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Dokumentenidentifikation DE102006054636A1 16.08.2007
Titel Gaserzeugungssystem
Anmelder TK Holdings, Inc., Armada, Mich., US
Erfinder Mayville, Brian A., Troy, Mich., US;
Sledz, Christopher T., Armada, Mich., US
Vertreter Schubert, K., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 10178 Berlin
DE-Anmeldedatum 16.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006054636
Offenlegungstag 16.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2007
IPC-Hauptklasse B60R 21/26(2006.01)A, F, I, 20070306, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Gaserzeugungssystem (10) schließt ein Gehäuse (12), einen ersten Endverschluss (22), der an dem Gehäuse (12) gesichert ist, um hermetisch einen ersten Endteil des Gehäuses zu dichten, und eine erste Bohrungsdichtung (26) ein, die separat von dem ersten Endverschluss (22) gebildet ist und an dem ersten Endverschluss (22) gesichert ist, um einen Initiatormechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung (24) darin anzubringen. Der Gaserzeuger (10) kann eine einstufige und/oder zweistufige Möglichkeit einschließen.

Beschreibung[de]
QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung beansprucht die Rechte der Provisional Application mit der Eingangsnummer 60/737,564, eingereicht am 16. November 2005.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gaserzeugungssysteme und insbesondere Gaserzeugungssysteme zur Verwendung bei Anwendungen wie aufblasbaren Insassenrückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen.

Die Installation von aufblasbaren Insassenschutzsystemen als Standardausrüstung in allen neuen Fahrzeugen hat die Suche nach kleineren, leichteren und weniger teuren Schutzsystemen intensiviert. Da der Gasgenerator des Gaserzeugers, der in solchen Schutzsystemen verwendet wird, dazu neigt die schwerste und teuerste Komponente zu sein, besteht ein Bedarf an einem leichteren, kompakteren und weniger teuren Gaserzeugungssystem.

Ein typisches Gaserzeugungssystem schließt ein zylindrisches Stahl- oder Aluminiumgehäuse ein, das einen Durchmesser und eine Länge besitzt, die zu der Fahrzeuganwendung und den Eigenschaften einer darin enthaltenen Gaserzeugungszusammensetzung in Beziehung stehen. Weil die Inhalation von Partikeln, die durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels während der Airbag-Aktivierung erzeugt werden, durch einen Fahrzeuginsassen schädlich sein kann, ist es wünschenswert während der Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugtes teilchenförmiges Material oder Schlacke zu entfernen. Dementsprechend ist das Gaserzeugungssystem allgemein mit einem internen oder externen Filter versehen, der eine oder mehrere Schichten Stahlsiebe mit variierendem Maschen und Drahtdurchmesser umfasst. Gas, das durch die Verbrennung des Gaserzeugungsmittels erzeugt wird, tritt durch den Filter hindurch bevor es das Gaserzeugungssystem auslöst. In einem konventionellen System werden die Teilchen im Wesentlichen entfernt, wenn das Gas durch den Filter hindurchtritt. Zusätzlich wird Wärme aus den Verbrennungsgasen in das Material des Filters überführt, wenn die Gase durch den Filter strömen. Folglich dienst der Filter sowohl dazu, die Teilchen aus den Gasen zu filtern, als auch zum Kühlen der Verbrennungsgase vor der Verteilung in einer verbundenen, durch Gas auslösbaren Vorrichtung. Jedoch ist es wichtig, ein Gaserzeugungssystem bereitzustellen, das diese Merkmale einschließt, während die Größe des Systems minimiert wird, wodurch die Gesamtgröße der Konstruktion des Fahrzeugsicherheitssystems reduziert wird und eine größere Design-Flexibilität bei verschiedenen Anwendungen oder Verwendungen des Gaserzeugungssystems bereitgestellt wird. Weiterhin verringert die Reduktion der Größe des Gaserzeugungssystems den Bedarf an Werkstoff und kann vorteilhafterweise auch die Herstellungskomplexität reduzieren, wodurch die Gesamtherstellungskosten reduziert werden.

Andere anhaltende Bedenken bei Gaserzeugungssystemen schließen die Eignung ein, irgendeine einer Auswahl von ballistischen Profilen zu erreichen, durch Variieren so wenig der physikalischen Parameter des Gaserzeugungssystem wie möglich und/oder indem diese physikalischen Parameter so ökonomisch wie möglich variiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Bedenken, auf die oben hingewiesen wurde, können durch Bereitstellung eines Gaserzeugungssystems gemäß einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele gemildert oder vermieden werden, welches ein Gehäuse, einen ersten Endverschluss, der an dem Gehäuse zur hermetischen Dichtung eines ersten Endteils des Gehäuses gesichert ist, eine erste Bohrungsdichtung, die separat von dem ersten Endverschluss gebildet ist und an den ersten Endverschluss gesichert ist, um einen ersten Zündmechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung darin anzubringen, einschließt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindungen veranschaulichen ist:

1 eine Querschnitts-Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

2 eine Querschnitts-Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

3 eine Querschnitts-Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

4 eine Querschnitts-Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und

5 eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeuginsassenschutzsystems, welches ein Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung einschließt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel 10 eines einstufigen Gaserzeugungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Einem Durchschnittsfachmann werden die verschiedenen Konstruktionsverfahren für die verschiedenen Komponenten des Gaserzeugungssystems verständlich sein. Bezugnehmend auf 1 schließt Gaserzeugungssystem 10 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12 ein, das ein erstes Ende 16 und ein zweites Ende 14, gegenüber dem ersten Ende, und eine Wand 17 besitzt, die sich zwischen den Enden erstreckt, um einen inneren Gehäusehohlraum zu bilden. Gehäuse 12 ist aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt und kann gewalzt, geprägt, tiefgezogen, extrudiert oder anderweitig umgeformt sein. Wand 17 enthält eine oder mehrere Gasaustrittsöffnungen 18, um Fluid-Kommunikation zwischen dem Inneren des Gehäuses und einer verbundenen, aufblasbaren Vorrichtung (zum Beispiel einem Sicherheitsgurtstraffer oder einer anderen durch Fluid auslösbaren Vorrichtung, die in einem Fahrzeuginsassenschutzsystem eingeschlossen ist) zu ermöglichen. Gasaustrittsöffnung(en) 18 kann beziehungsweise können in Gehäusewand 17 durch Bohren, Stanzen oder andere geeignete Mittel ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Länge von Gehäuse 12 entsprechend der Design- oder Kundenanforderungen variiert werden.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Gaserzeugungssystem ein Mikrogaserzeuger, der longitudinal anpassbar ist innerhalb einer Hülle in Zylinderformat, welche einen Durchmesser von ungefähr 41,3 mm besitzt und zum Beispiel geeignet ist in einem Seitenairbag oder einem Sicherheitsgurtstraffer. In einem speziellen Ausführungsbeispiel hat das Gaserzeugungssystem eine Gesamtsystemdurchmesser von ungefähr 41,3 mm. In einem noch anderen speziellen Ausführungsbeispiel hat Gehäuse 12 einen äußeren Enddurchmesser von ungefähr 41,3 mm. In einem anderen speziellen Ausführungsbeispiel hat ein Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Gesamtlänge von ungefähr 160 mm. In einem noch anderen speziellen Ausführungsbeispiel hat ein Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Gesamtlänge von ungefähr 220 mm. In einem noch anderen speziellen Ausführungsbeispiel hat ein Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von Gesamtlänge zu Gesamtdurchmesser von ungefähr 3,8/1. In einem noch anderen speziellen Ausführungsbeispiel hat ein Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Verhältnis von Gesamtlänge zu Gesamtdurchmesser von ungefähr 5,3/1. Allerdings können die Charakteristika der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele in Gaserzeugungssysteme vieler alternativer Größen eingeschlossen sein, die für eine Auswahl von verschiedenen Anwendungen geeignet sind.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine zerstörbare, Fluid-dichte Dichtung 20 über jeder der Gasaustrittsöffnungen 18 positioniert sein, um den Eintritt von Wasserdampf oder anderen Kontaminanten in das Gehäuse 12 vor der Aktivierung des Gaserzeugungssystems zu verhindern. Die Dichtung ist an der inneren Oberfläche der Gehäusewand 17 gesichert und bildet eine Fluid-dichte Sperre zwischen dem Innenbereich des Gehäuses und dem Außenbereich des Gehäuses. Verschiedene bekannte Scheiben, Folien, Filme, Bänder oder andere geeignete Materialien können verwendet werden, um die Dichtung zu bilden.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist Gehäuse 12 aus einer tiefgezogenen Hülle aus Stahl, Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall oder einer Metalllegierung geformt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, in 2 gezeigt, ist Gehäuse 12 aus einer Metallröhre gebildet, welche warmgeformt ist, um das zweite Ende 14 des Gehäuses zu verschließen. Das heißt, dass das Gehäuse erwärmt wird, um das Metall zu erweichen und dann Druck ausgesetzt wird, um die Randteile des zweiten Endes 14des Gehäuses umzuklappen oder anderweitig allgemein in Richtung einer zentralen Achse X des Gehäuses zu zwingen, wodurch Ende 14 geschlossen und abgedichtet wird. Jedes der oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Gehäuses (d. h. die Warmformung des zweiten Endes 14 des Gehäuses und die Verwendung eines tiefgezogenen Zylinders) umgeht das Erfordernis eines Endverschlusses und einer Dichtung am zweiten Ende 14 des Gehäuses, wodurch die Gaserzeugeranordnung vereinfacht wird, die Anzahl der Teile reduziert wird, die für die Anordnung benötigt werden, und ein potentieller Undichtigkeitsweg für erzeugte Gase beseitigt wird.

Wieder Bezug nehmend auf 1 schließt ein Gehäuse-Endverschluss 22 einen Basisteil 22a und eine ringförmige Wand 22b ein, die sich von einem Umfang des Basisteils erstreckt, um einen Hohlraum zu definieren, um darin andere Teile des Gaserzeugungssystems aufzunehmen, wie hierin unten beschrieben wird. Ein äußerer Durchmesser der Wand 22b des Endverschlusses ist so dimensioniert, dass er einen Gleitsitz oder eine Presspassung zwischen der Wand und einem inneren Durchmesser der Gehäusewand 17 bereitstellt, wenn Endverschluss 22 in das erste Ende 16 des Gehäuses 12 eingeführt wird, wie in 1 gezeigt wird. Der Basisteil 22a des Endverschlusses schließt auch eine Öffnung 22c ein, um darin einen Auslösemechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung anzubringen und zu sichern, zum Beispiel eine Zünderanordnung 24 (unten detaillierter beschrieben). Endverschluss 22 kann aus einem metallischen Material wie Kohlenstoffstahl oder Edelstahl unter Verwendung irgendeines einer Auswahl von bekannten Metallfertigungsverfahren, wie Tiefziehen, Formen, Stanzen oder Gießen geformt sein.

In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und wie in 1 veranschaulicht, ist Endverschluss 22 innerhalb des ersten Endes 16 des Gehäuses positioniert und in dem Gehäuse durch eine oder mehrere Schweißstellen 23 gesichert, die entlang eines Saumes zwischen Endverschluss 22 und Gehäusewand 17 gebildet sind, um eine hermetische Dichtung bereitzustellen. Das direkte Schweißen von Endverschluss 22 an das Gehäuse vermeidet den Bedarf an einem O-Ring oder einer anderen Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Endverschluss. Weil kein Erfordernis besteht, eine Auskehlung oder einen Hohlraum zu fräsen oder anderweitig an irgendeinem Teil zu bilden, um einen O-Ring oder eine andere Pressdichtung aufzunehmen, ist zusätzlich die Struktur des Endverschlusses und/oder Gehäuses vereinfacht. Zusätzlich vermeidet das geschweißte Design das Erfordernis einen zusätzlichen Teil an Gehäusematerial für einen Crimp-Arbeitsgang bereitzustellen; folglich ist das geschweißte Design relativ kompakt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel (in 3 gezeigt) ist ein Teil des ersten Endes 16 des Gehäuses kaltumgeformt oder anderweitig umgeformt, um eine hermetische Metall-zu-Metall-Dichtung mit einem Teil von Endverschluss 22 bereitzustellen. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein ringförmiger Flansch oder Vorsprung 16a des ersten Endes 16 des Gehäuses (als gepunktete Linie in einem Zustand vor der Kaltumformung in 3 gezeigt, und auch als gegen einen Teil von Endverschluss 22 gepresst gezeigt) durch eine Matrize tiefgezogen zur Kaltumformung und dadurch wird der Flansch in eine Auskehlung 22d gepresst, die entlang dem Endverschluss ausgebildet ist, nachdem der Endverschluss positioniert worden ist. Es wird verständlich sein, dass das Volumen des kreisförmigen Flansches oder vorspringenden Teils 16a wenigstens ungefähr oder im Wesentlichen gleich dem Volumen ist, das durch die Auskehlung 22d definiert wird. Andere bekannte Umformungsverfahren können auch eingesetzt werden. Bei Verwendung dieses Verfahrens kann der Durchmesser des Gaserzeugers effektiv minimiert werden, indem der Bedarf an einer typischen Dichtung, wie einem O-Ring, an der Endverschluss/Gehäuse-Grenzfläche vermieden wird, und auch durch Komprimieren des ringförmigen Flansches 16d gegen Endverschluss 22. Dementsprechend wird ein Metall-zu-Metall-Kontakt an der Grenzfläche zwischen Endverschluss 22 und Flansch 16a gebildet, wenn der im Wesentlichen montierte Gaserzeuger tiefgezogen und durch eine Matrize komprimiert wird, die einen geringeren Durchmesser hat als der äußere Durchmesser des ringförmigen Flansches 16a vor der Kaltumformung.

Durch Kaltumformung des Endes von Gehäuse 12 zur Kaltverstreckung von Flansch 16a gegen Endverschluss 22, wird das Gehäuse 12 komprimiert, um ausreichende Rückhaltestärke des Endverschlusses innerhalb des Gehäuses in Übereinstimmung mit Kundenvorgaben bereitzustellen, während das Herstellungsverfahren vereinfacht wird, indem Oberflächenbehandlung oder die Montage zusätzlicher Teile wie eines O-Rings reduziert wird. Wie in dem Ausführungsbeispiel von 3 gezeigt, stellt auch die Kompression des Gehäuseendes entlang dem Umfang von Endverschluss 22 eine hermetische Dichtung des Gasgenerators bereit.

Die Kaltumformungstechnik des Einpassens und Dichtens des Endverschlusses 22 innerhalb des Endes 16 des Gehäuses resultiert auch in der Befähigung, den Gesamtdurchmesser des Gasgenerators wesentlich zu minimieren, während die strukturellen und andere Design-Erfordernisse erfüllt werden, die zum Beispiel verbunden sind mit einer Kurzschlussklemme oder Zünderanordnung, wie durch die Design-Erfordernisse bestimmt wird. Ein spezielles Ausführungsbeispiel des Gaserzeugers zeigt einen äußeren Durchmesser von ungefähr 41,3 Millimetern, wodurch die Konstruktionsgröße des Gaserzeugers im Vergleich zu früheren Designs verringert wird, und auch die Designflexibilität im Hinblick auf eine spezielle Anwendung erhöht wird (wie zum Beispiel eines Seitenairbag innerhalb eines Sitzes).

Wieder Bezug nehmend auf das Ausführungsbeispiel von 1 ist eine Initiator-Anordnung 24 innerhalb der Öffnung 22c des Endverschlusses positioniert und gesichert. Initiator-Anordnung 24 schließt eine Bohrungsdichtung 26 und einen Initiator 28 ein, die innerhalb eines komplementären Hohlraums gesichert sind, der in der Bohrungsdichtung ausgebildet ist. Initiator 28 kann innerhalb der Bohrungsdichtung 26 unter Verwendung irgendeiner einer Auswahl von Verfahren gesichert sein, zum Beispiel mittels Schweißen, Crimpen, einer Pressdichtung oder mittels Klebemittelanwendung. Ein Dichtflansch oder eine andere Dichtung (nicht gezeigt) kann eingeschlossen sein, um eine Dichtung bereitzustellen oder zu verstärken, die zwischen der Kontaktgrenzfläche zwischen Initiator 28 und Bohrungsdichtung 26 gebildet ist, um zu unterstützen, dass das Ausströmen von erzeugten Gasen aus dem Ende der Bohrungsdichtung des Gaserzeugers verhindert wird.

Initiator-Anordnung 24 ist innerhalb der Öffnung 22c des Endverschlusses positioniert und gesichert, um operative Kommunikation zwischen der Zündverbindung 34 (unten beschrieben) und Initiator 28 zu ermöglichen, um die Zündverbindung 34 nach Aktivierung des Gaserzeugungssystems zu zünden. In den hierin gezeigten Ausführungsbeispielen ist Initiator-Anordnung 24 in Öffnung 22c gesichert indem Bohrungsdichtung 26 direkt an Endverschluss 22 geschweißt ist, wodurch das Erfordernis für einen O-Ring oder eine andere komprimierbare Dichtung zwischen der Bohrungsdichtung und dem Endverschluss oder zwischen der Bohrungsdichtung und dem Gehäuse vermieden wird. Das ermöglicht auch, dass die Strukturen der Bohrungsdichtung und des Endverschlusses vereinfacht werden. Bohrungsdichtung 26kann aus Stahl oder anderen metallischen Materialien gebildet werden, unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens, wie Gießen oder Fräsen. Initiator 26 ist ein konventioneller Initiator, der zur Zündung eines Gaserzeugungsmittels oder eine Boosterzusammensetzung geeignet ist. Eine Beispielhafte Initiator-Konstruktion wird im US-Patent Nr. 6 009 809 beschrieben, das hierin als Referenz einbezogen wird.

Da die Bohrungsdichtung 26 separat von Endverschluss 22 ist und nicht die Funktion des Verschlusses des ersten Endes 16 des Gehäuses erfüllen muss, muss nur die Bohrungsdichtung (und nicht der gesamte Endteil der Gaserzeugeranordnung) austauschbar sein, um den Kundenanforderungen bezüglich der Anpassung des Verbindungsanschlusses zu entsprechen, so dass er mit den elektrischen Kontakten von Initiator 28 verbindbar ist. Ein Teil einer jeden Version der Bohrungsdichtung 26 ist schlicht so konfiguriert, dass er in eine Öffnung in Endverschluss 22 einpressbar ist und an den Endverschluss 22 schweißbar ist. Das vereinfacht die Struktur der Bohrungsdichtung während auch zur Design-Flexibilität beigetragen wird.

Wieder Bezug nehmend auf 1 ist ein Zünd- oder Boosternapf 32 in Endverschluss 22 eingesteckt. Zündnapf 32 hat einen Basisteil 32a und eine ringförmige Wand 32b, die sich vom Basisteil erstreckt, um einen Hohlraum zu definieren, um darin eine Zünd- oder Boosterverbindung 34, eine Selbstzündungsverbindung 35 und einen Teil von Initiator-Anordnung 24 (vorher beschrieben) aufzunehmen. Ein Flansch 32c erstreckt sich radial außerhalb eines Randes von Wand 32b. Ein äußerer Rand von Flansch 32c ist so dimensioniert, dass er die Wand 22d des Endverschlusses in einer Pressdichtung kuppelt, wenn der Zündnapf in den Hohlraum eingeführt wird, der durch die Wand des Endverschlusses gebildet wird. Folglich müssen Boosterverbindung 34 und Selbstzündungsverbindung 35 nur innerhalb von Boosternapf 32 und Flansch 32c, gekuppelt mit Verschlusswand 22b, positioniert werden, um die Boosterverbindung und die Selbstzündungsverbindung innerhalb des Napfes 32 während der Montage des Gaserzeugers zu halten. Wenigstens eine Zündgasaustrittsöffnung 32d ist in Zündnapf 32 ausgebildet, zur Freisetzung von Verbrennungsprodukten der Zündverbindung, wenn Zündverbindung 34 gezündet wird. Öffnung 32d kann mit einer zerstörbaren, Fluiddichten Dichtung (nicht gezeigt) bedeckt sein, wie vorher beschrieben wurde. Zündnapf 32 kann geprägt, extrudiert, druckgegossen oder anderweitig umgeformt sein und kann aus einem metallischen Material wie Kohlenstoffstahl oder Edelstahl hergestellt sein.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist Zündverbindung 34 eine bekannte oder geeignete Zünd- oder Boosterverbindung, deren Verbrennung Wärme und Druck bereitstellt, welche eine zweite Gaserzeugungsmittel-Hauptladung 38 zündet (unten beschrieben), die in Gehäuse 12 positioniert ist. Wie vorher dargelegt, können auch eine oder mehr Selbstzündungstabletten 35 in Zündnapf 32 positioniert sein, um die Zündung von Boosterverbindung 34 (woraus die Zündung des Hauptgaserzeugungsmittels 38 resultiert) durch externes Erwärmen von Gehäuse 12, auf eine im Stand der Technik bekannte Weise, hervorzurufen. Wieder Bezug nehmend auf 1 kann ein scheibenartiges Polster oder Kissen 30, zum Beispiel aus Keramikfasermaterial gebildet, bereitgestellt werden, um das Zündmaterial 34 in Position zu halten und um das Zündmaterial gegen Vibration und Stoß abzudämpfen.

Wieder Bezug nehmend auf 1 ist ein Ende von Filteranordnung 52 in einen Hohlraum gepresst, der zwischen der Boosternapfwand 32b und Endverschluss-Flansch 22b gebildet ist. Filteranordnung 52 ist eine kreisförmige Anordnung eines Filtermaterials, das dafür vorgesehen ist, Verbrennungsprodukte aus den erzeugten Gasen vor der Gasverteilung zu filtern. Im Allgemeinen ist Filteranordnung 36 zwischen Gaserzeugungsmittel 38 und Öffnungen 18 positioniert, die entlang Gehäusewand 17 ausgebildet sind. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel belegt Filteranordnung 52 im Wesentlichen einen ringförmigen Raum zwischen Gaserzeugungsmittel 38 und Gehäusewand 17. Jeder geeignete metallische Siebfilter oder Drahtgewebe kann verwendet werden, von denen viele Beispiele bekannt sind und erhältlich sind von kommerziell verfügbaren Quellen (zum Beispiel "Wayne Wire Cloth Products, Inc. aus Bloomfield Hills, Michigan".) Der Filter kann alternativ aus irgendeinem einer Auswahl von Materialien gebildet sein (zum Beispiel einem Kohlenstofffasersieb, Draht oder Blech), die im Stand der Technik für das Filtern von Verbrennungsprodukten von Gaserzeugungsmitteln bekannt sind.

In den hierin gezeigten Ausführungsbeispielen liegt das Gaserzeugungsmittel 38 in Form einer Vielzahl von Scheiben vor, die im Inneren von Gehäuse 12, innerhalb der Filteranordnung 52, gestapelt sind. Jedoch werden auch alternative Formen des Gaserzeugungsmittels in Betracht gezogen. Zum Beispiel können die Gaserzeugungsmittel-Tabletten in ihrer Größe reduziert sein und dann zufällig angeordnet werden, wenn die Treibmittelkammer befüllt wird. Die Reduktion der Größe der Gaserzeugungsmittel-Tablette erhöht den Gesamtverbrennungsoberflächenbereich. Als Ergebnis wird mehr Gas in einer relativ kürzeren Zeit erzeugt. Die Gaserzeugungsmittel, die eingesetzt werden, können als "rauchlos" charakterisiert werden, oder anders ausgedrückt, erzeugen wenigstens 90 % oder mehr gasförmige Verbrennungsprodukte, wenn sie gezündet werden.

Beispielhafte Gaserzeugungszusammensetzungen werden in den US-Patenten der Nummern 5 872 329, 6 210 505 und 6 887 326 beschrieben, die alle hierin als Referenz einbezogen werden. Diese Zusammensetzungen können primäre nicht-metallische Brennstoffe, nicht-metallische primäre Oxidationsmittel, sekundäre metallische Oxidationsmittel (wenn gewünscht) und bekannte Bindemittel einschließen. Die Zusammensetzungen werden auf bekannte Weise gebildet und tablettiert, um in den erfindungsgemäßen Gaserzeuger hineinzupassen. Eine bevorzugte Gaserzeugungszusammensetzung erzeugt während ihrer Verbrennung wenigstens 95 % oder mehr gasförmige Verbrennungsprodukte und kann ungefähr 65 Gewichts-% – 75 Gewichts-% der Gaserzeugungszusammensetzung Ammoniumnitrat, das zusammen mit Kaliumnitrat ausgefällt wurde, ungefähr 25 Gewichts-% – 34 Gewichts-% Monoammoniumsalz von Bis-(1(2)-H-tetrazol-5-yl)-amin, ungefähr 0,25 Gewichts-% – 0,75 Gewichts-% Quarzstaub und ungefähr 0,05 Gewichts-% – 0.15 Gewichts-% Graphit umfassen, wobei die angegebenen Gewichtsprozent auf das Gesamtgewicht der Gaserzeugungszusammensetzung bezogen sind.

Wieder Bezug nehmend auf 1 ist ein zweiter Zünd- oder Boosternapf 44 am zweiten Ende 14 des Gehäuses positioniert. Zündnapf 44 hat einen Basisteil 44a und eine ringförmige Wand 44b, die sich von dem Basisteil erstreckt, um einen Hohlraum zu definieren, um darin eine Zünd- oder Boosterzusammensetzung 46 aufzunehmen. Zündverbindung 46 kann die gleiche oder eine andere chemische Zusammensetzung oder physikalische Struktur besitzen wie beziehungsweise als die Zündverbindung 34, die vorher beschreiben wurde. Ein Flansch 44c erstreckt sich radial außerhalb von einem Rand von Wand 44b. Ein äußerer Rand von Flansch 44c ist so dimensioniert, dass er verschiebbar positionierbar ist innerhalb eines inneren Durchmessers von Gehäusewand 17, wenn der Zündnapf in das Gehäuse eingeführt wird. Es können auch eine oder mehr Selbstzündungs-Tabletten 47 in Zündnapf 44 platziert werden, um die Zündung von Boosterverbindung 46 (woraus die Zündung des Hauptgaserzeugungsmittels 38 resultiert) durch externes Erwärmen von Gehäuse 12 hervorzurufen. Folglich müssen Boosterverbindung 46 und Selbstzündungsverbindung 35 nur innerhalb von Boosternapf 46 positioniert und gesichert werden (beispielsweise unter Verwendung einer Banddichtung oder eines anderen Verfahrens), um die Boosterverbindung und die Selbstzündungsverbindung innerhalb des Napfes 44 während der Montage des Gaserzeugers zu halten. Wenigstens eine Zündgasaustrittsöffnung 44d ist in Zündnapf 32 ausgebildet, zur Freisetzung von Verbrennungsprodukten der Zündverbindung, wenn Zündverbindung 46 gezündet wird. Öffnung 44d kann mit einer zerstörbaren Dichtung (nicht gezeigt) bedeckt sein, wie vorher beschrieben wurde. Zündnapf 44 kann geprägt, extrudiert, druckgegossen oder anderweitig umgeformt sein und kann zum Beispiel aus Kohlenstoffstahl oder Edelstahl hergestellt sein.

Bezug nehmend auf 1 ist ein Federblatt 40 an einem entgegengesetzten Ende des Gaserzeugungsmittel-Stapels von Initiator 28 positioniert. Wenigstens eine Öffnung ist in Platte 40 ausgebildet, um Fluid-Kommunikation zwischen Gaserzeugungsmittel 38 auf der einen Seite der Platte 40 und durch Verbrennung der Boosterverbindung 46 gebildete Verbrennungsprodukte im zweiten Boosternapf 44 zu ermöglichen. Federblatt 40 ist angepasst, um entlang dem Inneren von Gehäuse 12 bewegbar zu sein, um Gaserzeugungsmittel 38 unter dem Einfluss eines Federelements 42 anstoßen zu lassen (unten detaillierter beschreiben). Platte 40 ist aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt und kann geprägt oder anderweitig umgeformt sein.

Wie man in 1 sieht, ist Federelement 42 in Gehäuse 12 positioniert, um sowohl Federplatte 40 als auch den zweiten Boosternapf 44 anstoßen zu lassen. Federelement 42 ist so konfiguriert, dass es eine Federkonstante besitzt, welche ermöglicht, dass die Feder die Federplatte 40 entlang dem Inneren des Gehäuses 12 bis zu einem bestimmten Grad drängt, als Reaktion auf das durch das Gaserzeugungsmittel 38 innerhalb des Gehäuses belegte Volumen. Federelement 42 übt eine Vorspannkraft auf die bewegliche Platte 40 aus, die in die Richtung wirkt, welche durch Pfeil "A" gekennzeichnet ist, wodurch das Gaserzeugungsmittel gegen Boosterapf 32 am ersten Ende 16 des Gehäuses gedrängt wird. Das ermöglicht, dass die Menge an Gaserzeugungsmittel 38 in dem Gehäuse gemäß der Design-Erfordernisse variiert werden kann, während unterstützt wird, dass das Gaserzeugungsmittel gegen Erschütterung und Vibration isoliert wird, die zu Zerstörung und Umordnung irgendeines Gaserzeugungsmittels (wie Gaserzeugungsmittel 38) führen können, welches eine spezielle, gewünschte Geometrie oder räumliche Anordnung besitzt. Federelement 42 kann irgendeine der verschiedenen Konfigurationen besitzen, wie eine Sprungfeder, eine Spiralfeder, eine Blattfeder oder irgendeine andere Konfiguration, die zur Bereitstellung der erforderlichen Vorspannkraft geeignet ist, während sie in Gehäuse 12 einschließbar ist. Federelement 42 kann aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Polymermaterial gebildet sein.

Der Betrieb des Einstufen-Ausführungsbeispiels des Gaserzeugers wird nun unter Bezugnahme auf 1 diskutiert. Nach Erhalt eines Signals von einem Crash-Sensor wird ein elektrisches Aktivierungssignal an Zünder 28 gesendet. Verbrennungsprodukte vom Zünder expandieren in den ersten Zündnapf 32 hinein, zünden Boosterverbindung 34, die in Boosternapf 32 positioniert ist. Produkte der Verbrennung der Boosterverbindung 34 treten aus Napf 32 durch Öffnung 32d, um Gaserzeugungszusammensetzung 38 zu zünden. Verbrennungsprodukte wie heißes Gas, Flammen und heiße Feststoffe treten durch Filteranordnung 52 hindurch, um das Gehäuse des Gaserzeugungssystems durch die Öffnungen 18 in Gehäusewand 17 zu verlassen.

4 zeigt ein zweistufiges Ausführungsbeispiel 100 eines Gaserzeugungssystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Wie man in 4 sehen kann, schließt der zweistufige Gaserzeuger 100 die gleichen Basiskomponenten ein, die in dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt werden. Deshalb werden in 4 die gleichen Referenznummern verwendet, um Merkmale zu identifizieren, die denen gleichen, die in 1 identifiziert werden. Da jedoch das Gehäuse 112 durch eine Trennwand 160 in zwei unabhängig auslösbare Kammern geteilt ist, um eine zweistufige Möglichkeit bereitzustellen, ist die Anzahl der Komponenten notwendigerweise verdoppelt. Zusätzlich sind die Gruppen von Komponenten so orientiert, dass jede Kammer (im Hinblick auf die physikalische Anordnung der darin befindlichen Komponenten) ein "Spiegelbild" der anderen Kammer ist. Jedoch können die Kammern, entsprechend der Designerfordernisse, unterschiedliche Mengen Gaserzeugungsmittel enthalten. Trennwand 160 kann innerhalb des Gehäuses 112 an jedem gewünschten Punkt entlang der Länge des Gehäuses unter Verwendung von Seitencrimpen oder einem anderen geeigneten Verfahren gesichert sein. Trennwand 160 kann aus einem Metall, Keramik oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein.

Der Betrieb des zweistufigen Ausführungsbeispiels des Gaserzeugungssystems wird nun unter Bezugnahme auf 4 diskutiert. Der Betrieb jeder Kammer des zweistufigen Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen der gleiche wie der Betrieb des einstufigen Ausführungsbeispiels, das in 1 gezeigt wird. Nach Empfang eines Signals von einem Crash-Sensor wird ein elektrisches Aktivierungssignal zu einem Zünder 128 und 128' (oder beiden) gesendet. Jeder der Zünder 128 und 128' kann alleine aktiviert werden. Alternativ können beide Zünder 128 und 128' separat, entweder nacheinander oder simultan aktiviert werden. Verbrennungsprodukte der Zünder 128 und 128' expandieren in die Zündnäpfe 132 und 132' und zünden die assoziierten Boosterverbindungen 134 und 134', die in den Näpfen positioniert sind. Produkte der Verbrennung der Boosterverbindungen 134 und 134' treten aus ihren entsprechenden Näpfen 132, 132' durch Öffnungen 132d und 132d' hindurch und zünden die Gaserzeugungsmittel 138 und 138', die in Gehäuse 112 positioniert sind. Erzeugte Gase strömen dann radial außerhalb durch die Filteranordnungen 152, 152' und aus Gehäuse 112 durch die Öffnungen 118, 118' aus.

Nun Bezug nehmend auf 5 kann ein Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen Gaserzeugungssystems 10 auch in einer Auswahl von Fahrzeuginsassenschutzsystem-Bauteilen eingeschlossen sein. In einem Beispiel ist die vorher beschriebene 41,3 mm Durchmesser Version des Gaserzeugungssystems in eine Sicherheitsgurtanordnung 150 eingeschlossen, um einen Sicherheitsgurt zu straffen.

5 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer beispielhaften Sicherheitsgurtanordnung 150. Sicherheitsgurtanordnung 150 schließt ein Sicherheitsgurtgehäuse 152 und einen Sicherheitsgurt 101 ein, der sich aus Gehäuse 152 heraus erstreckt. Ein Sicherheitsgurtaufrollmechanismus 154 (zum Beispiel ein federbelasteter Mechanismus) kann an einen Endteil des Gurtes gekoppelt sein. Zusätzlich kann ein Sicherheitsgurtstraffer 156 an einen Gurtaufrollmechanismus 154 gekoppelt sein, um den Aufrollmechanismus im Fall einer Kollision auszulösen. Übliche Sicherheitsgurtaufrollmechanismen, die in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt-Ausführungsbeispielen verwendet werden können, werden in den US-Pat. Nummern 5 743 480, 5 553 803, 5 667 161, 5 451 008, 4 558,832 und 4 597 546 beschrieben, die hierin als Referenz einbezogen werden. Veranschaulichende Beispiele üblicher, durch Gas ausgelöster Straffer, mit welchen die erfindungsgemäßen Sicherheitsgurt-Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, sind in den US-Pat. Nummern 6 505 790 und 6 419 177 beschrieben, die hierin als Referenz einbezogen werden.

Sicherheitsgurtanordnung 150 kann auch einen Crashereignis-Sensor 158 (zum Beispiel einen Trägheitssensor oder Beschleunigungsmesser) einschließen (oder in Kommunikation mit diesem stehen), der in Verbindung mit einem Crashsensor-Algorithmus arbeitet, welcher das Auslösen des Gurtstraffers 156 zum Beispiel über die Aktivierung von Zünder 20a (nicht in 3 gezeigt) signalisiert, der in dem Gaserzeugungssystem eingeschlossen ist. Die US-Pat. Nummern 6 505 790 und 6 419 177, die vorher hierin als Referenz einbezogen wurden, stellen veranschaulichende Beispiele von Straffern bereit, die auf eine solche Weise ausgelöst werden.

Wieder Bezug nehmend auf 5 kann eine Sicherheitsgurtanordnung 150 auch in einem ausgedehnteren, umfassenderen Fahrzeuginsassenrückhaltesystem 180 eingeschlossen sein, das zusätzliche Bauteile wie ein Airbagsystem 200 einschließt. Airbagsystem 200 schließt wenigstens einen Airbag 202 und ein Gaserzeugungssystem 201 ein, das an Airbag 202 gekoppelt ist, um somit Fluid-Kommunikation mit einem Innenbereich des Airbags zu ermöglichen. Airbagsystem 200 kann auch einen Crashereignis-Sensor 210 einschließen (oder mit diesem in Kommunikation stehen). Crashereignis-Sensor 210 arbeitet in Verbindung mit einem bekannten Crashsensor-Algorithmus, der das Auslösen von Airbagsystem 200 zum Beispiel über die Aktivierung des Airbag-Gaserzeugungssystems 10 im Fall einer Kollision signalisiert.

Es sollte gewürdigt werden, dass Sicherheitsgurtanordnung 150, Airbagsystem 200, und umfassender, Fahrzeuginsassenschutzsystem 180 die Verwendungen von Gaserzeugungssystemen veranschaulichen aber nicht begrenzen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden. Zusätzlich sollte gewürdigt werden, dass ein Gaserzeugungssystem, das eine Vielzahl von Teilchenaggregationsoberflächen und eine hohe Gasausbeute, eine wenig Feststoff erzeugende Gaserzeugungszusammensetzung einschließt, wie hierin beschrieben wird, in dem Airbagsystem oder in anderen Fahrzeuginsassenschutzsystem-Bauteilen verwendet werden kann, welche zum Betrieb ein Gaserzeugungssystem erfordern.

Es wird verständlich sein, dass die vorangehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur dem Zweck der Veranschaulichung dient und das verschiedene hierin offenbarte strukturelle und operationale Merkmale zugänglich sind für eine Anzahl von Modifikationen, von denen keine vom Gedanken und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abweicht. Die vorangehende Beschreibung ist deshalb nicht zur Begrenzung des Geltungsbereichs der Erfindung gedacht. Vielmehr ist der Geltungsbereich der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente zu bestimmen.


Anspruch[de]
Gaserzeugungssystem umfassend:

ein Gehäuse;

einen ersten Endverschluss, der an dem Gehäuse gesichert ist, um einen ersten Endteil des Gehäuses hermetisch zu dichten; und

eine erste Bohrungsdichtung, die separat von dem ersten Endverschluss gebildet ist und an dem ersten Endverschluss gesichert ist, um einen ersten Initiatormechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung darin anzubringen.
Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin der erste Endverschluss an dem Gehäuse durch Warmformung an wenigstens entweder dem ersten Endverschluss oder dem Gehäuse gesichert ist, und Formung von wenigstens entweder dem ersten Endverschluss oder dem Gehäuse, um dichtend einen Teil des anderen entweder ersten Endverschlusses oder Gehäuses zu kuppeln. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin der erste Endverschluss an dem Gehäuse durch Schweißen gesichert ist. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin der erste Endverschluss an dem Gehäuse gesichert ist, indem ein Teil des Gehäuses getrieben wird, um gegen einen Teil des ersten Endverschlusses kaltverstreckt zu werden, damit dazwischen eine Metall-zu-Metall-Dichtung gebildet wird. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin die erste Bohrungsdichtung an den ersten Endverschluss geschweißt ist, um dazwischen eine hermetische Dichtung bereitzustellen. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

einen zweiten Endverschluss, der an dem Gehäuse gesichert ist, um einen zweiten Endteil des Gehäuses hermetisch abzudichten; und

eine zweite Bohrungsdichtung, die separat von dem zweiten Endverschluss gebildet ist und an dem zweiten Endverschluss gesichert ist, um einen zweiten Initiatormechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung darin anzubringen.
Fahrzeuginsassenschutzsystem, ein Gaserzeugungssystem einschließend, das ein Gehäuse, einen ersten Endverschluss, der an dem Gehäuse gesichert ist, um hermetisch einen ersten Endteil des Gehäuses zu dichten, und eine erste Bohrungsdichtung, die separat von dem ersten Endverschluss gebildet ist und an dem ersten Endverschluss gesichert ist, einschließt, um einen ersten Initiatormechanismus für die Gaserzeugungsmittelverbrennung darin anzubringen. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin das Gaserzeugungssystem longitudinal anpassbar ist innerhalb einer Hülle in Zylinderformat, welche einen Durchmesser von ungefähr 41,3 mm besitzt. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, worin das Gaserzeugungssystem einen Gesamtsystemdurchmesser von ungefähr 41,3 mm besitzt. Gaserzeugungssystem nach Anspruch 1, weiterhin eine rauchlose Gaserzeugungszusammensetzung umfassend, die im Innenbereich des Gaserzeugungssystems positioniert ist.






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