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Dokumentenidentifikation DE102005022760A1 23.11.2006
Titel Gassackmodul
Anmelder TRW Automotive GmbH, 73553 Alfdorf, DE
Erfinder Debler, Jens, 73525 Schwäbisch Gmünd, DE;
Lutz, Joachim, 73579 Schechingen, DE
Vertreter Prinz und Partner GbR, 80335 München
DE-Anmeldedatum 18.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005022760
Offenlegungstag 23.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.2006
IPC-Hauptklasse B60R 21/26(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Bei hohen Umgebungstemperaturen kommt es zu einer Selbstentzündung des pyrotechnischen Brennstoffs (22) in einem Gasgenerator (16). Das Modulgehäuse (12) eines Gassackmoduls (10) ist so ausgebildet, daß in diesem Fall im Bereich eines Wandabschnitts (26) des Gehäuses eine vorbestimmte Öffnung (28) entsteht und dadurch eine zweite Ausströmöffnung (20) des Gasgenerators (16) freigegeben wird, die im Auslösefall bei normalen Umgebungstemperaturen verschlossen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul.

Gassäcke, die bei einem Unfall von einem Gasgenerator mit unter Druck stehendem Gas befüllt werden, um den Fahrzeuginsassen vor Kontakt mit Fahrzeugteilen zu bewahren, sind mittlerweile in Personenkraftwagen zum Standard geworden. Um sicherzustellen, daß im Fall eines Fahrzeugbrands von einem Gasgenerator keine Gefährdung für Fahrzeuginsassen oder Retter ausgehen kann, müssen Gasgeneratoren dem sogenannten Bonfire-Test der deutschen Bundesanstalt für Materialprüfung unterzogen werden, bei dem ein Gasgenerator für längere Zeit einer erhöhten Umgebungstemperatur von etwa 100 bis 180 °C ausgesetzt wird. Der Gasgenerator soll so ausgelegt sein, daß sich das in ihm enthaltene gaserzeugende Material selbst entzündet und kontrolliert abbrennt.

Durch die Erfindung wird ein Gassackmodul geschaffen, das bei guten Gassackaufblaseigenschaften wenig aufwendig zu fertigen ist und dennoch unter Bonfire-Bedingungen eine hohe Sicherheit bietet.

Dies wird erreicht, indem bei einem Gassackmodul ein Modulgehäuse vorgesehen ist und ein im Modulgehäuse aufgenommener Gasgenerator, der einen pyrotechnischen Brennstoff enthält und wenigstens eine erste und eine zweite Ausströmöffnung aufweist. Die zweite Ausströmöffnung ist im Auslösefall bei normalen Umgebungstemperatur verschlossen (also bei einem normalen Auslösen bei einem Unfall). Ein Wandabschnitt des Modulgehäuses ist so ausgebildet, daß bei Einwirkung einer hohen Umgebungstemperatur (also z.B. bei einem Bonfire-Test) bei einer Selbstentzündung des Brennstoffs im Bereich des Wandabschnitts eine vorbestimmte Öffnung entsteht und dadurch die zweite Ausströmöffnung freigegeben wird. Einerseits kann hierdurch eine Schubneutralität des Gasgenerators ganz oder teilweise erreicht oder wieder hergestellt werden. Da sich das Gehäuse öffnet, wird aber andererseits auch ein guter Teil des entstehenden Gases direkt aus dem Gassackmodul abgeleitet, so daß es nicht zu einer Entfaltung des Gassacks kommen muß.

Im folgenden wird vereinfachend stets nur von einer ersten bzw. zweiten Ausströmöffnung gesprochen. Hierunter sind aber selbstverständlich auch jeweils mehrere erste bzw. zweite Ausströmöffnungen oder auch ein oder mehrere Bereiche mit jeweils mehreren Ausströmöffnungen zu verstehen, wie dies von herkömmlichen Gasgeneratoren bekannt ist.

Bevorzugt besteht der Wandabschnitt aus einem Kunststoff. Dieser kann bezüglich Material und Dicke so gewählt werden, daß unter den Bedingungen eines Bonfire-Tests eine vorbestimmte Erweichung oder ein Schmelzen des Wandabschnitts eintritt. Der Gasdruck im Gasgenerator bei der Selbstentzündung des Brennstoffes ist dann bevorzugt ausreichend, um die Wandung aufzudrücken und die Öffnung zu schaffen. Ist der Wandabschnitt vorher weggeschmolzen, ergibt sich die Öffnung auf diese Weise.

Der Wandabschnitt kann ohne eine Änderung der Wandstärke in einen angrenzenden Wandbereich übergehen. Es müssen also keine Schwächungszonen wie Reißlinien oder dergleichen vorgesehen sein, die den Fertigungsaufwand des Modulgehäuses erhöhen würden.

Vorteilhaft zeigt der Gasgenerator bei freigegebener zweiter Ausströmöffnung ein schubneutrales Ausströmverhalten. Es kann also ein an sich schubneutraler Gasgenerator eingesetzt werden, bei dem eine oder mehrere Ausströmöffnungen beim Einbau in das Modulgehäuse verschlossen werden. Dies sind normalerweise diejenigen Ausströmöffnungen, die vom Gassack wegzeigen. Zum Aufblasen des Gassacks strömt das Gas dann nur durch die erste Ausströmöffnung in den Gassack ein und befüllt diesen. Nur unter Bonfire-Bedingungen, wenn sich das Gehäuse öffnet und die zweite Ausströmöffnung freigegeben wird, erhält der Gasgenerator seine Schubneutralität zurück.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausströmöffnung durch ein Verschlußmittel verschlossen, und das Verschlußmittel löst sich bei der Entstehung der Öffnung im Wandabschnitt von der zweiten Ausströmöffnung. Bei der Auslösung unter normalen Umgebungstemperaturen strömt Gas nur aus der ersten Ausströmöffnung aus dem Gasgenerator aus.

Bevorzugt ist das Verschlußmittel ein vom Gasgenerator und vom Modulgehäuse separates Bauteil.

Wenn das Verschlußmittel zwischen dem Gasgenerator und dem Wandabschnitt liegt, müssen nicht unbedingt zusätzliche Befestigungen für das Verschlußmittel vorgesehen sein.

Das Verschlußmittel kann z.B. plattenförmig oder als Stopfen ausgebildet sein. Ähnlich wie beim Wandabschnitt ist es vorteilhaft, wenn das Verschlußmittel aus einem Kunststoff besteht. Dann kann z.B. unter den Bedingungen eines Bonfire-Tests eine Erweichung oder ein Schmelzen des Verschlußmittels eintreten, wodurch dem bei der Selbstentzündung des Brennstoffs im Gasgenerator entstehenden Gasdruck wenig oder kein Widerstand zur Freigabe der zweiten Ausströmöffnung entgegengesetzt wird.

Die Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand zweier Ausführungsformen detaillierter beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gassackmodul gemäß einer ersten Ausführungsform bei der Aktivierung bei normaler Umgebungstemperatur;

2 das Gassackmodul aus 1 bei einer Aktivierung bei erhöhter Umgebungstemperatur;

3 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gassackmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform bei Aktivierung bei normaler Umgebungstemperatur; und

4 das Gassackmodul aus 3 bei Aktivierung bei erhöhter Umgebungstemperatur.

1 zeigt ein Gassackmodul 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. In einem wannenförmigen Modulgehäuse 12 aus Kunststoff ist ein Gassack 14 aufgenommen, der vor Aktivierung des Gassackmoduls 10 gefaltet im Modulgehäuse 12 angeordnet ist. Im Modulgehäuse 12 und im Gassack 14 liegt ein Gasgenerator 16, hier ein langgestreckter Rohrgasgenerator, der diametral gegenüberliegend eine erste Ausströmöffnung 18 und eine zweite Ausströmöffnung 20 aufweist. Die Begriffe „erste" und „zweite" Ausströmöffnung sind so aufzufassen, daß darunter auch eine oder mehrere Gruppen von Ausströmöffnungen fallen, die entsprechend der gezeigten ersten und zweiten Ausströmöffnung 18, 20 angeordnet sind.

Der Gasgenerator 16 ist an sich (d.h. vor seiner Montage) schubneutral, d.h. bei der Zündung von pyrotechnischem Brennstoff 22 in seinem Inneren (hier angedeutet durch die Tabletten in 1) strömt das entstehende Gas so durch die Ausströmöffnungen 18, 20 aus, daß der Gasgenerator 16 keinen Bewegungsimpuls erhält.

Bevor der Gasgenerator 16 in das Modulgehäuse 12 eingesetzt wird, wird jedoch die zweite Ausströmöffnung 20 durch ein Verschlußmittel, in dieser Ausführungsform in Form eines Stopfens 24 aus einem thermoplastischen Kunststoff gasdicht verschlossen. Ein Vorsprung des Stopfens 24 ragt durch die zweite Ausströmöffnung 20 hindurch in das Innere des Gasgenerators 16 und klemmt in der Ausströmöffnung 20. Ein den Vorsprung umgebender Bereich des Stopfens 24 liegt zwischen dem Gasgenerator 16 und einem Wandabschnitt 26 des Modulgehäuses 12 und liegt sowohl an der Außenwand des Gasgenerators 16 als auch an der Innenwand des Modulgehäuses 12 im Bereich des Wandabschnitts 26 an. Der Wandabschnitt 26 beschreibt den Bereich der Wandung des Modulgehäuses 12, der unmittelbar in der Nähe der zweiten Ausströmöffnung 20 liegt.

Sollten mehrere der zweiten Ausströmöffnung 20 entsprechende Ausströmöffnungen vorhanden sein, sind diese hier alle entsprechend durch ein oder mehrere Verschlußmittel zunächst verschlossen, auch wenn hier nur ein Verschlußmittel gezeigt ist.

Bei einer Aktivierung des Gassackmoduls 10 bei einer normalen Umgebungstemperatur (also etwa –40 bis +80 °C) bei einem Unfall, wie dies in 1 gezeigt ist, wird der Brennstoff 22 durch einen (nicht gezeigten) Zünder entzündet und entwickelt Gas. Dieses verläßt den Gasgenerator 16 durch die erste Ausströmöffnung 18 (siehe Pfeil in 1). Die zweite Ausströmöffnung 20 bleibt durch den Stopfen 24, der durch die Wand des Modulgehäuses 12 gehalten wird, gasdicht verschlossen. Das ausströmende Gas befüllt den Gassack 14 und entfaltet diesen auf bekannte Weise.

2 zeigt das Gassackmodul 10 bei erhöhten Umgebungstemperaturen (100–180 °C), wie sie z.B. bei einem Bonfire-Test über einen längeren Zeitraum auftreten. Das gesamte Modulgehäuse 12 oder aber nur der Wandabschnitt 26 bestehen aus einem geeigneten thermoplastischen Kunststoff, der bei derartigen Bedingungen erweicht oder sogar flüssig wird. Bei diesen Temperaturen kommt es nach einer gewissen Zeit zu einer Selbsterzündung des Brennstoffs 22 im Inneren des Gasgenerators 16. Da der Wandabschnitt 26 aufgrund der Erweichung oder Verflüssigung dem Gasdruck keinen nennenswerten Widerstand mehr entgegensetzen kann, wird durch den Gasdruck der Stopfen 24 aus der zweiten Ausströmöffnung 20 herausgeschoben und das Modulgehäuse 12 im Bereich des Wandabschnitts 26 aufgedrückt, so daß eine vorbestimmte Öffnung 28 entsteht (dort, wo in 1 der Wandabschnitt 26 gewesen ist). Hierdurch ist die zweite Ausströmöffnung 20 freigegeben, und Gas kann auch durch diese ausströmen.

In der gezeigten Ausführungsform besteht auch der Stopfen 24 aus einem thermoplastischen Kunststoff mit derartigen Eigenschaften. Unter Bonfire-Test-Bedingungen erweicht oder verflüssigt sich das Material des Stopfens 24. So kann der Stopfen 24 durch den Gasdruck ohne nennenswerten Widerstand von der zweiten Ausströmöffnung 20 entfernt werden. Der Gasgenerator 16 ist jetzt wieder schubneutral. Außerdem verläßt ein Teil des Gases das Modulgehäuse 12, ohne in den Gassack 14 einzuströmen. (Der Gassack 14 ist in 2 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen).

Im Gassack 14 kann im Bereich des Wandabschnitts 26 z.B. eine Reißlinie vorgesehen sein, so daß sich auch der Gassack 14 öffnet, um den Stopfen 24 austreten zu lassen. Alternativ kann auch das Gassackgewebe so erweichen oder sogar schmelzen, daß sein Widerstand durch den Gasdruck im Inneren des Gasgenerators 16 leicht überwunden werden kann.

In den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Gassackmoduls 110 gezeigt.

Die Ausbildung ist sehr ähnlich wie die der gerade beschriebenen ersten Ausführungsform. Allerdings ist hier das Verschlußmittel durch eine Platte 124 gebildet, die einen Vorsprung aufweist, der in die zweite Ausströmöffnung 20 hineinragt. Die Platte 124 kann aus einem Metallblech oder einem Kunststoff bestehen, der erweicht oder teilweise schmilzt.

Der Wandabschnitt 126 ist an die Form des Verschlußmittels angepaßt, so daß die Platte 124 zwischen dem Gasgenerator 16 und dem Modulgehäuse 12 gesichert ist.

Analog zum ersten Fall erweicht oder schmilzt bei Einwirkung einer hohen Umgebungstemperatur unter Bonfire-Bedingungen der Kunststoff des Modulgehäuses 12, so daß bei einer Selbstentzündung oder gezielten Zündung des gaserzeugenden Brennstoffs 22 (siehe 1) sich unter dem im Inneren des Gasgenerators 16 herrschenden Gasdruck der Wandabschnitt 126 öffnet und eine Öffnung 128 entsteht. Die Platte 124 ist auf einer Seite 130 am Gasgenerator 16bleibend z.B. über ein Scharnier befestigt und schwenkt nun nach außen auf, so daß die zweite Ausströmöffnung 20 freigegeben wird. Die Gasströme in den in 3 und 4 gezeigten Fällen sind analog zu denen in 1 und 2.

In den gezeigten Ausführungsformen besteht hinsichtlich Material und Wandstärke kein Unterschied zwischen dem Wandabschnitt 26, 126 und den direkt angrenzenden Wandbereichen des Modulgehäuses 12. Insbesondere ist keine Reißlinie oder andere Schwächungszone vorgesehen, und die Wandstärke ist gleich.

Jedoch wäre es auch denkbar, bekannte Schwächungszonen einzusetzen oder den Wandabschnitt 26, 126 dünner auszuführen als das restliche Modulgehäuse 12.

Das Modulgehäuse 12 könnte auch aus zwei oder mehr unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei für den Wandabschnitt 26, 126 ein Material mit einer niedrigen Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur verwendet wird, während das restliche Modulgehäuse 12 unter den Bedingungen des Bonfire-Tests noch seine Stabilität behält.

In beiden gezeigten Ausführungsformen ist das Verschlußmittel ein vom Gasgenerator und vom Modulgehäuse 12 separates Bauteil. Es wäre aber auch möglich, den Wandabschnitt 26, 126 so zu formen, daß ein Vorsprung des Wandabschnitts 26, 126 selbst zunächst in die zweite Ausströmöffnung 20 eingreift und diese zumindest weitgehend gasdicht verschließt. Dann könnte auf ein separates Verschlußmittel verzichtet werden.

Das gezeigte Gassackmodul 10, 110 läßt sich z.B. auf der Beifahrerseite eines Personenkraftwagens einsetzen. Andere Einsatzmöglichkeiten sind natürlich auch denkbar, genauso kann das Prinzip der Erfindung auf andere Gassackmodule mit anders geformten Gehäusen bzw. Gasgeneratoren übertragen werden. Genauso sind die einzelnen Merkmale der beiden Ausführungsformen durch den Fachmann nach Belieben austauschbar oder kombinierbar.


Anspruch[de]
Gassackmodul mit

einem Modulgehäuse (12) und

einem im Modulgehäuse (12) aufgenommenen Gasgenerator (16), der einen pyrotechnischen Brennstoff (22) enthält und wenigstens eine erste und eine zweite Ausströmöffnung (18, 20) aufweist,

wobei die zweite Ausströmöffnung (20) im Auslösefall bei normalen Umgebungstemperaturen verschlossen ist

und ein Wandabschnitt (26; 126) des Modulgehäuses (12) so ausgebildet ist, daß bei Einwirkung einer hohen Umgebungstemperatur bei einer Selbstentzündung des Brennstoffs (22) im Bereich des Wandabschnitts (26; 126) eine vorbestimmte Öffnung (28) entsteht und dadurch die zweite Ausströmöffnung (20) freigegeben wird.
Gassackmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt (26; 126) aus einem Kunststoff besteht. Gassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Bedingungen eines Bonfire-Tests eine Erweichung oder ein Schmelzen des Wandabschnitts (26; 126) eintritt. Gassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandabschnitt (26; 126) ohne eine Änderung der Wandstärke in einen angrenzenden Wandbereich übergeht. Gassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (16) bei freigegebener zweiter Ausströmöffnung (20) ein schubneutrales Ausströmverhalten zeigt. Gassackmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausströmöffnung (20) durch ein Verschlußmittel verschlossen ist und sich das Verschlußmittel bei der Entstehung der Öffnung (28) im Wandabschnitt (26; 126) von der zweiten Ausströmöffnung (20) löst. Gassackmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel zwischen dem Gasgenerator (16) und dem Wandabschnitt (26, 126) liegt. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel ein vom Gasgenerator (16) und vom Modulgehäuse (12) separates Bauteil ist. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel plattenförmig ist. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel als Stopfen (24) ausgebildet ist. Gassackmodul nach einem Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußmittel aus einem Kunststoff besteht. Gassackmodul nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Bedingungen eines Bonfire-Tests eine Erweichung oder ein Schmelzen des Verschlußmittels eintritt.






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