DE69013075T2 - Gehäuse mit zwei Schweissverbindungen für eine Gasbalgaufblasvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Aufblasvorrichtungen oder Gaserzeuger, die die Verbrennung einer festen treibstoffgaserzeugenden Zusammensetzung zur Erzeugung eines Gases zu bestimmten Zwecken, etwa der raschen Entfaltung von aufblasbaren Aufprallschutzbeuteln, gewöhnlich Air-Bags genannt, nutzen.
• Es sind viele Formen von Gaserzeugern oder Aufblasvorrichtungen, die brennbare feste Treibstoffgas erzeugende Zusammensetzungen für die Entfaltung aufblasbarer Aufprallschutzbeutel verwenden, bekannt. Eine solche Aufblasvorichtung ist in US-A-4,547,342 (Adams et al.) beschrieben, auf welcher der vorkennzeichnende Teile der vorliegenden Erfindung basiert. Adams et al. beschriebt eine Aufblasvorrichtung, bei der der Gehäuseaufbau erste und zweite Aluminiumbauteile oder Ummantelungen einschließen, speziell eine erste Ausströmraumummantelung und eine zweite Sockelummantelung. Beide Ummantelungen werden geschmiedet, hitzebehandelt, und dann endbearbeitet. Der erste Bauteil oder Ausströmraumummantelung hat drei vollständig konzentrisch geformte Zylinder, welche die die Bauwände der Aufblasvorrichtung bilden und beschreiben Kammern, worin der feste Treibstoff der Gaserzeuger, Zündstoffe, und Filter enthalten sind, und stellt Ausgangsöffnungen oder Mundlöcher für den Durchlaß der Entfaltungsgase von Kammer zu Kammer und in den schützenden Air-Bag hinein bereit. Der zweite Bauteil oder Sockelummantelung enthält eine elekrtische Sprengkapsel und einen Befestigungsflansch und stellt ebenso drei konzentrische zusammenpassende Oberflächen für die konzentrischen Zylinder der Ausströmraumummantelung bereit. Die drei konzentrischen Zylinder der Ausströmraumummantelung werden gleichzeitig mit den konzentrischen zusammenpassenden Oberflächen der Sockelummantelung durch drei jeweilige Schweißstellen in einem einzigen Schwungradreibschweißvorgang verbunden.
• Während die Adams et al.-Aufblasvorrichtung die Verwendung von leichtgewichtigem Aluminium bei den Gehäuseaufbau für ein leichteres Gewicht und ein zuverlässiges Unfall-Balgentfaltungssystem erlaubt, besteht, wie im folgenden beschrieben, Raum für Verbesserung, so daß derartige Aufblasvorrichtungen leichter hergestellt werden können, sogar leichter und mit weniger Volumen, und sogar noch zuverlässiger.
• Die Schaffung von drei gleichzeitig schwungradreibgeschweißten Verbindungen wie bei der Adams er al.-Aufblasvorrichtung, erfordert präzise Bemessung der Zylinder, um sicherzustellen, daß alle drei Verbindungen ausreichend gebildet werden.
• Das Zündermaterial für die Adams et al.-Aufblasvorrichtung ist in einem Zündlager enthalten, wodurch der Zündkapsel durch das Zündlager für dessen Etzündung hindurchschießen muß. Das Zündlager ist ein geschlossener Aluminiumbehälter, in welchen die Zündkapsel hineinschießen und durchstoßen muß. Bei einer solchen Aufblasvorrichtung wurden enthalten, wodurch die Zündkapsel durch das Zündlager für dessen Etzündung hindurchschießen muß. Das Zündlager ist ein geschlossener Aluminiumbehälter, in welchen die Zündkapsel hineinschießen und durchstoßen muß. Bei einer solchen Aufblasvorrichtung wurden Zündkapseln vorgesehen, welche nur in einer Richtung in das Zündlager hineinschießen, d.h., aus dem Ende der Zündkapsel. Da der innere Zylinder der Aufblasvorrichtung von Adams et al., welcher die Zündkammer beschreibt, strukturell ist und deshalb start genug sein muß, um dem Schweißvorgang zu wiederstehen, gibt es eine Beschränkung bei der Anzahl von Öffnungen, die darin bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Baueinheit zur Führung von Entzündungsgasen in die anliegende Verbrennungskammer geschaffen werden können. Um ein stärker ausgebreitetes Bild des Gasstroms in die Verbrennungskammer für bessere Entzündung zu schaffen, ist es wünschenswert, eine größere Anzahl von Öffnungen in der Zündkammerwand vorzusehen.
• In Entsprechung der Betonung von Gewichteinsparung bei Fahrzeugen bleibt es weiter wünschenswert, sowohl das Gewicht als auch die Gesamtgröße von Aufblasvorrichtungen zu verringern.
• Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Aufblasvorrichtung für einen aufblasbaren Aufprallschutzbeutel für ein Fahrzeug mit
• ersten und zweiten Bauteilen, wobei eines dieser Bauteile einen ersten Zylinder einschließt, der an eine dazu passende Oberfläche auf dem anderen der Bauteile geschweißt ist, um eine erste Kammer zu begrenzen, und eines dieser Bauteile einen zweiten Zylinder einschließt, der an eine dazu passende Oberfläche auf dem anderen der Bauteile geschweißt ist und der konzentrisch mit dem ersten Zylinder und außerhalb desselben ist, um einen zweite Kammer zwischen dem ersten und dem Zylinder zu begrenzen,
• Öffnungen in dem ersten Zylinder zur Führung von in der ersten Kammer erzeugtem Gas in die zweite Kammer,
• Einrichtungen in der zweiten Kammer zur Filtrieren der Gase und
• Auslaßöffnungen in dem zweiten Zylinder, um Gas aus der Aufblasvorrichtung strömen zu lassen,
• dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bauteile nur durch zwei Schweißverbindungen verbunden sind und daß ein fester Gaserzeuger und Zünder hierfür in der ersten Kammer angeordnet sind, wobei der Zünder auf einem der Bauteile befestigt und bezüglich des anderen frei von Befestigung ist.
• Es kann auf diese Art und Weise ein schwungradreibgeschweißte Aluminiumaufblasvorrichtung veringerten Gewichts und Volumens, für welche der Schweißvorgang leichter, und mit größerer Sicherheit der Aufrechterhaltung der Schweißstellen ausgeführt werden kann, bereitgestellt werden. Das Befreien das Zündmaterialbehälters von Befestigung an einem der Bauteile erlaubt es, eine größere Anzahl von Öffnungen darin zu schaffen für ein stärker diffuses Muster des Gasstroms in die Verbrennungskammer hinein zur verbesserten Zündung, und gestattet es in bevorzugten Ausführungsformen dem Behälter, vor seinem Einbau mit einer Aluminiumfolie umwickelt zu werden, so daß ein Zündlager für des Zündpulver ausgeschlossen werden kann, wodurch der Zünder oder die Sprengkapsel direkt in das Zündpulver hinein schießen kann, damit dessen Entzündung noch besser sichergestellt werden kann. Als Alternative kann der Zündmaterialbehälter und das Zündpulver ausgeschlossen werden, so daß der Zünder oder die Sprengkapsel in direktem Kontakt mit dem gaserzeugenden Material für dessen Zündung steht.
• Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, worin
• Figur 1 eine Draufsicht auf eine verbesserte, die Erfindung verkörpernde Aufblasvorrichtung ist,
• Figur 2 eine Aufrißansicht davon ist,
• Figur 3 eine Querschnittsansicht davon entlang den Linien 3-3 von Figur 1 ist, und
• Figur 4 eine Aufrißansicht einer alternativen Ausführungsform der Zündeinrichtung für die Aufblasvorrichtung ist.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen, wird dort im allgemeinen bei 10 eine Aufblasvorrichtung oder ein Gaserzeuger gezeigt, welcher zur schnellen Entfaltung aufblasbarer Aufprallschutzbeutel für Fahrzeuge, d.h. gewöhnlich bekannt als Air-Bag 2 oder Gasbeutel 1, verwendet werden kann. Die Aufblasvorrichtung 10 hat eine im allgemeinen zylindrische äußere Außenbegrenzung und schließt ein Gehäuseteil 12 mit den beiden Bauteilen ein. Diese Beuteile sind ein unteres oder erstes Teil 14 und ein oberes oder zweites Teil 16, die jeder zur Schaffung von Leichtgewicht, aus Aluminium besteht. Die Teile 14 und 1 6 sind durch zwei bei 18 und 20 dargestellte konzentrische Schwungradreibschweißstellen verbunden, um das Gehäuseteil 12 des Aufblasvorrichtungszusammenbaus 10 zu bilden. Diese beiden Schweißstellen 18 und 20 werden gleichzeitig in einem einzigen Schwungradreibschweißvorgang hergestellt. Der Ablauf des Schwungradreibschweißens wird in dem vorerwähnten Adams et al.-Patent noch spezieller beschrieben.
• Das untere Teil oder der Sockel 14 kann durch Schmieden oder Schlagstrangpressen oder andere geeignete Mittel gebildet werden und hat einen Zylinder 22, der an der Schweißstelle 18 schwungradreibgeschweißt mit einer passenden Oberfläche 24 an dem oberen Teil 16 zusammenpaßt, um eine erste Kammer zu begrenzen, die damit als eine Verbrennungskammer 26 bezeichnet werden kann. Das obere Teil 16 kann durch Schmieden oder Schlagstrangpressen oder andere geeignete Mittel gebildet werden und hat einen Zylinder 28, welcher konzentrisch mit und außerhalb des Zylinders 22 ist und welcher mit einer passenden Oberfläche 30 an dem Sockel 14 zusammenpaßt und daran durch die Schweißstelle 20 angeschweißt ist, um eine ringförmige zweite Kammer zu bilden, welche man als Ausströmraumkammer 32 zwischen dem inneren 22 beziehungsweise dem äußeren Zylinder 28 bezeichnen kann, in welcher das Gas gekühlt und gefiltert wird. Es sollte jedoch verstanden werden, daß entsprechend der vorliegenden Erfindung jedes Bauteil jeden Zylinder einschließen kann, welcher entsprechend an einer passenden Oberfläche an dem anderen Bauteil angeschweißt ist. Es wird bevorzugt, daß der Socke 14 den inneren Zylinder 22 einschließt, damit die gesamte Pyrotechnik in den Sockel 14 für leichteres Schwungradreibschweißen geladen werden kann, wie es im folgenden noch offensichtlicher werden wird. Es wird ebenfalls bevorzugt, daß das obere Teil 16 den äußeren Zylinder 28 einschließt, damit die Schweißstelle 20 des äußeren Zylinders 28 an dem Sockel 14 dazu beitragen kann, die Siebpackung in der Ausströmraumkammer 32, wie es im folgenden beschrieben werden wird, an Ort und Stelle zu halten.
• Das Sockelteil 14 ist so geformt, daß es einen im wesentlichen zylindrischen Teil oder Knopf 34 hat, welcher als ein Befestigungspfeiler dient, der davon im Zentrum der Verbrennungskammer 26 nach innen hervorragt. Ein dünnes röhrenförmiges Teil 36, welches eine Zündungsröhre genannt werden kann, ist über der zylindrischen Oberfläche des Befestigungspfostens 34 mit Preßsitz oder anders geeignet angebracht oder befestigt und erstreckt sich im wesentlichen hin bis knapp zu dem oberen Teil 16, so daß es im Abstand davon ist, und sein oberes Ende ist durch ein geeignetes kappenartiges Teil 38 aus Aluminium oder anderem geeigneten Material verschlossen, welches nach Beladen mit dem Zündmaterial darin preßgepaßt werden kann, um zentral in der Verbrennungskammer 26 eine Zündkammer 40 zu beschreiben und um das Verschütten des Zündmaterials 50 während der anschließenden Montagevorgänge zu verhindern. Auf diese Art und Weise ist die Zündungsröhre 36, obwohl die Zündungsröhre 36 an dem unteren oder ersten Bauteil angebracht ist, welches durch die Schweißstellen an dem oberen oder zweiten Bauteil angebracht ist, frei von Befestigung an dem oberen oder zweiten Bauteil 16, wodurch die ersten und zweiten Bauteile 14 und 16 jeweils nur durch zwei Schweißstellen verbunden sind, wodurch der Schwungradreibschweißvorgang vereinfacht werden kann zur leichteren Herstellung der Aufblasvorrichtung 10. Die Zündungsröhre 36 besteht aus rostfreiem Stahl oder unlegiertem Stahl oder anderem geeigneten Material, welches der Hitze in der Zündkammer 40 standhalten kann.
• Durch eine zentrale Öffnung 42 des Knopfes 34 erstreckt sich eine herkömmliche Zünder oder eine Sprengkapsel 44, welche durch den elektrischen Strom, der durch ein an diesem durch Verbinder 47 angeschlossenes mit Energie versorgendes Elektroleitungspaar 46 unter Strom gesetzt wird und welche für eine Steckverbindung mit externen Aufprallsensoren (nicht gezeigt), zu deren elektrischem Ingangsetzen auf das Auftreten eines Aufpralls hin angepaßt sind. In der Zündkapsel 44, die durch die durch den damit in Kontakt stehende geeignete Brücke oder ein Widerstandskabel fließenden elektrischen Strom gezündet werden soll, ist zur Verwendung als Zündmaterial 50 ein geeignetes pyrotechnisches Material enthalten, wie etwa Schwarzpulver oder das im folgenden beschriebene. Die Zündkapsel 44 schießt durch die Öffnungen 60. Zum Zwecke dieser Beschreibung und der Ansprüche wird ein Zünder oder eine Sprengkapsel als eine Vorrichtung beschrieben, welche ein pyrotechnisches Material in Berührung mit einer Brücke oder einem elektrischen Widerstandskabel enthält zur Herstellung von Funken oder Heißgasen zur Zündung anderen pyrotechnischen Materials. Die Zündkapsel 44 schließt einen konischen Abschnitt 48 ein, welcher, wie in Figur 3 gezeigt, auf einer ähnlich geformten Oberfläche der zentralen Öffnung 42 ruht und passend darin, wie etwa durch eine Abschnitt des Knopfes 34 welcher gepreßt wird, gehalten wird, und die Zündkapsel 44 erstreckt sich von da in die Zündkammer 40 hinein.
• In der Zündkammer 40 und um die Zündkapsel 44 herum befindet sich eine Ladung des Zündmaterials 50. Obwohl verschiedene pyrotechnische Materialien als Zündmaterial 50 verwendet werden können, ist ein bevorzugtes Material ein körniges Gemisch aus 25 Gewichts-% Bor und 75% Kaliumnitrat. Dieses Gemisch wurde herausgefunden als mit sehr heißer Flamme brennend, welche geeignet ist zur Zündung des festen treibstoffgaserzeugenden Materials 56 in der Verbrennungskammer 26, welches hier im folgenden beschrieben wird.
• Es ist wünschenswert, daß die Sprengkapsel 44 direkt in das Zündmaterial feuert, um so die erhöhte Zuverlässigkeit der Zündung zu schaffen. Da die Zündungsröhre 36, welche mehrere Perforationen 58 zur Führung von Zündungsgasen in die Verbrennungskammer 26 enthält, kein Bauteil ist und so an dem Befestigungspfosten 34 preßgepaßt werden kann, kann sie, bevor sie an dem Befestigungspfosten 34 preßgepaßt wird, leicht mit einer Schicht von Aluminiumfolie 52 umhüllt werden, um die Unversehrtheit des Zündmaterials in der Zündkammer 40 aufrechtzuerhalten. Die Folie 52 kann auch dafür vorgesehen sein, daß sie einen momentanen Druckaufbau in der Zündkammer 40 von vielleicht 1 Millisekunde vor dem Ausbruch und der Verbrennungskammerentzündung gestattet. Mit der auf diese Weise umhüllten Zündungsröhre braucht das Zündmaterial 50 nicht in einem separaten Behälter oder Zündlager in der Zündkammer enthalten zu sein, sondern kann stattdessen entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Zündkammer 40 nahe an der Zündkapsel 44 ohne irgendeine Membran zwischen der Zündkapsel und dem Zündmaterial, durch welche die Zündkapsel zuerst schießen muß, enthalten sein. So steht das Zündmaterial 50 in direktem Kontakt mit der Zündkapsel 44, um so die Chancen einer Fehlzündung wegen des Schießens durch eine Membran in das Zündmaterial, zu verringern.
• Die Zündkammer der US-A-4 547 342 wird durch einen dritten oder inneren Zylinder begrenzt, welcher an eine passende Oberfläche schwungradreibgeschweißt ist. Damit ein solcher Zylinder dem Schweißvorgang standhält, muß er typischerweise eine Dicke von 3,8 mm (0,15 inch) und eine minimale Anzahl von Öffnungen darin zur Führung von Zündungsgasen in die Verbrennungskammer, so daß dessen Baubeständigkeit aufrechterhalten werden kann, haben. Eine solche Dicke des Materials kommt zu dem Gesamtgewicht der Aufblasvorrichtung hinzu.
• Um das Gesamtgewicht der Aufblasvorrichtung 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung bei einem Minimum zu halten, hat die Zündungsröhre 36 eine bei 54 dargestellte Dicke von vorzugsweise weniger als 1,8 mm (0,07 inch), noch bevorzugter weniger als 1,3 mm (0,05 inch), wie etwa 0,76 mm (0,03 inch), die ausreichend ist, Bruch zu verhindern und einen Preßsitz auf dem Befestigungspfosten 34 zu gestatten. So kann zum Beispiel, um der Aufblasvorrichtung 10 nicht unnötigerweise zusätzliches Gewicht hinzuzufügen, die Zündungsröhre 36 eine Dicke 54 von vielleicht 0,74 mm (0,029 inch) haben. Jedoch wird angenommen, daß die Dicke 54 nicht weniger als 0,56 mm (0,022 inch) betragen sollte, um genug Dicke für den Preßsitz an dem Befestigungspfeiler 34 zu haben und um dessen Bruch zu verhindern.
• In der Verbrennungskammer 26 sind gleichmäßig verteilte Pellets 56 einer gaserzeugenden Zusammensetzung enthalten, welche jede aus einer Vielzahl von Zusammensetzungen sein kann, die den Anforderungen an Brenngeschwindigkeit, Ungiftigkeit, und Flammtemperatur entspricht. Eine der Zusammensetzungen, die verwendet werden können, ist die in US-A-4,203,787 (Fred E. Schneiter und George F. Kirchoff) beschriebene. Eine andere Zusammensetzung, die vorteilhafterweise verwendet werden kann, ist die in US-A-4,369,079 (Graham C. Shaw) beschriebene. Darüberhinaus kann das gaserzeugende Material noch andere geeignete Formen als Pellets haben, zum Beispiel Plättchen. Die Vielzahl von Perforationen 58 ist in der Zündungsröhre 36 vorgesehen für das Leiten des Zündungsgases von der Zündung des Zündmaterials 50 von der Zündkammer 40 in die Verbrennungskammer 26 hinein zur Zündung des Gaserzeugers 56 darin. Um entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein stärker diffuses Bild des Gasstromes in die Verbrennungskammer 26 hinein zu schaffen zur besseren Zündung des gaserzeugenden Materials 56 darin, ist eine große Anzahl von Perforationen mit kleinem Durchmesser 58, wie etwa vielleicht 96 solcher Perforationen in vier kreisumfänglich angeordneten Reihen, in der Zündungsröhre vorgesehen statt einer kleinen Anzahl von Öffnungen, welche in der Zündungsröhre erlaubt wären, wenn sie wie bei der Aufblasvorrichtung in der US-A-4,547,342 ein Bauteil des Gehäuses wäre. Da die perforierte Zündungsröhre 36 kein schwungradreibgeschweißtes Bauteil ist, kann, wie hier zuvor beschrieben, die Anzahl der Perforationen 58 darin erhöht sein, ohne daß sie zu schwach zum Schweißen würde.
• Da die Aufblasvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung es nicht erforderlich macht, die Zündkapsel 44 in eine Membran zu schießen, die Zündmaterial enthält, und da das Zündmaterial in direktem Kontakt dazu steht, wird die Zündkapsel 44 vorzugsweise mit einer Mehrzahl von etwa vielleicht drei Öffnungen 60 um ihren Umfang herum zur besseren und schnelleren Entzündung des Zündmaterials 50 versehen.
• Eine Vielzahl von Öffnungen 62 ist in dem inneren Zylinder 22 um dessen Umfang herum zur Führung von in der Verbrennungskammer 26 erzeugten Gasen in die Ausströmkammer 32 enthalten. Um die Verbrennungskammer 26 hermetisch gegen Feuchtigkeit abzudichten, wird an der inneren Oberfläche des inneren Zylinders 22 über den Öffnungen 62 darin eine Aluminiumfolie 64 oder ein anderes geeignetes Material aufgebracht. Ein im allgemeinen zylindrisches kühlendes und filterndes Sieb 66 wird in der Verbrennungskammer 26 an der Aluminiumfolie 64 anliegend und die Öffnungen 62 abdeckend zum Kühlen und Filtern des Gases der Verbrennung der Pellets 56 angeordnet, bevor dieses in die Ausströmkammer 32 hineingelangt. Das Sieb 66 besteht aus drei Hüllen von 18-maschigem rostfreien Stahlsieb oder einem anderen geeigneten Material. Ein Aluminiumteil oder eine Rückhaltescheibe 68 ruht auf dem Sieb 66 und ist nach der Beladung des Gaserzeugers in die Verbrennungskammer 26 hinein preßgepaßt, um das gaserzeugende Material 56 darin zurückzuhalten, um während der nachfolgenden Montagevorgänge dessen Verschütten zu verhindern.
• Eine Ablenkscheibe oder ein innerer Ablenkring 70 aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material kann gegebenenfalls konzentrisch mit dem inneren Zylinder 22 in der Verbrennungskammer 26 angeordnet werden, um Zündungsgase abzulenken, sobald sie durch die Öffnungen 58 hindurchgelangen, so daß ein Lötlampen-Effekt auf die Zündungsgase auf dem Sieb 66 verhindert werden kann. Die Ablenkscheibe kann durch Punktschweißen von mehreren, vielleicht drei Haltevorrichtungen 72 an der Ablenkscheibe 70 und dem Sieb 66 angeordnet und in Spannung gehalten werden. Die Ablenkscheibe 70 befindet sich von dem Boden der Verbrennungskammer 26 in einem Abstand, um es den Pellets 56 zu erlauben, auf dem gesamten Weg zu deren Boden ausreichend verteilt zu werden.
• In dem äußeren Zylinder 28 sind mehrere Öffnungen oder Löcher 74 in Abstand voneinander um dessen Umfang herum enthalten zur Führung des erzeugten Gases von der Ausströmkammer 32 in einen Gasbeutel (nicht gezeigt) hinein.
• Das obere oder zweite Bauteil 16 schließt einen Ablenkring 76 ein, der sich vor den Öffnungen 62 aber in Abstand vom inneren Zylinder 22 von diesen nach unten erstreckt, um Hitze von den erzeugten Heißgasen zu absorbieren und die in die Ausströmkammer 32 hineingelangenden erzeugten Gase nach unten abzulenken, so daß diese nicht direkt auf das Sieb und die hier im folgenden beschriebene Filterpackung auftreffen, sondern stattdessen zum besseren Filtern einem stärker gewundenen Pfad zu den Öffnungen 74 folgen für einen kurvenreicheren Pfad durch Sieb und Filterpackung. Der Ablenkring 76, welcher im allgemeinen eine zylindrische Form hat und konzentrisch mit dem inneren Zylinder 22 ist, hat einen nach innen gekrümmten Endabschnitt, welcher an einen nach innen hervorragenden Abschnitt des oberen Teils 16 preßgepaßt ist, welcher die innere passende Oberfläche 24 beschreibt. Zwischen dem Ablenkring 76 und dem äußeren Zylinder 28 ist ein Sieb und eine Filterpackung angeordnet, welche, beginnend bei dem Ablenkring 76, eine Hülle 78 8-maschigen Aluminiumsiebs, eine Hülle von 80 Sikafil-Filtermaterial, vertrieben durch Newmat Krebsoge aus Deutschland, welche ein 40-maschiges Sicherheitssieb aus rostfreiem Stahl einschließt, eine Hülle 82 eines geeigneten keramischen Papiers, und schließlich zwei Hüllen 84 eines 30-maschigen rostfreien Stahlsiebs umfaßt. Das Sieb und die Filterpackung sind für das Kühlen und Filtern des erzeugten Gases vorgesehen, so daß sauberes Gas zu dem Gasbeutel geschafft werden kann. Jede andere passende Filterpackung kann alternativ dazu vorgesehen werden. Die speziellen Zusammensetzungen für das Filtersieb 66 und das Sieb und die Filterpackung hängen von den Leistungserfordernissen der Aufblasvorrichtung 10 ab, d.h. Entfaltungszeit, Gasanalyse, und Feinstoffrückstandserfordernissen.
• Um nahe dem Zentrum der Aufblasvorrichtung 10 ausreichende Kraft sicherzustellen, um zu kompensieren, daß ein eine dritte Kraft bereitstellender, die Zündkammer begenzender Zylinder nicht vorhanden ist, sind die Bauteile 14 und 16 jeder mit erhöhter Dicke an deren Zentrum ausgestattet. So kann zum Beispiel die Dicke des oberen oder Ausströmraumbauteils an dessen Zentrum vielleicht etwa 6,35 mm (0,25 inch) betragen. Die Umfangsnut 86 ist in der inneren Oberfläche des oberen Teils 16 vorgesehen, um ausreichenden Abstand zwischen der Zündungsröhre 36 und dem Kappenteil 38 während des Schwungradreibschweißvorgangs sicherzustellen. Außerhalb der Nut 86 hat der obere Teil 16 eine erhöhte Dicke von vielleicht 8,26 mm (0,325 inch), wonach sie sich auf eine Dicke von vielleicht etwa 5,7 mm (0,225 inch) bei der äußeren Peripherie der Verbrennungskammer 26 verjüngt. In den Bereichen von später zu beschreibenden Ausschnitten 88 sind diese Dicken durch die Tiefe der Ausschnitte verringert, um Gewicht bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Festigkeit, zu verringern. Der Abschnitt des unteren Bauteils 14, der die untere Wand der Verbrennungskammer 26 bildet, hat eine erhöhte Dicke von vielleicht 6,35 mm (0,25 inch). Der innere Zylinder 22 hat eine Dicke von vielleicht 4,45 mm (0,175 inch). Der äußere Zylinder 28 hat eine Dicke von vielleicht 2,67 mm (0,105 inch).
• Um das Gewicht, das durch die erhöhte Dicke des oberen Bauteils 16 hinzugefügt wurde, zu verringern als auch zur Befestigung des oberen Bauteils 16 in einer Schwungradreibschweißvorrichtung zur Drehung derselben, sind mehrere vielleicht 8 gewichtverringernde Ausschnitte oder Kerben 88 in der äußeren Oberfläche des oberen Teils 16 im allgemeinen über der Verbrennungskammer 26 vorgesehen. Diese Ausschnitte 88, welche eine Tiefe von vielleicht 3,175 mm (0,125 inch) haben, sind umfänglich in Abstand voneinander angeordnet, um die Rippen 90 dazwischen zum Erhalt der durch die erhöhte Dicke des oberen Teils 16 geschaffenen angestiegenen Stärke zu begrenzen. Diese Ausschnitte 88 sind mit gradlinigen Kanten 92 versehen zum Anbringen eines Schwungradreibschweißwerkzeugs zum Drehen des oberen Teils 16 in Uhrzeigerrichtung, so wie die Aufblasvorrichtung in Figur 1 veranschaulicht ist.
• Um das Gewicht der Aufblasvorrichtung weiter zu verringern, ist zentral in der äußeren Oberfläche des unteren Bauteils 14 ein Ausschnitt oder eine Kerbe 94 geschaffen, und eine Vielzahl von vielleicht 8 Ausschnitten oder Taschen 96 ist in der inneren Oberfläche des unteren Bauteils 14 entlang dem Boden der Verbrennungskammer 26 und in Abstand voneinander angeordnet vorgesehen, um Rippen dazwischen zur Krafterhaltung in dem unteren Bauteil 14 zu begrenzen. Diese Ausschnittte 96 und ihre korrespondierenden Rippen haben ähnliche Ausmaße wie die Ausschnitte 88 und Rippen 90 in dem oberen Teil 16, außer daß die Ausschnitte 96 eine dreieckigere Form haben. Außer daß sie eine Gesamtgewichtsverringerung erlauben, schaffen die Ausschnitte 96, wie auf der linken Seite von Figur 3 zu sehen, zusätzliches Volumen für die gaserzeugenden Pellets 56, so daß die Gesamthöhe der Aufblasvorrichtung 10 verringert werden kann.
• Eine Selbstzündungsvorrichtung 98, ähnlich der in US-A-4,561,675 beschriebenen Vorrichtung, ist in einem der Ausschnitte 96 angeordnet, wie auf der rechten Seite der Figur 3 zu sehen ist. Wie vollständiger in der US-A-4,561,675 besprochen, ist es der Zweck der Selbstentzündungsvorrichtung, die Pyrotechnik, d.h. die Pellets 56 und das Zündmaterial 50 bei einer Temperatur zu zünden, welche im Falle eines Fahrzeug- oder Verkaufsraumbrandes niedriger ist als ihre eigene Zündungstemperaturen, welche aber wesentlich höher ist als der Umgebungstemperaturbereich, welchem die Aufblasvorrichtung normalerweise ausgesetzt wird, um so die Zündung der Pyrotechnik zu verhindern, wenn das Aufblasvorrichtungsgehäuse sich auf einer Temperatur befindet, bei der das Aluminium des Gehäusebaus abgebaut wird und zum Bruch oder Bersten neigt. Die Selbstzündungsvorrichtung 98 umfaßt ein geeignetes pyrotechnisches Material 100 wie etwa ein geeignetes Schießpulver, welches in einem geeigneten Beutel, der so geformt ist, daß er in den Ausschnitt 96 paßt, eingeschlossen sein kann und durch eine geeignete Folie, wie etwa Aluminiumfolie, bedeckt sein kann. Alternativ dazu kann das pyrotechnische Material 100 in den Ausschnitt 96 hineingegossen werden und das Aluminiumfolienband 102 darüber gelegt werden. Das Vorsehen der Selbstzündungsvorrichtung 98 in einer der Ausschnitte 96, so daß sie an dem gaserzeugende Material 56 anliegt, erlaubt das Schießen der Selbstzündungsvorrichtung 98 in die gaserzeugenden Pellets 56 hinein für deren wünschenswerte niedrigere und langsamere Entzündung als sie aufträte, wenn eine Selbstzündungsvorrichtung nahe an dem Zündmaterial 50 angelegt würde.
• Eine Vielzahl von vielleicht 8 gewichtsvermindernden Kerben 104 ist in der äußeren Oberfläche des unteren Bauteils 14 geschaffen und in Abstand voneinander umfänglich um deren äußere Peripherie zu deren Befestigung in einer Schwungradreibschweißvorrichtung angeordnet.
• Der Sockel oder das untere Bauteil 14 schließt einen Grenzflächen-Befestigungsflansch 106 mit mehreren Öffnungen 108 darin ein, die um diesen herum umfänglich in Abstand voneinander zur Befestigung der Aufblasvorrichtung 10 in einem Fahrzeug angeordnet sind, deren Insassen geschützt werden sollen. Der Befestigungsflansch 106 kann abhängig von den Anforderungen der Grenzfläche jede geeignete Ausbildung haben.
• Der Gesamtdurchmesser des oberen Bauteils kann typischerweise etwa 0,4 cm (4,09 inch), ungefähr äquivalent mit dem in der US-A-4,547,342 gezeigten Aufblasvorrichtung, sein. Jedoch kann bei im wesentlichen der gleichen Menge an Pyrotechnik und Leistung die Gesamthöhe der Aufblasvorrichtung 10, welche typischerweise etwa 3,5 cm (1,375 inch) sein kann, ungefähr bis zu 5,1 mm (0,2 inch) geringer sein als die Gesamthöhe der in der US-A-4,547,342 beschriebenen Aufblasvorrichtung. Zusätzlich kann das Gewicht der Aufblasvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung typischerweise 513 Gramm betragen, verglichen mit einem typischen Gewicht von 585 Gramm einer Aufblasvorrichtung, wie sie in der US-A-4,547,342 beschrieben wird und im wesentlichen die gleiche Menge an Pyrotechnik enthält. Auf diese Art und Weise kann eine der vorliegenden Erfindung entsprechende Aufblasvorrichtung vorteilhafterweise ein verringertes Gewicht und Volumen haben.
• Die Aufblasvorrichtung 10 wird in gesamtbeladenem Zustand geschweißt. Die Zündkapsel 44 wird in die Öffnung 42 eingeführt und passend darin befestigt, wie etwa durch Umfalzen eines die Öffnung 42 bildenden Abschnitts oder des Knopfs 34. Die Aluminiumfolie 52 wird an der äußeren Oberfläche der Zündungsröhre 36 befestigt, wonach die Zündungsröhre an den Befestigungspfeiler 34 preßgepaßt wird. Die Zündungsröhre 36 wird dann mit Zündmaterial 50 gefüllt, wobei es in direktem Kontakt mit der Zündkapsel 44 hineingegossen wird, und das Kappenteil 48 wird in die Zündungsröhre 36 hinein preßgepaßt, um das Verschütten während der nachfolgenden Vorgänge zu verhindern. Die Aluminiumfolie 64 wird an dem inneren Zylinder 22 entlang seiner inneren Oberfläche angebracht, um die Öffnungen 62 zu bedecken, und die Selbstzündungsvorrichtung 98 wird in einem der Ausschnitte 96 angeordnet. Die Ablenplatte 70 wird mit Spannung an dem Sieb 66 durch Punktschweißen von Klammern 72 an die Ablenkplatte 70 und das Sieb 66 befestigt, wonach das Sieb 66 und die Ablenkplatte 70 in die Verbrennungskammer 26 eingeführt werden, wobei das Sieb nahe an der Folie 64 anliegt und dicht an dem inneren Zylinder 22 liegt. Es werden dann gaserzeugende Pellets 56 in die Verbrennungskammer 26 hineingegossen, wonach die Rückhaltescheibe 68 in den inneren Zylinder preßgepaßt wird, um auf dem Sieb 66 zu ruhen, um Verschütten der Pellets 56 während nachfolgender Montagevorgänge zu verhindern. Der Ablenkring wird in das obere Teil 16 zwischen der inneren passenden Oberfläche 24 und dem äußeren Zylinder 28 preßgepaßt. Der Sieb und die Filterpackung 78, 80, 82 und 84 wird in dem oberen Bauteil 16 zwischen dem Ablenkring 76 und dem äußeren Zylinder 28 angeordnet. Während des Schwungradreibschweißvorgangs wird der Sockelteil 14 durch die Kerben 104 in der Schwungradreibschweißmaschine an Ort und Stelle gehalten. Das obere oder Ausströmraumteil 16 wird in der Schwungradreibschweißmaschine durch die Kerben 88 gehalten und wird um den Sockelteil 14 mit einer Geschwindigkeit von typischerweise 3000 U/min gedreht. Nach Erreichen einer solchen Geschwindigkeit wird der Greifer betätigt, um die Stromquelle zu unterbrechen, und das sich frei drehende obere Teil 16 wird abgesenkt, um die innere passende Oberfläche 24 in Kontakt mit dein inneren Zylinder 22 zu bringen und um den äußeren Zylinder 28 in Kontakt mit der äußeren passenden Oberfläche 30 zu bringen. Die sich ergebende Reibung stoppt die Drehung des oberen Teils 16 in einem Sekundenbruchteil, erhöht aber die Temperatur an den Kontaktstellen in ausreichendem Maße, um dort die Verfestigung des Metalls des oberen 14 bzw. des unteren Teils 16 zu bewirken. Der Druck wird eine kurze Zeit, zum Beispiel eine Sekunde oder zwei, aufrechterhalten, um es den Schweißstellen 18 und 20 zu gestatten sich zu verfestigen.
• Das Betreiben der Aufblasvorrichtung 10 beginnt mit einem elektrischen Signal von einem Aufprallsensor (nicht gezeigt) an die Spreng- oder Zündkapsel 44. Die Zündkapsel 44 schießt in die Zündkammer 40, wobei das Zündmaterial 50 gezündet wird. Das Zündmaterial 50 brennt, und die dadurch erzeugten heißen Gase gelangen durch die Perforationen 58 hindurch in die Zündungsröhre und bersten nach einer kurzen Verzögerung von vielleicht 1 Millisekunde durch die Aluminiumfolie 52 hindurch in die Verbrennungskammer 26 hinein, um das gaserzeugende Material 56 darin zu zünden. Die durch die Zündung des Gaserzeugers 56 erzeugten Aufblasgase strömen durch das Verbrennungskammersieb 66, wo sie anfänglich gekühlt und gefiltert werden, wonach sie durch die Aluminiumfolie 64 bersten und durch die Öffnungen 62 hindurch in die Ausströmkammer 32 gelangen. Die Aufblasgase werden gekühlt und durch den Ablenkring 76 nach unten umgeleitet und werden dann nach oben durch die Filterpackung 78, 80, 82 und 84 geleitet zu ihrer Filterung und Kühlung, wonach sie aus der Aufblasvorrichtung 10 durch die Öffnungen 74 in einen Gasbeutel (nicht gezeigt) hinaus zu dessen Aufblasen geführt werden.
• Das Ausschalten eines dritten innerhalb des inneren Zylinder 22 befindlichen und an den ersten und zweiten Bauteilen 14 bzw. 16 befestigten Zylinders erlaubt weiterhin das Ausschalten der Zündungsröhre 36 und des Zündmaterials 50, wodurch der Gaserzeuger 56 in direkter eng umgebender Beziehung zu der Zündkapsel angeordnet werden kann, d.h. es besteht keine Membran oder Trennwand zwischen der Zündkapsel und dem gaserzeugenden Material, und die Zündkapsel kann direkt in den Gaserzeuger 56 hineinschießen, wie in Figur 4 gezeigt. Die gestattet eine weitere Verringerung des Gewichts und der Größe der Aufblasvorrichtung und eine weniger komplexe Struktur der Aufblasvorrichtung. Wie in Figur 4 gezeigt, ist die Zündkapsel 110, welche der Zündkapsel 44 ähnlich ist, mit einem größeren Gehäuse 122 mit im wesentlichen gleicher Höhe und einem größeren Durchmesser von vielleicht 12,7 mm (0,5 inch) ausgestattet und enthält vielleicht 0,5 Gramm eines geeigneten pyrotechnischen Materials, wie etwa das vorher besprochene Gemisch aus Bor und Kaliumnitrat. Das Gehäuse 122 hat eine erhöhte Anzahl an Öffnungen 11 2 von vielleicht bis zu 10 für eine gleichmäßigere Zündung des Gaserzeugers 56, welcher in direktem Kontakt damit steht. Die Zündkapsel 110 erstreckt sich durch eine mittige Öffnung 114 des unteren Bauteils 14, um in die Verbrennungskammer 26 in Kontakt mit dem Gaserzeuger 56 zu ragen, und wird in der mittigen Öffnung 114 durch einen umgefalzten Abschnitt 116 an dem unteren Bauteil 14 gehalten, welcher einen konischen Abschnitt davon überlappt und in ihn eingreift. Die Zündkapsel 110 ist durch die Verbindungseinrichtung 120, welche durch den umgefalzten Abschnitt 118 an dem unteren Bauteil 14 an Ort und Stelle gehalten wird, mit stromführenden Kabeln 46 verbunden. Auf diese Art und Weise schießt bei einer der Ausführungsform von Figur 4 entsprechenden Aufblasvorrichtung die Zündkapsel 110 durch die Öffnungen 112 direkt in die gaserzeugenden Pellets 56 hinein, um so die Zündungsröhre 36 und das Zündmaterial 50 von Figur 3 auszuschalten.

Claims (18)

1. Aufblasvorrichtung für einen aufblasbaren Aufprallschutzbeutel für ein Fahrzeug mit ersten und zweiten Bauteilen (14, 16), wobei eines (14) dieser Bauteile einen ersten Zylinder (22) einschließt, der an eine dazu passende Oberfläche (30) auf dem anderen (16) der Bauteile geschweißt ist, um eine erste Kammer (26) zu begrenzen, und eines (16) dieser Bauteile einen zweiten Zylinder (28) einschließt, der an eine dazu passende Oberfläche (30) auf dem anderen der Bauteile geschweißt ist und der konzentrisch mit dem ersten Zylinder (22) und außerhalb desselben ist, um eine zweite Kammer (32) zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder zu begrenzen,

Öffnungen (62) in dem ersten Zylinder zur Führung von in der ersten Kammer (26) erzeugtem Gas in die zweite Kammer (32),

Einrichtungen (78, 80, 82, 84) in der zweiten Kammer zum Filtrieren der Gase und Auslaßöffnungen (74) in dem zweiten Zylinder, um Gas aus der Aufblasvorrichtung strömen zu lassen,

dadurch gekenzeichnet, daß die ersten und zweiten Bauteile (14, 16) nur durch zwei Schweißverbindungen (18, 20) verbunden sind und daß ein fester Gaserzeuger (56) und Zünder hierfür in der ersten Kammer angeordnet sind, wobei der Zünder auf einem der Bauteile (14) befestigt und bezüglich des anderen (16) frei von Befestigung ist.

2. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Bauteile (14, 16) aus Aluminium bestehen.

3. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die ersten und zweiten Bauteile allgemein parallele erste bzw. zweite Plattenteile einschließen, wobei die Aufblasvorrichtung weiterhin eine Ladung von Selbstzündermaterial (98) umfaßt, das in der ersten Kammer (26) in Nachbarschaft zu einem der Bauteil-Plattenteile und in Nachbarschaft zu der gaserzeugenden Zusammensetzung (56) angeordnet ist.

4. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das erste Bauteil (14) den ersten Zylinder (22) einschließt, welcher an eine dazu passende Oberfläche (24) auf dem zweiten Bauteil (16) geschweißt ist, um die erste Kammer (26) zu begrenzen, das zweite Bauteil (16) den zweiten Zylinder (28) einschließt, welcher an eine dazu passende Oberfläche (30) auf dem ersten Bauteil (14) geschweißt ist, um die zweite Kammer (32) zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder zu begrenzen, und der Zünder (36, 50) frei von Befestigung an dem zweiten Bauteil (16) ist und an dem ersten Bauteil (14) befestigt ist.

5. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Zünder einen Initiator (44, 110) in direkter Berührung mit dem Zündermaterial (50) hat, um dieses zu zünden.

6. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Initiator (44, 110) ein allgemein zylindrisches Gehäuse (122) und mehrere Öffnungen (60, 112), die am Umfang dieses Gehäuses im Abstand voneinander angeordnet sind, hat, um heiße Gase zum Zünden des Zündermaterials freizugeben.

7. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, weiterhin mit mehreren Verstärkungsrippen (90) in der Außenoberfläche des zweiten Bauteils (16) zwischen dessen Kante und Mitte, wobei sich jede dieser Rippen zu der Mitte des zweiten Bauteils estreckt, um mehrere Schlitze (88) zwischen diesen Rippen zu begrenzen und jeweils Einrichtungen (92) zur Befestigung eines Werkzeugs zum Halten des zweiten Bauteils für ein Schweißen des ersten und zweiten Zylinders an die betreffenden Bauteile zu liefern.

8. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der der Zünder ein perforiertes rohrförmiges Teil (36) in der ersten Kammer und Zündermaterial (50) in diesem rohrförmigen Teil zum Zünden der festen gaserzeugenden Zusammensetzung einschließt.

9. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die ersten und zweiten Bauteile (14, 16) jeweils allgemein parallele runde erste und zweite Plattenteile einschließen, die Aufblasvorrichtung weiterhin mehrere Verstärkungsrippen in der inneren Oberfläche eines (14) der Bauteil-Plattenteile umfaßt und jede der Rippen sich zur Mitte dieses einen der Bauteil-Plattenteile zwischen dem ersten Zylinder (22) und dem rohrförmigen Teil (36) erstreckt, um mehrere Taschen (96) zu begrenzen, in welchen zusätzliche feste gaserzeugende Zusammensetzung angeordnet sein kann.

10. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Aufblasvorrichtung weiterhin eine Ladung von Selbstzündermaterial (98), das in einer der Taschen angeordnet ist, und Einrichtungen (102) zum Halten der Ladung von Selbstzündermaterial in einer der Taschen umfaßt.

11. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dar das rohrförmige Teil (36) eine Dicke hat, welche geringer als 1,78 mm (0,07 Inch) und vorzugsweise geringer als 1,27 mm (0,05 Inch) ist.

12. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der das rohrförmige Teil (36) allgemein konzentrisch mit dem ersten Zylinder (22) ist und mit einem Ende im Eingriff mit einem der ersten und zweiten Bauteile steht, wobei sein anderes Ende im Abstand von dem anderen der Bauteile ist.

13. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 12, weiterhin mit Einrichtungen (38) zum Verschließen des Endes des rohrförmigen Teils (36), welches nicht in Eingriff mit einem der Bauteile steht.

14. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, weiterhin mit einer Folie (52) zum Bedecken von Perforationen (58) des rohrförmigen Teils (36), bis Zündermaterial (50) darin gezündet wird.

15. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14. bei der das rohrförmige Teil (36) aus Stahl besteht und eine Dicke hat, die etwa 0,76 mm (0,03 Inch) beträgt.

16. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei der die ersten und zweiten Bauteile (14, 16) jeweils erste und zweite allgemein parallele Plattenteile einschließen und eines dieser ersten und zweiten Bauteil-Plattenteile weiterhin einen allgemein zylindrischen Befestigungspfeiler (34) einschließt, der sich nach innen erstreckt und auf dem ein Ende des rohrförmigen Teils (36) Preßsitz hat, während sein anderes Ende durch ein durch Preßsitz in es eingesetztes Kappenteil (38) verschlossen ist.

17. Aufblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Zünder einen Detonator (110) umfaßt, der wenigstens teilweise in der ersten Kammer angeordnet ist und an einem der ersten und zweiten Bauteile und im Abstand von dem anderen dieser Bauteile befestigt ist, wobei das in der ersten Kammer angeordnete gaserzeugende Material (56) in direkter eng umgebender Beziehung zu dem Detonator ist, wobei der Detonator direkt in das gaserzeugende Material zünden kann.

18. Aufblasvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die ersten und zweiten Bauteile (14, 16) jeweils allgemein parallele runde erste und zweite Plattenteile einschließen, wobei die Aufblasvorrichtung weiterhin mehrere Verstärkungsrippen in der inneren Oberfläche des ersten Bauteil-Plattenteils (14) umfaßt und jede der Rippen sich zu der Mitte des ersten Bauteil-Plattenteils zwischen dem ersten Zylinder und dem Zünder erstreckt, um mehrere Taschen (96) zu begrenzen, in welchen zusätzlich gaserzeugende Zusammensetzung angeordnet sein kann.