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Dokumentenidentifikation DE69736794T2 09.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000802091
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Aufblasen eines Gaskissens mittels eines durch das Zersetzen eines Gasgenerator-Materials erzeugten Gases und Gasgenerator für Seitenaufprall-Gaskissen
Anmelder Autoliv ASP, Inc., Ogden, Utah, US
Erfinder Rink, Karl K., Liberty, Utah 84310, US
Vertreter Dr. Weber, Dipl.-Phys. Seiffert, Dr. Lieke, 65183 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69736794
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.04.1997
EP-Aktenzeichen 973024615
EP-Offenlegungsdatum 22.10.1997
EP date of grant 11.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/26(2006.01)A, F, I, 20051224, B, H, EP

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen aufblasbare Rückhaltesysteme und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung, wie z. B. einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung zur Verwendung in solchen Systemen.

Es ist bekannt, einen Fahrzeuginsassen durch Verwenden eines Kissens oder Sacks, z. B. eines "Airbags" zu schützen, der mit Gas aufgeblasen/expandiert wird, wenn das Fahrzeug eine plötzliche Abbremsung erfährt, wie z. B. bei einer Kollision. In solchen Systemen ist der Airbag normalerweise in einen nicht aufgeblasenen und gefalteten Zustand aufgenommen, um die Platzanforderungen zu minimieren. Bei der Betätigung des Systems beginnt der Airbag sich in einer Zeit von nicht mehr als einigen Millisekunden mit Gas aufzublasen, das durch eine Vorrichtung erzeugt oder bereitgestellt wird, welche im allgemeinen als ein "Generator" oder "Gasgenerator" bezeichnet wird.

Verschiedene Typen an Generatorvorrichtungen wurden im Stand der Technik zum Aufblasen eines Airbags zur Verwendung in aufblasbaren Rückhaltesystemen offenbart. Generatorvorrichtungen aus dem Stand der Technik schließen Generatoren mit komprimiertem gespeichertem Gas, pyrotechnische Generatoren und hybride Generatoren ein. Leider weist jeder dieser Typen von Generatorvorrichtungen bestimmte Nachteile auf.

Z. B. erfordern Generatoren mit gespeichertem Gas typischerweise die Speicherung eines relativ großen Volumens an Gas bei relativ hohen Drücken. Infolge der hohen Gasspeicherdrücke sind die Wände der Gasspeicherkammern solcher Generatoren typischerweise zur Verstärkung relativ dick. Die Kombination aus großem Volumen und dicken Wänden führt zu relativ schweren und massigen Generatorkonstruktionen.

Hinsichtlich pyrotechnischer Generatoren, in denen Gas aus einem brennbaren, Gas erzeugenden Material gewonnen wird, d.h. einem pyrotechnischen Material, können solche Gas erzeugenden Materialien typischerweise verschiedene unerwünschte Verbrennungsprodukte erzeugen, einschließlich verschiedener fester partikelförmiger Materialien. Die Entfernung eines solchen festen partikelförmigen Materials, wie z. B. durch das Einbauen verschiedener Filtervorrichtungen in und um den Generator herum, erhöht auf unerwünschte Weise die Generatorkonstruktion und die Verarbeitungskomplexität und sie kann die damit verbundenen Kosten erhöhen. Darüber hinaus kann die Temperatur der aus solchen Generatorvorrichtungen emittierten Gase typischerweise zwischen ungefähr 500 °F (260 °C) und 1.200 °F (649 °C) variieren, in Abhängigkeit von verschiedenen miteinander verbundenen Faktoren einschließlich des erwünschten Niveaus der Generatorleistung, sowie z. B. dem Typ und der Menge des Gas erzeugenden Materials, das darin verwendet wird. Folglich sind Airbags in Verbindung mit solchen Generatorvorrichtungen im allgemeinen aus Materialien konstruiert oder mit diesen beschichtet, welche solch hohen Temperaturen widerstehen. Zum Beispiel kann ein beispielsweise aus Nylongewebe konstruierter Airbag, wie um einem Durchbrennen infolge des Aussetzens solch hoher Temperaturen zu widerstehen, so präpariert sein, daß das Nylongewebematerial mit Neopren beschichtet ist oder einer oder mehrere Neopren-beschichtete Nylonflicken an den Orten des Airbags angeordnet sind, an denen das heiße Gas zunächst auftrifft. Es ist offensichtlich, daß solche speziell hergestellten oder präparierten Airbags typischerweise teurer herzustellen und zu produzieren sind.

Hybride Generatoren, in denen das den Airbag aufblasende Gas aus einer Kombination von gespeichertem komprimiertem Gas und einer Verbrennung eines pyrotechnischen, Gas erzeugenden Materials herrührt, führen typischerweise zu einem Gas, das einen relativ hohen Partikelgehalt aufweist.

US-Patent Nr. 5,470,104, Smith et al., erteilt am 28. November 1995 und US-Patent Nr. 5,494,312, Rink, erteilt am 27. Februar 1996 offenbaren einen neuen Typ von Generatorvorrichtung, welcher ein Treibstoffmaterial in der Form eines Fluids, z. B. in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit, eines fein verteilten Feststoffs oder eine oder mehrere Kombinationen davon aufweist, die entwickelt wurden. Z. B. wird in einer solchen Generatorvorrichtung der fluide Brennstoff verbrannt, so daß Gas erzeugt wird, das mit einer Menge von gespeichertem, unter Druck stehendem Gas in Kontakt tritt, so daß Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der entsprechenden aufblasbaren Vorrichtung erzeugt wird.

Während solch ein Generatortyp erfolgreich zumindest teilweise einige der mit den zuvor genannten Typen von Generatorvorrichtungen verbundenen Probleme überwinden kann, gibt es eine fortbestehende Notwendigkeit für und eine Nachfrage nach einer sicheren, einfachen, effektiven und ökonomischen Vorrichtung und einer Technik zum Aufblasen einer aufblasbaren Vorrichtung, wie z. B. einem Airbag.

Darüber hinaus gibt es eine Notwendigkeit für und eine Nachfrage nach zusätzlichen neuen Generatorkonstruktionen, um die Anforderungen an die Konstruktion des aufblasbaren Rückhaltesystems für bestimmte Fahrzeuganwendungen zu erfüllen.

Auch ergibt es eine Notwendigkeit für oder Nachfrage nach Airbaggeneratoren, die: die Handhabungsanforderungen reduzieren oder minimieren; unschädliche Aufblasgase mit relativ geringer Temperatur erzeugen; eine kompakte Größe aufweisen können, um die Platzanforderungen zu minimieren und in denen die Materialien, welche bei Aktivierung des Generators dazu dienen, Gas zu erzeugen oder zu bilden; die Risiken oder Gefahren einer Degradierung (thermisch oder sonstige) mit der Zeit, wenn der Generator auf eine Aktivierung wartet, zu vermeiden oder zu minimieren.

Darüber hinaus können solche Vorrichtungen, da mindestens einige der oben identifizierten Typen von Aufblasvorrichtungen aus dem Stand der Technik mehrere Materialien zur Aufblasgaserzeugung oder -herstellung erfordern oder auf ihnen beruhen, erhöhte Kosten und einen erhöhten Aufwand bei der Herstellung und bei der Handhabung solcher Materialien erfordern.

Daher gibt es eine Notwendigkeit für und Nachfrage nach Generatorvorrichtungen, welche die Anzahl oder die Typen von Gas erzeugenden oder herstellenden Materialien, die darin benötigt werden, reduzieren oder vereinfachen und welche die mit der Herstellung und Produktion der Generatorvorrichtung verbundenen Kosten und Ausgaben reduzieren.

Noch darüber hinaus erfordern viele der oben identifizierten Typen von Generatorvorrichtungen aus dem Stand der Technik eine oder mehrere Verbrennungsreaktionen zur Gaserzeugung oder -herstellung oder sie beruhen darauf. Verbrennungsreaktionen umfassen typischerweise steile Temperaturgradienten und Lumineszenz, die beide normalerweise als problematisch bei der Generatorkonstruktion in aufblasbaren Rückhaltesystemen betrachtet werden.

Typischerweise tritt die Verbrennung eines Brennstoffs oder eines Oxidationsmittels nur unter bestimmten passenden Bedingungen auf. Es ist häufig angebracht, die Ausdrücke "Begrenzung der Entflammbarkeit" und "Äquivalenzverhältnis" zu verwenden, wenn versucht wird, die Fähigkeit der Kombination von Reaktanten eine Verbrennungsreaktion zu vollziehen, auszudrücken. Ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidationsmittel mit oder ohne das Vorhandensein von inerten Materialien, die z. B. als Verdünnungsmittel dienen, wird normalerweise nur innerhalb eines bestimmten Bereichs von Äquivalenzverhältnissen zünden und verbrennen. Wenn bestimmte Parameter des Gemischs in ausreichender Stärke geändert werden, wird das Gemisch nicht entflammbar. Bei gegebenen Betriebsbedingungen wird der Entflammbarkeitsbetriebsparameter, bei dem gerade nicht-ausreichend Brennstoff vorliegt, um ein entflammbares Gemisch zu bilden, häufig als die "magere Grenze" der Entflammbarkeit bezeichnet. Umgekehrt wird der Entflammbarkeitsbetriebsparameter, bei dem für gegebene Betriebsbedingungen gerade ein Überschuß an Brennstoff vorhanden ist, um ein entflammbares Gemisch zu bilden, häufig als die "fette Grenze" der Entflammbarkeit bezeichnet. Da ein stöchiometrisches Verbrennungsreaktionsverhältnis für jedes Brennstoff- und Oxidationsmittelgemisch definiert werden kann, können die Entflammbarkeitsgrenzen für ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidationsmittel in Form des Äquivalenzverhältnisses ausgedrückt werden. Die Äquivalenzverhältnisse bei den Entflammbarkeitsgrenzen werden als die "kritischen Äquivalenzverhältnisse" bezeichnet.

Typischerweise sind die Entflammbarkeitsgrenzen für ein bestimmtes Brennstoff- und Oxidationsmittelgemisch stark von dem Druck und der Temperatur des Gemischs abhängig. Im allgemeinen erhöht sich die fette Grenze der Entflammbarkeit stark mit zunehmendem Druck und zunehmender Temperatur. Auf der anderen Seite jedoch nimmt die magere Grenze der Entflammbarkeit relativ nur wenig mit zunehmendem Druck ab.

Darüber hinaus muß, da eine Verbrennung im allgemeinen die Reaktion eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel umfaßt, das Verhältnis (z. B. Kontakt, Anordnung und Speicherung) des Brennstoffs und des Oxidationsmittels typischerweise sorgfältig gesteuert werden, um eine akzeptable, wiederholbare Leistung zu erreichen.

Daher gibt es eine Notwendigkeit für und eine Nachfrage nach Generatorvorrichtungen und Verfahren zur Gaserzeugung, die zuverlässig die mit Verbrennungsreaktionen zur Gaserzeugung verbundenen Probleme vermeiden oder reduzieren.

Dokument JP 56088804A offenbart eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wie z. B. einer Schwimmweste, mit einer Kammer, welche ein Gasausgangsmaterial, wie z. B. Wasserstoffperoxid, aufnimmt, das eine Zerlegung erfährt, um mindestens ein gasförmiges Zerlegungsprodukt, wie z. B. Sauerstoff, welcher verwendet wird, um die Vorrichtung aufzublasen, zu bilden. Ein Zünder wird verwendet, um die Zerlegung des Gasausgangsmaterials aus der Kammer anzustoßen. Es gibt keine Erwähnung ihrer Verwendung in Automobilen und daher kann man die Vorrichtung nicht notwendigerweise innerhalb der erforderlichen Zeitgrenzen während einer Kollision nutzen. Es verbleibt jedoch eine Notwendigkeit für einen Generator, der ein Gasausgangsmaterial verwendet, welches sich ohne die Notwendigkeit für einen Katalysator zerlegt, so daß es ein inertes Aufblasgas ergibt.

Die vorliegende Erfindung weist eine Vorrichtung zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung auf, wobei die Vorrichtung eine erste Kammer aufweist, die mindestens ein Gasausgangsmaterial aufweist, das mindestens ein gasförmiges Produkt bildet, das verwendet wird, um die Vorrichtung aufzublasen und einen Generator, um die Zerlegung des Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer anzustoßen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasausgangsmaterial N2O, Acetylen und/oder ein auf Acetylen basierendes Material aufweist.

Die Erfindung umfaßt darüber hinaus eine Aufblasvorrichtung für eine aufblasbare Einrichtung, die erste und zweite Kammern aufweist.

Die erste Kammer ist so ausgestaltet, daß sie sich öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg innerhalb der ersten Kammer erfaßt wird, wodurch bei mindestens einem Teil der Zerlegungsprodukte, die mindestens einen Teil des mindestens einen gasförmigen Zerlegungsprodukts aufweisen, aus der ersten Kammer austritt.

Nach dem Öffnen der ersten Kammer ist die zweite Kammer, die einen Vorrat an mit unter Druck stehendem, gespeichertem Gas enthält, in Fluidverbindung mit der ersten Kammer und die Zerlegungsprodukte, die aus der ersten Kammer austreten, mischen sich mit dem unter Druck stehenden, gespeicherten Gas, so daß ein Aufblasgas gebildet wird. Das Mischen der aus der ersten Kammer austretenden Zerlegungsprodukte mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas, um ein Aufblasgas zu erzeugen, erhöht die Temperatur und den Druck innerhalb der zweiten Kammer. Die zweite Kammer ist so eingerichtet, daß sie sich öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg in der zweiten Kammer erfaßt wird, wobei mindestens ein Teil des Aufblasgases aus der zweiten Kammer entweicht, um die Einrichtung aufzublasen.

Die Erfindung weist auch einen mehrstufigen Airbaggenerator auf, mit einer ersten Kammer, welches mindestens ein Gasausgangsmaterial aufweist, das so ausgestaltet ist, daß es eine Zerlegung bei Betätigung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens einem gasförmigen Zerlegungsprodukt zur Verwendung beim Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung gebildet werden. Der Generator weist auch einen Zünder und eine Kammeröffnungseinrichtung auf. Der Zünder zündet die Zerlegung des mindestens einen Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer. Die Kammeröffnungseinrichtung ist so eingerichtet, daß sie selektiv eine Kammer des Generators öffnet, wodurch der Inhalt der selektiv geöffneten Kammer zumindest teilweise aus dem Generator entweicht.

Die Erfindung weist darüber hinaus Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug auf.

Ein solches Verfahren enthält den Schritt des Zerlegens mindestens eines Gasausgangsmaterials in einer ersten Kammer, so daß Zerlegungsprodukte gebildet werden, die mindestens ein gasförmiges Zerlegungsprodukt aufweisen. Aufblasgas mit mindestens einem Teil des mindestens einen gasförmigen Zerlegungsprodukts wird dann aus der Vorrichtung entlassen, so daß die aufblasbare Sicherheitseinrichtung aufgeblasen wird.

Ein weiteres Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug gemäß der Erfindung umfaßt den Schritt des Zerlegens mindestens eines gasförmigen Ausgangsmaterials in einer ersten Kammer, so daß Zerlegungsprodukte gebildet werden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsprodukts, wobei die Zerlegung die Temperatur und den Druck innerhalb der ersten Kammer erhöht.

Die erste Kammer öffnet sich, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg innerhalb der ersten Kammer erfaßt wird. Nach dem Öffnen entweicht mindestens ein Teil der Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines Teils des mindestens einen gasförmigen Zerlegungsprodukts aus der ersten Kammer in eine zweite Kammer. Die zweite Kammer enthält einen Vorrat an unter Druck stehendem, gespeichertem Gas, mit dem sich mindestens ein Teil des gasförmigen Zerlegungsprodukts, das aus der ersten Kammer entwichen ist, mischt, so daß ein Aufblasgas gebildet wird. Das Mischen des gasförmigen Zerlegungsprodukts mit dem unter Druck stehenden, gespeicherten Gas erhöht die Temperatur und den Druck innerhalb der zweiten Kammer.

Die zweite Kammer öffnet sich, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg innerhalb der zweiten Kammer erfaßt wird, so daß das Aufblasgas aus der zweiten Kammer abgegeben wird, so daß die aufblasbare Sicherheitseinrichtung aufgeblasen wird.

Die Erfindung weist auch ein Verfahren für den Betrieb eines mehrstufigen Airbaggenerators auf, der mindestens eine Kammer aufweist. Insbesondere weist der Generator eine erste Kammer auf, die mindestens ein Gasausgangsmaterial aufweist, das so ausgestaltet ist, daß es nach Aktivierung eine Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsprodukts gebildet werden, zur Verwendung beim Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung. Der Generator weist auch einen Zünder und eine Kammeröffnungseinrichtung auf. Der Zünder dient dazu, die Zerlegung des mindestens einen Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer zu zünden. Die Kammeröffnungseinrichtung ist so ausgestaltet, daß sie selektiv eine Kammer des Generators öffnet, wodurch der Inhalt der selektiv geöffneten Kammer zumindest teilweise aus dem Generator abgegeben wird.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung weist dieses Verfahren den Schritt des selektiven Betätigens mindestens des Zünders oder der Kammeröffnungseinrichtung auf. Wie hierin verwendet, sollen Bezüge auf "Verbrennung", "Verbrennungsreaktionen" und ähnliche so verstanden werden, daß sie im allgemeinen die exotherme Reaktion eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel bezeichnen.

Bezüge auf "Zerlegung", "Zerlegungsreaktionen" und ähnliche sollen so verstanden werden, daß sie das Aufspalten, die Dissoziierung oder Zerlegung einer einzelnen molekularen Spezies in zwei oder mehr Einheiten betreffen.

"Thermische Zerlegung" ist eine Zerlegung, die primär durch die Temperatur gesteuert ist. Es ist offensichtlich, daß obwohl Druck auf eine komplexe Weise ebenfalls eine thermische Zerlegung beeinflussen kann, wie z. B. durch Änderung der Schwellentemperatur, die nötig wird, um die Zerlegungsreaktion zu zünden, oder z. B. sich bei einem höheren Betriebsdruck die Energie ändert, welche benötigt wird, um die Zerlegungsreaktion zu vollenden, bleiben solche Zerlegungsreaktionen primär temperaturgesteuert.

"Exotherme thermische Zerlegung" ist eine thermische Zerlegung, welche Wärme freisetzt.

Wie oben definiert, ist der Ausdruck "Äquivalenzverhältnis" (ϕ) ein Ausdruck, welcher in Bezug auf Brennungs- und Verbrennungs-bezogene Prozesse allgemein verwendet wird. Das Äquivalenzverhältnis ist als der Verhältnis des tatsächlichen Brennstoff-zu-Oxidationsmittel-Verhältnisses (F/O)A geteilt durch das stöchiometrische Brennstoff-zu-Oxidationsmittel-Verhältnis (F/O)S definiert: ϕ = (F/O)A/(F/O)S.

(Eine stöchiometrische Reaktion ist eine einzigartige Reaktion, die als eine Reaktion definiert ist, in der alle Reaktanten verbraucht werden und in Produkte in ihrer stabilsten Form umgewandelt werden. Z. B. ist bei der Verbrennung eines Hydrocarbonatbrennstoffs mit Sauerstoff eine stöchiometrische Reaktion eine Reaktion, bei der die Reaktanten vollständig verbraucht und in Produkte umgewandelt werden, die vollständig Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) bilden. Umgekehrt ist eine Reaktion mit identischen Reaktanten nicht-stöchiometrisch, wenn Kohlenmonoxid (CO) in den Produkten vorhanden ist, da CO mit O2 reagieren kann, so daß CO2 gebildet wird, was als ein stabileres Produkt als CO betrachtet wird.)

Wie oben beschrieben sind für die gegebenen Temperatur- und Druckbedingungen Brennstoff- und Oxidationsmittelmischungen nur über einen bestimmten Bereich von Äquivalenzverhältnissen entflammbar. Mischungen mit einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 0,1 werden hierin als nicht-entflammbar betrachtet, wobei die zugehörige Reaktion eine Zerlegungsreaktion im Gegensatz zu einer Verbrennungsreaktion ist.

Andere Aufgaben und Vorteile werden einem Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen ersichtlich.

1 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene, schematische Zeichnung eines Airbaggenerators, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Aufblasgas über ein Zersetzungsmaterial erzeugt.

2 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene, schematische Zeichnung eines Airbaggenerators, der gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Aufblasgas über ein Zerlegungsmaterial erzeugt.

3 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene, schematische Zeichnung eines mehrstufigen Airbaggenerators, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Aufblasgas über ein Zerlegungsmaterial erzeugt.

4 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene, schematische Zeichnung eines mehrstufigen Airbaggenerators, der gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Aufblasgas über ein Zerlegungsmaterial erzeugt.

5 ist eine vereinfachte, teilweise geschnittene, schematische Zeichnung eines mehrstufigen Airbaggenerators, der gemäß noch einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Aufblasgas über ein Zerlegungsmaterial erzeugt.

6 zeigt den Tankdruck gegen die zeitliche Leistungsfähigkeit, die in den Beispielen 1 bis 4 erhalten wird, wobei Generatoranordnungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.

7 zeigt den Tankdruck gegen die zeitliche Leistungsfähigkeit erhalten aus Beispiel 5, wobei eine Generatoranordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.

Gemäß 1 wird zunächst eine Airbaggeneratoranordnung dargestellt, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Wie detaillierter unten beschrieben wird, erzeugt die Generatoranordnung 10 ein Aufblasgas über ein Zersetzungsmaterial. Es ist offensichtlich, daß die hierin beschriebene Erfindung eine allgemein auf verschiedene Typen oder Arten von Airbaganordnungen einschließlich der Fahrerseite, der Beifahrerseite und Seitenaufprallairbaganordnungen für automobile Fahrzeuge einschließlich Vans, Pick-up-Trucks und insbesondere Automobile anwendbar ist.

Die Generatoranordnung 10 weist einen Druckbehälter 12 einschließlich einer Kammer 14 auf, die Inhalt enthält, einschließlich mindestens eines Gasausgangsmaterials, das eine Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsmaterialien einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsproduktes gebildet werden, die zum Aufblasen einer zugeordneten, aufblasbaren Airbageinrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden. Daher wird die Kammer 14 hierin manchmal als eine "Zerlegungskammer" bezeichnet.

Die Kammer 14 ist durch einen ausgedehnten, im allgemeinen zylindrischen Mantel 16 definiert, welcher ein erstes Ende und ein zweites Ende 20 bzw. 22 aufweist. Das erste Ende 20 ist teilweise mit Hilfe eines Schulterbereichs 24 verschlossen. Wie gezeigt kann der Schulterbereich 24 vorzugsweise einstückig (d.h. kontinuierlich und in einem Stück damit gebildet) mit dem Mantel 16 sein.

Eine Diffusoranordnung 26 ist mit einer umfänglichen Schweißnaht 27 in dichtender Weise an dem Schulterbereich 24 befestigt. Ein Zerlegungskammerbodenteil 30 ist mit einer kreisförmigen Schweißnaht 31 in dichtender Beziehung an dem zweiten Mantelende 22 befestigt.

Die Diffusoranordnung 26 weist einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 32 auf, welcher ein Kappenteil 34 und ein Bodenteil 36 aufweist, um eine Diffusorkammer 40 zu definieren. Sowohl die Kappen- als auch die Bodenteile der Diffusoranordnung, 34 bzw. 36, weisen ein geschlossenes erstes Ende 42a bzw. 42b und ein offenes zweites Ende 44a bzw. 44b auf. Das Kappenteil 34 der Diffusoranordnung weist eine Mehrzahl von Öffnungen 46 neben dem ersten Ende 42a mit der geschlossenen Kappe auf zum Abgeben von Aufblasgas aus der Generatoranordnung in den zugehörigen Airbag. Das Bodenteil 36 der Diffusoranordnung weist darüber hinaus eine Mehrzahl von Öffnungen 48 neben dem geschlossenen Boden des ersten Endes 42b auf zum Durchlaß von Aufblasgas aus der Zerlegungskammer 14 in die Diffusorkammer 40.

Die Kappen- und Bodenteile 34 bzw. 36 der Diffusoranordnung sind mit den offenen zweiten Enden, d.h. den Enden 44a bzw. 44b ausgerichtet, mit Dichtmitteln verschlossen, z. B. mit Hilfe einer Berstscheibe 50, die sich dagegen abstützt. Die Berstscheibe 50 der Diffusoranordnung ist, mit Hilfe einer umfänglichen Schweißnaht 51, in dichtender Beziehung zu den Kappen- und Bodenteilen 34 bzw. 36 der Diffusoranordnung an der Peripherie der Scheibe 50 befestigt. In dem statischen Zustand dient die Scheibe 50 dazu, den Inhalt der Zerlegungskammer 14 von dem Airbag zu trennen.

Wie detaillierter unten beschrieben wird, weist der Inhalt der Zerlegungskammer mindestens ein Gasausgangsmaterial auf, welches eine Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsprodukts, welches verwendet wird, um die zugehörige Airbageinrichtung aufzublasen, gebildet werden. Der Inhalt der Zerlegungskammer wird normalerweise darin vorzugsweise bei relativ niedrigem Druck (z. B. einem Druck in dem Bereich von 3,45 MPa bis 9,6 MPa (500 psi bis ungefähr 1.400 psi), vorzugsweise in einem Bereich von 4,48 MPa bis 5,52 MPa (650 psi bis ungefähr 800 psi)) gehalten.

Das Bodenteil 30 der Zerlegungskammer weist einen Bodenring 74 mit einer Bodenkappe 76, die damit mit einem Basisschulterverbindungsteil 78 verbunden ist, auf. Das Bodenschulterverbindungsteil 78 dient als ein bequemes Mittel zum Anordnen des Bodenteils 30 der Zerlegungskammer relativ zu dem Mantel 16 sowie zum Bereitstellen eines Ortes für eine umfängliche Schweißnaht 79, wodurch das Bodenteil 30 der Zerlegungskammer in dichtender Weise an dem Mantel 16 befestigt wird.

Die Bodenkappe 76 weist eine Öffnung 80 darin auf, in der eine Zündeinrichtung 82 in dichtender Beziehung befestigt ist, wie z. B. mit einer Schweißnaht, einer Einfalzung oder einer anderen geeigneten hermetischen Dichtung innerhalb der Zerlegungskammer 14. In solch einer Anordnung kann die Zündeinrichtung von jedem geeigneten Typ sein, einschließlich: z. B. Pyrotechnik, Brückenverkabelung, Funkenentladung, Heiz- oder Explosionsdraht oder -folie, durch eine Trennwand (z. B. einen Zünder, der sich durch eine Trennwand, wie z. B. in Form einer metallischen hermetischen Dichtung, entlädt). In der Praxis jedoch kann ein relativ großer Wärmeeintrag, wie z. B. von dem Zünder, beim Erhalten einer sorgfältigeren Zündung der Zerlegung verschiedener Gasausgangsmaterialien, wie z. B. Stickoxide (N2O), hilfreich sein. In Anbetracht dessen kann, da pyrotechnische Zünder, verglichen mit Funkenentladung, Heiz- oder Explosionsdraht und ähnlichen Typen von Zündern, typischerweise leichter solche relativ großen Wärmeeinträge aus einer relativ kleinen Zündeinrichtung erzeugen können, die Praxis der Erfindung mit pyrotechnischen Zündern insbesondere vorteilhaft sein.

Wie oben definiert, weist der Inhalt der Zerlegungskammer mindestens ein Gasausgangsmaterial auf, das eine exotherme Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens einem gasförmigen Zerlegungsprodukt, das verwendet wird, um die zugehörige Airbageinrichtung aufzublasen, gebildet werden. Eine breite Auswahl an Gasausgangsmaterialien, welche eine Zerlegung erfahren, um gasförmige Produkte zu bilden, ist verfügbar. Solche Gasausgangsmaterialien weisen z. B. auf:

Acetylene und Acetylen-basierende Materialien, wie z. B. Acetylene und Methylacetylene, sowie Mischungen aus solchen Acetylen und Acetylen-basierenden Materialien mit einem inerten Gas oder inerten Gasen und

Stickoxide (N2O) und Mischungen aus Stickoxiden mit einem inerten Gas oder inerten Gasen.

Die zerlegbaren Gasausgangsmaterialien, die in der Praxis der Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise:

  • a.) nicht-toxisch und nicht-korrosiv sowohl in Prä- als auch Post-Zerlegungszuständen,
  • b.) relativ stabil bei atmosphärischen Bedingungen, wodurch eine Speicherung in einer flüssigen Phase ermöglicht und erleichtert wird, wobei eine Flüssigkeit, verglichen mit einem Gas die Speicherung einer größeren Menge an Material in dem gleichen Volumen bei einem gegeben Druck ermöglicht,
  • c.) benötigen nicht das Vorhandensein eines Katalysators, um die Zerlegungsreaktion zu triggern und diese Katalysatoren können schwierig zu entfernen oder zu handhaben sein und
  • d.) bilden Zerlegungsprodukte, die keine unerwünschten Niveaus an unerwünschten Spezies, wie z. B. kohlenstoffhaltigen Materialien (z. B. Ruß), COx, NOx, NH3, enthalten.

Daher wird angenommen, daß in Anbetracht der Herstellungs-, Speicher- und Handhabungsüberlegungen ein bevorzugtes zerlegbares Gasausgangsmaterial zur Verwendung in der Praxis der vorliegenden Erfindung derzeit Stickoxid (N2O) ist.

Gemäß der chemischen Reaktion (1), die nachfolgend definiert wird, sind bei der Zerlegung von Stickoxid, die Zerlegungsprodukte idealerweise Stickstoff und Sauerstoff: 2N2O = 2N2 + O2(1)

Stickoxid ist ein nun bevorzugtes zerlegbares Gasausgangsmaterial, da in der Praxis Stickoxid im allgemeinen nicht-toxisch und nicht-codierend ist. Darüber hinaus verflüssigt sich Stickoxid, verglichen mit Gasen, wie z. B. Luft, Stickstoff und Argon, relativ leicht bei Umgebungstemperaturen. Darüber hinaus ist Stickoxid relativ inert bis zu Temperaturen von ungefähr 200 °C oder mehr. Als ein Ergebnis ist Stickoxid wünschenswerterweise relativ sicher zu handhaben, thermisch stabil, erleichtert eine Speicherung und erleichtert die Bedenken bezüglich der Herstellung.

Es ist offensichtlich, daß das zerlegbare Gasausgangsmaterial z. B. und wie erwünscht, in einer gasförmigen, flüssigen oder Mehrphasenform (d.h. insbesondere einer gasförmigen und teilweise flüssigen Mischung) gespeichert werden kann. Jedoch führt der Aufschlag an Größe, der allgemein an modernes Fahrzeugdesign gestellt wird, zu einer allgemeinen Anforderung an Airbaggeneratoren mit geringerer Größe. In Anbetracht dessen und der Tatsache, daß die Dichten für solche Gasausgangsmaterialien bedeutend größer sind, wenn sie in einer flüssigen statt in der gasförmigen Form vorliegen, ist die Speicherung solcher Materialien primär typischerweise in einer flüssigen Form bevorzugt.

Es ist auch offensichtlich, daß während solche zerlegbaren Gasausgangsmaterialien in der Zerlegungskammer in einer puren Form enthalten sein können (z. B. so, daß der Kammerinhalt nicht mehr das geringe Niveau der anderen Materialien enthält, wie z. B. Luft, wie sie in der Zerlegungskammer vor dem Füllen mit dem zerlegbaren Gasausgangsmaterial enthalten sein kann), kann es bevorzugt sein, ein inertes Gas darin einzuschließen. Z. B. könnte ein inertes Gas, wie z. B. Helium, in dem zerlegbaren Gasausgangsmaterial enthalten sein, um eine Lecküberprüfung der Generatorvorrichtung zu erleichtern, oder insbesondere deren Zerlegungskammer. Alternativ oder zusätzlich kann ein inertes Gas, wie z. B. Argon und Helium oder eine Mischung solcher inerter Gase vorhanden sein, um das bei der Zerlegung des zerlegbaren Gasausgangsmaterials erzeugte oder gebildete Gas zu ergänzen.

Zusätzlich kann die Zerlegungskammer, falls und wie benötigt, auch ein Zerlegungssensibilisatormaterial aufweisen, um die Rate der Zerlegungsreaktion zu fördern oder zu beschleunigen. Solche Sensibilisatormaterialien sind typischerweise wasserstofftragende Materialien, die dem zerlegbaren Gasausgangsmaterial in geringen Mengen zugegeben werden. Insbesondere wird das Sensibilisatormaterial dem zerlegbaren Gasausgangsmaterial vorzugsweise in einer Menge unterhalb der Entflammbarkeitsgrenzen für das Inhaltsgemisch beigegeben, so daß der Inhalt der Zerlegungskammer vorzugsweise bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 0,1 liegt. Bei solch relativ geringen Mengen ist der Kammerinhalt im wesentlichen nicht entflammbar und daher werden eine Verbrennung und die Bildung von Verbrennungsprodukten praktisch vermieden.

Wasserstofftragende Sensibilisatormaterialien, die in der Praxis der Erfindung verwendbar sind, sind typischerweise gasförmig, flüssig, fest oder mehrphasige Kombinationen davon, einschließlich Wasserstoff, Kohlenwasserstoffen, Kohlenwasserstoffderivaten und zellulosehaltigen Materialien. Bevorzugte kohlenwasserstofftragende Sensibilisatormaterialien, die in der Praxis der Erfindung verwendbar sind, schließen Paraffine, Olefine, Cycloparaffine und Alkohole ein. Es wurde beobachtet, daß molekularer Wasserstoff (H2), welcher nicht zu der Bildung von Kohlenstoffoxiden, wie z. B. Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenstoffdioxid führt, recht effektiv als Sensibilisator ist und in der Praxis insbesondere ein bevorzugtes wasserstofftragendes Sensibilisatormaterial für die Verwendung in der Erfindung ist.

Im Betrieb, wie z. B. beim Erfassen einer Kollision, wird ein elektrisches Signal an die Zündeinrichtung 82 gesendet. Die Zündeinrichtung 82 arbeitet und wenn sie ein pyrotechnischer Zünder ist, entlädt Hochtemperaturverbrennungsprodukte in die Zerlegungskammer 14 und den Inhalt davon, der in einer bevorzugten Ausführungsform primär N2O in der flüssigen Phase aufweist. Das Hinzufügen großer Wärme führt zum Voranschreiten der exothermen thermischen Zerlegung des N2O. Bei dieser thermischen Zerlegung beginnt das N2O sich in kleinere molekulare Fragmente zu zerlegen. Wenn sich die N2O-Moleküle zerlegen, führt das damit verbundene Freisetzen von Energie zu einer weiteren Erwärmung des verbleibenden Gemischs. Darüber hinaus führt, wenn der Zerlegungsprozeß voranschreitet, das Erwärmen der Mischung zu einer Umwandlung zumindest eines Teils des N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Daher führt diese Zerlegung nicht nur zu dem frei werden von Wärme sowie der Bildung von gasförmigen Zerlegungsprodukten, sondern auch zu einer Zunahme an gasförmigen Spezies aufgrund der Umwandlung von N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Die Erhöhung sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge an gasförmigen Produkten in der Zerlegungskammer 14 führt zu einem schnellen Druckanstieg in der Zerlegungskammer.

Wenn der Gasdruck in der Zerlegungskammer 14 das strukturelle Vermögen der Berstscheibe 50 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf sonstige Weise den Durchlaß des Aufblasgases durch den Diffusorbodenteil 36 und in den Diffusorkappenteil 34 und ermöglicht so, daß dieses Aufblasgas durch die Öffnungen 46 in die zugehörige Airbaganordnung ausströmt.

Daher stellt die Erfindung eine Generatorvorrichtung bereit und ein dazugehöriges Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, welche Nachteile in Bezug auf die Handhabung reduzieren oder minimieren und ein Aufblasgas bereitstellen, welches wünschenswerterweise ungefährlich, nicht-toxisch ist und bei relativ geringen Temperaturen liegt, wenn es aus der Generatoranordnung austritt. Darüber hinaus können, da die Generatoranordnung 10, welche in 1 dargestellt ist, in der einfachsten Form nur eine einzige gespeicherte Komponente (d.h. das zerlegbare Gasausgangsmaterial, z. B. N2O) in einer relativ kleinen Einrichtung aufweist, solch eine Generatoranordnung und Abwandlungen davon aufgrund von Faktoren, wie z. B. Einfachheit und geringen Kosten eine breite Anwendung und Verwendung finden. Es ist offensichtlich, daß die exotherme Zerlegung von N2O, während sie primär zu der Bildung von N2O und O2 führt, auch einige vergleichsweise unerwünschte Produkte erzeugen kann, wie z. B. NO und NO2, obgleich in relativ geringen Mengen verglichen mit der Menge an N2O, welche ursprünglich in der Kammer vorhanden ist. Darüber hinaus kann sich einiges des N2O nicht zerlegen und es kann in dem Aufblasgas, das aus der Generatoranordnung ausströmt, gefunden werden.

2 zeigt eine Airbaggeneratoranordnung 210 gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Die Generatoranordnung 210 weist einen Druckbehälter 212 mit einer Speicherkammer 214 auf, die mit einem inerten Gas, wie z. B. Argon oder Stickstoff oder einer Mischung aus solchen inerten Gasen, gefüllt und unter Druck gesetzt ist, bei einem Druck typischerweise in dem Bereich von 2.000 bis 5.000 psi. Daher wird die Kammer 214 manchmal hierin als eine "Gasspeicherkammer" bezeichnet. Die Kammer 214 wird durch einen ausgedehnten im allgemeinen zylindrischen Mantel 216 definiert, der ein erstes Ende 220 und ein zweites Ende 222 aufweist. Das erste Ende 220 ist teilweise mit Hilfe eines Schulterbereichs 224 verschlossen. Wie gezeigt kann der Schulterbereich vorzugsweise einstückig (d.h. zusammenhängend mit und in einem Stück mit) mit dem Mantel 216 gebildet sein. Eine Diffusoranordnung 226 ist mit Hilfe einer umfänglichen Schweißnaht 227 gedichtet an dem Schulterbereich 224 befestigt. Eine Zerlegungskammeranordnung 230 ist mit Hilfe einer umfänglichen Schweißnaht 231 gedichtet an dem zweiten Ende 222 des Mantels befestigt.

Die Diffusoranordnung 226 weist ähnlich wie die oben beschriebene Diffusoranordnung 26 einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 232 auf, der einen Kappenteil 234 und einen Bodenteil 236 aufweist, so daß eine Diffusorkammer 240 definiert wird. Der Kappenteil 234 der Diffusoranordnung weist eine Mehrzahl von Öffnungen 246 zum Abgeben von Aufblasgas der Generatoranordnung in eine Airbaganordnung (nicht gezeigt) auf. Der Bodenteil 236 der Diffusoranordnung weist darüber hinaus eine Mehrzahl von Öffnungen 248 für einen Durchfluß von Aufblasgas aus der Speicherkammer 214 in die Diffusorkammer 240 auf.

Die Kappen- und Bodenteile 234 bzw. 236 der Diffusoranordnung sind ausgerichtet und mit Hilfe von Dichtmitteln, z. B. mit Hilfe einer Berstscheibe 250, die sich daran abstützt und mit Hilfe einer umfänglichen Schweißnaht 251 gedichtet an der Peripherie der Scheibe 250, verschlossen. In dem statischen Zustand dient die Scheibe 250 dazu, den Inhalt der Speicherkammer 214 von dem Airbag zu trennen.

Die Zerlegungskammeranordnung 230 weist einen Kappenteil 254 und einen Bodenteil 256 auf, um eine Zerlegungskammer 260 zu definieren. Der Inhalt der Zerlegungskammer 260 weist ähnlich der oben beschriebenen Zerlegungskammer 14 mindestens ein Gasausgangsmaterial auf, welches eine Zerlegung erfährt, um Zerlegungsprodukte zu bilden, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsproduktes, welches verwendet wird, um die dazugehörige Airbageinrichtung aufzublasen.

Wieder und wie oben beschrieben kann das zerlegbare Gasausgangsmaterial in der Zerlegungskammer in einer reinen Form enthalten sein (z. B. so, daß der Kammerinhalt nur das zerlegbare Gasausgangsmaterial enthält) oder, was bevorzugt sein kann, die Kammer kann auch ein inertes Gas enthalten.

Der Kappenabschnitt 254 der Zerlegungskammer weist einen Mantel 262 auf, der eine Seitenwand 264 mit einer Kuppel 266, die damit über ein Kappenschulterverbindungsteil 268 verbunden ist, auf. Die Zerlegungskammerkuppel 266 weist eine Öffnung auf, die hierin als Gasauslaßöffnung 270 bezeichnet ist. Die Gasauslaßöffnung 270 ist normalerweise mit Hilfe von Dichtmitteln, z. B. einer Berstscheibe 272, die mit Hilfe einer umfänglichen Schweißnaht 273 gedichtet an der Zerlegungskammerkuppel 266 an der Peripherie der Scheibe 272 befestigt ist, auf.

Die Kuppel 266 der Zerlegungskammer ist im allgemeinen so konstruiert, daß sie den internen Drücken, die bei der Zerlegung des zerlegbaren Materials innerhalb der Zerlegungskammer 60 erzeugt werden, widersteht. In dem statischen Zustand dient die Scheibe dem Erhalten der Gasspeicherkammer 214 in einem gedichteten Zustand.

Der Bodenteil 256 der Zerlegungskammer weist einen Bodenring 274 mit einer Bodenkappe 276 auf, die damit an einem Bodenschulterverbindungsteil 278 befestigt ist. Das Bodenschulterverbindungsteil 278 dient als ein einfaches Mittel zum Anordnen des Bodenteils 256 der Zerlegungskammer relativ zu dem Mantel 262 der Zerlegungskammer sowie zum Bereitstellen eines Ortes für eine umfängliche Schweißnaht 279 mit dem der Bodenteil 256 der Zerlegungskammeranordnung gedichtet an dem Kappenteil 254 der Zerlegungskammer befestigt ist.

Die Bodenkappe 276 weist eine Öffnung 280 darin auf, worin eine Zündeinrichtung 282 gedichtet befestigt ist, wie z. B. mit einer Schweißnaht, einer Einfalzung oder einer anderen geeigneten Dichtung innerhalb der Zerlegungskammer 230.

Im Betrieb, wie z. B. beim Erfassen einer Kollision, wird ein elektrisches Signal an die Generatorvorrichtung 282 gesendet. Die Zündeinrichtung 282 arbeitet und, wenn sie ein pyrotechnischer Zünder ist, entlädt Hochtemperaturverbrennungsprodukte in die Zerlegungskammer 230 und in den Inhalt davon, der in einer bevorzugten Ausführungsform N2O primär in der flüssigen Phase aufweist. Das Hinzufügen einer großen Wärmemenge führt zu einem Voranschreiten der thermischen Zerlegung des N2O. Bei dieser thermischen Zerlegung beginnt sich das N2O in kleinere molekulare Fragmente runterzubrechen. Wenn das N2O-Molekül fragmentiert wird, führt das dazugehörige Freiwerden von Energie zu einem weiteren Erwärmen der verbleibenden Mischung. Darüber hinaus führt, wenn der thermische Zerlegungsprozeß voranschreitet, ein Erwärmen der Mischung zu einer Umwandlung mindestens eines Teils des N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Daher führt diese Zerlegung nicht nur zu einem Freiwerden von Wärme und der Bildung von gasförmigen Zerlegungsprodukten, sondern auch zu einer Erhöhung einer gasförmigen Spezies aufgrund der Umwandlung von N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Die Erhöhung sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge an gasförmigen Produkten innerhalb der Zerlegungskammer 230 führt zu einem schnellen Druckanstieg in der Zerlegungskammer.

Wenn der Gasdruck in der Zerlegungskammer 230 die strukturelle Festigkeit der Berstscheibe 272 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchgang der heißen Zerlegungsprodukte durch die Gasauslaßöffnung 270 und in die Speicherkammer 214. Darin mischt sich das heiße aus der Zerlegungskammer 230 austretende Zerlegungsgas mit dem unter Druck stehenden, in der separaten Speicherkammer 214 gespeicherten Gas, so daß ein Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Rückhalteeinrichtung, z. B. eines Airbags, gebildet wird. Es ist offensichtlich, daß das Anreichern des Zerlegungsproduktgases mit dem gespeicherten inerten Gas zusätzlich zum Verdünnen der Zerlegungsprodukte auch dazu dient, ein Aufblasgas zu erzeugen, welches eine geringere Temperatur als das Zerlegungsgas alleine aufweist.

Wenn der Gasdruck innerhalb der Speicherkammer 214 die strukturelle Festigkeit der Berstscheibe 250 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchgang des Aufblasgases durch den Bodenteil 236 des Diffusors und in den Kappenteil 234 des Diffusors und ermöglicht es daher, diesem Aufblasgas durch die Öffnungen 246 in die Airbaganordnung zu strömen. Es ist offensichtlich, daß, obwohl das Vorsehen der Speicherkammer 214 für inertes Gas in der Generatoranordnung 210 die Größe, Komplexität oder die Kosten der Generatoranordnung (verglichen mit der in 1 dargestellten Generatoranordnung 10) oder mehrere davon erhöht, es in bestimmten Generatoranwendungen zumindest einige konkurrierende Gründe geben kann, aus denen das Vorsehen der Speicherkammer bevorzugt sein kann.

Z. B. kann, da die Produkte der exothermen Zerlegung durch Mischen mit einem inerten Gas innerhalb solch einer Speicherkammer gekühlt werden, das Vorsehen einer solchen Speicherkammer für ein inertes Gas besser gewährleisten, daß das aus solch einer Generatoranordnung ausströmende Gas bei einer relativ geringen Temperatur liegt, z. B. vorzugsweise bei weniger als 1.100 °K, insbesondere bevorzugt mit einer maximalen Temperatur von nicht mehr als 675 °K bis ungefähr 775 °K.

Darüber hinaus kann, da die Produkte der exothermen Zerlegung durch Mischen mit dem inerten Gas innerhalb solch einer Speicherkammer verdünnt werden, die Anordnung einer solchen Speicherkammer für ein inertes Gas besser sicherstellen, daß das Gas, welches aus solch einer Generatoranordnung ausströmt, nicht mehr als akzeptable geringe Konzentrationen an Zerlegungsprodukten, wie z. B. O2, NO und NO2 in dem Fall der Zerlegung von N2O, aufweist.

3 stellt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine mehrstufige Airbaggeneratoranordnung dar, die mit dem Bezugszeichen 310 bezeichnet ist. Die mehrstufige Airbaggeneratoranordnung 310 ist im allgemeinen ähnlich der oben beschriebenen Generatoranordnung 10 und weist einen Druckbehälter 312 mit einer Kammer 314 auf, welche Inhalt enthält einschließlich mindestens eines Gasausgangsmaterials, welches eine Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsproduktes, das verwendet wird, um eine zugehörige aufblasbare Airbageinrichtung (nicht gezeigt) aufzublasen, gebildet werden.

Die Generatoranordnung 310 weist auch eine Diffusoranordnung 326 auf, welche einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 332 umfaßt, der einen Kappenteil 334 und einen Bodenteil 336 aufweist, so daß eine Diffusorkammer 340 gebildet wird. Sowohl der Kappen- als auch der Bodenteil 334 bzw. 336 der Diffusoranordnung weisen ein erstes Ende 342a bzw. 342b auf und ein offenes zweites Ende 344a bzw. 344b. Enthalten in der Diffusoranordnung 326 ist eine Berstscheibe 350, die in dem statischen Zustand dazu dient, den Inhalt der Zerlegungskammer 314 von dem Airbag zu trennen. In der Zerlegungskammer 314 ist auch eine Zündeinrichtung 382 vorgesehen.

Die Generatoranordnung 310 jedoch unterscheidet sich dadurch, daß das erste Ende 342a des Kappenteils 334 eine Öffnung 345a darin aufweist, worin eine Kammeröffnungseinrichtung 345b mit geeigneten Befestigungsmitteln, z. B. durch Einfalzen oder die Verwendung einer Schweißnaht, befestigt ist. Die Kammeröffnungseinrichtung 345b kann ähnlich der Zündeinrichtung 382 auch von einem pyrotechnischen Typ sein und sie kann, falls erwünscht, darin ein Projektil aufweisen, das bei Bestätigung der Öffnungseinrichtung 345 in den Riß hineinragt oder auf sonstige Weise die Scheibe 350 öffnet, so daß das Entweichen des Inhalts der Zerlegungskammer 314 bewirkt wird.

BETRIEB

Durch die richtige Zeithaltung und Abfolge der Betätigung oder des Abfeuerns der Kammeröffnungseinrichtung 345b und der Zündeinrichtung 382 der Zerlegungskammer kann ein breiter Bereich an Reaktion mit einem Airbagsystem erhalten werden, welches die mehrstufige Airbaggeneratoranordnung 310 verwendet.

A. BETRIEBSART 1

Unter bestimmten Umständen, wie z. B. einer Kollision bei höherer Geschwindigkeit, in der der Insasse in der richtigen Position sitzt, um richtig durch den Airbag geschützt zu werden, kann es erwünscht sein, daß der Generator 310 so betrieben wird, daß nur der Zünder 382 und nicht die Kammeröffnungseinrichtung 345 betätigt oder abgefeuert wird.

Bei solch einem Betrieb wird der Generator 310 auf eine Weise betrieben, die der des in 1 gezeigten und oben beschriebenen Generators 10 ähnlich ist, wobei die Zündeinrichtung 382 entsprechend betätigt oder abgefeuert wird, so daß Hochtemperaturverbrennungsprodukte in die Zerlegungskammer 214 und den Inhalt davon entladen werden, welcher in der bevorzugten Ausführungsform N2O in der flüssigen Phase enthält. Das Hinzufügen einer großen Wärmemenge führt zu einem Voranschreiten der exothermen thermischen Zerlegung des N2O. Bei dieser thermischen Zerlegung beginnt das N2O sich in kleinere molekulare Fragmente herunterzubrechen. Da das N2O-Molekül fragmentiert wird, führt die zugehörige Freisetzung von Energie darüber hinaus zu einer Erwärmung der verbleibenden Mischung. Darüber hinaus führt, wenn der Zerlegungsprozeß voranschreitet, eine Erwärmung der Mischung zu einer Umwandlung mindestens eines Teils des N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Daher führt diese Zerlegung nicht nur zu der Freisetzung von Wärme und der Bildung eines gasförmigen Zerlegungsproduktes, sondern auch zu einer Zunahme an gasförmigen Spezies aufgrund der Umwandlung von N2O aus einer flüssigen in eine gasförmige Phase. Die Erhöhung sowohl der Temperatur als auch der relativen Menge an gasförmigen Produkten in der Zerlegungskammer 314 führt zu einem schnellen Druckanstieg in der Zerlegungskammer.

Wenn der Gasdruck in der Zerlegungskammer 314 die strukturelle Festigkeit der Berstscheibe 350 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf sonstige Weise den Durchfluß des Aufblasgases durch die Diffusoranordnung 326 und in die dazugehörige Airbaganordnung.

B. BETRIEBSART 2

Unter Umständen, bei denen z. B. der stufenweise Einsatz eines zugehörigen Airbags erwünscht oder gefragt ist, kann die Generatoranordnung 310 jedoch so betrieben werden, daß die Öffnungseinrichtung 350 abgefeuert oder betätigt wird, wobei sie die Scheibe 350 bricht oder auf andere Weise öffnet, so daß der Anfang des Ausströmens des Inhalts der Zerlegungskammer 314 bewirkt wird, wobei die Zündeinrichtung 382 nur in einem ausgewählten Zeitintervall nach dem Öffnen der Scheibe 350 betätigt oder abgefeuert wird, um eine Zerlegung des verbleibenden Zerlegungsmaterials, das darin enthalten ist, anzustoßen.

Durch passend ausgewähltes Variieren des Zeitintervalls zwischen dem Öffnen der Scheibe 350 und dem Betätigen oder Abfeuern der Zündeinrichtung 382 kann ein breiter Bereich an Reaktionen mit einem einzigen Airbagsystem erhalten werden, das mit einer Generatoranordnung gemäß der Erfindung konstruiert ist.

C. BETRIEBSART 3

Bei dieser Betriebsart wird die Öffnungseinrichtung 345, wie z.B. eine Pyrotechnikenthaltende Einrichtung, verwendet, nicht nur um die Scheibe 350 zu zerbrechen oder auf andere Weise zu öffnen, so daß das Entweichen des Inhalts der Zerlegungskammer 314 beginnt, sondern auch, wenn erwünscht, um Hochtemperaturverbrennungsprodukte in die Zerlegungskammer 14 und dessen Inhalt zu entlassen, so daß dadurch die Zerlegung des darin enthaltenen zerlegbaren Materials gefördert oder beschleunigt wird.

Bei solch einem Betrieb kann die Öffnungseinrichtung 345 abgefeuert oder betätigt werden, so daß die Scheibe 350 geöffnet wird und Hochtemperaturverbrennungsprodukte in die Zerlegungskammer 314 und deren Inhalt entladen werden, in einem ausgewählten Zeitintervall vor dem nachfolgenden Abfeuern oder der Betätigung der Zündeinrichtung 382 oder, wenn erwünscht, ohne das nachfolgende Abfeuern oder Betätigen der Zündeinrichtung 382.

4 stellt eine mehrstufige Airbagzündanordnung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dar, welche durch die Bezugszahl 410 bezeichnet ist.

Der mehrstufige Airbaggenerator 410 ist im allgemeinen der oben beschriebenen Generatoranordnung 210 ähnlich und weist einen Druckbehälter 412 mit einer Speicherkammer 414 auf, die mit einem interten Gas, wie z.B. Argon oder Stickstoff oder einer Mischung solcher interter Gase gefüllt und unter Druck gesetzt ist bei einem Druck, typischerweise in dem Bereich von 2.000 bis 4.000 psi (13,79 MPa – 27,57 MPa).

Die Generatoranordnung 410 weist auch einen Diffusor 426 und eine Zerlegungskammeranordnung 430 auf. Die Diffusoranordnung 426 weist einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 432 mit einem Kappenteil 434 und einem Bodenteil 436 auf, so daß eine Diffusorkammer 440 definiert wird. Jeder der Kappen- und Bodenteile 434 bzw. 436 der Diffusoranordnung weisen ein erstes Ende 442a bzw. 442b auf. Enthalten in der Diffusoranordnung 426 ist eine Berstscheibe 450, die in dem statischen Zustand dazu dient, den Inhalt der Gasspeicherkammer 414 von dem Airbag (nicht gezeigt) zu trennen.

Die Zerlegungskammeranordnung 430 weist ein Kappenteil 454 mit einer Gasauslaßöffnung 470 auf, welche normalerweise mit Hilfe einer Berstscheibe 472 verschlossen ist. Die Zerlegungskammeranordnung 430 weist auch einen Bodenteil 456 auf, so daß eine Zerlegungskammer 460 definiert wird, und enthält darin eine Zündeinrichtung 482.

Die Generatoranordnung 410 jedoch unterscheidet sich dadurch, daß das erste Ende 442a des Kappenteils 434 eine Öffnung 445a darin aufweist, worin eine Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445b mit einem geeigneten Befestigungsmittel, wie z.B. durch Falzen oder die Verwendung einer Schweißnaht befestigt ist.

Die Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445 kann, ähnlich wie die Zündeinrichtung 482, auch von einem pyrotechnischen Typ sein und sie kann, falls erforderlich, darin ein Projektil aufweisen, das bei Betätigung der Öffnungseinrichtung 445 auf den Riß gerichtet ist oder auf andere Weise die Scheibe 450 öffnet, so daß ein Entweichen des Gases aus der Gasspeicherkammer 414 bewirkt wird.

BETRIEB

Durch die richtige Zeithaltung und Sequenzierung der Betätigung oder des Abfeuerns der Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445b und der Zerlegungskammerzündeinrichtung 482 kann ein breiter Bereich an Reaktionen mit einem Airbagsystem erhalten werden, welches den hierin beschriebenen mehrstufigen, Fluidbrennstoff enthaltenden Airbaggenerator verwendet.

A. BETRIEBSART 1

Der Generator 410 kann auch so betrieben werden, daß nur die Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445b und nicht der Zünder 482 betätigt oder abgefeuert wird, wobei der so betriebene Generator nur das relativ kalte, in der Gasspeicherkammer 414 gespeicherte inerte Gas freisetzt.

B. BETRIEBSART 2

Unter verschiedenen Umständen, wie z.B. einer Kollision bei hoher Geschwindigkeit, bei der der Insasse in der richtigen Position sitzt, um richtig durch den Airbag geschützt zu werden, kann es vorteilhaft sein, daß der Generator 410 so betrieben wird, daß nur der Zünder 482 und nicht die Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445b betätigt oder abgefeuert wird. Mit solch einem Betrieb wird kein gespeichertes inertes Gas frühzeitig freigesetzt (z.B. vor der Zündung der Zerlegung des mindestens einen zerlegbaren Gasausgangsmaterials innerhalb der Zerlegungskammer 460). Folglich würde solch ein Betrieb typischerweise zu einer relativ steilen Aufblasgasdruckanstiegsrate für den Generator führen, was wiederum die Geschwindigkeit, mit der der entsprechende Airbag vollständig aufgeblasen wird, erhöht.

Bei solch einem Betrieb führt die Betätigung der Zündeinrichtung 482 zu der Entladung von ausreichenden Verbrennungsprodukten, so daß die Zerlegung des mindestens einen zerlegbaren Gasausgangsmaterials, das innerhalb der Zerlegungskammer 460 gehalten wird, angestoßen wird, was zu einem schnellen Druckanstieg innerhalb der Zerlegungskammer 460 führt. Wenn der Gasdruck innerhalb der Zerlegungskammer 460 die strukturelle Festigkeit der Berstscheibe 270 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchgang des heißen Gases durch die Gasausgangsöffnung 470 und in die Speicherkammer 414. Darin mischt sich das heiße Zerlegungsgas, welches aus der Zerlegungskammer 460 ausgestoßen wird, mit dem unter Druck stehenden, in der separaten Speicherkammer 414 gespeicherten Gas, so daß ein Aufblasgas zur Verwendung beim Aufblasen der aufblasbaren Rückhalteeinrichtung, z.B. einem Airbag, erzeugt wird. Es ist offensichtlich, daß ein Versetzen der Zerlegungsgasprodukte mit gespeichertem inertem Gas ein Aufblasgas erzeugen kann, welches sowohl eine geringere Temperatur, als auch eine reduzierte Konzentration an unerwünschten Produkten, wie z.B. NO und NO2, aufweist, verglichen mit dem Zerlegungsgas alleine.

Wenn der Gasdruck innerhalb der Speicherkammer 414 die strukturelle Festigkeit der Berstscheibe 450 übersteigt, bricht die Scheibe oder ermöglicht auf andere Weise den Durchlaß des Aufblasgases durch den Diffusorbodenteil 436 und in den Diffusorkappenteil 434 und ermöglicht es diesem Aufblasgas in die Airbaganordnung zu strömen.

C. WEITERES

Unter anderen Umständen kann der Generator 410 so betrieben werden, daß sowohl die Zündeinrichtung 482 als auch die Gasspeicherkammeröffnungseinrichtung 445 beide betätigt oder abgefeuert werden, wobei die Betätigung oder das Abfeuern jeder in einer vorbestimmten ausgewählten Sequenz und einem zeitlichen Abstand erfolgt, so wie oben in Bezug auf die zweiten und dritten Betriebsarten für die Generatoranordnung 310 beschrieben.

5 stellt eine mehrstufige Airbaggeneratoranordnung gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung dar, welche durch das Bezugszeichen 510 bezeichnet ist.

Die mehrstufige Airbaggeneratoranordnung 510 ist im allgemeinen der oben beschriebenen Generatoranordnung 410 ähnlich und weist einen Druckbehälter 512 mit einer Kammer 514, einer Diffusoranordnung 526 und einer Zerlegungskammeranordnung 530 auf. Die Diffusoranordnung 526 weist einen im allgemeinen zylindrischen Mantel 532 auf, welcher einen Kappenteil 534 und einen Bodenteil 536 aufweist, so daß eine Diffusorkammer 540 definiert wird. Jeder der Kappen- und Bodenteile 534 bzw. 536 der Diffusoranordnung weisen ein erstes Ende 542a bzw. 542b auf. Enthalten in der Diffusoranordnung 526 ist eine Berstscheibe 550, welche in dem statischen Zustand dazu dient, den Inhalt der Kammer 514 von dem Airbag (nicht gezeigt) zu trennen.

Die Zerlegungskammeranordnung 530 weist einen Kappenteil 554 mit einer Gasauslaßöffnung 570, welche normalerweise mit Hilfe einer Berstscheibe 572 verschlossen ist, auf. Die Zerlegungskammeranordnung 530 weist auch einen Bodenteil 556 auf, so daß eine Zerlegungskammer 560 definiert wird, und enthält darin eine Zündeinrichtung 582.

Darüber hinaus weist das erste Ende 542a des Kappenteils 534 eine Öffnung 445a darin auf, worin eine Zündeinrichtung 545 mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel, wie z.B. durch Falzen oder der Verwendung einer Schweißnaht, befestigt ist.

Die Zündeinrichtung 545b kann ähnlich der Zündeinrichtung 582 auch von einem pyrotechnischen Typ sein und sie kann, falls erforderlich, darin ein Projektil aufweisen, das bei Betätigung der Zündeinrichtung 545b auf den Riß gerichtet ist oder auf sonstige Weise die Scheibe 550 öffnet, so daß das Ausströmen des Inhalts der Kammer 514 bewirkt wird.

Die Generatoranordnung 510 jedoch unterscheidet sich von der Generatoranordnung 410 dadurch, daß die Kammer 514, statt daß sie mit einem inerten Gas, wie z.B. Argon oder Stickstoff, gefüllt und unter Druck gesetzt ist, einen zusätzlichen Vorrat mindestens eines Gasausgangsmaterials enthält, welches eine Zerlegung erfährt, so daß Zerlegungsprodukte, einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsproduktes, das verwendet wird, um die zugehörige Airbageinrichtung aufzublasen, gebildet werden. Das in der Kammer 514 enthaltene Gasausgangsmaterial kann entsprechend aus den verschiedenen Typen von solchen oben diskutierten Materialien ausgewählt werden. Darüber hinaus ist es offensichtlich, daß das in der Kammer 514 enthaltene Gasausgangsmaterial, falls erforderlich, das gleiche ist, das in der Zerlegungskammer 560 enthalten ist, oder von diesem verschieden sein kann.

In solch einer Aufblasanordnung kann die Kammer 514 als eine zusätzliche Zerlegungskammer bei der Betätigung der Zündeinrichtung 545b, z.B. einem pyrotechnischen Zünder mit oder ohne zugehöriges Projektil, dienen, was zum Öffnen der Berstscheibe 550 und der Entladung der Hochtemperaturverbrennungsprodukte aus der Zündeinrichtung 545b in die Kammer 514 und in deren Inhalt, der in einer bevorzugten Ausführungsform primär N2O in der flüssigen Phase enthält, führt. Der große Wärmeeintrag führt zu der voranschreitenden exothermen Zerlegung des N2O.

BETRIEB

Es ist offensichtlich, daß durch die richtige Zeithaltung und Sequenzierung der Betätigung oder des Abfeuerns der Zündeinrichtung 545b und der Zündeinrichtung 582 ein breiter Bereich an Reaktionen mit einem Airbagsystem erhalten werden kann, wobei der hierin beschriebene mehrstufige Airbaggenerator 510 verwendet wird.

Zum Beispiel können, wenn die Bedingungen dies zulassen, die Zündeinrichtungen 545b und 582 seriell betätigt oder abgefeuert werden, eine nach der anderen, in gewünschter Reihenfolge oder im wesentlichen gleichzeitig.

Die vorliegende Erfindung wird detaillierter in Verbindung mit den folgenden Beispielen beschrieben, die verschiedene, mit Praxis der Erfindung verbundene Aspekte darstellen/simulieren. Es ist offensichtlich, daß alle Änderungen, die im Sinne der Erfindung liegen, geschützt sein sollen, und daher soll die Erfindung nicht dahin ausgelegt werden, daß sie durch diese Beispiele beschränkt ist.

BEISPIELE BEISPIELE 1–4

In diesen Beispielen wurde der Einfluß der Menge an Pyrotechnik in der zugehörigen Zündeinrichtung auf die Leistungsfähigkeit der Generatoranordnung untersucht.

Diese Beispiele verwenden eine Zündanordnung ähnlich der in 2 gezeigten Zündanordnung 210 und die für ein Seitenaufprallaufblassystem in der Größe angepaßt ist. In jedem dieser Beispiele wurde der Generator so verwendet, daß die daraus entladenen Gase in einem 10-Liter-Haltetank enthalten waren. Jedes Beispiel wurde bei Umgebungstemperatur (ungefähr 20°C) durchgeführt.

Die Gasspeicherkammer (214) der Generatoranordnung dieser Beispiele hatte ein Volumen von 1,58 in3 (25,8 cc) und war in jedem Fall mit 10 Gramm einer Mischung (in Volumen) von 90 % Argon und 10 % Helium gefüllt, so daß sie einen anfänglichen Druck von ungefähr 3.800 psig (26,2 MPA) hatte.

Die Zerlegungskammer (260) war mit reinem Stickoxid gefüllt. Für jedes dieser Beispiele ist die Menge an pyrotechnischer (ZPP Zirkonpotassiumperchlorat) Zündladung (P), das Volumen der Zerlegungskammer (V) und die Menge an Stickoxid (N), die darin angeordnet war, nachfolgend gegeben.

6 zeigt den Tankdruck als eine Funktion der Zeit, erhalten mit Beispielen 1 bis 4.

DISKUSSION DER ERGEBNISSE

Die Ergebnisse dieser Beispiele waren und sind in mehrerlei Hinsicht signifikant.

Zunächst zeigen diese Beispiele in jedem Fall, daß der Generator sehr schnell arbeitete. Zum Beispiel wurde in den Beispielen 2 und 3 ein Spitzendruck in ungefähr 8 ms erreicht. Dies kann sehr wichtig sein für Seitenaufprallanwendungen, in denen die Reaktionszeit besonders bedeutend sein kann. Daher erscheinen Generatoranordnungen gemäß der Erfindung gut geeignet zur Verwendung in Seitenaufprallanwendungen.

Zweitens zeigen diese Beispiele, daß es eine starke Abhängigkeit zwischen der pyrotechnischen Ladung des Zünders und dem Zerlegungsprozeß gibt. In Beispiel 1 führte die Gasentladung zu einem Haltetankdruck von nur ungefähr 18 psi (124 kPa), wohingegen in Beispielen 2 und 3 die Gasentladung zu einem Haltetankdruck von ungefähr 28 psi (193 kPa) führte.

Offensichtlich war die 225 mg Pyrotechnikladung, die in Beispiel 1 verwendet wurde, nicht ausreichend, um eine adäquate Zerlegung des in der darin verwendeten Generatorvorrichtung enthaltenen Stickoxids zu erreichen. Eine Erhöhung der pyrotechnischen Ladung auf 275 mg (Beispiel 2) jedoch erhöhte die Leistungsfähigkeit erheblich (z.B. führte sie zu einem signifikant höheren Gasentladungsdruck in dem Haltetank). Der weitere Anstieg in der pyrotechnischen Ladung auf 400 mg (Beispiel 3) jedoch erhöhte die Leistungsfähigkeit merklich weiter. Daher erscheint es, daß die Stärke des Zünders (z.B. Ladung oder Menge an Pyrotechnik) die Leistungsfähigkeit nur bis zu einem bestimmten relativen Verhältnis der pyrotechnischen Ladung zu der Ladung an zerlegbarem Material beeinflußt. Eine Analyse der Gasentladung in jedem dieser Beispiele offenbarte, daß weniger unzerlegtes Stickoxid in dem Fall erfaßt wurde, wenn die Zündergröße von 225 mg zu 275 mg und dann zu 400 mg erhöht wurde.

BEISPIEL 5

Dieses Beispiel verwendet eine Generatoranordnung ähnlich der in 1 gezeigten Generatoranordnung 10, und arbeitete bei Umgebungstemperatur. Die Kammer (14) der Generatoranordnung aus diesem Beispiel hatte ein Volumen von 8,5 in3 (139,3 cc) und war mit ungefähr 12 Gramm an reinem Stickoxid gefüllt. Ein pyrotechnischer Zünder (1.000 mg von ZPP) wurde als eine Zerlegungszündquelle verwendet.

Die Generatoranordnung wurde in einem festen 60-Liter-Haltetank verwendet, welcher eine Entlüftung durch die Tankwand mit 0,4375 Zoll Durchmesser (1,11 cm) aufweist. Der Tankdruck als eine Funktion der Zeit wurde für die Verwendung überwacht.

7 zeigt den Tankdruck als eine Funktion der Zeit, erhalten aus Beispiel 5.

DISKUSSION DER ERGEBNISSE

Dieses Beispiel, worin die Generatoranordnung eine anfängliche Druckausgangsverzögerung von nur ungefähr 1,7 ms zeigte, einen 20 ms und 40 ms Tankdruck von ungefähr 45,7 psi (315 kPa) bzw. 43,4 psi (299 kPa) und einen maximalen Tankdruck von ungefähr 45,6 psi (314 kPa) bei ungefähr 20,7 ms, verdeutlicht die Betriebsfähigkeit einer solchen Generatoranordnung.

Wie oben identifiziert, erscheinen Generatoranordnungen gemäß der Erfindung gut geeignet zur Verwendung in Seitenaufprallanwendungen, in denen die Reaktionsgeschwindigkeit besonders bedeutend sein kann.

Es ist offensichtlich, daß die Diskussion der Theorie, so wie z.B. die Diskussion der Zerlegung, enthalten ist, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen und nicht, um die Erfindung in ihrer breiten Anwendung zu beschränken.


Anspruch[de]
Vorrichtung (10) zum Aufblasen einer aufblasbaren Einrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine erste Kammer (14), welche einen Inhalt aufweist, der mindestens ein Gasausgangsmaterial aufweist, das mindestens ein gasförmiges Produkt bildet, das zum Aufblasen der Vorrichtung verwendet wird, und

einen Zünder (82), um die Zerlegung des Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer zu initiieren, so daß Zerlegungsprodukte gebildet werden einschließlich dem gasförmigen Produkt, das verwendet wird, um die Vorrichtung aufzublasen,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gasausgangsmaterial N2O, Acetylen und/oder ein acetylenbasiertes Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der ersten Kammer (14) ein Äquivalenzverhältnis von weniger als 0,1 aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der ersten Kammer (14) zusätzlich ein inertes Gas aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der ersten Kammer (14) zusätzlich mindestens ein Sensibilisatormaterial aufweist, das in einer Menge unter einer Entflammbarkeitsschwelle des Inhalts vorhanden ist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisatormaterial wasserstofftragend ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisatormaterial H2 ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensibilisatormaterial aus Kohlenwasserstoffen, Kohlenwasserstoffderivaten und zellulosehaltigen Materialien ausgewählt ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung, welcher das Gasausgangsmaterial unterliegt, exotherm ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt zumindest teilweise in einer flüssigen Form in der ersten Kammer (14) gespeichert ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (314) dafür vorgesehen ist, selektiv geöffnet zu werden, um mindestens einen Teil der Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines Teils des mindestens einen gasförmigen Zerlegungsprodukts aus der ersten Kammer abzugeben. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich mit einer Öffnungseinrichtung (345b) zum Öffnen der ersten Kammer (314) unabhängig von der Einleitung der Zerlegung. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer dafür vorgesehen ist, daß sie öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg in der ersten Kammer (14) erkannt wird. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, darüber hinaus mit einer zweiten Kammer (214), welche nach dem Öffnen der ersten Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Kammer (260) ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (214) ein unter Druck stehendes inertes Gas speichert. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen der ersten Kammer (260) ein Teil der Zerlegungsprodukte, die aus der ersten Kammer austreten, sich mit dem unter Druck stehenden gespeicherten Gas mischen, so daß ein Aufblasgas erzeugt wird, das die Temperatur und den Druck in der zweiten Kammer (214) erhöht. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (214) dafür vorgesehen ist, daß sie öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg in der zweiten Kammer bemerkt wird, wodurch mindestens ein Teil des Aufblasgases aus der zweiten Kammer abgegeben wird, so daß die Einrichtung aufgeblasen wird. Vorrichtung (310) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, zusätzlich mit einer Öffnungseinrichtung (445b) für die zweite Kammer (414). Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (414) Inhalt speichert, der mindestens ein zweites Gasausgangsmaterial aufweist, das dafür vorgesehen ist, daß es der Zerlegung unterliegt, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens eines gasförmigen Zerlegungsprodukts gebildet werden. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungseinrichtung (445b) für die zweite Kammer (414) zusätzlich dafür vorgesehen ist, die Zerlegung des Inhalts der zweiten Kammer auszulösen. Seitenaufprallairbag-Gasgenerator mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Aufblasen einer aufblasbaren Sicherheitsvorrichtung in einem Fahrzeug, welches die Aufblasvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Zerlegen des Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer (14) der Vorrichtung, so daß Zerlegungsprodukte einschließlich mindestens einem gasförmigen Zerlegungsprodukt gebildet werden und

Austreten lassen des Aufblasgases, das mindestens einen Teil des mindestens einen gasförmigen Zerlegungsprodukts aufweist, aus der Vorrichtung, so daß die aufblasbare Sicherheitsvorrichtung aufgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, mit dem Schritt des Mischens der Zerlegungsprodukte mit einem gespeicherten inerten Gas, so daß ein Aufblasgas für das Austreten aus der Vorrichtung (210) gebildet wird, um die aufblasbare Sicherheitsvorrichtung aufzublasen. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte inerte Gas unter Druck in einer zweiten Kammer (214) gespeichert wird. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen die Temperatur und den Druck in der zweiten Kammer (214) erhöht, wenn die zweite Kammer öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg in der zweiten Kammer bemerkt wird, so daß mindestens ein Teil des Aufblasgases einschließlich mindestens eines Teils des gasförmigen Zerlegungsprodukts und des gespeicherten inerten Gases entweicht, um die aufblasbare Sicherheitsvorrichtung aufzublasen. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegung die Temperatur und den Druck in der ersten Kammer (14) erhöht, wenn die erste Kammer öffnet, wenn ein vorbestimmter Druckanstieg in der ersten Kammer bemerkt wird, so daß mindestens ein Teil des Aufblasgases einschließlich mindestens eines Teils des gasförmigen Zerlegungsprodukts aus der ersten Kammer entweicht, um die aufblasbare Sicherheitsvorrichtung aufzublasen. Verfahren zum Betrieb eines mehrstufigen Airbag-Gasgenerators mit einer Vorrichtung (310) gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren das selektive Betätigen mindestens eines der Gasgeneratoren (382) und der Kammeröffnungseinrichtung (345b) aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Betätigen mindestens eine der folgenden Betriebsarten aufweist:

a) Betätigen des Gasgenerators (382) ohne Betätigen der Kammeröffnungseinrichtung (345b),

b) Betätigen der Kammeröffnungseinrichtung ohne Betätigen des Gasgenerators und

c) Betätigen sowohl des Gasgenerators als auch der Kammeröffnungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufblaseinrichtung (510) zusätzlich eine zweite Kammer (514) in Fluidverbindung mit der ersten Kammer (560) nach dem Öffnen der ersten Kammer aufweist und wobei die Kammeröffnungseinrichtung (545) dafür geeignet ist, die zweite Kammer selektiv zu öffnen, wobei das selektive Betätigen mindestens eine der folgenden Betriebsarten aufweist:

a) Betätigen des Gasgenerators (582) ohne Betätigen der Kammeröffnungseinrichtung (545b),

b) Betätigen der Kammeröffnungseinrichtung ohne Betätigen des Gasgenerators und

c) Betätigen sowohl des Gasgenerators als auch der Kammeröffnungseinrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Betätigen das Betätigen sowohl des Gasgenerators (582) als auch der Kammeröffnungseinrichtung (545b) in einer ausgewählten Abfolge mit einem zeitlichen Abstand zwischen der Betätigung jeder dieser beiden aufweist. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (582) und die Kammeröffnungseinrichtung (545b) im wesentlichen gleichzeitig betätigt werden. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammeröffnungseinrichtung (545b) betätigt wird, um das Ablassen des Inhalts der zweiten Kammer (514) zu beginnen, ohne daß die erste Kammer (560) geöffnet ist. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (582) betätigt wird, um die Zerlegung des Gasausgangsmaterials in der ersten Kammer (560) vor dem Entweichen irgendeines der Inhalte der zweiten Kammer (514) zu beginnen.






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