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DE19731218A1 - Compressed gas container for inflatable restraining device in cars - Google Patents

Compressed gas container for inflatable restraining device in cars

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DE19731218A1
DE19731218A1 DE1997131218 DE19731218A DE19731218A1 DE 19731218 A1 DE19731218 A1 DE 19731218A1 DE 1997131218 DE1997131218 DE 1997131218 DE 19731218 A DE19731218 A DE 19731218A DE 19731218 A1 DE19731218 A1 DE 19731218A1
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DE
Germany
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gas container
rupture
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pressurized gas
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Withdrawn
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DE1997131218
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German (de)
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Rolf Ruckdeschel
Anh-Dung Tieu
Marc Winterhalder
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ZF Airbag Germany GmbH
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Temic Bayern Chemie Airbag GmbH
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    • B60R21/02Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
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Abstract

A compressed gas container for long-term storage of gas under high pressure for the activation of a safety device in a car, especially an inflatable restraining device, has an outflow opening (16) closed off by a rupture disc (20). The disc is coated with a pyrotechnic charge (22) on the inside. Outside on the disc is another pyrotechnic charge (24) by whose activation, a shock wave can be generated. This in turn causes through the rupture disc an activation of the charge coating the inside of the disc. The charge on the outside of the disc is applied directly to its surface. Outside, at a defined distance from the disc is located an electrode (16), electrically insulated from the housing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasbehälter zur Langzeitaufbe­ wahrung von unter hohem Druck stehendem Gas für die Aktivierung einer Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, insbesondere für die Aktivierung einer aufblasbaren Rückhalteeinrichtung, mit einer durch eine Berst­ scheibe verschlossenen Ausströmöffnung.The invention relates to a compressed gas container for long-term use Preservation of gas under high pressure for the activation of a Safety device in vehicles, in particular for activation an inflatable restraint, with one through a burst disc-closed discharge opening.

Sicherheitseinrichtungen in Fahrzeugen müssen im Notfall innerhalb von wenigen Millisekunden aktiviert werden. Das gilt für aufblasbare Rückhalteeinrichtungen (Gassack) ebenso wie für Gurtstraffer, Knie­ fänger und dergleichen. Pyrotechnische Gasgeneratoren eignen sich zur Aktivierung von solchen Sicherheitseinrichtungen, da sie die benötigte Druckgasmenge ausreichend rasch produzieren. Andererseits ist die Ver­ wendung von pyrotechnischen Treibladungen problematisch, weil außer dem unschädlichen Stickstoffgas auch toxische Produkte und Festteil­ chen entstehen, die ausgefiltert werden müssen. Auch die hohe Tempera­ tur des erzeugten Druckgases kann problematisch sein. Daher werden in zunehmendem Maße Druckgasbehälter zur Langzeitaufbewahrung von unter hohem Druck stehendem Gas verwendet. Das Gehäuse eines solchen Druck­ gasbehälters ist mit einer Ausströmöffnung versehen, die durch eine Berstscheibe verschlossen ist. Zum Aufreißen der Berstscheibe kann diese einer mechanischen Stoßbeanspruchung durch ein Projektil oder dergleichen ausgesetzt werden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Berstscheibe durch einen Stromimpuls lokal aufzuschweißen und der­ art zu schwächen, daß sie letztlich durch den Innendruck im Druckgas­ behälter aufgerissen wird.Safety devices in vehicles must be in the event of an emergency within a few milliseconds. That applies to inflatable Restraint devices (gas bag) as well as for belt tensioners, knees catcher and the like. Pyrotechnic gas generators are suitable for Activation of such security devices as they require the Produce compressed gas volume quickly enough. On the other hand, the ver Use of pyrotechnic propellant charges is problematic because the harmless nitrogen gas also toxic products and solid parts  that arise that need to be filtered out. Even the high tempera The pressure gas produced can be problematic. Therefore in Increasingly compressed gas containers for long-term storage from below high pressure gas used. The casing of such a print gas container is provided with an outflow opening through a Rupture disc is closed. Can tear open the rupture disc a mechanical impact from a projectile or the like are exposed. It has also been suggested to weld the rupture disk locally by a current pulse and the kind to weaken that they ultimately due to the internal pressure in the compressed gas container is torn open.

Alle bisher vorgeschlagenen Maßnahmen zum Öffnen der Berstscheibe sind relativ aufwendig und führen zu einem nicht genau reproduzier­ baren Verhalten beim Öffnungsvorgang, insbesondere auch zu einem un­ vollständigen Öffnen der Berstscheibe.All previously proposed measures for opening the rupture disc are relatively complex and lead to a not exactly reproducible behavior when opening, in particular also to an un fully open the rupture disc.

Durch die Erfindung wird ein Druckgasbehälter bereitgestellt, des­ sen Berstscheibe bei geringstem Aufwand und in gut reproduzierbarer Weise über nahezu dem gesamten Querschnitt der Ausströmöffnung aufge­ rissen wird. Gemäß der Erfindung ist die Berstscheibe innenseitig mit einer pyrotechnischen Ladung beschichtet. Diese pyrotechnische Ladung wirkt nur lokal und unmittelbar auf die Berstscheibe. Die Ladung, die in einer dünnen Schicht aufgebracht werden kann, wirkt gleichmäßig auf die gesamte Fläche der Berstscheibe, so daß diese nahezu vollständig aufreißt. Durch das direkte Aufbringen der pyrotechnischen Ladung auf der Berstscheibe wird ihre Energie optimal ausgenutzt, so daß nur wenig pyrotechnisches Material zum Öffnen der Berstscheibe benötigt wird.The invention provides a pressurized gas container, the rupture disc with the least effort and in a reproducible manner Way over almost the entire cross section of the outflow opening will tear. According to the invention, the rupture disc is on the inside coated with a pyrotechnic charge. That pyrotechnic charge only acts locally and directly on the rupture disc. The cargo that can be applied in a thin layer, works evenly the entire surface of the rupture disc, so that it is almost completely tears open. By applying the pyrotechnic charge directly the rupture disc uses its energy optimally, so that only little pyrotechnic material needed to open the rupture disc becomes.

Für die Aktivierung der innenseitig auf der Berstscheibe aufge­ schichteten pyrotechnischen Ladung sind mehrere Ausführungsformen vor­ gesehen. Diese sind in den Unteransprüchen angegeben.For the activation of the inside on the rupture disc layered pyrotechnic charge are several embodiments seen. These are specified in the subclaims.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeich­ nung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen: Further features and advantages of the invention result from the following description of several embodiments and from the drawing to which reference is made. The drawing shows:  

Fig. 1 einen Druckgasbehälter mit einer an einem axialen Ende angeordneten Ausströmöffnung, die durch eine Berstscheibe verschlossen ist; FIG. 1 is a pressure gas container having disposed at one axial end outflow opening, which is closed by a bursting disc;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt des die Ausströmöffnung auf­ weisenden Endes des Druckgasbehälters gemäß einer ersten Ausführungs­ form; Figure 2 is an enlarged partial section of the outflow opening pointing end of the pressurized gas container according to a first embodiment.

Fig. 3, 4 und 5 analoge Schnittansichten von drei weiteren Ausfüh­ rungsformen. Fig. 3, 4 and 5 analog-sectional views of three further exporting approximately shapes.

Der in Fig. 1 gezeigte Druckgasbehälter besitzt ein langgestreck­ tes, allgemein zylindrisches Gehäuse 10 mit zwei kegelstumpfförmig ausgebildeten Enden 12, 14. Am Boden des Endes 12 des Gehäuses 10 be­ findet sich eine kreisrunde Ausströmöffnung 16. In die Ausströmöffnung 16 ist ein ringförmiges Einsatzteil 18 eingesetzt. An dem ringförmigen Einsatzteil 18 ist der Außenumfang einer die Ausströmöffnung 16 ver­ schließenden Berstscheibe 20 befestigt. Auf die innenseitige Fläche der Berstscheibe 20 ist eine pyrotechnische Ladung 22 in Form einer nahezu die gesamte Innenfläche der Berstscheibe 20 bedeckenden Schicht angeordnet. Auch auf der Außenfläche der Berstscheibe 20 ist der pyro­ technischen Ladung 22 gegenüberliegend eine pyrotechnische Ladung 24 angeordnet, die unmittelbar an der Fläche der Berstscheibe 20 anliegt.The pressurized gas container shown in Fig. 1 has a more elongated tes, generally cylindrical housing 10 having two frustoconical ends 12, 14. At the bottom of the end 12 of the housing 10 there is a circular outflow opening 16 . An annular insert part 18 is inserted into the outflow opening 16 . On the annular insert part 18 , the outer periphery of a rupture disk 20 closing the outflow opening 16 is fastened. A pyrotechnic charge 22 is arranged on the inside surface of the rupture disk 20 in the form of a layer covering almost the entire inside surface of the rupture disk 20 . Also on the outer surface of the rupture disk 20 , the pyrotechnic charge 22 is arranged opposite a pyrotechnic charge 24 , which lies directly on the surface of the rupture disk 20 .

Die pyrotechnische Ladung 24 kann in bekannter Weise mittels eines elektrischen Zünders aktiviert werden. Sie erzeugt dann eine Stoß­ welle, die sich durch die Berstscheibe 20 fortsetzt und auf die pyro­ technische Ladung 22 einwirkt, um diese nach Art eines Schlagzünders zu aktivieren. Durch die nun freigesetzte Energie der pyrotechnischen Ladung 22 im Zusammenwirken mit dem hohen Innendruck im Druckgasbehäl­ ter wird nun die Berstscheibe 20 praktisch über ihre gesamte Fläche aufgerissen, so daß Druckgas aus dem Druckgasbehälter durch die Aus­ strömöffnung 16 seiner Verwendung, insbesondere zum Aufblasen eines Gassacks zugeführt werden kann.The pyrotechnic charge 24 can be activated in a known manner by means of an electrical detonator. It then generates a shock wave, which continues through the rupture disc 20 and acts on the pyro technical charge 22 to activate it in the manner of an impact detonator. Due to the now released energy of the pyrotechnic charge 22 in cooperation with the high internal pressure in the Druckgasbehäl ter, the rupture disk 20 is now torn practically over its entire surface, so that compressed gas from the compressed gas container through the flow opening 16 from its use, in particular for inflating a gas bag can be.

Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen unter­ scheiden sich von der zuvor beschriebenen nur durch die Art der Akti­ vierung der pyrotechnischen Ladung 22. The embodiments shown in FIGS. 3 to 5 differ from the previously described only by the type of activation of the pyrotechnic charge 22nd

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist vorgesehen, die pyrotech­ nische Ladung 22 durch eine Bogenentladung zwischen der Berstscheibe 20 und der Spitze einer Elektrode 26 zu aktivieren. Die Elektrode 26 ist elektrisch vom Gehäuse des Druckgasbehälters isoliert. Ihre Spitze ist in einem definierten, geringen Abstand von der Außenfläche der Berstscheibe 20 angeordnet. Die für eine ausreichend intensive Bogen­ entladung erforderliche elektrische Energie kann in einem Kondensator bereitgestellt werden, der aufgrund seines geringen Innenwiderstandes einen Stromimpuls von ausreichender Intensität liefern kann. Durch diesen Stromimpuls wird die Berstscheibe 20 lokal aufgeschweißt und die pyrotechnische Ladung 22 gezündet.In the embodiment according to FIG. 3 it is provided to activate the pyrotechnic charge 22 by an arc discharge between the rupture disc 20 and the tip of an electrode 26 . The electrode 26 is electrically insulated from the housing of the compressed gas container. Its tip is arranged at a defined, small distance from the outer surface of the rupture disk 20 . The electrical energy required for a sufficiently intense arc discharge can be provided in a capacitor which, owing to its low internal resistance, can deliver a current pulse of sufficient intensity. The bursting disk 20 is locally welded on by this current pulse and the pyrotechnic charge 22 is ignited.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist eine elektrische Zuleitung 28 unmittelbar an die Außenfläche der Berstscheibe 20 ankontaktiert. Durch Anlegen eines Stromimpulses an die Zuleitung 28 wird die Berst­ scheibe 20 lokal an der Stelle ihres größten elektrischen Widerstandes erhitzt, um auf diese Weise die pyrotechnische Ladung zu aktivieren.In the embodiment according to FIG. 4, an electrical feed line 28 is directly connected to the outer surface of the rupture disk 20 . By applying a current pulse to the lead 28 , the rupture disc 20 is locally heated at the point of its greatest electrical resistance to activate the pyrotechnic charge in this way.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist in die pyrotechnische Ladung 22 ein elektrischer Zünder eingebettet. Bei dieser Ausführungs­ form wird einer der beiden Anschlüsse des elektrischen Zünders mit dem Gehäuse 10 des Druckbehälters verbunden, und der andere Anschluß wird durch eine elektrische Leitung aus dem Druckgasbehälter herausgeführt.In the embodiment according to FIG. 5, an electrical igniter is embedded in the pyrotechnic charge 22 . In this embodiment, one of the two connections of the electrical igniter is connected to the housing 10 of the pressure container, and the other connection is led out of the pressure gas container by an electrical line.

Claims (6)

1. Druckgasbehälter zur Langzeitaufbewahrung von unter hohem Druck stehendem Gas für die Aktivierung einer Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, insbesondere für die Aktivierung einer aufblasbaren Rück­ halteeinrichtung, mit einer durch eine Berstscheibe (20) verschlos­ senen Ausströmöffnung (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Berst­ scheibe (20) innenseitig mit einer pyrotechnischen Ladung (22) beschichtet ist.1. Pressurized gas container for long-term storage of gas under high pressure for the activation of a safety device in vehicles, in particular for the activation of an inflatable rear holding device, with a through a rupture disc ( 20 ) closed outflow opening ( 16 ), characterized in that the bursting disc ( 20 ) is coated on the inside with a pyrotechnic charge ( 22 ). 2. Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig auf der Berstscheibe (20) eine pyrotechnische Ladung (24) angeordnet ist, durch deren Aktivierung eine Schockwelle erzeugbar ist, die durch die Berstscheibe (20) hindurch eine Aktivierung der innenseitig die Berstscheibe (20) beschichtenden Ladung (22) bewirkt.2. Pressurized gas container according to claim 1, characterized in that a pyrotechnic charge ( 24 ) is arranged on the outside of the rupture disk ( 20 ), by its activation a shock wave can be generated, which through the rupture disk ( 20 ) activates the inside of the rupture disk ( 20 ) coating charge ( 22 ) causes. 3. Druckgasbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitig von der Berstscheibe angeordnete Ladung (24) direkt auf die Fläche der Berstscheibe (20) aufgesetzt ist.3. Pressurized gas container according to claim 2, characterized in that the charge ( 24 ) arranged on the outside of the rupture disc is placed directly on the surface of the rupture disc ( 20 ). 4. Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig in definiertem Abstand von der Berstscheibe eine zu­ gespitzte, vom Gehäuse des Druckgasbehälters elektrisch isolierte Elektrode (16) angeordnet ist. 4. Pressurized gas container according to claim 1, characterized in that a too pointed electrode ( 16 ) which is electrically insulated from the housing of the pressurized gas container is arranged on the outside at a defined distance from the rupture disk. 5. Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche der Berstscheibe eine elektrische Zuleitung (28) fest ankontaktiert ist.5. Pressurized gas container according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the rupture disc an electrical feed line ( 28 ) is firmly contacted. 6. Druckgasbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die innenseitig die Berstscheibe (20) beschichtende Ladung (22) ein elektrischer Zünder eingebettet ist.6. Pressurized gas container according to claim 1, characterized in that in the inside of the rupture disc ( 20 ) coating charge ( 22 ) an electrical igniter is embedded.
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