschnitt 60 hat die Aufgabe, den Kühler/Filter 5' gegenüber Flammen zu schützen, die in Richtung zu ihm ausgestoßen werden, und hat auch die Aufgabe, die Richtung der hervorstoßenden Flammen zu ändern, damit gewährleistet ist, dass die Flammen die ferne Seite des Gaserzeugungsmaterials 25' erreichen, um die Verbrennung zu erleichtern. Zusätzlich zu den geneigten Abschnitten 67, 69 (1) und dem Kühler/Filter-Halteteil 38 können die Mittel, um eine Verschiebung des Kühler/Filters 5' zu verhindern, auch dadurch geformt werden, dass die obere und die untere Ecke 73 des Gehäuses oder eine von ihnen nach innen hervorstehen und der gebildete Vorsprung mit dem Küh ler/Filter 5' in Eingriff gebracht wird. Der poröse Ring 23 für den Kühler/Filter 5, der in 1 gezeigt ist, ist keine zwingende Notwendigkeit, und in dem Fall des Kühler/Filters 5' der zweiten Ausführungsform ist dieser Ring nicht vorgesehen.
Bei dem Airbag-Gasgenerator mit der obigen Konstruktion, wird, wenn ein Fühler (nicht gezeigt) einen Aufprall erfasst, ein Stoßsignal zu dem Zünder 18' geschickt, der dann aktiviert wird, um die Übertragungsladung 75 zu zünden, damit heiße Flammen erzeugt werden. Die Flammen durchbrechen die Wand des Aluminiumbands 74 und stoßen durch die Reihe von Durchgangslöchern 21' in die Verbrennungskammer 22' hervor, in der die Flammen das gaserzeugende Material 25' nahe den Durchgangslöchern 21' entzünden und durch den flammenbeständigen Plattenabschnitt 60 gelenkt werden, das Gaserzeugungsmaterial 25 an dem unteren Teil der Verbrennungskammer 22' zu entzünden. Als Ergebnis brennt das gesamte Gaserzeugungsmaterial, wobei ein heißes Hochtemperaturgas erzeugt wird, das dann durch den Kühler/Filter 5' hindurchgeht und während eines solchen Durchgangs gekühlt und von Verbrennungsverunreinigungen oder -teilchen gereinigt wird. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas geht durch den Raum 28' und die Gasauslassöffnungen 7' hindurch und strömt in den Airbag (nicht gezeigt). Der Airbag wird dann aufgeblasen, um ein Kissen zwischen dem Insassen und einer umgebenden, harten Struktur zu bilden, wodurch der Insasse gegenüber Stößen geschützt wird.
Dritte bevorzugte Ausführungsform
10 stellt ein Beispiel dar, bei dem der Kühler/Filter der vorliegenden Erfindung bei einem Airbag-Gasgenerator für einen Airbag angewendet ist. Der Airbag-Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 113, das von einem Diffusorgehäuseteil und einem Abschlussgehäuseteil 112 gebildet ist, ein mittleres Zylinderteil 114, das in der Mitte des Gehäuses 113 angeordnet ist, und den Kühler/Filter 104, das den mittlere Zylinderteil 114 umgebend angeordnet ist.
Das Diffusorgehäuseteil 11 ist durch Pressen einer rostfreien Stahlplatte gebildet und weist eine Mehrzahl von Gasauslassöffnungen 107 auf, die in seiner Umfangswand 106 gebildet sind und einen gleichen Abstand in Umfangsrichtung haben. Aufgrund eines geneigten Abschnitts 170, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, weist das Diftusorgehäuseteil 111 des Weiteren einen schalenförmigen Kreisabschnitt 108 auf, der dazu dient, die Position des mittleren Zylinderteils 114 festzulegen. Das Abschlussgehäuseteil 112 wird geformt, indem die rostfreie Stahlplatte gepresst wird und weist ein Loch in seinem mittleren Abschnitt auf. Der Rand des Lochs ist nach außen in der axialen Richtung umgebogen, um einen umgebogenen Abschnitt 172 zu bilden, und ein Mittelloch 115 ist durch die innere Umfangsfläche des umgebogenen Abschnitts 172 gebildet.
Das mittlere Zylinderteil 114 ist aus einem rostfreien Stahlrohr hergestellt, dessen eines Ende zur Außenseite des Abschlussgehäuseteils 112 hervorsteht und bei 116 an dem hervorstehenden Ende abgebogen ist. An dem anderen Ende ist ein nach außen gerichteter Flansch 133 gebildet, der mit dem Boden des schalenförmigen Kreisabschnitts 108 des Diffusorgehäuseteils in Berührung gebracht ist. Der nach außen gerichtete Flansch 133 und der Kreisabschnitt 108 sind miteinander projektionsverschweißt, so dass das mittlere Zylinderteil 114 an dem Diffusorgehäuseteil 117 befestigt ist. Das mittlere Zylinderteil 114 weist ferner eine Reihe von Durchgangslöchern 121 auf, die auf der Seite seines anderen Endes gebildet sind.
Eine Aufnahmekammer 117 für eine Zündeinrichtung, die die Zündeinrichtung enthält, ist innerhalb des mittleren Zylinderteils 114 gebildet. Die Zündeinrichtung umfasst einen Zünder 118, der bei Erhalt eines Signals von dem Fühler (nicht gezeigt) arbeitet, und eine Übertragungsladung 175, die durch den Zünder 118 gezündet wird. Die Reihe von Durchgangslöchern 121 ist durch ein Aluminiumabdichtband 174 geschlossen, und das mittlere Zylinderteil 114 ist unmittelbar mit der Übertragungsladung 175 gefüllt. Der schalenförmige Kreisabschnitt 108 positioniert an seinem Boden das mittlere Zylinderteil 114, das dann an dem Diffusorgehäuseteil 111 befestigt wird. Danach wird das mittlere Zylinderteil 114 in das Mittelloch 115 des Abschlussgehäuseteils eingesetzt, und der Flanschabschnitt 130 des Diffusorgehäuseteils wird auf dem Flanschabschnitt 131 des Abschlussgehäuseteils angeordnet. Dann werden das Abschlussgehäuseteil und das Diffusorgehäuseteil miteinander verbunden und das Abschlussgehäuseteil und das mittlere Zylinderteil werden miteinander verbunden. Ein ringförmiges Plattenelement 176, das elastisch auf das mittlere Zylinderteil 114 gesetzt ist, wirkt als eine Schweißschutzplatte. Ein Absatz 171 für einen Zünder 118 ist an einem Ende des mittleren Zylinderteils 114 gebildet. Nachdem es mit der Übertragungsladung 175 gefüllt ist, wird der Zünder 118 in das mittlere Zylinderteil 114 eingesetzt und an dem Absatz 171 befestigt. Danach wird der Zünder 118 in dem mittleren Zylinderteil an dem Gehäuse 113 durch Umbiegen des Abschnitts 116 befestigt.
Der Kühler/Filter 104 ist das mittlere Zylinderteil 114 umgebend angeordnet und begrenzt mit dem Gehäuse 113 eine Ringkammer oder eine Verbrennungskammer 112 um das mittlere Zylinderteil 114 herum. Die Verbrennungskammer 122 ist mit dem tablettenförmigen Gaserzeugungsmaterial 125 gefüllt. Der Kühler/Filter 104 hat ein Halteteil 138, um dessen Bewegung zu verhindern. Das Halteteil 138 wird gebildet, indem eine rostfreie Stahlplatte gepresst wird, und weist einen Ringabschnitt 139 auf, der den nach außen gerichteten Flansch 133 des mittleren Zylinderteils umgebend angeordnet ist und der mit dem geneigten Abschnitt 170 in Berührung kommt, sowie eine flammenverhütende Platte 160, die in Bezug auf den Ringabschnitt 139 gebogen ist. Die flammenverhindernde Platte 160 ist der Reihe von Durchgangslöchern 121 gegenüberstehend angeordnet und überdeckt die innere Umfangsfläche 161 des Kühler/Filters 104. Die flammenverhütende Platte 160 schützt den Kühler/Filter 104 vor der Flamme, die in Richtung zu dem Kühler hervorstößt, und bewirkt, dass die hervorstoßende Flamme so abgelenkt wird, dass die Flamme ausreichend das Gaserzeugungsmaterial erreicht.
Ein Raum 128 ist zwischen dem Kühler/Filter 104 und den äußeren Umfangswänden 106, 109 des Gehäuses gebildet. Der Raum 128 dient als ein Strömungsdurchgang, durch den das Gas, das durch den Kühler/Filter 104 gekühlt und gereinigt ist, zu den Gasauslassöffnungen 107 des Diffusorgehäuseteils strömt. Um Feuchtigkeit daran zu hindern, in das Gehäuse 113 von außen einzudringen, sind die Gasauslassöffnungen 107 des Diftusorgehäuseteils ferner durch ein Aluminiumabdichtband 129 geschlossen.
Bei dem derart gebildeten Airbag-Gasgenerator wird, wenn ein Fühler (nicht gezeigt) einen Stoß erfasst, ein Signal zu dem Zünder 118 übertragen, der dann wirkt, die Übertragungsladung 175 zu entzünden, damit eine Flamme bei hoher Temperatur erzeugt wird. Diese Flamme bricht durch das Aluminiumabdichtband 174 hindurch, stößt durch die Reihe von Durchgangslöchern 121 hervor und tritt in die Verbrennungskammer 122 ein, die durch den Kühler/Filter 104 und das Gehäuse 113 begrenzt ist. Die Flamme, die in die Verbrennungskammer 122 eingetreten ist, zündet das Gaserzeugungsmaterial 125 nahe der Reihe von Durchgangslöchern 121, wird durch die flammenverhindernde Platte 160 abgelenkt und entzündet das Gaserzeugungsmaterial 125 in dem unteren Abschnitt der Verbrennungskammer. Somit verbrennt das Gaserzeugungsmaterial 125, um ein Gas hoher Temperatur und mit hohem Druck zu erzeugen. Der Kühler/Filter 104 wirkt, den Druck des in der Verbrennungskammer erzeugten Verbrennungsgases bei einem Wert zu halten, der für die richtige Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials 125 erwünscht ist. Das Verbrennungsgas wird durch die Kühlwirkung des Kühler/Filters 104 gekühlt, wenn es durch ihn hindurchgeht. Die Verbrennungsteilchen, die in dem Verbrennungsgas enthalten sind, werden durch die Zurückhaltefunktion des Kühler/Filters 104 eingefangen. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas strömt durch den Gasströmungsdurchgang 128 und tritt in den Airbag (nicht gezeigt) durch die Gasauslassöffnungen 107 ein. Dann bläst sich der Airbag auf und bildet ein Kissen zwischen einem Insassen und umgebenden, harten Strukturen, damit der Insasse gegenüber dem Stoß geschützt wird.
13 ist ein Diagramm, das in einem größeren Maßstab einen Abschnitt darstellt, wenn ein Kühler/Filter gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an den Airbag-Gasgenerator für einen Airbag wie dem der 10 angepasst wird.
Ein Kühler/Filter 104' ist so angeordnet, dass er das Gaserzeugungsmaterial 125 umgibt, und begrenzt eine Ringkammer oder eine Verbrennungskammer 122 um das mittlere Zylinderteil 114 herum. Der Kühler/Filter 104 wird erhalten, indem bandgeflochtenes Metallgitter aus rostfreiem Stahl in der radialen Richtung geschichtet und in der radialen und der axialen Richtung zusammengedrückt wird. Der Kühler/Filter 104' umfasst mehrere Schichten der zusammengedrückten Gitterschlingen, die in der radialen Richtung gestapelt sind. Somit ist die Gitterzwischenraumstruktur des Kühler/Filters kompliziert und zeigt eine ausgezeichnete Einfangwirkung. Auf der Außenseite des Kühler/Filters 104' ist eine Außenschicht 129 gebildet, die geschichtete Metallgitterteile umfasst. Die Außenschicht 129 wirkt als eine Auswölbungsverhinderungsschicht, um bei dem Kühler/ Filter ein Auswölben zu unterdrücken, so dass der Kühler/Filter 104' durch den Gasdruck nicht ausgewölbt wird, wenn der Airbag-Gasgenerator betrieben worden ist, und der Raum 128 wird gegenständlich nicht verengt oder geschlossen. Der Kühler/Filter 104' begrenzt eine Verbrennungskammer 122 mit dem Gasgeneratorgehäuse, kühlt das Brenngas, das in der Verbrennungskammer erzeugt wurde, und fängt die Verbrennungsteilchen ein. Statt eine zugeordnete Außenschicht 129 zu haben, kann der Kühler/Filter 104' von einem Draht oder einem Bandmittel umgeben sein. Wenn der Draht oder das Bandmittel an einem Abschnitt angeordnet wird, wo die zwei Flanschabschnitt miteinander verbunden sind, ist eine Änderung der ringförmigen Schnittfläche des Raums 128 minimiert.
Die Mittel, um den Kühler/Filter an einer Auswölbung oder Ausdehnung zu hindern, können durch Verwendung eines porösen (gelochten) Zylinders gebildet werden. Ein Beispiel eines solchen gelochten Zylinders ist in 14 und 15 gezeigt. Der gelochte Zylinder hat eine innere Umfangsfläche 130, 131, die über die äußere Umfangsfläche des Kühlers passt, und weist eine Anzahl von Durchgangslöchern 134, 135 auf, die gleichmäßig in der gesamten Umfangswand 132, 133 gebildet sind. Die Durchgangslöcher 134 sind runde Löcher mit einem kleinen Durchmesser und die Durchgangslöcher 135 sind quadratische Löcher mit einem großen Durchmesser. Die oben beschriebenen zylindrischen Schichten zur Verhinderung einer Auswölbung oder Ausdehnung beeinflussen den Druckverlust des Kühler/Filters 104' nicht. Sie haben einen Druckverlust, der kleiner als der der Kühler-/Filtereinrichtung ist.
Vierte bevorzugte Ausführungsform
16 ist ein Schnitt durch den Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung. Dieser Airbag-Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 403, das ein Diftusorgehäuseteil 401 und ein Abschlussgehäuseteil 402 umfasst, eine Zündeinrichtung, die in dem Aufnahmeraum innerhalb des Gehäuses 403 eingerichtet ist, d. h., ein Zünder 404 und eine Übertragungsladung 405, ein Gaserzeugungsmaterial, das von dem Zünder und der Übertragungsladung entzündet werden soll, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, d. h., ein festes Gaserzeugungsmaterial 406, einen Kühler/Filter, der mit dem Gehäuse 403 eine Verbrennungskammer 428 begrenzt, die das Gaserzeugungsmaterial 406 aufnimmt, d. h., ein Kühler/Filter 407 und ein Raum 409, der zwischen dem Kühler/Filter 407 und der äußeren Umfangswand 408 des Gehäuses 403 gebildet ist.
Das Diffusorgehäuseteil 401 wird gebildet, indem eine rostfreie Stahlplatte gepresst wird, und weist einen Kreisabschnitt 412, einen Umfangswandabschnitt 410, der an dem Außenumfang des Kreisabschnitts 412 gebildet ist, und einen Flanschabschnitt 419 auf, der an dem freien Ende des Umfangswandabschnitts 410 gebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist der Umfangswandabschnitt 410 mit 18 Gasauslassöffnungen 411 mit einem Durchmesser von 3 mm gebildet, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Das Diftusorgehäuseteil 401 hat einen angehobenen Kreisabschnitt 413, der durch eine Stufe an dem Mittelteil des Kreisabschnitts 412 nach außen hervorsteht. Dieser angehobene Kreisabschnitt 413 verleiht dem Gehäuse Steifigkeit, insbesondere einen Deckenabschnitt, und vergrößert gleichzeitig das Volumen des Aufnahmeraums. Zwischen dem angehobenen Kreisabschnitt 413 und dem Zünder 404 ist ein Übertragungsladungsbehälter 453 gehalten, der eine Übertragungsladung enthält.
Das Abschlussgehäuseteil 402 wird gebildet, indem eine rostfreie Stahlplatte gepresst wird, und es umfasst einen Kreisabschnitt 430, ein Mittelloch 415, das in der Mitte des Kreisabschnitts 430 gebildet ist, einen Umfangswandabschnitt 447, der an dem Außenumfang des Kreisabschnitts 430 gebildet ist, und einen Flanschabschnitt 420, der an dem freien Ende des Umfangswandabschnitts 447 gebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. Das Mittelloch 415 hat einen axial abgebogenen Abschnitt 414 an seinem Rand. In dem Mittelloch 415 ist ein mittleres Zylinderteil 416 befestigt, dessen Endseite 417 an einem Ende mit einer Endseite 418 des axial abgebogenen Abschnitts 414 plan ist.
Das Diffusorgehäuseteil 401 und das Abschlussgehäuseteil 402 haben Flanschabschnitte 419 bzw. 420, die aufeinander gelegt und durch eine Laserschweißung 421 verbunden sind, um das Gehäuse 403 zu bilden.
Der Flanschabschnitt 419 des Diffusorgehäuseteils aus 21 weist Befestigungsabschnitte 410A auf, die an einem Anschlussstück eines Anschlussmoduls anzubringen sind. Die Befestigungsabschnitte 410A sind in Umfangsrichtung in Abständen von 90° angeordnet und verfügen über mit Gewinde versehene Schraublöcher 410B. Der Umriss eines Flanschabschnitts 420 am Abschlussgehäuseteil ist als Strichlinie dargestellt.
Das mittlere Zylinderteil 416 ist aus rostfreiem Stahl mit offenen Enden hergestellt und ist an seinem anderen Ende auf der Seite des Diffusorgehäuseteils an dem angehobenen Kreisabschnitt 413 durch eine Elektronenstrahlschweißung 422 befestigt. Innerhalb des mittleren Zylinderteils 416 ist eine Aufnahmekammer 423 für eine Zündeinrichtung gebildet, in der der Zünder 404, der durch ein Signal von einem Fühler (nicht gezeigt) ausgelöst wird, und der Übertragungsladungsbehälter 453 angeordnet sind, der mit der Übertragungsladung 405 beladen ist, die durch den Zünder 404 entzündet wird. Das mittlere Zylinderteil 416 hat ein Zünderhalteteil 424, das einen inneren Flanschabschnitt 425 umfasst, um die axiale Verschiebung des Zünders 404 zu beschränken, einen Umfangswandabschnitt 426, in dem der Zünder angebracht ist und der innerhalb der inneren Umfangsfläche des mittleren Zylinderteils 416 befestigt ist, und einen Abschnitt 427, der umgebogen ist, damit der Zünder axial zwischen ihm und dem nach innen weisenden Flanschabschnitt 425 befestigt wird. Das mittlere Zylinderteil 416 hat Durchgangslöcher 454 nahe seinem zweiten Ende auf der Seite des Diffusorgehäuseteils. Bei dieser Ausführungsform sind sechs solcher Durchgangslöcher mit einem Durchschnitt von 2,5 mm in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet.
Das mittlere Zylinderteil 416 wird durch Rollen einer 1,2 bis 2,0 mm dicken, rostfreien Stahlplatte zu einem Rohr mit 17 bis 20 mm Außendurchmesser und Schweißen der Naht hergestellt. Ein solches geschweißtes Rohr kann durch ein UO-Pressverfahren oder durch ein elektrisches Widerstandsschweißverfahren hergestellt werden (das die Schritte umfasst, eine Platte zu einem Zylinder zu rollen und einen großen Strom hindurch zu schicken, während ein Druck an der Naht aufgebracht wird, um die Naht durch Stromwärme zu schweißen).
Der Kühler/Filter 407 ist das Gaserzeugungsmaterial 406 umgebend angeordnet, um eine ringförmige Verbrennungskammer 428 um das mittlere Zylinderteil 416 herum zu begrenzen. Dieser Kühler/Filter 407 wird hergestellt, indem bandgeflochtenes, rostfreies Stahlgitter in der radialen Richtung gestapelt und dieses in der radialen und axialen Richtung zusammengedrückt wird.
Ein Kühler/Filter 407' ist so angeordnet, dass er das Gaserzeugungsmaterial 406 umgibt, und begrenzt eine Ringkammer oder eine Verbrennungskammer 428 um das mittlere Zylinderteil 116 herum. Der Kühler/Filter 407 wird erhalten, indem bandgeflochtenes Metallgitter aus rostfreiem Stahl in der radialen Richtung geschichtet und in der radialen und der axialen Richtung zusammengedrückt wird. Der Kühler/Filter 407 umfasst mehrere Schichten der zusammengedrückten Gitterschlingen, die in der radialen Richtung gestapelt sind. Somit ist die Zwischenraumstruktur des Kühler/Filters kompliziert und zeigt eine ausgezeichnete Einfangwirkung. Auf der Außenseite des Kühler/Filters 407 ist eine Außenschicht 429 gebildet, die aus geschichtetem Metallgitterteilen hergestellt ist, die wirkt, den Kühler/Filter 407 an einer Ausdehnung und dem Schließen des engen Zwischenraums aufgrund des Gasdrucks zu hindern, der während des Betriebs des Airbag-Gasgenerator erzeugt wird. Der Kühler/Filter 407 kühlt zusätzlich zum Begrenzen der Verbrennungskammer 428 das Brenngas, das in der Verbrennungskammer erzeugt wurde, und fängt die Verbrennungsteilchen ein. Statt die Außenschicht 429 zu verwenden, ist es möglich einen Draht oder ein Bandmittel herum zu wickeln. Wenn der Draht oder das Bandmittel an der Verbindung der gestapelten Flanschabschnitte angeordnet wird, kann eine Änderung der Fläche des Gasdurchgangs minimiert werden.
Mittel, um den Kühler/Filter 407 an einer Ausdehnung zu hindern, können durch ein poröses Zylinderteil oder eine Umfangsschicht gebildet sein, die vorhergehend unter Bezugnahme auf die 14 und 15 beschrieben wurden.
Des Weiteren auf 16 bezugnehmend hat der umgebende Kreisabschnitt 430 des Abschlussgehäuseteils in der Umfangsrichtung einen geneigten Abschnitt 430, der als eine Verschiebungsblockiereinrichtung wirkt, um eine Verschiebung des Kühler/Filters 407 zu verhindern, und auch als eine Einrichtung, den Raum 409 zwischen der äußeren Umfangswand des Gehäuses und dem Kühler/Filter 407 zu bilden.
In der Verbrennungskammer 428 sind ein festes Gaserzeugungsmaterial 406 und eine Verschiebungsblockiereinrichtung eingerichtet, um die Verschiebung des Kühler/Filters 407 zu verhindern, d. h., ein Halteteil 432 und ein Plattenelement 433. Das Gaserzeugungsmaterial 406 ist in der Form hohler, zylindrischer Stücke vorgesehen. Diese Form bietet einen Vorteil dahingehend, dass die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials 406 an den Außen- und Innenflächen stattfindet und sich somit die Gesamtfläche des Gaserzeugungsmaterials nicht stark ändert, wenn die Verbrennung fortschreitet. Das Halteteil 432 umfasst einen flammenbeständigen Plattenabschnitt 434, der zu den Durchgangslöchern 454 für die Flammen von der Zündeinrichtung weisend angeordnet ist und die innere Umfangsfläche des Kühler/Filters 407 überdeckt, und einen Kreisabschnitt 436 mit einem Mittelloch 435, in das das mittlere Zylinderteil 416 eingepasst ist. Der flammenbeständige Plattenabschnitt 434 hat eine Schutzfunktion für den Kühler/Filter, um den Kühler/Filter 407 gegenüber den Flammen zu schützen, die zu ihm ausgestoßen werden, und auch eine die Verbrennung erleichternde Funktion, um die Richtung der Flammenfortpflanzung durch eine Ablenkung zu ändern, um zu gewährleisten, dass die Flammen der Zündeinrichtung eine ausreichende Menge des Gaserzeugungsmaterials 406 erreichen. Das Kühler/Filter-Halteteil 432 hat die Aufgabe, den Kühler/Filter während des Zusammenbaus des Airbag-Gasgenerators zu positionieren, und wirkt auch als ein Umgehungs-(Ausweich)-Sperrmittel, um eine Abkürzung des Verbrennungsgases zwischen der Innenfläche 437 des Gehäuses und der Endseite 438 des Kühler/Filters 407 während des Betriebs des Airbag-Gasgenerators zu sperren. Ein solcher Zwischenraum kann durch den Innendruck des Verbrennungsgases gebildet werden, der auf die Innenwände des Gasgeneratorgehäuses wirkt. Der Plattenelement 433 ist aus einer 0,5 bis 1,0 mm dicken, rostfreien Stahlplatte ebenso wie das Halteteil 432 hergestellt und weist ein Mittelloch 439 auf, das über das mittlere Zylinderteil 416 gesetzt wird, einen Kreisabschnitt 450 in Berührung mit dem Gaserzeugungsmaterial, um dessen Verschiebung zu verhindern, und einen Umfangswandabschnitt 451, der einheitlich mit dem Kreisabschnitt 490 gebildet ist und mit der inneren Umfangsfläche des Kühler/ Filters 407 in Berührung ist. Das Plattenelement 433 ist zwischen dem mittleren Zylinder teil 416 und dem Kühler/Filter 407 durch seine Elastizität gehalten, um einen Abkürzungsdurchgang des Verbrennungsgases an der Endseite des Kühler/Filters auf der der Endseite 428 gegenüberstehenden Seite zu sperren. Das Plattenelement 433 wirkt auch als eine Schutzplatte während des Schweißens.
Der Raum 409 ist zwischen der äußeren Umfangswand 408 des Gehäuses und der Außenschicht 429 des Kühler/Filters 407 gebildet, um einen im Radialschnitt ringförmigen Gasdurchgang um den Kühler/Filter 407 herum zu bilden. Bei dieser Ausführungsform ist die ringförmige Schnittfläche des Raums in der radialen Richtung konstant. Es ist auch möglich, einen Kühler/Filter in Kegelform zu bilden, so dass die radiale Querschnittsfläche des Gasdurchgangs in Richtung zu den Gasauslassöffnungen 411 zunimmt. In diesem Fall kann die radiale Schnittfläche des Gasdurchgangs einen Durchschnittswert annehmen. Statt des geneigten Abschnitts 431 kann ein Vorsprung an dem Endabschnitt des Kühler/Filters 407 vorgesehen sein, der an der äußeren Umfangswand 408 des Gehäuses eingreift, um eine Verschiebung des Kühler/Filters 407 zu verhindern und einen Raum zwischen der äußeren Umfangswand 408 des Gehäuses und dem Kühler/Filter 407 zu bilden. Die Fläche S_t des Gasdurchgangs im radialen Schnitt ist größer als die Summe A_t der offenen Flächen S der Gasauslassöffnungen 411 des Diffusorgehäuseteils eingestellt. Der Raum 409 um den Kühler/Filter herum ermöglicht dem Verbrennungsgas, durch die gesamte Fläche des Kühler/Filters zu fließen, so dass eine wirksame Verwendung des Kühler/Filters und eine wirksame Kühlung und Reinigung des Verbrennungsgases hergestellt werden. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas fließt durch den Raum 409 in die Gasauslassöffnungen 411 in dem Diffusorgehäuseteil.
Um zu verhindern, dass äußere Feuchtigkeit in das Gehäuse 403 eindringt, sind die Gasauslassöffnungen 411 des Diffusorgehäuseteils mit einem Aluminiumabdichtband 452 verschlossen.
Bei dem Airbag-Gasgenerator der obigen Konstruktion wird, wenn ein Fühler (nicht gezeigt) einen Aufprall erfasst, ein Stoßerfassungssignal zu dem Zünder 404 geschickt, der dann aktiviert wird, die Übertragungsladung 405 in dem Übertragungsladungsbehälter 453 zu entzünden, wodurch Hochtemperaturflammen erzeugt werden. Die durch die Durchgangslöcher 454 ausgestoßenen Flammen zünden das Gaserzeugungsmaterial 406 nahe den Durchgangslöchern 454 und werden durch den flammenbeständigen Plattenabschnitt 434 gelenkt, das Gaserzeugungsmaterial in dem unteren Teil der Verbren nungskammer zu entzünden. Als Ergebnis verbrennt das Gaserzeugungsmaterial, um Gas hoher Temperatur und mit hohem Druck zu erzeugen, das durch die gesamte Fläche des Kühler/Filters 407 hindurchgeht, wobei das Gas wirksam gekühlt und von Verunreinigungsteilchen gesäubert wird. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas fließt durch den Raum 409, zerbricht das Aluminiumabdichtband 452 und tritt durch die Gasauslassöffnungen 411 in den Airbag (nicht gezeigt) aus. Der Airbag wird aufgeblasen, wobei er ein Kissen zwischen dem Insassen und ihn umgebenden, harten Strukturen bildet, damit der Insasse gegenüber Stößen geschützt wird.
Der Montagevorgang für den Airbag-Gasgenerator aus 16 besteht aus dem Verbinden des Diffusorgehäuseteils 401 mit dem mittleren Zylinderteil 416 derart, dass sich dessen angehobener Kreisabschnitt 413 unten befindet, aus dem Aufschieben des Plattenelementes 432 auf das mittlere Zylinderteil 416, aus dem Aufbringen des Kühler/Filters 407 auf die Außenseite der Umfangswand des Plattenelements 432, um den Kühler/Filter 407 zu positionieren, aus dem Einfüllen des festen Gaserzeugungsmaterials in das Innere des Kühler/Filters und aus dem Anbringen des Plattenelements 433 über dem Gaserzeugungsmaterial 406. Anschließend wird die mittlere Öffnung des Abschlussgehäuseteils über dem mittleren Zylinderteil 416 angeordnet, dass sie den Flanschabschnitt 420 des Abschlussgehäuseteils und den Flanschabschnitt 419 des Diffusorgehäuseteils überlappt. An den Stellen 421 und 444 sind die überlappenden Flanschabschnitte laserverschweißt, wodurch das Diffusorgehäuseteil 401 und das Abschlussgehäuseteil 402 und auch das Abschlussgehäuseteil 402 und das mittlere Zylinderteil 416 miteinander verschweißt werden. Im letzten Schritt werden der Übertragungsladungsbehälter 453 und der Zünder 404 in das mittlere Zylinderteil 416 eingesetzt und anschließend wird ein Zünderhalteelement 427 umgebogen, um sie festzuhalten.
Fünfte bevorzugte Ausführungsform
17 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Airbag-Gasgenerators entsprechend dieser Erfindung. Der Airbag-Gasgenerator umfasst ein Gehäuse 463, das vorzugsweise einen Außendurchmesser von ungefähr 60 mm aufweist und umfasst ein Diffusorgehäuseteil 461 und ein Abschlussgehäuseteil 462, einen innerhalb des Gehäuses 463 eingebauten Zünder 464, ein festes Gaserzeugungsmaterial 466, das durch den Zünder 464 entzündet wird, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, einen Kühler/ Filter 467 zur Begrenzung einer Verbrennungskammer 484, die das Gaserzeugungsmaterial 466 aufnimmt, und einen Raum 469, der zwischen dem Kühler/Filter 467 und der äußeren Umfangswand 468 des Gehäuses 463 gebildet ist.
Das Diffusorgehäuseteil 461 wird durch Pressen einer rostfreien Stahlplatte hergestellt und hat einen Kreisabschnitt 478 und einen Umfangswandabschnitt 476, der am äußeren Umfang des Kreisabschnitts 478 ausgebildet ist. Der Umfangswandabschnitt 476 hat eine Mehrzahl von Gasauslassöffnungen 477, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sind. Im Kreisabschnitt 478 verfügt das Diffusorgehäuseteil 461 über eine Vielzahl radialer Rippen 479. Diese radialen Rippen 479 verleihen dem Kreisabschnitt 478 des Diffusorgehäuseteils Steifigkeit, so dass der Kreisabschnitt 478, der die Oberseite des Gehäuses bildet, nicht durch den Gasdruck verformt wird.
Wie ebenfalls aus 22 hervorgeht, verleihen diese radialen Rippen 479 dem Kreisabschnitt 478 des Diftusorgehäuseteils Steifigkeit, so dass der Kreisabschnitt 478, der die Oberseite des Gehäuses bildet, nicht durch den Gasdruck verformt wird. Der Flanschabschnitt des Diffusorgehäuseteils aus 22 weist Befestigungsabschnitte 476A auf, die an einem Anschlussstück eines Anschlussmoduls anzubringen sind. Die Befestigungsabschnitte 476A sind in Umfangsrichtung in Abständen von 90° angeordnet und vertilgen über mit Gewinde versehene Schraublöcher 476B.
Das Abschlussgehäuseteil 462 wird durch Pressen einer rostfreien Stahlplatte hergestellt und hat einen Kreisabschnitt 471 und einen Umfangswandabschnitt 472, der am Außenumfang des Kreisabschnitts 471 ausgebildet ist. Der Kreisabschnitt 471 hat im Mittelabschnitt einen vertieften Abschnitt 473, der wiederum in der Mitte ein Mittelloch 474 hat. Am Rand weist das Mittelloch 474 einen axial gebogenen Abschnitt 475 mit einer inneren Umfangsfläche 481 auf, in dem ein Körperabschnitt 480 des Zünders 464 befestigt ist, und eine Stirnfläche 483, die mit einem Flanschabschnitt 482 des Zünders 464 in Eingriff kommt. Die innere Umfangsfläche 481 des axial gebogenen Abschnitts 475 bietet eine relative große Dichtungsfläche. Für eine luftdichte Abdichtung kann ein Dichtungsmaterial zwischen dem Kreisabschnitt 480 des Zünders 464 und der inneren Umfangsfläche 481 eingebracht oder aber ein Schweißvorgang zwischen dem Flanschabschnitt 482 des Zünders und der Stirnfläche 483 ausgeführt werden. Die Stirnfläche 483, mit der der Flanschabschnitt 482 des Zünders 464 in Eingriff kommt, dient dazu, ein Lösen des Zünders 464 durch den Gasdruck in der Verbrennungskammer 484 zu verhindern. Der tiefer gelegene Abschnitt 473 verleiht dem Kreisabschnitt 471 des Abschluss gehäuseteils Steifigkeit und hält die Unterseite 485 eines Verbinders des Zünders 464 von der Außenseite des Kreisabschnitts 471 nach innen herunter.
Das Diffusorgehäuseteil 461 hat einen Flanschabschnitt 486, der sich am freien Ende des Umfangswandabschnitts 476 radial nach außen erstreckt. Ebenso hat das Abschlussgehäuseteil 462 einen Flanschabschnitt 487, der sich am freien Ende des Umfangswandabschnitts 472 radial nach außen erstreckt. Diese Flanschabschnitte 486, 487 sind an einer axialen Mittelposition des Gehäuses gestapelt und durch Laserschweißung an die Stelle 488 angeschweißt, um das Diffusorgehäuseteil 461 und das Abschlussgehäuseteil 462 miteinander zu verbinden. Diese Flanschabschnitte 486, 487 verleihen der äußeren Umfangswand des Gehäuses Steifigkeit und verhindern so eine Verformung des Gehäuses infolge des Gasdrucks.
Bei dem Zünder 464 handelt es sich um einen üblichen elektrischen Zünder, der durch ein Signal von einem Fühler (nicht abgebildet) betätigt wird. Der elektrische Zünder verfügt über keine mechanische Konstruktion und ist einfach aufgebaut, klein und leicht, weshalb er dem mechanischen Zünder vorzuziehen ist. Dieser Zünder 464 (Ausgang: 300 bis 1.500 psi in einem 10 cm³ großen luftdichten Druckbehälter) enthält keinen Übertragungsladungsbehälter 453 aus 16 oder dergleichen, denn das Gaserzeugungsmaterial 466 hat ausgezeichnete Zünd- und Brenneigenschaften. Das heißt, dieses Gaserzeugungsmaterial 466 weist eine Zersetzungsanfangstemperatur von 330°C oder weniger und eine Verbrennungstemperatur von 2000°K oder mehr auf. Das Gaserzeugungsmaterial 466 wird in hohlen, zylindrischen Stücken ausgebildet, und aufgrund dieser Form kommt es sowohl an der Außenfläche als auch an der Innenfläche zu einer Verbrennung, was den Vorteil mit sich bringt, dass sich die Gesamtoberfläche des Gaserzeugungsmaterials während des Verbrennens nicht sehr stark ändert.
Der Kühler/Filter 467 ist konzentrisch zu dem Mittelloch 474 angeordnet und bildet zusammen mit dem Gehäuse 463 die Verbrennungskammer 484. Der Kühler/Filter 467 wird hergestellt, indem flach geflochtenes Metallgitter in radialer Richtung gestapelt und in radialer und axialer Richtung zusammengedrückt wird. Abgesehen davon, dass der Kühler/Filter 467 die Verbrennungskammer 484 bildet, kühlt er auch das in der Verbrennungskammer erzeugte Verbrennungsgas und hält Verbrennungsteilchen zurück. Auf der Außenseite des Kühler/Filters 467 ist eine Außenschicht 489 aus einem geschichteten Metallgitter ausgebildet, welches den Kühler/Filter verstärkt und ein Ausbauchen verhindert.
Um den Kreisabschnitt 471 des Abschlussgehäuseteils erstreckt sich in Umfangsrichtung ein geneigter Abschnitt 490, der als Einrichtung zum Positionieren des Kühler/Filters 467 dient und dessen Verschiebung verhindert. Weiterhin fungiert er als Einrichtung zum Ausbilden des Raums 469 zwischen der äußeren Umfangswand 468 des Gehäuses und der Außenschicht 489 des Kühler/Filters.
In der Verbrennungskammer 484 sind das feste Gaserzeugungsmaterial 466 und das Plattenelement 491 installiert. Das Gaserzeugungsmaterial 466 wird direkt in den Raum im Innern der Verbrennungskammer eingefüllt und angrenzend an den Zünder 464 angeordnet. Die Verschiebung des Gaserzeugungsmaterials 466 wird durch einen Kreisabschnitt 492 eines Plattenelements 491 verhindert, das eine Öffnung zwischen einem Ende des Kühler/Filters 467 und dem Gehäuseabschnitt 478 verschließt. An dem Plattenelement 491 sind der Kreisabschnitt 492 und ein Umfangswandabschnitt 493 einstückig mit dem Kreisabschnitt 492 ausgebildet, der die innere Umfangsfläche von einem Endabschnitt des Kühler/Filters 467 in Eingriff nimmt und abdeckt. Dieses Plattenelement 491 blockiert eine Abkürzung des Verbrennungsgases zwischen einer Stirnfläche 494 an einem Ende des Kühler/Filters und der Innenfläche 478 des Kreisabschnitts des Diffusorgehäuseteils. Wenn das die Abkürzung blockierende Plattenelement 491 vorhanden ist, wird eine Befestigung des Kühler/Filters am Gehäuse lediglich an der Stirnfläche 495 auf der gegenüberliegenden Seite benötigt.
Zwischen der äußeren Umfangswand 468 des Gehäuses und der Außenschicht 489 des Kühler/Filters 467 ist ein schmaler Raum 409 ausgebildet, der einen Gasdurchgang 409' mit ringförmigem radialen Querschnitt um den Kühler/Filter 467 herum bildet. Wie bei dem Airbag-Gasgenerator aus 16 ist die Fläche des Raums 409 im ringförmigen radialen Schnitt größer als die Summe der offenen Flächen der Gasauslassöffnungen 477 im Diffusorgehäuseteil eingestellt. Der Raum 469 um den Kühler/Filter herum ermöglicht dem Verbrennungsgas, durch die gesamte Fläche des Kühler/Filters 467 bis zu dem Gasdurchgang 409' zu fließen, so dass die Gleichmäßigkeit des Strom verbessert und eine effiziente Verwendung des Kühler/Filters 467 und eine wirksame Kühlung und Reinigung des Verbrennungsgases hergestellt werden. Das so gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas durchquert den Raum 409 und erreicht die Gasauslassöffnungen 477 in dem Diffusorgehäuseteil. Um den Eintritt von äußerer Feuchtigkeit in das Gehäuse 463 zu verhindern, sind die Gasauslassöffnungen 477 im Diffusorgehäuseteil von innen mit einem Aluminiumabdichtband 496 abgedichtet.
Der Airbag-Gasgenerator wird im folgenden Verfahren montiert. Zuerst wird das Abschlussgehäuseteil 462 so angeordnet, dass sich sein Kreisabschnitt 471 unten befindet und der Zünder 464 in dem Mittelloch 474 installiert ist. Als Nächstes wird der Kühler/Filter 467 eingebaut und das feste Gaserzeugungsmaterial 466 in das Innere des Filters eingefüllt. Anschließend wird das Plattenelement 491 auf das Gaserzeugungsmaterial 466 aufgepasst. Schließlich wird der Flanschabschnitt 486 des Diffusorgehäuseteils auf dem Flanschabschnitt 487 des Abschlussgehäuseteils gestapelt und mit einer Laserschweißung 488 verschweißt, so dass das Diffusorgehäuseteil 461 und das Abschlussgehäuseteil 462 miteinander verbunden werden.
Wenn bei dem Airbag-Gasgenerator mit diesem Aufbau ein Fühler (nicht gezeigt) einen Stoß erfasst, wird ein Stoßerfassungssignal zu dem Zünder 464 geschickt, der dann aktiviert wird, das Gaserzeugungsmaterial 466 in der Verbrennungskammer 484 zu entzünden. Beim Verbrennen erzeugt das Gaserzeugungsmaterial ein Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck, welches in den gesamten Bereich des Kühler/Filters 467 eintritt und während des Durchtritts durch den Kühler/Filter 467 gekühlt und von den Verbrennungs-Verunreinigungsteilchen gereinigt wird. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas strömt durch den schmalen Raum 409, zerreißt das Aluminiumabdichtband 496 und wird durch die Gasauslassöffnungen 477 in den Airbag (nicht gezeigt) ausgestoßen. Daraufhin wird der Airbag aufgeblasen, wobei er ein Kissen zwischen einem Insassen und harten Strukturen bildet und den Insassen vor Stößen schützt.
Bei den vorgenannten Ausführungsformen der 16 und 17 bilden das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil zusammen ein Gehäuse für den Airbag-Gasgenerator und sind aus einer rostfreien Stahlplatte hergestellt, die vorzugsweise 1,2 bis 3,0 mm dick ist und einen Außendurchmesser von 45–75 mm oder bevorzugter von 50–70 mm aufweist. Das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil können durch eine Vielzahl von Schweißverfahren verbunden werden, wie Elektronenstrahlschweißen, Schutzgas-Lichtbogenschweißen und Projektionsschweißen. Statt der rostfreien Stahlplatte kann eine nickelplattierte Stahlplatte als das Material für das Diffusor- und Abschlussgehäuseteil verwendet werden. Die Gasauslassöffnungen des Diffusorgehäuseteils können einen Durchmesser von 1,5 bis 4,5 mm aufweisen, und insgesamt können 16 bis 24 solcher Öffnungen in der Umfangsrichtung angeordnet werden. Die Gesamthöhe des Gehäuses (von der oberen Oberfläche des Diffusorgehäuseteils zu der Bodenfläche des Abschlussgehäuseteils) ist vorzugsweise auf 25–40 mm eingestellt.
Sechste bevorzugte Ausführungsform
18 zeigt ein anderes Beispiel des Airbag-Gasgenerators, der jenem aus 16 ähnlich ist und bei dem ein Diffusorgehäuseteil 401' und ein Abschlussgehäuseteil 402' durch Gießen von Aluminiumlegierung gebildet werden. Das Diffusorgehäuseteil 401' hat einen Kreisabschnitt 412', ein mittleres Zylinderteil 416', das einstückig mit dem Kreisabschnitt 412' ausgebildet ist, einen Umfangswandabschnitt 410', der am äußeren Umfang des Kreisabschnitts 412' ausgebildet ist, und einen Flanschabschnitt 419', der am freien Ende des Umfangswandabschnitts 410' ausgebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. Das Diffusorgehäuseteil 402' hat einen Kreisabschnitt 430', ein Mittelloch 415', das in der Mitte des Kreisabschnitts 430' ausgebildet ist, einen Umfangswandabschnitt 447', der am äußeren Umfang des Kreisabschnitts 430' ausgebildet ist, und einen Flanschabschnitt 420', der am freien Ende des Umfangswandabschnitts 447' ausgebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. Das Mittelloch 415' wird über dem äußeren Umfang des mittleren Zylinderteils 416' angeordnet, der Flanschabschnitt 419' des Diffusorgehäuseteils und der Flanschabschnitt 420' des Abschlussgehäuseteils werden gestapelt und an der Stelle 421' laserverschweißt, um das Diftusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil zur Bildung des Gehäuses 403' miteinander zu verbinden. Ähnlich wie der Gasgenerator aus 16 weist auch der Gasgenerator nach der vorliegenden Ausführungsform eine Verbrennungskammer 428' mit einem darin befindlichen Kühler/Filter 407' sowie eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 423' auf, die von einem mittleren Zylinderteil 416' gebildet wird, welches aus dem Diffusorgehäuseteil 401' hervorsteht. Zwischen dem Kühler/Filter 407' und dem Gehäuse ist ein schmaler Raum 409' vorgesehen. Die vorhandenen Elemente sind mit jenen aus 16 identisch und mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, weshalb hier auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Bei dem Airbag-Gasgenerator aus 18 ist das Abschlussgehäuseteil durch Laserschweißung mit dem Diffusorgehäuseteil verbunden, wodurch das Gehäuse entsteht. Allerdings kann anstelle des Laserschweißens auch das Reibungsschweißen erfolgen, wie in USP 5,466,420 offen gelegt ist.
Siebte bevorzugte Ausführungsform
19 zeigt ein anderes Beispiel des Airbag-Gasgenerators, der jenem aus 17 ähnlich ist und bei dem ein Diffusorgehäuseteil 461' und ein Abschlussgehäuseteil 462' durch Gießen von Aluminiumlegierung gebildet werden. Das Diftusorgehäuseteil 461' hat einen Kreisabschnitt 478', einen Umfangswandabschnitt 476', der am äußeren Umfang des Kreisabschnitts 478' ausgebildet ist, und einen Flanschabschnitt 486', der am freien Ende des Umfangswandabschnitts 476' ausgebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. Das Diffusorgehäuseteil 462' hat einen Kreisabschnitt 471', einen Umfangswandabschnitt 472', der am äußeren Umfang des Kreisabschnitts 471' ausgebildet ist, und einen Flanschabschnitt 487', der am freien Ende des Umfangswandabschnitts 472' ausgebildet ist und sich radial nach außen erstreckt. In der Mitte des Kreisabschnitts 471' ist ein Mittelloch 474' ausgebildet, in dem ein Körperabschnitt 480 des Zünders 464 angebracht ist. Der Flanschabschnitt 482 des Zünders 464 kommt mit der Innenfläche 497 des Kreisabschnitts 471' des Abschlussgehäuseteils in Eingriff. Der Flanschabschnitt 486' des Diffusorgehäuseteils und der Flanschabschnitt 487' des Abschlussgehäuseteils überlappen einander und sind an der Stelle 488' laserverschweißt, so dass das Diffusorgehäuseteil 461' und das Abschlussgehäuseteil 462' miteinander verbunden werden und das Gehäuse 463' bilden. Die Elemente, die mit jenen aus 17 identisch sind, sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und werden hier nicht näher erläutert.
Achte bevorzugte Ausführungsform
20 ist ein Schnitt durch einen Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung, der für eine Airbag-Vorrichtung geeignet ist, die bei den Vordersitzen für Insassen verwendet wird. Der Airbag-Gasgenerator der 20 hat ein Gehäuse 504, das einen zylindrischen Abschnitt 501, der mit einer Mehrzahl von Gasauslassöffnungen 500 gebildet ist, die in Umfangs- und axialer Richtung angeordnet ist, und Seitenwandabschnitte 502, 503 aufweist, die an den Enden des zylindrischen Abschnitts 501 vorgesehen sind. In der Mitte des Gehäuses 504 ist ein Übertragungsladungsrohr 505 angeordnet, über das eine Anzahl von scheibenförmigen Stücken eines Gaserzeugungsmaterials 506 geschoben ist. Ein Kühler/Filter 507 umgibt diese. In einem der Seitenwandabschnitte 502 ist eine Zündeinrichtung eingerichtet, die eine Übertragungsladung 508 und einen Zünder 509 umfasst. Die Zündeinrichtung ist in dem Übertragungsladungsrohr 505 aufgenommen. Ein Befestigungsbolzen 510 ist an dem anderen Seitenwandabschnitt 503 befestigt. Das Übertragungsladungsrohr 505 hat viele Öffnungen 511, durch die Flammen der Übertragungsladung 508 ausgestoßen werden und die gleichmäßig über die Wand des Übertragungsladungsrohrs verteilt werden. In zumindest einem Bereich, wo die Gasauslassöffnungen 500 gebildet sind, ist die Innenfläche des Gehäuses 504 mit einem Aluminiumabdichtband 524 verbunden. Dieses Aluminiumabdichtband 524 schließt die Gasauslassöffnungen 500 hermetisch ab, um zu verhindern, dass äußere Feuchtigkeit in das Gehäuse durch die Gasauslassöffnungen 500 eintritt.
Ein Plattenelement 512 ist an dem rechten Ende des Kühler/Filters 507 angebracht und ein Plattenelement 513 an dem linken Ende. Das Plattenelement 512 umfasst einen Kreisabschnitt 515, der eine rechte Endöffnung 514 des Kühler/Filters 507 schließt, und einen Umfangswandabschnitt 517, der einheitlich mit dem Kreisabschnitt 515 gebildet ist und an der inneren Umfangsfläche 516 des Kühler/Filters eingreift. Der Kreisabschnitt 515 hat ein Mittelloch 518, das über die äußere Umfangsfläche des Übertragungsladungsrohrs 505 installiert ist. Das Plattenelement 513 hat ebenso wie das Plattenelement 512 einen Kreisabschnitt 521, einen Umfangswandabschnitt 522 und ein Mittelloch 523. Diese Plattenelemente 512, 513 wirken, da sie gegenüber einer Bewegung in der radialen Richtung durch das Übertragungsladungsrohr 505 blockiert sind, als ein Mittel, den Kühler/Filter 507 während des Zusammenbaus des Airbag-Gasgenerators zu positionieren. Des Weiteren wirken die Plattenelemente 512, 513 als ein Mittel, eine Verschiebung des Kühler/Filters 507 aufgrund von Vibrationen des Fahrzeugs zu verhindern und auch als eine Abkürzungssperreinrichtung, um einen Abkürzungsweg für das Verbrennungsgas zwischen der Innenfläche 519 des Gehäuses und der Endseite 520 des Kühler/Filters während des Betriebs des Airbag-Gasgenerators zu verhindern.
Der Raum 525 ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 501 des Gehäuses und dem Kühler/Filter 507 gebildet, um einen Gasdurchgang mit einem ringförmigen, radialen Querschnitt um den Kühler/Filter 507 herum vorzusehen. Die Fläche S_t des Gasdurchgangs in dem radialen, ringförmigen Querschnitt wird größer als die Summe A_t der offenen Flächen S der Gasauslassöffnungen 500 in dem zylindrischen Abschnitt eingestellt. Der Raum 525 um den Kühler/Filter herum ermöglicht, dass das Verbrennungsgas durch die gesamte Fläche des Kühler/Filters zu den Gasauslassöffnungen 500 fließt, so dass eine verbesserte Gleichförmigkeit der Strömung und eine wirksame Verwendung des Kühler/Filters und eine wirksame Kühlung und Reinigung des Verbrennungsgases erhalten werden. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas strömt durch den Gasdurchgang in die Gasauslassöffnungen 500 in dem zylindrischen Abschnitt.
Wenn ein Fühler einen Stoß erfasst, wird ein Stoßerfassungssignal zu dem Zünder 509 geschickt, der dann aktiviert wird, die Übertragungsladung 508 zu entzünden, wodurch Flammen hoher Temperatur erzeugt werden. Die Flammen kommen durch die Öffnungen 511 des Übertragungsladungsrohr 505 heraus und entzünden das gaserzeugende Material 506 nahe den Öffnungen. Als Ergebnis brennt das gaserzeugende Material, um ein Hochtemperatur-Hochdruckgas zu erzeugen, das durch die ganze Fläche des Kühler/Filters 507 hindurch geht, während das Gas wirksam gekühlt und von Verunreinigungsteilchen gesäubert wird. Das derart gekühlte und gereinigte Verbrennungsgas strömt durch den Raum 525, zerreißt das Aluminiumabdichtband 524 und wird durch die Gasauslassöffnungen 500 in den Airbag (nicht gezeigt) ausgestoßen. Der Airbag wird aufgeblasen, wobei er ein Kissen zwischen einem Insassen und umgebenden harten Strukturen bildet, um den Insassen vor Stößen zu schützen.
In dem Airbag-Gasgenerator der 16 und 17 ist bspw. das Verhältnis zwischen der Gesamtfläche A der zylindrischen Teile des festen Gaserzeugungsmaterials 406 und der Gesamtfläche A_t der offenen Flächen der Gasauslassöffnungen 411 in dem Diffusorgehäuseteil auf A/A_t = 100–300 bei 20 bis 50 g Gaserzeugungsmaterial eingestellt. Diese Einstellung des Flächenverhältnisses stellt die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gaserzeugungsmaterials auf einen Wert ein, der für den Airbag am Fahrersitz geeignet ist und gewährleistet, dass das Gaserzeugungsmaterial in dem Airbag-Gasgenerator vollständig innerhalb einer erwünschten Dauer verbrennt.
Bei dem Airbag-Gasgenerator der 20 ist das Verhältnis zwischen der Gesamffläche A der zylindrischen Teile des festen Gaserzeugungsmaterials 506 und der Gesamtfläche A_t der offenen Flächen der Gasauslassöffnungen 500 in dem zylindrischen Abschnitt auf A/A_t = 80–24300 bei 40 bis 120 g Gaserzeugungsmaterial eingestellt. Diese Einstellung des Flächenverhältnisses stellt die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gaserzeugungsmaterials auf einen Wert ein, der für den Airbag am Miffahrersitz geeignet ist und gewährleistet, dass das Gaserzeugungsmaterial in dem Airbag-Gasgenerator vollständig innerhalb einer erwünschten Dauer verbrennt. Im Gegensatz dazu ist ein geeignetes Verhältnis für einen Gasgenerator eines Seitenaufprall-Airbags trotz ähnlicher Konstruktion 250–3600 bei 10 bis 25 g Gaserzeugungsmaterial.
35 zeigt eine Airbag-Vorrichtung, die sich für den Einsatz auf der Mitfahrerseite eignet. Die Airbag-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Gasgenerator 80'', der sich für eine Airbag-Vorrichtung auf der Mitfahrerseite eignet, und einen Airbag 84'', die beide in einem Modulgehäuse 83'' angeordnet sind. Weiterhin ist ein Stoßfühler über eine Steuereinheit 82'' mit dem Gasgenerator 80'' verbunden. Die Airbag-Vorrichtung für die Mitfahrerseite aus 35 ist zum Beispiel auf dem Armaturenbrett auf der Mitfahrerseite eines Fahrzeugs vorgesehen.
Bei dem Gasgenerator 80'' aus 35, der eine der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigt, handelt es sich um einen elektrisch betätigten Gasgenerator, wie er bereits im Hinblick auf 20 beschrieben wurde. Allerdings kann auch ein mechanisch aktivierter Gasgenerator mit einem mechanischen Stoßfühler verwendet werden, solange der Gasgenerator ein Gehäuse, das auf einer Mittelachse langgestreckt ist, und Gasauslassöffnungen am Rand und in axialer Richtung des Gehäuses aufweist.
Der Airbag 84'' besteht aus Nylon (d. h. Nylon 66) oder Polyester und hat ein Aufnahmevermögen, das zur Aufrechterhaltung der Sicherheit eines Insassen ausreicht. Der Airbag ist an einer Öffnung des Modulgehäuses 83'' angebracht, gefaltet und im Innern des Modulgehäuses 83'' installiert.
Das Modulgehäuse 83'', z. B. aus Polyurethan, hat eine Größe, die zum Installieren des Gasgenerators 80'' und des Airbags 84'' ausreicht. Es entsteht ein Kissenmodul, indem der Airbag 84'' und der Gasgenerator 80'' in dem Modulgehäuse 83'' installiert werden. Das Kissenmodul befindet sich beispielsweise im Armaturenbrett auf der Mitfahrerseite.
Der Stoßfühler 81'' und die Steuereinheit 82'' sind identisch mit dem Fühler und der Einheit, die bei der Airbag-Vorrichtung zum Einsatz kommt, die anhand von 8 beschrieben wurde.
Bei dieser Airbag-Vorrichtung startet die Steuereinheit 82'' eine Berechnung, wenn sie ein Signal vom Stoßfühler 81'' empfängt, welches durch einen Aufprall infolge eines Kraftfahrzeugzusammenstoßes erzeugt wird. Der Gasgenerator 80'' wird aktiviert und erzeugt ausgehend von dem Berechnungsergebnis ein Verbrennungsgas. Das vom Gasgenerator 80'' erzeugte Gas strömt in den Airbag 84''. Somit dehnt sich der Airbag 84 über das Modulgehäuse 83'' hinaus nach außen aus und bildet ein Kissen, das den Stoß zwischen dem Insassen und dem Armaturenbrett absorbiert.
Neunte bevorzugte Ausführungsform
23 zeigt einen mechanisch betätigten Gasgenerator, der einen mechanischen Fühler zum Erfassen eines Stoßes verwendet. Der mechanisch betätigte Gasgenerator ist, wie in 23 gezeigt, besonders geeignet, wenn er auf der Fahrerseite installiert wird.
Der mechanisch betätigte Gasgenerator hat, wie es in 23 dargestellt ist, ein Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 1501 mit einer Mehrzahl von Gasdiffusoröffnungen auf seinem Umfang und ein Abschlussgehäuseteil 1502 umfasst, das eine mittlere Öffnung 1513 aufweist und mit dem Diffusorgehäuseteil 1501 verbunden ist. Beide Gehäuseteile können durch verschiedene Schweißverfahren miteinander verbunden werden, wie durch Plasmaschweißen, Reibungsschweißen, Projektionsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen und Schutzgas-Lichtbogenschweißen. In dem Gehäuse befinden sich zwei Kammern, die durch eine zylindrische Trennwand 1503 begrenzt sind, die konzentrisch zu der mittleren Öffnung 1513 angeordnet ist. Die Trennwand 1503 begrenzt eine Aufnahmekammer 1504 für eine Zündeinrichtung und eine Verbrennungskammer 1505. Wie z. B. in der Beschreibung in Bezug auf die 1, 2, 5, 9 angegeben sind Gaserzeugungstreibmittel 1506, ein Kühler/Filter 1507, ein Kühler/Filter-Halteteil 1509, ein Ring 1510, ein ringförmiges Plattenelement 1512 und andere Teile, die zur Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, innerhalb der Verbrennungskammer 1505 eingebaut. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 1514 außerhalb des Kühler/Filters 1507 vorzusehen.
In dem Gasgenerator, wie er in 24 dargestellt ist, umfasst eine Zündeinrichtung zum Zünden der Treibmittel: einen mechanischen Fühler 1550, der mechanisch einen Stoß erfasst und einen Zündstift 1551 auslöst, einen Detonator 1515, der gezündet wird und brennt, indem er durch den Auslöserstift 1551 durchbohrt wird, der von dem mechanischen Fühler 1550 ausgelöst wird, und eine Übertragungsladung 1508, die das Treibmittel verbrennt und durch die Flamme von dem gezündeten Detonator 1515 gezündet und verbrannt wird. Die Zündeinrichtung, die in 11 gesehen ist, ist innerhalb der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 1504 des Gehäuses angeordnet. Ein Detonatorteil 1516 zur Aufnahme und Befestigung des Detonators 1515 ist zwischen der Übertragungsladung 1508 und dem mechanischen Fühler 1550 angeordnet. Das Detonatorteil 1516 ist an der Trennwand 1503 befestigt, wobei der Detonator 1515 auf der Mittelachse des Gehäuses angeordnet ist. Der mechanische Fühler 1550 ist innerhalb der Kammer 1505 derart angeordnet, dass die Zündnadel 1551, die ausgelöst wird, wenn der Fühler 1550 einen Stoß erfasst, den Detonator 1515 durchbohren kann. Das Detonatorteil 1516 umfasst eine Durchtrittsöffnung 1517, die einen Abschnitt, wo der Detonator 1515 eingerichtet ist, und einen Abschnitt verbindet, wo die Übertragungsladung 1508 eingerichtet ist. Um zu vermeiden, dass der Detonator 1515 Feuchtigkeit adsorbiert, kann ein Abdichtband (nicht gezeigt) an einem oder beiden Enden der Durchtrittsöffnung 1517 befestigt sein, um die Öffnung 1517 zu sperren.
Bei dem mechanischen Sensor 1550, der mechanisch einen Stoß erfasst und die Zündnadel 1551 auslöst, ist ein Fühler, wie er in 25 gezeigt ist, hergestellt, indem: eine einzelne Zündnadel 1551 gegen eine Nockenfläche 1554 eines Auslösers 1553 durch eine Schraubenfeder 1552 gedrückt wird, eine Vertiefung 1555 nahe der Nockenfläche 1554 derart gebildet wird, dass ein Eingriff des Zünders 1553 und der Zündnadel 1551 aufgehoben ist, und eine Kugel 1557 in einem Zylinder 1556 vorgesehen und die Kugel 1557 mit einem Armabschnitt 1560 eines Halters 1559 in Eingriff gebracht wird, der durch eine Schraubenfeder 1558 nach oben gedrückt wird. Wenn ein Stoß auf diesen mechanischen Sensor 1550 ausgeübt wird, bewegt sich die Kugel 1557 in einer Abwärtsrichtung innerhalb des Zylinders 1556, wodurch der Halter 1559 über den Armabschnitt 1560 nach unten bewegt wird. Die Bewegung des Halters 1559 dreht den Auslöser 1553 und bringt die Nockenfläche des Auslösers 1553 mit der Zündnadel 1551 außer Eingriff. Dies bewirkt, dass die Schraubenfeder 1552 die Zündnadel 1551 durch die Vertiefung hindurch hervorstößt und auf den Detonator 1515 schlägt. Der Aufbau dieses mechanischen Sensors 1550 ist einfach und sein Volumen und Gewicht sind kleiner im Vergleich mit einem mechanischen Sensor, der zwei Zündnadeln aufweist, da dieser Sensor 1550 nur einen Durchbohrungsmechanismus für die Zündnadel verwendet.
32 zeigt eine Airbag-Vorrichtung mit einem mechanisch betätigten Gasgenerator 380'. Die in dieser Figur abgebildete Airbag-Vorrichtung enthält einen mechanisch aktivierten Gasgenerator 380' wie in 23 und einen Airbag 384', der in einem Modulgehäuse 383' installiert ist.
Das Modulgehäuse 383' besteht beispielsweise aus Polyurethan und verfügt über eine Modulabdeckung 385'. Der Airbag 384' und der Gasgenerator 380' befinden sich im Innern des Modulgehäuses 383' und bilden ein Kissenmodul. Das Kissenmodul ist an einem Lenkrad 387' eines Kraftfahrzeugs befestigt.
Der Airbag 384' ist aus Nylon (d. h. Nylon 66) oder Polyester gefertigt. Die Gasauslassöffnungen 307' des Gasgenerators 380' sind von einer Öffnung des Airbags 384' umgeben, und der Airbag ist gefaltet und an einem Flanschabschnitt 314' des Gasgenerators angebracht.
Bei der oben beschriebenen Airbag-Vorrichtung mit mechanisch aktiviertem Gasgenerator 380' werden ein Stoßfühler zum Erfassen eines Aufpralls und eine Steuereinheit zum Steuern der Funktion des Gasgenerators, die bei einem elektrisch aktivierten Gasgenerator erforderlich sind, wie er in 8 abgebildet ist, sowie Kabelbäume zum Anschließen dieser Elemente nicht benötigt.
Die Airbag-Vorrichtung aktiviert den Gasgenerator 380' und stößt nach Erfassen eines durch einen Zusammenstoß des Fahrzeugs hervorgerufenen Aufpralls mittels mechanischem Fühler 381' Verbrennungsgas aus den Gasauslassöffnungen 307' aus. Das Gas strömt in den Airbag 384' und dehnt ihn aus. Anschließend zerreißt der Airbag die Modulabdeckung 385' und bildet ein Kissen zwischen dem Lenkrad 387' und einem Insassen.
Zehnte bevorzugte Ausführungsform
26 zeigt einen Gasgenerator für einen Airbag, der einen durchlochten Korb 2650, der aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder Kohlenstoffstahl hergestellt ist, zwischen Gaserzeugungstreibmitteln 2606 und einem Kühler/Filter 2607 aufweist. Der Gasgenerator hat ein Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 2601 mit einer Mehrzahl von Gasdiffusionsöffnungen 2611 und ein Abschlussgehäuseteil 2606 aufweist, das durch eines von verschiedenen Schweißverfahren mit dem Diffusorgehäuseteil 2601 verbunden ist. In dem Gehäuse sind zwei Kammern, die durch eine ungefähr zylindrische Trennwand 2603 begrenzt sind, die konzentrisch zu einer Mittelöffnung 2613 angeordnet ist. Die Trennwand 2603 begrenzt eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 2604 und eine Verbrennungskammer 2605. Eine Zündeinrichtung, die z. B. eine Übertragungsladung 2608 und einen mechanischen Fühler 2612, wie er in Verbindung mit 23–25 beschrieben ist, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 2604 angeordnet. Ein durchlochter Korb 2650, wie er in 27 und 28 gezeigt ist, und Gaserzeugungstreibmittel 2606, ein Kühler/Filter 2607, ein Kühler/Filter-Halteteil 2609, ein Ring 2610, ein ringförmiges Plattenelement 2616 und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, sind in der Verbrennungskammer 2605 montiert.
Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 2604 außerhalb des Kühler/Filters 2607 vorzusehen. Der durchlochte Korb 2650 hat eine ungefähr zylindrische Form und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 2651 auf der umfangsmäßigen Wandfläche 2652 in Umfangs- und axialer Richtung. Die Durchgangslöcher 2651 können entweder mit einem vorbestimmten Abstand regelmäßig oder zufällig gebildet werden. Des Weiteren kann die Größe der Durchgangslöcher 2651 frei innerhalb des Bereichs eingestellt werden, der die Strömung des durch sie hindurchgehenden Verbrennungsgases nicht beeinträchtigt. Der durchlochte Korb 2650 ist zwischen den Gaserzeugungstreibmitteln 2606 und dem Kühler/Filter 2607 angeordnet und überdeckt die gesamte Fläche, wo der Kühler/Filter 2607 frei ist, mit anderen Worten, die gesamte Fläche unterhalb eines flammenbeständigen Plattenabschnitts 2615 des Kühler/Filter-Halteteils 2609. Der flammenbeständige Plattenabschnitt 2615 hat bspw. eine Höhe von 8 bis 15 mm und erstreckt sich zumindest 2 mm unterhalb der untersten Durchgangslöcher in der Trennwand und verhindert, dass Flammen von den Durchgangslöchern in der Trennwand den Kühler/Filter 2607 berühren. Des Weiteren kann der durchlochte Korb 2650 so ausgelegt sein, dass er die gleiche oder etwas kürzere Axialhöhe als die des Kühler/Filters 2607 aufweist, so dass sich der gelochte Korb 2650 nach außerhalb des flammenbeständigen Plattenabschnitts 2615 des Kühler/Filter-Halteteils 2609 erstreckt, wodurch er den flammenbeständigen Plattenabschnitt 2615 überlappt.
26 zeigt einen gelochten Korb 2650, der innerhalb des mechanisch betätigten Gasgenerators vorgesehen ist, der den mechanischen Fühler 2612 aufweist. Jedoch kann der gelochte Korb 2650 auch in elektrisch betätigten Gasgeneratoren verwendet werden, wie in den 1, 7, 10, 16, 17 und 19 gezeigt.
Elfte bevorzugte Ausführungsform
Ähnlich wie der Airbag-Gasgenerator aus 26 zeigt auch 29 einen Gasgenerator für einen Airbag mit einem Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 601' mit einer Mehrzahl von Gasdiffusionsöffnungen 611' und ein Abschlussgehäuseteil 606' aufweist, das mit dem Diffusorgehäuseteil 601' verbunden ist. Das Abschlussgehäuseteil 602' hat eine Mittelöffnung 613'. Das Gehäuse verfügt über eine Trennwand 603', die das Gehäuse in zwei Kammern untergliedert, nämlich in eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 604' und eine Verbrennungskammer 605'. Eine Zündeinrichtung, die eine Übertragungsladung 608' und einen mechanischen Fühler 612', wie in Verbindung mit 23 beschrieben, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 604' ange ordnet. Zusätzlich zu einem durchlochten Korb 650', wie er in 30 und 31 gezeigt ist, sind Gaserzeugungstreibmittel 606', ein Kühler/Filter 607', ein Ring 610', ein ringförmiges Plattenelement 609' und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, in der Verbrennungskammer 605' montiert. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 614' außerhalb des Kühler/Filters 607' vorzusehen. Der durchlochte Korb 650' besteht aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder Kohlenstoffstahl.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat der zwischen den Gaserzeugungstreibmitteln 606' und dem Kühler/Filter 607' angeordnete durchlochte Korb 650' eine andere Form als der durchlochte Korb 2650 aus 26. Wie in den 30 und 31 abgebildet, hat der durchlochte Korb 650' eine Umfangswand 652' mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 651' und einen annähernd flachen, kreisförmigen Kappenabschnitt 653', der an der oberen Öffnung der Umfangswand 652' ausgebildet ist. Der Kappenabschnitt 653' kann so geformt sein, dass er mit der Innenfläche eines oberen Kreisabschnitts 616' des Gehäuses in Eingriff kommt. Da diese spezielle Ausführungsform eine zylindrische Trennwand 603' aufweist, die an dem Diftusorgehäuseteil 601' befestigt ist, um die eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 604' zu bilden, weist der Kappenabschnitt 653' des durchlochten Korbes 650' eine Öffnung 654' an dessen Mittelabschnitt auf, in die die Trennwand 603' eingeführt werden kann.
Bei dem durchlochten Korb 650' der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgangslöcher 617' in Abschnitten der Umfangswand 652' ausgebildet, die nicht die den Durchgangslöchern 617' in der Trennwand 603' gegenüberliegenden Abschnitte darstellen. Mit anderen Worten, der Korb 650' kann den Kühler/Filter 607' vor den Flammen schützen, die infolge der Verbrennung der Übertragungsladung 608' aus den Durchgangslöchern 617' hervorbrechen. Um die Flammen so abzulenken, dass die Flammen noch die Gaserzeugungstreibmittel 606' erreichen, sind die Durchgangslöcher 651' in der Trennwand 652' des durchlochten Korbes 650' weiterhin in Teilen ausgebildet, die den Flammen aus den Durchgangslöchern 617' der Trennwand 603' ausgesetzt sind. Vorzugsweise sind die Durchgangslöcher 651' mit einem regelmäßigen Abstand in Abschnitten der Umfangswand 652' mindestens 2 mm unter den Flammenaustrittsabschnitten der Trennwand 603' ausgebildet. Dadurch hat der obere Abschnitt des durchlochten Korbes 650', konkret der Abschnitt über den Durchgangslöchern 651', eine Kühler/Filter-Schutzfunktion, die den Kühler/Filter 607' vor den Flammen der Übertragungsladung 608' schützt, welche zu dem Kühler/Filter 607' hin ausgestoßen werden, und eine Verbrennungsförderfunktion, welche die Flammen derart ablenkt, dass sie die Gaserzeugungs treibmittel 606' noch gut erreichen. Die Größe der Durchgangslöcher 651' kann genauso wie im Falle des durchlochten Korbes aus 26–28 eingestellt werden.
29 zeigt einen durchlochten Korb 650', der in dem mechanisch betätigten Gasgenerator mit dem mechanischen Fühler 612' vorgesehen ist. Jedoch kann der gelochte Korb 650' auch in elektrisch betätigten Gasgeneratoren verwendet werden, wie in den 1, 7, 10, 16, 17 und 19 abgebildet.
Zwölfte bevorzugte Ausführungsform
Der Airbag-Gasgenerator, wie in 33 gezeigt, ist dadurch gekennzeichnet, dass der aus zwei oder mehr Schichten bestehende Kühler/Filter 750 in einem Gehäuse installiert ist. Das Gehäuse verfügt über eine Trennwand 703, die das Gehäuse in zwei Kammern untergliedert, nämlich in eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 704 und eine Verbrennungskammer 705. Eine Zündeinrichtung, die eine Übertragungsladung 708 und einen mechanischen Fühler 712, wie in Verbindung mit 23 beschrieben, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 704 angeordnet. Zusätzlich zu einem Kühler/Filter 750 mit zwei oder mehr Schichten, wie in 34 abgebildet, sind Gaserzeugungstreibmittel 706, ein Kühler/Filter-Halteelement 709, ein Ring 710, ein Plattenelement 712 und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, in der Verbrennungskammer 705 montiert. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 714 außerhalb des Kühler/Filters 750 vorzusehen.
Der aus zwei oder mehr Schichten bestehende Kühler/Filter 750 kann hergestellt werden, indem eine Innenschicht 751 und eine Außenschicht 752 mit unterschiedlicher Dichte oder aus verschiedenem Material gebildet und in radialer Richtung übereinandergelegt werden. Beim Herstellen eines Kühler/Filters 750 mit verschieden dichten Schichten kann die Innenschicht 751 mit einem groben Metallgitter und die Außenschicht mit einem feinen Metallgitter ausgebildet werden. Für das in der Innenschicht 751 verwendete grobe Metallgitter kann eine ringförmige Metallgitterschicht verwendet werden, die in einer Druckplatte zusammengedrückt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform aus 33 wurde die vorangehend beschriebene Kühl-/Filterkonstruktion in dem mechanisch betätigten Gasgenerator mit mechanischem Sensor 715 installiert. Jedoch kann ein solcher Kühler/Filter auch in elektrisch betätigten Gasgeneratoren verwendet werden, wie in den 1, 7, 10, 16, 17 und 19 abgebildet.
Dreizehnte bevorzugte Ausführungsform
Der Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung, wie er in 36 dargestellt ist, ist dem Airbag-Gasgenerator ähnlich, wie er in 26 dargestellt ist. Der Gasgenerator der vorliegenden Ausführungsform hat einen gelochten Korb 850, wie er in den 37 und 38 dargestellt ist, zwischen den gaserzeugenden Treibmitteln 806 und einem Kühler/Filter 807. Dieser Gasgenerator unterscheidet sich von dem Gasgenerator der 26 dahingehend, dass der gelochte Korb 850 in einem elektrisch betätigten Gasgenerator verwendet wird.
Der Gasgenerator hat ein Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 801 mit einer Mehrzahl von Gasdiffusionsöffnungen 811 und ein Abschlussgehäuseteil 802 aufweist, das durch eines von verschiedenen Schweißverfahren mit dem Diffusorgehäuseteil 801 verbunden ist. In dem Gehäuse sind zwei Kammern, die durch eine ungefähr zylindrische Trennwand 803 begrenzt sind, die konzentrisch zu einer Mittelöffnung 813 angeordnet ist. Die Trennwand 803 begrenzt eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 804 und eine Verbrennungskammer 805. Eine Zündeinrichtung, die z. B. eine Übertragungsladung 808 und einen Zünder 812, wie in Verbindung anderen Zeichnungen beschrieben ist, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 804 angeordnet. Ein durchlochter Korb 850, wie er in 37 und 38 gezeigt ist, und Gaserzeugungstreibmittel 806, ein Kühler/Filter 807, ein Kühler/Filter-Halteteil 809, ein Ring 810, ein Plattenelement 816 und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, sind in der Verbrennungskammer 805 montiert. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 814 außerhalb des Kühler/Filters 807 vorzusehen.
Der durchlochte Korb 850 hat eine ungefähr zylindrische Form und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 851 auf der Umfangswand 852 in Umfangs- und axialer Richtung. Die Durchgangslöcher 851 können entweder mit einem vorbestimmten Abstand regelmäßig oder zufällig gebildet werden. Des Weiteren kann die Größe der Durchgangslöcher 851 frei innerhalb des Bereichs eingestellt werden, der die Strömung des durch sie hindurchgehenden Verbrennungsgases nicht beeinträchtigt. Der durchlochte Korb 850 ist zwischen den Gaserzeugungstreibmitteln 806 und dem Kühler/Filter 807 angeordnet und überdeckt die gesamte Fläche, wo der Kühler/Filter 807 frei ist, mit anderen Worten, die gesamte Fläche unterhalb eines flammenbeständigen Plattenabschnitts 815 des Kühler/Filter-Halteteils 809. Des Weiteren kann der durchlochte Korb 850 so ausgelegt sein, dass er die gleiche oder eine etwas kürzere Axialhöhe als die des Kühler/Filters 807 aufweist, so dass sich der gelochte Korb 850 nach außerhalb des flammenbeständigen Plattenabschnitts 815 des Kühler/Filter-Halteteils 809 erstreckt, wodurch er den flammenbeständigen Plattenabschnitt 815 überlappt.
Der gelochte Korb 850 kann auch in einem mechanisch betätigten Gasgenerator verwendet werden, wie es in 26 gezeigt ist.
Vierzehnte bevorzugte Ausführungsform
Der Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung, wie er in 39 dargestellt ist, ist dem Airbag-Gasgenerator ähnlich, wie er in 29 dargestellt ist. Der Gasgenerator der vorliegenden Ausführungsform hat einen gelochten Korb 850', wie er in den 40 und 41 dargestellt ist, zwischen den gaserzeugenden Treibmitteln 806' und einem Kühler/Filter 807'. Dieser Gasgenerator unterscheidet sich von dem Gasgenerator der 29 dahingehend, dass der gelochte Korb 850' in einem elektrisch betätigten Gasgenerator verwendet wird.
Ähnlich wie der Airbag-Gasgenerator aus 36 hat der Gasgenerator der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 801' mit einer Mehrzahl von Gasdiffusionsöffnungen 811' und ein Abschlussgehäuseteil 802' aufweist, das mit dem Diffusorgehäuseteil 801 verbunden ist. Das Abschlussgehäuseteil 802' hat eine Mittelöffnung 813'. Das Gehäuse verfügt über eine Trennwand 803', die das Gehäuse in zwei Kammern untergliedert, nämlich in eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 804' und eine Verbrennungskammer 805'. Eine Zündeinrichtung, die eine Übertragungsladung 808' und einen Zünder 812', wie in Verbindung anderen Zeichnungen beschrieben ist, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 804' angeordnet. Zusätzlich zu einem durchlochten Korb 850', wie er in 40 und 41 gezeigt ist, sind Gaserzeugungstreibmittel 806', ein Kühler/Filter 807', ein Ring 810', ein ringförmiges Plattenelement 809' und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, in der Verbrennungskammer 805' montiert. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 814' außerhalb des Kühler/Filters 807' vorzusehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat der durchlochte Korb, der zwischen den Gaserzeugungstreibmitteln 806' und dem Kühler/Filter 860' angeordnet ist, eine andere Form als der durchlochte Korb 850 aus 36. Wie in den 40 und 41 dargestellt, umfasst der durchlochte Korb 850' eine Umfangswand 852' mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 851' und einen annähernd flachen, kreisförmigen Kappenabschnitt 853', der an der oberen Öffnung der Umfangswand 852' ausgebildet ist. Der Kappenabschnitt 853' kann so geformt sein, dass er mit der Innenfläche eines oberen Kreisabschnitts 816' des Gehäuses in Eingriff kommt. Da diese spezielle Ausführungsform eine zylindrische Trennwand 803' aufweist, die an dem Diffusorgehäuseteil 801' befestigt ist, um die eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 804' zu bilden, weist der Kappenabschnitt 853' des durchlochten Korbes 850' eine Öffnung 654' an dessen Mittelabschnitt auf, in die die Trennwand 803' eingeführt werden kann.
Bei dem durchlochten Korb 850' der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchgangslöcher 851' in Abschnitten der Umfangswand 852' ausgebildet, die nicht die Abschnitte darstellen, die den Durchgangslöchern 817' in der Trennwand 852' radial gegenüberliegen. Mit anderen Worten, der Korb 850' kann den Kühler/Filter 807' vor den Flammen schützen, die infolge der Verbrennung der Übertragungsladung 808' aus den Durchgangslöchern 817' hervorbrechen. Um die Flammen so abzulenken, dass die Flammen noch die Gaserzeugungstreibmittel 806' erreichen, sind die Durchgangslöcher 851' in der Trennwand 852' des durchlochten Korbes 850' weiterhin in Teilen ausgebildet, die den Flammen aus den Durchgangslöchern 817' der Trennwand 603' ausgesetzt sind. Vorzugsweise sind die Durchgangslöcher 851' mit einem regelmäßigen Abstand in Abschnitten der Umfangswand 852' unter den Flammenaustrittsabschnitten der Trennwand 803' ausgebildet. Dadurch hat der obere Abschnitt des durchlochten Korbes 850', konkret der Abschnitt über den Durchgangslöchern 851', eine Kühler/Filter-Schutzfunktion, die den Kühler/Filter 8607' vor den Flammen der Übertragungsladung 608' schützt, welche zu dem Kühler/Filter 807' hin ausgestoßen werden, und eine Verbrennungsförderfunktion, welche die Flammen derart ablenkt, dass sie die Gaserzeugungstreibmittel 806' noch gut erreichen. Die Größe der Durchgangslöcher 851' kann ähnlich wie im Falle des durchlochten Korbes aus 37–38 eingestellt werden.
Der gelochte Korb 850' auch in mechanisch betätigten Gasgeneratoren verwendet werden, wie in den 29 abgebildet.
Fünfzehnte bevorzugte Ausführungsform
Ähnlich wie der Airbag-Gasgenerator aus 33 ist der Airbag-Gasgenerator aus 42 dadurch gekennzeichnet, dass der aus zwei oder mehr Schichten bestehende Küh ler/Filter 750' in einem Gehäuse installiert ist. Dieser Gasgenerator unterschiedet sich von dem Gasgenerator aus 33 dadurch, dass ein Kühler/Filter 750' mit zwei oder mehr Schichten in einem elektrisch betätigten Gasgenerator zum Einsatz kommt.
Der Gasgenerator nach der vorliegenden Ausführungsform verfügt über ein Gehäuse, das ein Diffusorgehäuseteil 701' mit einer Mehrzahl von Gasdiffusionsöffnungen 711' und ein Abschlussgehäuseteil 702' aufweist, das mit dem Diffusorgehäuseteil 701' verbunden ist. Das Gehäuse verfügt über eine Trennwand 703', die das Gehäuse in zwei Kammern untergliedert, nämlich in eine eine Zündeinrichtung aufnehmende Kammer 704' und eine Verbrennungskammer 705'. Eine Zündeinrichtung, die eine Übertragungsladung 708' und einen Zünder 715', wie in Verbindung anderen Zeichnungen beschrieben ist, aufweist, ist in der die Zündeinrichtung aufnehmenden Kammer 704' angeordnet. Zusätzlich zu einem Kühler/Filter 750' mit zwei oder mehr Schichten, wie in 43 gezeigt, sind Gaserzeugungstreibmittel 706', ein Kühler/Filter-Halteteil 709', ein Ring 710', ein Plattenelement 712' und andere Teile, die für die Betätigung des Gasgenerators geeignet sind, in der Verbrennungskammer 705' montiert. Es ist auch möglich, bspw. einen Raum 714' außerhalb des Kühler/Filters 750' vorzusehen.
Der aus zwei oder mehr Schichten bestehende Kühler/Filter 750' kann hergestellt werden, indem eine Innenschicht 751' und eine Außenschicht 752' mit unterschiedlicher Dichte oder aus verschiedenem Material gebildet und in radialer Richtung übereinandergelegt werden. Beim Herstellen eines Kühler/Filters 750' mit verschieden dichten Schichten kann die Innenschicht 751' mit einem groben Metallgitter und die Außenschicht 752' mit einem feinen Metallgitter ausgebildet werden. Für das in der Innenschicht 751' verwendete grobe Metallgitter kann eine ringförmige Metallgitterschicht verwendet werden, wie in 2–6 gezeigt, die in einer Druckplatte zusammengedrückt wird.
Der Kühler/Filter 750' kann auch in mechanisch betätigten Gasgeneratoren verwendet werden, wie in 33 abgebildet.
Das azidfreie Gaserzeugungsmaterial
Das herkömmliche Azid-Gaserzeugungsmaterial hat die Zersetzungsanfangstemperatur von 350°C und die Verbrennungstemperatur von 1500°K und ergibt somit mit nur einem gewöhnlichen Zünder eine instabile Zündung. Selbst wenn es gezündet ist, wird das Gaserzeugungsmaterial nicht unter einer zufriedenstellenden Bedingung verbrannt, um seine vollständige Leistung zu zeigen. Daher wird eine Übertragungsladung (B/KNO₃) verwendet, die durch den Zünder gezündet wird, um ausreichend Energie zu erzeugen, damit das Gaserzeugungsmaterial zufriedenstellend gezündet und verbrannt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung eines azidfreien Materials als Gaserzeugungsmaterial für einen Airbag-Gasgenerator, das die Zersetzungsanfangstemperatur von 330°C oder niedriger, die Verbrennungstemperatur von 200°K oder höher und ausgezeichnete Entzündungs- und Verbrennungseigenschaften hat, die Übertragungsladung vermeiden kann, die bei dem herkömmlichen Airbag-Gasgenerator verlangt worden ist. Die Zersetzungsanfangstemperatur ist vorzugsweise 310°C oder niedriger.
Das azidfreie Gaserzeugungsmaterial, das in diesem Airbag-Gasgenerator verwendet wird, kann aus einer Vielzahl von herkömmlicherweise vorgeschlagenen Materialien gewählt werden, die umfassen: eine Verbindung, die als Hauptkomponenten eine organische Stickstoffverbindung, wie Tetrazol, Triazol und ihre Metallsalze, und ein Sauerstoff enthaltendes Oxidierungsmittel aufweist, wie Alkalimetallnitrat, sowie eine Verbindung, die Triaminoguanidinnitrat, Carbohydrazit und Nitroguanidin als Brennstoff und eine Stickstoffquelle verwendet, und auch Nitrat, Chlorat und Perchlorat von Alkalimetall oder Erdalkalimetall als Oxidierungsmittel. Das Gaserzeugungsmaterial ist bei dieser Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern kann aus anderen Materialien ausgewählt werden, wie es entsprechend solchen Anforderungen wie Brenngeschwindigkeit, Ungiftigkeit und Verbrennungstemperatur verlangt wird. Das Gaserzeugungsmaterial kann zu geeigneten Formen gebildet werden, wie Tabletten, Platten, Hohlzylinder, poröse Körper und Scheiben.
Wenn das Gaserzeugungsmaterial durch den Zünder gezündet wird, um so leichter wird es entzündet, desto größer die Oberfläche des Gaserzeugungsmaterial ist. Es ist deshalb erwünscht, dass das Gaserzeugungsmaterial in solchen Formen gebildet wird, wie Hohlzylinder und poröse Körper.
Das Innenvolumen des Gehäuses des Airbag-Gasgenerators ist vorzugsweise im Bereich von 65 bis 115 cm³, kann aber 60 bis 130 cm³ sein. Die Ladungsmenge des festen Gaserzeugungsmaterials ist vorzugsweise im Bereich von 30 bis 40 g für den Airbag auf der Fahrerseite, kann aber 20 bis 50 g sein.
Wenn ein Airbag-Gasgenerator für ein Kraftfahrzeug ein azidfreies Gaserzeugungsmaterial verwendet, das eine lineare Brenngeschwindigkeit von 5 bis 30 mm/s bei dem Druck von 70 kg/cm² aufweist, wird verlangt, dass das gesamte Gaserzeugungsmaterial vollständig in 40 bis 60 ms bei dem Airbag des Fahrersitzes, in 50 bis 80 ms bei dem Airbag des Beifahrersitzes und in 5 bis 15 ms bei dem Airbag für einen Seitenaufprall verbrennt. Um die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials zu steuern, wird eine geeignete Einstellung des Verhältnisses A/At vorgenommen, wobei A die gesamte Oberfläche des Gaserzeugungsmaterial und At die Gesamtfläche der Gasauslassöffnungen in dem Diffusorgehäuseteil ist. Dieses Verhältnis A/At wird eingestellt, wie folgt:
Airbag für den Fahrersitz A/At = 100–300 bei 20 bis 50 g Gaserzeugungsmaterial,
Airbag für den Beifahrersitz A/At = 80–240 bei 40 bis 120 g Gaserzeugungsmaterial, und
Airbag für Seitenaufprall A/At = 250–3600 bei 10 bis 25 g Gaserzeugungsmaterial.
Wenn das Verhältnis A/At den maximalen Wert für jeden Airbag überschreitet, steigt der Druck in dem Airbag-Gasgenerator über mäßig an, woraus sich ergibt, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gaserzeugungsmaterials zu groß wird. Wenn das Verhältnis kleiner als der minimale Wert ist, steigt der Druck in dem Airbag-Gasgenerator nicht genügend an, wodurch sich ergibt, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit zu klein wird. In beiden Fällen fällt die Brennzeit außerhalb des erwünschten Bereichs und der Airbag-Gasgenerator mit solchen Verbrennungszeiten ist nicht verwendbar.
Um eine vollständige Verbrennung in einer erwünschten Verbrennungszeit zu erreichen, wird erwünscht, dass jedes Stück des Gaserzeugungsmaterials die geringste Dicke von 0,01 bis 2,5 mm und bevorzugter von 0,01 bis 1,0 mm aufweist.
Versuche wurden unter Verwendung von vier Arten Gaserzeugungsmaterial durchgeführt, die ohne Verwendung einer Übertragungsladung durch den Zünder gezündet wurden. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Zünder verwendet Zpp (eine Mischung aus Zirkonium/Kaliumperchlorat) und hat eine Kraft von 1250 psi. Das Zusammensetzungsverhältnis ist in Gew.-%. NQ ist ein Nitroguanidin mit einem hohen spezifischen Gewicht.
Tabelle 1
Tabelle 2
In der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 wurde das Gaserzeugungsmaterial durch den Zünder ohne Verwendung einer Übertragungsladung gezündet.
Im Vergleichsfall 1 versagte das Gaserzeugungsmaterial ohne eine Übertragungsladung gezündet zu werden, weil die Zersetzungsanfangstemperatur hoch und die Verbrennungstemperatur zu niedrig ist.
Im Vergleichsfall 2 versagte das Gaserzeugungsmaterial ohne eine Übertragungsladung gezündet zu werden, weil die Verbrennungstemperatur niedrig ist, obgleich die Zersetzungsanfangstemperatur niedrig ist.
Es besteht ein Bedürfnis, die Menge an Verbrennungsteilchen zu begrenzen, die mit dem Gas aus den Auslass- (Diffusor) Öffnungen der Gasgeneratorgehäuse ausgebracht werden, weil solche Teilchen dazu neigen, einen an dem Gasgenerator angebrachten Airbag zu verbrennen. Ein optimaler Bereich an Teilchen sollte 2 g nicht überschreiten.
Man beachte, dass die Verbrennungstemperatur des Gases an und für sich kein kritischer Faktor ist, um eine Beschädigung des Airbags zu verhindern.
Die Kühler/Filter der vorliegenden Erfindung müssen so arbeiten, dass die Verbrennungsteilchen, die in einer normalen Gasmenge enthalten sind, die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials erzeugt wird, wenn der Airbag-Gasgenerator gearbeitet hat, kleiner als 2 g, wünschenswerter Weise kleiner als 1 g und besonders erwünscht kleiner als 0,7 g wird. Hier ist die üblicherweise erzeugte Gasmenge im Bereich von 0,5 bis 1,5 mol in dem Fall des Airbag-Gasgenerators für einen Airbag für den Fahrersitz eines Kraftfahrzeugs und von 1,5 bis 5 mol in dem Fall des Airbag-Gasgenerators für einen Airbag des Beifahrersitzes, obgleich dies natürlich in Abhängigkeit von der Verwendung variieren kann. Bei dem Airbag-Gasgenerator für einen Airbag der vorliegenden Erfindung muss die Menge an Verbrennungsteilchen in dem erzeugten Gas auf den obenerwähnten, vorbestimmten Wert unabhängig von der erzeugten Gasmenge beschränkt werden. In dieser Beziehung wird jedoch die verlangte Anzahl von Molen des Gases wegen der höheren Verbrennungstemperaturen und des begleitenden höheren, ausgedehnten Gasvolumens verringert, das durch das azidfreie Gaserzeugungsmaterial erzeugt wird. Deshalb wird weniger Treibmittel verlangt, und kleinere Gasgeneratoren werden möglich gemacht.
Die Massendichte solcher Kühler/Filter ist von 3,0 bis 5,0 g/cm³ und vorzugsweise von 3,5 bis 4,0 g/cm³.
Das Material der Metallgitter ist rostfreier Stahl. Als rostfreier Stahl können bspw. SUS 304, SUS310S, SUS316 (als JIS spezifiziert), usw. verwendet werden. Der SUS304 (18Cr-8Ni-0,06C) ist ein rostfreier Austernitstahl, der eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zeigt.
Ein Verstärkungsring mit einer Anzahl von Durchgangslöchern, die in dessen gesamter Umfangswand gebildet sind, kann auf die Außenseite und die Innenseite des Kühler/Filters oder auf beide aufgebracht werden, muss aber nicht notwendigerweise verwendet werden.
Die Gasgeneratoren der vorliegenden Erfindung verwenden Gaserzeugungsmaterial aus einer azidfreien, organischen Stickstoffverbindung. Das azidfreie Gaserzeugungsmaterial umfasst zumindest eine organische Stickstoffverbindung, ein Oxidierungsmittel und ein Schlackebildungsmittel. Das Gaserzeugungsmaterial kann mit einem Binder vermischt werden, wenn es zu einer erwünschten Form geformt werden soll.
Als organische Stickstoffverbindung kann irgendeine Verbindung verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Triazolderivaten, Tetrazolderivaten, Guanidinderivaten, Azodicarboamidderivaten und Hydrazinderivaten oder einer Mischung davon besteht.
Konkrete Beispiele umfassen 5-Oxo-1,2,4-triazol, Tetrazol, 5-Aminotetrazol, 5,5'-Bi-1H-tetrazol, Guanidin, Nitroguanidin, Cyanoguanidin, Triaminoguanidinnitrat, Guanidinnitrat, Guanidincarbonat, Biuret, Azodicarbonamid, Carbohydrazidnitratkomplex, Dihydrazidoxalat, Hydrazinnitratkomplex, und Ähnliches. Unter ihnen werden Nitroguanidin und Cyanoguanidin bevorzugt, und Nitroguanidin wird besonders bevorzugt, da es am wenigsten Kohlenstoffatome in den Molekülen aufweist. Das Nitroguanidin umfasst nadelförmiges, kristallines Nitroguanidin, das ein geringes spezifisches Gewicht aufweist, und ein massives, kristallines Nitroguanidin, das ein hohes spezifisches Gewischt aufweist, und beide können verwendet werden. Jedoch wird das Nitroguanidin mit einem hohen, spezifischen Gewicht unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit zur Produktionszeit in Gegenwart einer geringen Wassermenge unter einfacher Handhabung bevorzugt.
Die Verbindung wird mit einer Konzentration von üblicherweise 25 bis 60 Gew.-% und vorzugsweise von 30 bis 40 Gew.-% verwendet, obgleich sich dies in Abhängigkeit von der Zahl der Kohlenstoffatome, der Wasserstoffatome und anderer Elemente, die in der Molekülformel oxidiert werden müssen, ändern kann. Die Konzentration einer Spurenmenge an CO nimmt in dem erzeugten Gas zu, wenn die Menge der Verbindung größer als eine theoretische, vollständige Oxidationsanforderung ist, und die Konzentration an einer Spurenmenge von NOx nimmt in dem erzeugten Gas zu, wenn die Menge der Verbindung gleich oder kleiner als die theoretische, vollständige Oxidationsanforderung ist, obgleich sich der absolute Wert in Abhängigkeit von der Art des Oxidierungsmittels ändern kann, das verwendet wird. Der am meisten erwünschte Bereich ist einer, in dem ein optimaler Ausgleich zwischen den beiden aufrechterhalten wird.
Eine Vielzahl von Oxidationsmitteln kann verwendet werden, wie eines, das aus zumindest Nitraten ausgewählt ist, die Kationen eines Alkalimetalls oder eines Erdalkalimetalls enthalten. Die Menge seiner Verwendung ist von 40 bis 65 Gew.-% und insbesondere von 45 bis 60 Gew.-% unter dem Gesichtspunkt der Konzentrationen der obenerwähnten CO und NOx, obgleich sich der Absolutwert in Abhängigkeit von der Art und der Menge der Gaserzeugungsverbindung unterscheiden kann.
Es können auch Oxidiermittel verwendet werden, wie Nitrid und Perchlorat, die auf dem Gebiet von Airbag-Gasgeneratoren viel verwendet werden. Es ist jedoch erwünscht, ein Nitrat unter dem Gesichtspunkt zu verwenden, dass die Anzahl der Sauerstoffatome in den Nitridmolekülen verglichen mit denjenigen des Nitrats abnimmt, und dass der feine Pulvernebel, der aus dem Sack leicht ausgestoßen wird, mit einer verringerten Menge gebildet wird.
Das schlackebildende Mittel wirkt, dass die Oxide der Alkalimetalle oder der Erdalkalimetalle, die durch die Zersetzung der Oxidiermittelkomponente in der Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung gebildet werden, von einer Flüssigkeit in einen Feststoff umgewandelt werden, damit sie der Kühler/Filter besser in der Verbrennungskammer begrenzen kann, so dass sie nicht in der Form von Nebel aus dem Gasgenerator ausgebracht werden. Der Kühler/Filter schneidet die Mischung aus schlackebildendem Mittel und Pulverrest, um sie zu kühlen und zu bewirken, dass sie zu Teilchengrößen gebracht werden, die dann nicht durch den Kühler/Filter hindurch gehen können. Gerade diese Wechselwirkung schließt die Notwendigkeit einer herkömmlichen Filterstruktur aus. Ein optimales Schlackebildungsmittel kann in Abhängigkeit von den Metallkomponenten ausgewählt werden. Beispiele des Schlackebildungsmittels umfasst natürliche Tone, die Aluminosilicat als Hauptkomponente umfassen, wie Bentonit und Kaolin, künstliche Tone, wie synthetischer Mica, synthetisches Kaolinit und synthetisches Smectit, und Talk, das ein hydriertes Magnesiumsilicatmineral ist. Irgendeines von ihnen kann als Schlackebildungsmittel verwendet werden. Ein bevorzugtes Beispiel des Schlackebildungsmittels ist ein saurer Ton.
Eine Mischung von Oxiden aus drei Komponenten aus einem Calciumoxid, das von Calciumnitrat erzeugt wird, einem Aluminiumoxid, das eine Hauptkomponente von Ton ist, und einem Siliciumoxid, zeigt eine Viskosität von ungefähr 3,1 Poise bis ungefähr 1000 Poise über einen Temperaturbereich von 1350°C bis 1550°C und einen Schmelzpunkt von 1350°C bis 1450°C in Abhängigkeit von den Zusammensetzungsverhältnissen. Indem diese Eigenschaften verwendet werden, zeigt sich die Schlackebildungsleistung in Abhängigkeit von dem Mischzusammensetzungsverhältnis der Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung.
Das Schlackebildungsmittel wird in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise von 3 bis 7 Gew.-% verwendet. Wenn es in zu großen Mengen verwendet wird, nimmt die lineare Verbrennungsgeschwindigkeit ab und der Gaserzeugungswirkungsgrad nimmt ab. Wenn es in zu geringen Mengen verwendet wird, zeigt sich die Schlackebildungsleistung nicht in einem ausreichenden Maß.
Der Binder ist notwendig, um einen erwünschten, geformten Artikel aus einer Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung zu erhalten. Irgendein Binder kann verwendet werden, vorausgesetzt, er zeigt in Gegenwart von Wasser und Lösungsmittel Viskosität, ohne das Verbrennungsverhalten der Zusammensetzung nachteilig zu beeinflussen. Beispiele von Binder von können Polysaccharidderivate umfassen, wie Metallsalze von Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Celluloseacetatbutyrat, Nitrocellulose, Stärke und Ähnliches. Unter ihnen jedoch wird ein wasserlöslicher Binder unter dem Gesichtspunkt der Produktionssicherheit und der einfachen Handhabung bevorzugt. Als Beispiel wird ein Metallsalz der Carboxymethylcellulose und insbesondere ein Natriumsalz bevorzugt.
Der Binder wird in einer Menge von 1 bis 12 Gew.-% und bevorzugter von 4 bis 12 Gew.-% verwendet. Wenn der Binder auf der Seite großer Mengen verwendet wird, zeigt der geformte Artikel eine erhöhte Bruchfestigkeit. Die Anzahl von Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen in der Zusammensetzung erhöht sich mit einer Zunahme der Bindermenge, wodurch sich eine Erhöhung der Konzentration der Spurenmenge an CO Gas ergibt, das ein Erzeugnis einer unvollständigen Kohlenstoffverbrennung ist und bewirkt, dass die Qualität des erzeugten Gases verschlechtert wird. Wenn der Binder insbesondere in einer Menge von mehr als 12 Gew.-% verwendet wird, muss das Oxidierungsmittel in einem relativ erhöhten Verhältnis verwendet werden, wodurch das Verhältnis der Gaserzeugungsverbindung relativ verringert wird, wodurch es schwierig gemacht wird, ein ausführbares Gasgeneratorsystem herzustellen.
Des Weiteren ist die zusätzliche Wirkung eines Natriumsalzes der Carboxymethylcellulose, dass, wenn ein geformter Artikel unter Verwendung von Wasser erzeugt wird, das Natriumnitrat bewirkt, das durch die Metallaustauschreaktion mit dem Nitrat gebildet wird, das in geringer Form in der Größe von Molekülen vorhanden ist, dass die Zersetzungstemperatur des Nitrats, das das Oxidiermittel ist, und insbesondere des Strontiumnitrats, das eine hohe Zersetzungstemperatur aufweist, in Richtung zu der niederen Temperaturseite verschoben wird, wodurch zu einer Verbesserung der Verbrennbarkeit beigetragen wird.
Deshalb umfasst eine bevorzugte Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung die zur Realisierung der vorliegenden Erfindung verwendet wird:

(a) ungefähr 25 bis 60 Gew.-% und vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-% Nitroguanidin,
(b) ungefähr 40 bis 65 Gew.-% und vorzugsweise 45 bis 65 Gew.-% Oxidiermittel,
(c) ungefähr 1 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise 3 bis 7 Gew.-% Schlackebildungsmittel, und
(d) ungefähr 3 bis 12 Gew.-% und vorzugsweise 4 bis 12 Gew.-% Binder, und umfasst besonders bevorzugt:
(a) ungefähr 30 bis 40 Gew.-% Nitroguanidin,
(b) ungefähr 40 bis 65 Gew.-% Strontiumnitrat,
(c) ungefähr 3 bis 7 Gew.-% saurer Ton, und
(d) ungefähr 4 bis 12 Gew.-% Natriumsalz der Carboxymethylcellulose.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein geformter Artikel aus einem Gaserzeugungsmaterial für einen Airbag geschaffen, der umfasst:

(a) ungefähr 25 bis 60 Gew.-% Nitroguanidin,
(b) ungefähr 40 bis 65 Gew.-% Oxidiermittel,
(e) ungefähr 1 bis 20 Gew.-% Schlackebildungsmittel, und
(d) ungefähr 3 bis 12 Gew.-% Binder.

Als organische Stickstoffverbindung kann Dicyandiamid vorzugsweise auch verwendet werden.
Die Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung enthält die organische Stickstoffverbindung in einer solchen Menge, dass der Sauerstoffausgleich besonders erwünscht nahe Null durch eine richtige Kombination von Oxidiermittel oder anderen Zusätzen gebracht ist, obgleich sich die Menge an organischer Stickstoffverbindung in Abhängigkeit von der Anzahl der Atome und des Molekulargewichts der Stickstoffverbindung und des Oxidiermittels und der Additive ändern kann. Ein geformter Artikel aus einer optimalen Zusammensetzung kann erhalten werden, indem der Sauerstoffausgleich in Richtung zu der positiven Seite oder der negativen Seite in Abhängigkeit von der Konzentration der Spurenmengen an CO und NOx eingestellt wird, die erzeugt werden. Wenn bspw. Dicyandiamid verwendet wird, ist seine Menge vorzugsweise von 8 bis 20 Gew.-%.
Das Oxidiermittel, das Sauerstoff enthält und bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eines, das allgemein auf dem Gebiet der Gaserzeugungsmaterialien für Airbags bekannt ist. Es ist jedoch erwünscht, ein Oxidiermittel zu verwenden, dessen Rest im Wesentlichen eine flüssige oder gasförmige Form annimmt und das eine hochschmelzende Substanz bildet, so dass keine Wärmelast auf den Kühler/Filter ausgeübt wird.
Beispielsweise ist Natriumnitrat ein Oxidiermittel, das im Allgemeinen für Gaserzeugungsmaterialien verwendet wird. Jedoch ist Natriumnitrat unter dem Gesichtspunkt der Wärmebelastung für den Kühler/Filter nicht erwünscht, da dessen Hauptteilchen nach der Verbrennung Natriumoxid oder Natriumcarbonat sind, wobei sich das Natriumoxid in Natriumperoxid und metallisches Natrium bei ungefähr 350°C zersetzt, und das Natriumperoxid einen Schmelzpunkt von 763°C zeigt, um die flüssige oder gasförmige Form in dem Zustand anzunehmen, in dem der Airbag-Gasgenerator betrieben wird.
Das vorzugsweise mit der vorliegenden Erfindung verwendete Oxidiermittel kann Strontiumnitrat sein. Die Teilchen nach der Verbrennung des Strontiumnitrats sind ein Strontiumoxid mit einem Schmelzpunkt von 2430°C, das nahezu in einem festen Zustand bleibt, selbst dann, wenn der Airbag-Gasgenerator gearbeitet hatte.
Es gibt keine besondere Begrenzung der Menge an Oxidiermittel, das mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorausgesetzt, dass es in einer Menge verwendet wird, die zum vollständigen Verbrennen der organischen Stickstoffverbindung ausreichend ist. Die Menge kann in geeigneter Weise geändert werden, um die lineare Brenngeschwindigkeit und die Menge der erzeugten Wärme zu steuern. Wenn das Strontiumnitrat als Oxidiermittel für das Dicyandiamid verwendet wird, ist es erwünscht, dass es in einer Menge von 11,5 bis 55 Gew.-% ist.
Eine bevorzugte Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält 8 bis 20 Gew.-% Dicyandiamid, 11,5 bis 55 Gew.-% Strontiumnitrat, 24,5 bis 80 Gew.-% Kupferoxid und 0,5 bis 8 Gew.-% eines Natriumsalzes der Carboxymethylcellulose. Die vorliegende Erfindung umfasst jedoch des Weiteren eine Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung, die 8 bis 20 Gew.-% Dicyandiamid, 11,5 bis 55 Gew.-% Stronti umnitrat, 24,5 bis 80 Gew.-% Kupferoxid und 0,5 bis 8 Gew.-% eines Natriumsalzes des Carboxymethylcellulose enthält.
Ein azidfreies, festes Gaserzeugungsmaterial, das Nitroguanidin, Sr(NO₃)₂, Carboxymethylcellulose und saurer Ton in Gew.-% von Nitroguanidin : Sr(NO₃)₂ : Carboxymethylcellulose : saurer Ton = 35,4 : 49,6 : 10,5 Gew.-% umfasst, wurde in einem Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung in einem Behälter gezündet, um ein Gas zu erzeugen. Das von dem Airbag-Gasgenerator erzeugte Gas wurde in dem Behälter behalten, der dann mit Aceton gewaschen wurde, um Verbrennungsteilchen einzusammeln, die in dem durch die Gasauslassöffnungen des Gasgenerators in diesem Behälter ausgetragen wurden, um die Menge an Verbrennungsteilchen zu messen, die in diesem Gas verblieb.
Es ergab sich, dass die Menge des durch die Auslassöffnungen des Airbag-Gasgenerators ausgebrachte Gasmenge ein Mol war und darin enthaltene Verbrennungsteilchen umfassten 0,3 g.
Ein Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung für einen Airbag auf der Beifahrerseite erzeugte bei einem ähnlichen Test eine Gasmenge von 4 mol, die 0,6 g Verbrennungsteilchen enthielt. Beide diese Tests zeigen, dass die Erzeugung von Teilchen kleiner als 2 g ist, und daher schließen solche Ergebnisse eine Teilchenbeschädigung von Airbags aus.
Zusätzliche Arbeitsparameter
Es wurde von dem Erfinder herausgefunden, dass, um das azidfreie Gaserzeugungsmaterial stabil zu verbrennen, der maximale Druck innerhalb des Airbag-Gasgenerators zumindest 100 kg/cm² sein muss, und dass, wenn der maximale Innendruck 300 kg/cm² überschreitet, von dem Gehäuse des Airbag-Gasgenerators verlangt wird, dass es eine übermäßig große Festigkeit aufweist, wodurch es schwierig gemacht wird, die Größe und das Gewicht des Airbag-Gasgenerators zu verringern.
Des Weiteren hat der Erfinder herausgefunden, dass es keine Notwendigkeit einer Drucksteuerung bei dem maximalen Innendruck des Gasgenerators durch eine einen Austrag verhindernde Druckplatte oder Ähnliches gibt, und, dass, wenn ein kleines Gehäuse (mit einem Innenvolumen von weniger als 120 cm³) den maximalen Innendruck im Bereich von 100 bis 300 kg/cm² aufweist und die Gesamtfläche der Öffnungen/Gaserzeugung im Bereich von 0,50 bis 2,50 cm²/mol liegt, eine erwünschte Ausgangskurve zum Aufblasen des Airbags erhalten werden kann.
Das heißt, die vorliegende Erfindung schafft einen Airbag-Gasgenerator, der ein Gaserzeugungsmaterial in dem Gehäuse aufnimmt und eine Mehrzahl von Öffnungen hat, damit das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials erzeugte Gas in den Airbag strömen kann. Dieser Airbag-Gasgenerator ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der Öffnungen pro Einheitsvolumen des erzeugten Gases 0,50 bis 2,50 cm²/mol ist und der maximale Innendruck während des Betriebs des Airbag-Gasgenerators 100 bis 300 kg/cm² ist.
Bei der Ausführung dieser Erfindung haben die Öffnungen jeweils bevorzugt einen äquivalenten Kreisdurchmesser von 3 bis 4,5 mm. Der Ausdruck äquivalenter Kreisdurchmesser wird statt eines Durchmessers verwendet, weil die Öffnungen zusätzlich zu einem tatsächlichen Kreis eine Form haben können, die einem Kreis angenähert werden kann. Dies stellt einen Durchmesser eines tatsächlichen Kreises dar, der eine Fläche gleich dem der betreffenden Öffnung aufweist. Wenn der äquivalente Kreisdurchmesser der Öffnungen kleiner als 2 mm ist, werden, selbst wenn die Gesamtfläche der Öffnungen pro Einheitsvolumen an erzeugtem Gas 2,50 cm²/mol oder weniger ist, die Airbagteile, die sich an dem Auslass der Öffnungen zu dem Airbag befinden –– ein Airbag, wenn die Öffnungen Gasauslassöffnungen des Diffusors des Gehäuses sind oder ein Kühler/Filter, wenn die Öffnungen in einer Verbrennungskammerwand innerhalb des Gehäuses sind, –– beschädigt. Eine Erhöhung der Anzahl der Öffnungen, um diese Beschädigung zu vermeiden, ergibt eine Zunahme der Herstellungskosten.
Bei dieser Erfindung wird die Auswahl des azidfreien Gaserzeugungsmaterials vorgenommen und der Durchmesser und die Anzahl der Öffnungen wird derart bestimmt, dass in einem kleinem Gehäuse mit einem Innenvolumen von 120 cm³ oder weniger der maximale Innendruck im Bereich von 100 bis 300 kg/cm², vorzugsweise 130 bis 180 kg/cm² gesteuert wird, und die Gesamtfläche der Öffnungen pro Einheitsvolumen an erzeugtem Gas im Bereich von 0,050 bis 2,50 cm²/mol, vorzugsweise 1,00 bis 1,50 cm²/mol, sind. Diese Ausbildung liefert eine Ausgangskurve, die zum Aufblasen des Airbags geeignet ist. Die Gesamtfläche der Öffnungen wird durch (Fläche einer Öffnung) × (Anzahl der Öffnungen) bestimmt.
Der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung muss nur eine solche Konstruktion haben, bei der eine Mehrzahl von Öffnungen zum Steuern der Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials, das in dem Gehäuse aufgenommen ist, in dem Gehäuse oder einer Trennwand in dem Gehäuse (einfach als Trennwand im Gehäuse bezeichnet) gebildet ist, so dass von dem Gaserzeugungsmaterial erzeugtes Gas durch die Öffnungen hindurch in den Airbag strömt. Die Öffnungen haben jeweils eine Fläche, die der Fläche eines Kreises mit einem Innendurchmesser von 3 bis 4,5 mm äquivalent ist. Es wird bevorzugt, dass insgesamt 12 bis 20 solcher Öffnungen in dem Gehäuse oder in der Trennwand in dem Gehäuse oder in beiden gebildet und in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der maximale Innendruck während der Arbeitsweise des Airbag-Gasgenerators wird durch die Öffnungen bestimmt, die entweder in dem Gehäuse oder in der Trennwand in dem Gehäuse gebildet sind oder durch die Öffnungen, die sowohl in dem Gehäuse als auch in der Trennwand in dem Gehäuse gebildet sind. Beispielsweise ist es, wenn die Öffnungen sowohl in dem Gehäuse als auch in der Trennwand in dem Gehäuse gebildet sind und der Innendruck des Gehäuses durch die Öffnungen in dem Gehäuse oder der Trennwand gesteuert wird, möglich, die Öffnungen des anderen von Gehäuse und Trennwand geeignet zu bilden, solange sie dem Innendruck keine weitere Steuerung auferlegen.
Die Öffnungen, durch die das erzeugte Gas hindurchgeht, können in einer Reihe oder versetzt in Umfangsrichtung des Gehäuses und/oder der Trennwand in dem Gehäuse angeordnet sein.
Das Gehäuse kann durch Gießen oder Schmieden gebildet werden. Es kann auch durch Schweißen gebildet werden, was beinhaltet, ein Diftusorgehäuseteil mit Gasauslassöffnungen (Gasaustragsöffnungen) und ein Abschlussgehäuseteil mit einem Mittelloch zu pressen und sie durch Schweißen miteinander zu verbinden, wie durch Plasmaschweißen, Reibungsschweißen, Projektionsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Laserschweißen und Schutzgas-Lichtbogenschweißen. Das Gehäuse hat Gasauslassöffnungen. Das durch Pressen gebildete Gehäuse kann leicht hergestellt werden und weist verringerte Herstellungskosten auf. Das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil können bspw. aus einer 1,2 bis 2,0 mm dicken, rostfreien Stahlplatte gebildet sein, wobei der Außendurchmesser des Diftusorgehäuseteils auf 65 bis 70 mm und der des Abschlussgehäuseteils auf 65 bis 75 mm festgelegt wird. Eine mit Nickel plattierte Stahlplatte kann statt der rostfreien Stahlplatte verwendet werden. Es wird bevorzugt, dass das Gehäuse mit einem Befestigungsflansch gebildet wird, und dass ein 1,0 bis 4,0 mm dicker, enger Raum als ein Gasdurchgang zwischen der inneren Umfangswand des Gehäuses und dem Kühler gebildet ist. Die Gesamthöhe des Gehäuses ist vorzugsweise auf 30 bis 35 mm festgelegt. Die Trennwand ist in dem Gehäuse, wie es verlangt wird, vorgesehen, um das Innere des Gehäuses in zwei oder mehr Kammern zu unterteilen. Bei dieser Erfindung ist die Trennwand, die mit einer Mehrzahl von Öffnungen gebildet ist, die die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials steuern, eine Trennwand, durch die das von dem Gaserzeugungsmaterial in der Verbrennungskammer erzeugte Gas hindurchgeht. Eine solche Trennwand umfasst eine Trennwand, die zwischen der das Gaserzeugungsmaterial aufnehmenden Kammer in dem Gehäuse und dem Kühler/Filter angeordnet ist, und einen Verbrennungsring. Der Verbrennungsring ist in dem Gehäuse derart montiert, dass er die Verbrennungskammer umgibt, und weist eine Anzahl von Öffnungen aufweist, die in seiner Umfangswand gebildet sind, damit der maximale Innendruck während der Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials gesteuert wird.
Die Trennwand kann auch gebildet werden, indem ein zylindrischer Teil in dem Gehäuse eingerichtet und seine Umfangswand als die Trennwand verwendet wird. Das zylindrische Teil kann durch Rollen einer 1,2 bis 2,0 mm dicken, rostfreien Stahlplatte zu einem Rohr mit nachfolgendem Schweißen hergestellt werden. Wenn das zylindrische Teil als die Trennwand verwendet wird, wird sie ebenfalls mit Öffnungen gebildet.
Wenn es notwendig ist, den Eintritt von Außenluft (Feuchtigkeit) zu verhindern, ist es erwünscht, dass die Öffnungen mit einem Abdichtband mit einer 2- bis 3,5-fachen Breite des Durchmessers der Öffnungen abgedichtet werden. Das Abdichtband ist so ausgelegt, dass es den Eintritt von Feuchtigkeit verhindert, indem die Öffnungen verschlossen werden, und es stellt keinerlei Hindernis gegenüber dem erzeugten Gas dar, das durch die Öffnungen hindurchgeht, noch steuert es den Innendruck des Gehäuses. Daher muss das Abdichtband nur eine ausreichende Dicke aufweisen, um den Eintritt von Feuchtigkeit zu verhindern. Wenn ein Aluminiumband als das Abdichtband verwendet wird, wird bspw. die Banddicke auf 25 μm oder mehr festgelegt, um den Eintritt von Feuchtigkeit über die Bandoberfläche zu sperren. Bei dieser Erfindung wird es jedoch, weil der maximale Innendruck des Gehäuses nur durch die Gesamtfläche der Öffnungen gesteuert wird, um eine schnelle Aktivierung des Airbag-Gasgenerator zu gewährleisten, wenn die Dicke des Aluminiumbands 80 μm oder größer ist, schwierig, das Band zu durchbrechen, selbst wenn Gas von der Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials ausgestoßen wird, und es dauert eine gewisse Zeit, bis es durchbrochen ist, wodurch die Betätigung der Airbag-Vorrichtung verzögert wird. Dies kann zu einem Fehler führen, die beabsichtigte Leistung der Vorrichtung zu erreichen. Somit wird, wenn ein Aluminiumband als Abdichtband verwendet wird, die Banddicke erwünschterweise auf 25 bis 80 um festgelegt.
Vorteile und Wirkungen der Erfindung
Bei dem Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung wird das Gehäuse nicht durch Schmieden, was teuer ist, sondern durch Pressen gebildet, was weniger kostspielig und einfacher ist. Der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung ist deshalb in Bezug auf die Kosten und Herstellbarkeit von Vorteil. Das heißt, indem das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil gepresst werden, werden die Herstellungskosten verringert und die Herstellung dieser Gehäuseteile wird vereinfacht.
Da das mittlere Zylinderteil, das mit dem Kreisabschnitt des Diffusorgehäuseteils bei dem herkömmlichen Airbag-Gasgenerator einstückig gebildet ist, getrennt geformt wird, kann die Form des Diffusorgehäuseteils einfacher gemacht werden. Das getrennte Formen des mittleren Zylinderteils und des Diftusorgehäuseteils ermöglicht, dass das Volumen des mittleren Zylinderteils unabhängig von dem Diffusorgehäuseteil geändert werden kann, wie es verlangt wird. Das mittlere Zylinderteil kann als ein einzelnes Bauteil mit geringen Kosten durch ein z. B. UO-Pressverfahren gebildet werden.
Da der Kühler/Filter des Airbag-Gasgenerators dieser Erfindung zusätzlich zu der Kühlaufgabe die Aufgabe hat, die Verbrennungskammer festzulegen, und die Aufgabe, Verbrennungsteilchen zu sperren, ist es möglich, das Trennwandteil zu der Verbrennungskammer und den Filter auszuschließen, die beide zusätzlich zu einem Kühlmittel in herkömmlichen Airbag-Gasgeneratoren vorgesehen worden sind. Dies verringert die Anzahl der Komponenten und auch den Durchmesser des Airbag-Gasgenerators, so dass ein kleiner, gering gewichtiger Airbag-Gasgenerator hergestellt wird.
Die Airbag-Vorrichtung mit diesem Airbag-Gasgenerator hat eine verringerte Anzahl von Komponenten in dem Airbag-Gasgenerator und einen verringerten Durchmesser des Airbag-Gasgenerators. Somit kann eine kleine, gering gewichtige Airbag-Vorrichtung hergestellt werden.
Genauer gesagt kann die Kühl-/Filterkonstruktion der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben gebildet ist, wirksam sogar feine Verbrennungsteilchen einfangen.
Das heißt, der Kühler/Filter zeigt ein ausgezeichnetes Einfangvermögen zusätzlich zu seiner Kühlfunktion und ermöglicht, den Filter fortzulassen, der früher zusätzlich zu einem Kühlmittel benötigt wurde.
Des Weiteren ermöglicht die Kühl-/Filterkonstruktion der vorliegenden Erfindung, eine Druckkammer festzulegen, wie eine Verbrennungskammer des Airbag-Gasgenerators. Dies ermöglicht, Teile zur Definition der Verbrennungskammer, wie Brennerkappen, Verbrennungsringe usw. fortzulassen, die früher zusätzlich zu einem Kühlmittel benötigt wurden.
Deshalb verwendet der Airbag-Gasgenerator, der mit der Kühler/Filter-Einrichtung der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, eine verringerte Anzahl von Teilchen, hat einen verringerten Durchmesser und kann eine geringere Größe aufweisen und hat ein verringertes Gewicht gegenüber herkömmlichen Gasgeneratoren.
Die Kühler/Filter-Einrichtung mit einer vorbestimmten Massedichte zeigt eine stark erhöhte Formbewahrungsfestigkeit, wird nicht leicht durch den Gasdruck verformt, behält eine richtige Verbrennungsteilchen-Einfangfunktion bei und kann eine verringerte Dicke gegenüber herkömmlichen Kühler- und/oder Filtereinrichtungen aufweisen.
Es ist des Weiteren erwünscht, dass der Kühler/Filter der vorliegenden Erfindung ein Mittel zur Auswölbungsverhinderung aufweist, das an seinem Außenumfang gebildet ist und einen Zwischenraum oder Raum zwischen dem Filter des Gasgenerators und dem Gehäuse während der Arbeitsweise des Airbag-Gasgenerators aufrechterhält.
Indem ein Raum zwischen dem Kühler/Filter und dem Gehäuse beibehalten wird, fließt das Verbrennungsgas durch eine gesamte Fläche der Kühl-/Filterkonstruktion. Deshalb wird der Kühler/Filter wirksam verwendet und es wird wirksames Kühlen und Reinigen des Gases erhalten.
Da der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung konstruiert ist, wie es oben beschrieben ist, strömt das Verbrennungsgas durch die gesamte Fläche der Kühl-/Filterkonstruktion hindurch, wodurch eine wirksame Verwendung des Kühler/Filters und wirksames Kühlen und Reinigen des Verbrennungsgases durchgeführt wird.
Der gelochte Korb schützt die Innenfläche des Kühler/Filters gegenüber Schmelzen, ohne den Druck innerhalb des Gasgenerators zu beeinträchtigen. Des Weiteren verhindert der gelochte Korb eine direkte Berührung des Kühler/Filters und der Gaserzeugungstreibmittel und verhindert auch, dass sich die Treibmittel an dem Kühler/Filter aufgrund von Vibrationen reiben.
Der flammenbeständige Abschnitt des gelochten Korbs oder die flammenbeständige Platte, die der Reihe von Durchgangslöchern in der Trennwand gegenüberliegend angeordnet ist, überdeckt die innere Umfangsfläche des Kühler/Filters gegenüber einer Flamme, die in Richtung zu dem Kühler/Filter hervorschießt, und bewirkt des Weiteren, dass die hervorschießende Flamme so abgelenkt wird, dass die Flamme ausreichend das Gaserzeugungsmaterial erreicht. Des Weiteren kann, indem der flammenbeständige Abschnitt und der gelochte Abschnitt als eine Einheit gebildet werden, ein Herstellungsverfahren vereinfacht werden und ein Teil zur Verbindung des gelochten Abschnitts mit dem flammenbeständigen Abschnitt kann fortgelassen werden.
Der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung vermeidet die Notwendigkeit einer Übertragungsladung, die in herkömmlichen Airbag-Gasgeneratoren verwendet worden ist. Verglichen mit einem herkömmlichen Airbag-Gasgenerator mit drei Kammern, hat der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung einen verringerten Durchmesser, wodurch eine Größen- und Gewichtsverringerung durchgeführt wird. Des Weiteren hat der Airbag-Gasgenerator mit einer gemeinsamen Zünder/Verbrennungskammer nach dieser Erfindung, der keine Trennwand für einen Verstärker aufweist und den Zünder innerhalb des Gehäuses umgebende Gaserzeugungstreibmittel umfasst, eine vereinfachte Form des Diffusorgehäuseteils und des Abschlussgehäuseteils, die das Gehäuse bilden, wodurch wiederum der Airbag-Gasgenerator kleiner, leichter und einfacher und preiswerter herzustellen ist.
Wenn ein Stoß aufgrund eines Zusammenstoßes durch den mechanischen Sensor, der in dem Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, erfasst wird, können der elektrische Stoßsensor, die elektronische Steuereinheit und der den Fühler und die Steuereinheit verbindende Kabelbaum vermieden werden, wodurch die Airbag-Vorrichtung kompakter und mit geringerem Gewicht verglichen mit der elektrisch betätigten Airbag-Vorrichtung gemacht wird. Der Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung kann entweder elektrisch oder mechanisch betätigt werden, indem ein Stoß aufgrund eines Zusammenstoßes erfasst wird.
Der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung verwendet ein azidfreies Gaserzeugungsmaterial. Indem der Durchmesser der Öffnungen, durch die das erzeugte Gas in den Airbag strömt, und auch die Gesamtfläche der Öffnungen/erzeugten Gasmenge gesteuert wird, ist es möglich, das Gaserzeugungsmaterial stabil ohne Verwendung einer Brechplatte zu verbrennen und dadurch eine zum Aufblasen des in einem kleinen Behälter gefalteten Airbags optimale Ausgangskurve zu erzeugen. Diese Erfindung ist durch Verringern der Größe und des Gewichts des Airbag-Gasgenerators von Vorteil.
Genauer gesagt verwendet ein Airbag-Gasgenerator für einen Airbag der vorliegenden Erfindung eine azidfreie Gaserzeugungsmaterialzusammensetzung, die eine organische Stickstoffverbindung, ein Oxidiermittel und saurer Ton als wesentliche Komponenten enthält, und verwendet des Weiteren einen Kühler/Filter mit einer Massedichte von 3,0 bis 5,0 g/cm³. Deshalb wird, selbst wenn flüssige Verbrennungsteilchen durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials erzeugt werden, eine Schlacke gebildet, die dann durch die Kühler/Filter-Einrichtung in dem Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Als Ergebnis geht eine minimale Menge an Verbrennungsteilchen durch die Kühler/Filter-Einrichtung hindurch und bewirkt keine Beschädigung des Airbags.
In der Airbag-Vorrichtung, die den Airbag-Gasgenerator der vorliegenden Erfindung verwendet, wird der Airbag nicht durch Verbrennungsteilchen beschädigt. Somit ist die Airbag-Vorrichtung zur Befestigung in Kraftfahrzeugen, Luftfahrzeugen usw. geeignet, um den menschlichen Körper zu schützen.
Der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung hat eine Umgehungsweg-Verhinderungseinrichtung der obigen Konstruktion, um einen Umgehungsweg des Verbrennungsgases zu verhindern, damit gewährleistet wird, dass das gesamte Verbrennungsgas durch die Kühler/Filter-Einrichtung hindurchgeht, so dass das Verbrennungsgas wirksam gekühlt und gereinigt und eine normale Entfaltung des Airbags sichergestellt wird.
Wegen der verschiedenen, oben beschriebenen Konstruktionen kann der Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung das Gaserzeugungsmaterial vollständig und voraussagbar innerhalb einer erwünschten Zeitdauer verbrennen.
In dem Airbag-Gasgenerator dieser Erfindung verhindert die Ausbildung der Flanschabschnitte bei den vorstehenden Ausführungsformen eine übermäßige Verformung des Gehäuses zum Aktivierungszeitpunkt des Airbag-Gasgenerators, wodurch eine normale Verbrennung der Gaserzeugungsmittel und eine normale Strömung des Verbrennungsgases gewährleistet wird, was wiederum eine Dickenverringerung des Gehäuses erlaubt, wodurch Verringerungen bei der Größe und dem Gewicht des Airbag-Gasgenerators möglich sind.
Der Flanschabschnitt, der an dem Diffusorgehäuseteil vorgesehen ist, schließt die Gefahr aus, dass der Insasse auf der Airbagseite verletzt wird, sollte der geschweißte Abschnitt zerbrechen.
Indem das Diffusorgehäuseteil und das Abschlussgehäuseteil durch Pressen gebildet werden, wird eine Verringerung der Herstellungskosten durchgeführt, und die Herstellung des Diffusorgehäuseteils und des Abschlussgehäuseteils wird erleichtert.
Die kreisförmigen Abschnitte des Diffusorgehäuseteils oder des Abschlussgehäuseteils oder von beiden sind mit Verstärkungsrippen oder einem Verstärkungsabsatzabschnitt oder mit beidem versehen, um eine Verformung des Gehäuses, insbesondere seiner kreisförmigen Abschnitte, zu verhindern, wenn der Airbag-Gasgenerator betätigt wird. Dies wiederum verhindert einen Umgehungsdurchgang des Verbrennungsgases zwischen den Innenflächen der kreisförmigen Abschnitte und den Endseiten der Kühl-/Filter-Einrichtung, so dass das normale Entfalten des Airbags gewährleistet ist, wenn er aktiviert wird.

Claims

Gasgenerator für einen Airbag, der umfasst: ein Gehäuse (3) mit einer Mehrzahl von Gasauslassöffnungen (7), welches eine Verbrennungskammer (22) bildet, eine in dem Gehäuse (3) angebrachte Zündeinrichtung, ein Gaserzeugungsmaterial (25), das um die Zündeinrichtung herum angebracht ist, und eine Kühl-/Filtereinrichtung (5), die um das Gaserzeugungsmaterial herum angeordnet ist, wobei das Gehäuse (3) eine äußere Umfangswand aufweist, die die Gasauslassöffnungen (7) enthält, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) das Gaserzeugungsmaterial (25) umgibt und einschließt, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) einen Außenumfang hat, der weiterhin einen Raum (28) zwischen dem Außenumfang und dem Innern der äußeren Umfangswand des Gehäuses (3) bildet, wobei der Raum (28) die Gleichmäßigkeit des durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmaterials (25) entstandenen Verbrennungsgasstromes verbessert, der einen Abschnitt der Kühl-/Filtereinrichtung (5) durchquert, und wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) das Verbrennungsgas kühlt und/oder die im Verbrennungsgas enthaltenen Partikel vor der Abgabe des Verbrennungsgases aus den Gasauslassöffnungen (7) des Gehäuses (3) zurückhält, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (28), der von der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und der äußeren Umfangswand des Gehäuses (3) gebildet wird, einen ringförmigen Querschnitt mit einer Fläche St hat, wobei die gesamte offene Fläche der Gasauslassöffnungen (7) A_t ist und wobei das Gesamtverhältnis S_t/A_t nicht kleiner als 1 ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) weiterhin eine äußere Schicht (129) zur Unterdrückung der Volumenzunahme am Umfang aufweist, um die Formbeständigkeit der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und des gebildeten Raumes (28) zu gewährleisten.
Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gasgeneratorgehäuse eine obere Platte, eine untere Platte und eine äußere Umfangswand aufweist, die die Gasauslassöffnungen (7) enthält, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) im Wesentlichen eine ringförmige Struktur ist, die sich zwischen der oberen Platte und der unteren Platte erstreckt, und der Gasgenerator weiterhin eine ringförmige Abschirmung (432) aufweist, die sich über wenigstens die Verbindungsstelle zwischen der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und der oberen Platte innerhalb der Verbrennungskammer (22) erstreckt, um zwischen der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und der oberen Platte eine Abkürzung des Weges des Verbrennungsgases zu den Auslassöffnungen (7) auszuschließen.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gaserzeugungsmaterial ein azidfreies Material ist und wobei die Gesamtfläche der Auslassöffnungen (7) pro Volumen des in dem Gehäuse erzeugten Verbrennungsgases im Bereich von 0,5 bis 2,50 cm²/mol liegt und der maximale Innendruck im Gasgenerator dadurch in einem Bereich von 100 bis 300 kg/cm² gesteuert wird.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gaserzeugungsmaterial eine feste Zusammensetzung hat, welche eine organische Stickstoffverbindung enthält, und angrenzend an die Zündvorrichtung in der Verbrennungskammer (22) angeordnet ist, wobei das Gaserzeugungsmaterial eine Zerfallstemperatur von 330°C oder niedriger und eine Verbrennungstemperatur von 2000°K oder mehr hat.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verhältnis der Fläche St zur Gesamtfläche A_t, d. h. S_t/A_t, zwischen 1 und 10 liegt.
Gasgenerator nach Anspruch 6, wobei das Verhältnis der Fläche S_t zur Summe A_t, d. h. S_t/A_t, zwischen 2 und 5 liegt.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kühl-/ Filtereinrichtung (5) eine Fülldichte von 3,0–5,0 g/cm³ hat.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) aus einem Metallsieb mit einem Drahtdurchmesser von 0,3– 0,6 mm besteht.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die Kühl-/Filtereinrichtung (5) zwischen der oberen Platte und der unteren Platte erstreckt und ein oberes Ende und ein unteres Ende der Kühl-/Filtereinrichtung (5) die obere Platte bzw. die untere Platte berühren.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Raum (28) eine radiale Breite von 1,0–4,0 mm hat.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Raum (28) vom Außenumfang der Kühl-/Filtereinrichtung (5), der äußeren Umfangswand des Gehäuses, der oberen Platte und der unteren Platte gebildet wird.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die Schicht zur Unterdrückung der Volumenzunahme die Ausdehnung der Kühl-/Filtereinrichtung verhindert.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei die Schicht zur Unterdrückung der Volumenzunahme (129) ein perforiertes Zylinderelement ist, das über eine äußere Umfangsfläche der Kühl-/Filtereinrichtung (5) passt.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Schicht zur Unterdrückung der Volumenzunahme (129) eine Metallsiebschicht ist, die auf der Außenseite der Kühl-/Filtereinrichtung ausgebildet ist.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, der weiterhin umfasst: einen im Gehäuse (3) angeordneten Innenzylinder (4), wobei der Innenzylinder (4) eine Aufnahmekammer (17) für die Zündeinrichtung bildet, in der die Zündeinrichtung angebracht wird, sowie die Verbrennungskammer (22) zum Speichern des Gaserzeugungsmaterials und die Kühl-/Filtereinrichtung (5).
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) eine flammhemmende Platte (60) hat, die so angeordnet ist, dass sie zu Durchlassöffnungen (21) im Innenzylinder (4) weist und eine innere Umfangsfläche der Kühl-/Filtereinrichtung (5) (5) abdeckt, wobei die Durchlassöffnungen (21) dazu ausgelegt sind, die Flammen von der Zündeinrichtung zur Verbrennungskammer (22) zu lenken.
Gasgenerator nach Anspruch 17, wobei die Kühl-/Filtereinrichtung (5) ein Halteelement (38) aufweist, das eine Verschiebung der Kühl-/Filtereinrichtung (5) verhindert, wobei das Haltelement (38) eine flammhemmende Platte (60) aufweist.
Gasgenerator nach Anspruch 16 oder 17, wobei die flammhemmende Platte (60) eine Höhe von annähernd 8–15 mm hat.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die flammhemmende Platte (60) die in radialer Richtung des Gehäuses (3) erzeugten Flammen in axiale Richtung des Gehäuses (3) umlenkt.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die flammhemmende Platte (60) einen zylindrischen Wandabschnitt und einen integ ral mit dem zylindrischen Wandabschnitt ausgebildeten kreisförmigen Abschnitt hat, um einen Stirnabschnitt der Kühl-/Filtereinrichtung (5) abzudecken.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 21, wobei die ringförmige Abschirmung (432) ein Plattenelement ist, welches einen kreisförmigen Abschnitt (436), der eine Stirnöffnung der Kühl-/Filtereinrichtung (5) verschließt, und einen Umfangswandabschnitt (434) aufweist, der integral mit dem kreisförmigen Abschnitt (436) ausgebildet ist und mit einer inneren Umfangsfläche der Kühl-/Filtereinrichtung (5) in Eingriff kommt.
Gasgenerator nach Anspruch 22, wobei das Plattenelement eine Mittelöffnung (435) in dem kreisförmigen Abschnitt (436) hat, die über einen äußeren Umfangsabschnitt des Innenzylinders (4) passt, der die Kammer der Zündvorrichtung (17) bildet.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 23, wobei ein geneigter Abschnitt (431), der in Bezug auf eine Mittelachse des Gasgenerators geneigt ist, an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (3) zwischen der äußeren Umfangswand des Gehäuses (3) und der Kühl-/Filtereinrichtung (5) ausgebildet ist.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei wenigstens eine der Stirnflächen der Kühl-/Filtereinrichtung (5) durch Anschweißen an einer Innenfläche des Gehäuses gesichert ist.
Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, der weiterhin umfasst: einen perforierten Korb (2650), der zwischen dem Gaserzeugungsmaterial und einer inneren Umfangsfläche der Kühl-/Filtereinrichtung (5) angeordnet ist.
Gasgenerator nach Anspruch 26, wobei der perforierte Korb (2650) in Kontakt mit dem Gaserzeugungsmaterial und der inneren Umfangsfläche ist.
Gasgenerator nach Anspruch 26 oder 27, wobei der perforierte Korb (2650) eine Mehrzahl von in ihm ausgebildeten Durchlassöffnungen (2651) hat.
Gasgenerator nach Anspruch 28, wobei eine Größe jeder Durchlassöffnung (2651) so festgelegt ist, dass der perforierte Korb (2650) einen direkten Kontakt des azidfreien Gaserzeugungsmaterials mit der inneren Umfangswand verhindert.
Gasgenerator nach Anspruch 28, wobei eine Gesamtfläche der Durchlassöffnungen (2651) so festgelegt ist, dass ein Druck außerhalb des perforierten Korbes (2650) auf weitgehend demselben Druck wie im Innern des perforierten Korbes (2650) aufrechterhalten wird, wenn das azidfreie Gaserzeugungsmaterial das Verbrennungsgas erzeugt.
Gasgenerator nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der perforierte Korb (2650) aus wenigstens einer Umfangswand (2652) mit der Mehrzahl von Durchlassöffnungen (2651) und aus einer kreisförmigen Platte zum Abdecken eines Stirnbereiches der Kühl-/Filtereinrichtung (5) besteht.
Airbag-Vorrichtung, die umfasst: einen Gasgenerator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, einen Stoßfühler (81) zum Erfassen eines Stoßes und zur Ausgabe eines Stoßerfassungssignals; eine Steuereinheit (82) zum Erhalt des Stoßerfassungssignals und zur Ausgabe eines Ansteuersignals an die Zündeinrichtung im Airbag-Gasgenerator, einen Airbag (84), der durch Aufnahme von Gas, das von dem Airbag-Gasgenerator erzeugt wird, aufgeblasen wird, und ein Modulfach (83) zur Unterbringung des Airbags (84).
Verfahren zur Abgabe von Verbrennungsgas aus einem Airbag-Gasgenerator, welcher eine Gehäuse mit einer oberen Platte, einer unteren Platte und einer äußeren Umfangswand aufweist, die mit Gasauslassöffnungen (7) versehen ist, wobei das Gehäuse (3) ein Gaserzeugungsmaterial enthält, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Kühl-/Filtereinrichtung (5) darin vorgesehen ist, um das Verbrennungsgas wenigstens entweder zu kühlen oder zu filtern, welches umfasst: das Erzeugen des Verbrennungsgases innerhalb des Gehäuses (3), das Verhindern einer Umgehung des Verbrennungsgases zwischen dem Gehäuse (3) und der Kühl-/Filtereinrichtung (5), indem eine ringförmige Abschirmung (432) geschaffen wird, die einen Abschnitt bedeckt, in dem die Kühl-/Filtereinrichtung (5) wenigstens entweder an die obere Platte oder an die untere Platte anstößt, Hindurchleiten des Verbrennungsgases durch einen Raum (28), der zwischen einem Außenumfang der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und einer Innenfläche der äußeren Umfangswand ausgebildet ist, um sicherzustellen, dass das Verbrennungsgas einen gesamten Abschnitt der Kühl-/Filtereinrichtung (5) gleichmäßig passiert, und gekennzeichnet durch die Abgabe des Verbrennungsgases an die Außenseite des Gehäuses (3), während ein Innendruck in dem Gehäuse (3) durch Einstellung einer Gesamtöffnungsfläche der Gasauslassöffnungen (7) derart gesteuert wird, dass der von der Kühl-/Filtereinrichtung (5) und der äußeren Umfangswand des Gehäuses (3) gebildete Raum (28) einen ringförmigen Querschnitt mit einer Fläche St hat, wobei die gesamte offene Fläche der Auslassöffnungen (7) A_t ist und wobei das Gesamtverhältnis S_t/A_t nicht kleiner als 1 ist.