Der Airbag-Gasgenerator: Vom Prototyp zum Seriengenerator

 
     
 

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Prototypen

Die ersten Airbag-Gasgeneratoren entstanden 1969 bis 1971 bei der Bayern Chemie (Ottobrunn / Aschau am Inn) in Zusammenarbeit mit Daimler Benz. Als Gaserzeugungssatz wurde in den ersten Generator-Mustern der Doublebase Treibstoff DBE 400 und DBE 470 eingesetzt.

Airbag-Gasgeneratoren
Bild 1: Gasgenerator-Prototypen der ersten Stunde. Quelle: Archiv Patzelt, Daimler Benz

Von links nach rechts:

Erster Gasgenerator Prototyp:

  • DBE 470 Scheibenladung
  • Ammoniumoxalat Kühlstoff im Zwischenraum zwischen Brennraum / Lavaldüse
  • Ringförmige Lavaldüse

Man hatte bei diesem Prototypen übersehen, dass der Staudruck im Bag die Gastemperatur bestimmt, welche auf das Bag-Gewebe einwirkt. Die Lavaldüse war somit wirkungslos.

Zweiter Gasgenerator (bauraumoptimiert)

  • DBE 470 Scheibenladung ( super schnell , 20ms )
  • Gasumlenkung zur Kühlung
  • 24 Ausströmlöcher mit leicht unterschiedlichen Durchmessern ( Reißverschluss-Öfnungsfunktion zur Schalldruck-Reduzierung )
  • Lenkspindelbefestigung

Dritter Gasgenerator

  • BDE 400 Wickelladung (billig; kleinstes Volumen; minimales Gewicht; 30ms )
  • Gasumlenkung zur Kühlung
  • 24 Ausströmlöcher mit gleichem Durchmessern, aber sektorialer Verdämmungsstärke

Der erste Seriengenerator

Bald wurde jedoch der Doublebase Treibstoff durch den wesentlich stabileren Azid-Treibstoff ersetzt, welcher auch nach über 15 Jahre keine Leistungsverringerung durch thermische Zersetzung bzw. Alterung aufweist. So gingen auch die ersten Airbag-Gasgeneratoren mit diesem, zu Tabletten verpressten Festtreibstoff, bei der Externer LinkBayern-Chemie in Serie.

Ab dem Jahr 1996 wurde der Azid-Treibstoff durch azidfreie, umweltverträglichere Neuentwicklungen ersetzt, welche noch heute in zahlreichen Varianten zum Einsatz kommen. Einer der ersten azidfreien Gassätze war z.B. der SINCO A1 der Dynamit Nobel AG (jetzt RUAG), welcher haupsächlich aus 5-Aminotetrazol (ATZ oder 5AT) und Natriumnitrat besteht.

Funktionsweise

Wird ein programmierter Schwellenwert des Sensorsignals überschritten und entspricht dieser einem speziellen Muster, schaltet das Steuergerät Leistungstransistoren durch und ein elektrischer Strom fließt durch den dünnen Widerstandsdraht der Anzündeinheit. Dies löst eine thermische Kettenreaktion aus. Der schmelzende Widerstandsdraht zündet über seine Hitze die Anzündmasse und die Anzündverstärkerladung. Die hier entstehende Energie wird auf die Anzündmischung übertragen, welche meist aus Bor und Kaliumnitrat besteht.

Die aus der Reaktion entstehenden heißen Gase und Partikel entzünden nun die in der Brennkammer befindlichen Treibstofftabletten, welche unter einem Druck von 200 bis 300 bar schnell abbrennen (ca. 20 mm/s; Deflagration). Idealisiert lässt sich die chemische Reaktion eines Azid-Treibstoffes wie folgt darstellen:

42 NaN3 + 2 KNO3 + 8 Fe2O3 + 5 SiO2 → 21 Na2O + K2O + 8 Fe + 8 FeO + 5 SiO2 + 64 N2

Das Eisenoxid senkt die Verbrennungstemperatur um etwa 600 K auf 1330°C, das Siliziumoxid dient als Schlackefänger. Innerhalb von 30 Millisekunden ist der Treibstoff vollständig abgebrannt und erzeugt etwa 40 % Stickstoffgas und 60% Schlacke (Gewichtsprozente). Moderne Treibstoffe haben inzwischen eine Gasausbeute von 60-99 %.

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