CN112912285A - 气体发生器、气囊模块、车辆安全系统和操作气体发生器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体发生器(100)，尤其是用于车辆安全系统的气体发生器，气体发生器具有：外部的壳体(34)、带有点火器(42)的点火器单元(38)、连接在点火器单元(38)的轴向下游的带有燃料体(18，24)的燃烧室(14)，其中在燃烧室(14)的内部布置有至少一个过滤单元(10)，至少一个过滤单元将燃烧室(14)沿气体发生器(100)的纵向轴线(La)划分成具有第一多个的第一燃料体(18)的第一燃烧室段(15)以及具有另外多个的另外的燃料体(24)的至少一个另外的燃烧室段(20)。

Description

气体发生器、气囊模块、车辆安全系统和操作气体发生器的 方法

技术领域

本发明涉及一种气体发生器，尤其是用于车辆安全系统的气体发生器。本发明还涉及一种具有根据本发明的气体发生器的气囊模块、一种具有根据本发明的气体发生器的车辆安全系统、以及一种用于操作气体发生器的方法。

背景技术

已知的是，气体发生器具有过滤器或过滤单元。这样的过滤器尤其用于截留残渣或燃料颗粒，这些残渣或燃料颗粒在启用气体发生器的情况下尤其由于燃料燃烧而形成并且可能在可在气体发生器内部形成的燃烧气体气流中被运输。以已知的方式，这样的烟火式燃料是在启用气体发生器的情况下被点火器点燃且随后燃烧的燃料，其通常是以呈燃料床形式的单独燃料体的填充或轴向并排的方式形成的。尤其管状地长形延伸的气体发生器具有布置在燃烧室中的、相对较长且较密的燃料床，该燃料床应从燃烧室的位于点火器侧的端部开始朝向与之相反的燃烧室端部大体上完全被燃烧。已知的过滤器或过滤单元在那里通常被定位在燃烧室端部或者被定位在这种长形延伸的燃料床的对应端部、尤其在固定地预先设定的位置处并且具有如下缺点，即这些过滤器或过滤单元必须对整个燃料床的残渣或燃料颗粒进行过滤，在那里也可能不利地表现出相对较小的、受限的总过滤效率。此外，由于气流在一定程度上较长的轴向滞留，这样的结构可能不期望地严重限制气流在燃烧室端部处大量或非常快速地通过。在此，附加地还可能在燃烧室中产生不利地高的内部压力或最大内部压力值，这导致必须将燃烧室的壳体或气体发生器的壳体设计得更结实。前述已知的结构的另外的不利之处是，无法显著地影响或者控制这样的燃料床(该燃料床从点火器侧的端部开始连贯地经过较大的轴向长度延伸直至已知位于端侧的过滤器)在其按照预期点燃之后的燃烧。换种表述方式，如果这样的长形延伸的、连贯的燃料床一次性地在初始侧的端侧被点燃，那么该燃料床就以可预先确定的、连贯的速度或燃烧速率燃烧直至其端部侧的端侧，而在此可能无法实现期望的变化(例如延迟燃烧或者减缓燃烧速度)。最后，这样已知的气体发生器还具有如下缺点：气体发生器的功率曲线的所谓温度带具有相对较大的铺展。换言之，这样的气体发生器就其按照预期的温度使用范围而言在其气体产生速率方面具有相对较大的离散(Streuung)。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，给出一种气体发生器，该气体发生器克服上述缺点中的至少一个缺点。

此外，本发明的目的在于，给出一种经改进的气囊模块和一种经改进的车辆安全系统。本发明的目的还在于，给出一种经改进的用于操作气体发生器的方法，该方法克服上述缺点中的至少一个缺点。

根据本发明，这个目的在气体发生器方面通过专利权利要求1的主题来实现、在气囊模块方面通过专利权利要求11的主题来实现、在车辆安全系统方面通过专利权利要求12的主题来实现、并且在用于操作气体发生器的方法方面通过专利权利要求13的主题来实现。

为了实现开篇所提到的目的，本发明提出一种气体发生器、尤其是用于车辆安全系统的气体发生器，所述气体发生器具有：外部的壳体、带有点火器的点火器单元、以及连接在所述点火器单元的轴向下游的带有燃料体的燃烧室。在所述燃烧室的内部布置有至少一个过滤单元，所述至少一个过滤单元将所述燃烧室沿所述气体发生器的纵向轴线划分成具有第一多个的第一燃料体的第一燃烧室段以及具有另外多个的另外的燃料体的至少一个另外的燃烧室段。

气体发生器的外部的壳体可以是压缩气体容器，该压缩气体容器在气体发生器的休止状态下(即，当这个气体发生器尚未按照预期被启用时)具有经预加载的、处于压力下的气体或气体混合物。相应地，根据本发明的气体发生器可以被设计为混合气体发生器，该混合气体发生器例如在室温下为550bar的压力下例如具有由氩气、氦气、氧气或氮气的组所形成的气体或气体混合物。燃烧室在此可以位于压缩气体容器的内部并且被对应的压缩气体穿过或者同时被其围绕，其中燃烧室的燃料体随后同样被压缩气体包围。此外，然而也可能的是，气体发生器并不包括具有经预加载的压缩气体的压缩气体容器，其中于是在此燃烧室仅具有大气压力，从而在这种情况下气体发生器可以是纯烟火式气体发生器。

尤其，根据本发明的气体发生器可以是所谓的管状气体发生器，其外部的壳体大体上对应于长形延伸的管，该长形延伸的管所具有的纵向延伸尺寸可以是在径向方向上的延伸尺寸的几倍。与此相对应地还可以设计有根据本发明的气体发生器的燃烧室。在此，根据本发明的气体发生器的燃烧室可以具有相对较大的纵向延伸尺寸，其中尤其该燃烧室所具有的长度可以是其直径或其宽度延伸尺寸的数倍。气体发生器的纵向轴线在此沿气体发生器的纵向延伸方向或者与该纵向延伸方向平行地延伸。

基于根据本发明设计的气体发生器，通过该至少一个过滤单元将燃烧室沿气体发生器的纵向轴线划分成多个燃烧室段，即至少划分成第一燃烧室段和另外的燃烧室段。因此，在燃烧室中提供纵向轴向

地被该至少一个过滤单元划分的、彼此相继的、具有燃料体的多个燃烧室段，这些燃烧室段有利地在操作气体发生器时可以各自独立地并且/或者也可以相对于彼此进行作用。因此，例如可以在时间上相继地实现不同的燃烧室段的燃料体的分级式的燃烧特性，由此也可以有利地实现气体发生器的对应的、分级式的功率曲线(每单位时间的气体输送量或气体质量流或压力形成)、尤其所谓的“S-Slope特性”。位于第一燃烧室段与另外的燃烧室段之间的该至少一个过滤单元在某种程度上如点火制动器或点火延迟装置一样起作用，其方式为：通过第一燃料体的燃烧，点火气体(在位置和时间上看)并不可以直接作用于另外的燃烧室段的另外的燃料体，而是可以通过过滤元件被制动或者被延迟，以便随后以相对应地在时间上延迟的方式用于点燃另外的燃料体。此外有利的是，通过上述分级式启用或者通过在时间上有偏差地使第一燃料体和另外的燃料体燃烧可以减小燃烧室中所产生的内部压力，从而可以避免造成干扰性的、高的压力最大值。此外，各个燃烧室段的燃料体的燃烧产物(残渣/颗粒)能够有利地通过自身的为此设计的过滤单元来进行过滤或冷却，由此实现(多个)单独的过滤单元的更优的过滤器全负荷或者效率提升。最后，可以借助根据本发明的气体发生器有利地减小就其按照预期的温度使用范围而言在其气体产生速率或其功率曲线方面的离散。

优选地，在根据本发明的气体发生器中，所述至少一个过滤单元被设计成气体可通过的并且/或者颗粒可通过的，其中所述第一燃料体中的至少一些第一燃料体被布置在所述至少一个过滤单元的点火器侧的端侧，并且所述另外的燃料体中的至少一些另外的燃料体被布置在所述至少一个过滤单元的与所述点火器侧的端侧相反的后侧。因此有利地，该至少一个过滤单元由此被设计成使得由于燃烧第一燃料体而形成的热的气体和/或热的颗粒可以流动穿过该至少一个过滤单元或者通过该至少一个过滤单元，以便启动(尤其通过过滤单元在时间上延迟的)对另外的燃料体的点火。在此，所述第一燃料体和所述另外的燃料体可以优选具有彼此不同的燃烧速率和/或尺寸和/或化学组成。由此，可以提供具有不同特性的相应燃料体的、轴向地相继定位的多个燃烧室段。例如，不同燃料体的燃烧速率或燃烧速度和/或气体产量或可产生的气体质量流可以被用于借助于唯一的燃烧室来实现气体发生器的非常具体的功率特性。燃料体能够作为单独的燃料体的填料而存在，其中这些燃料体例如被形成为经挤压的、尤其经干燥挤压的燃料片、挤出体，然而也可以呈破碎的颗粒的形式、或者呈整体式的成形体的形式、或者呈彼此并排地排列的盘或环的形式。

在所述燃烧室的内部可以布置有至少两个、优选三个、尤其四个或更多个过滤单元，所述过滤单元将所述燃烧室沿所述气体发生器的纵向轴线划分成具有相应多个的相应燃料体的至少三个、优选四个、尤其五个或更多个燃烧室段。因此，在某种程度上可以形成多级式的气体发生器(即，在唯一的燃烧室中具有多个彼此隔开的燃料体或烟火技术装置区域的气体发生器)，而不必将密实的或气密的单个构件的这些区域分成多个单独的(尤其彼此分离的)燃烧室。有利地，因此可以实施已经在上文中描述的多级式的气体发生器或者实现气体发生器的多级式或分级式的点火特性和/或燃烧特性。有利地，由此可以将所需的总过滤效率分配或者划分给多个简单装入的过滤元件。由此实现总体上更有效的过滤器全负荷或过滤器负载，这是因为热的颗粒或热的燃烧气体更好或更均匀或更快速地流过多个单独的过滤元件并且实现对应的更有效的总过滤作用或冷却作用，由此可以避免气体/颗粒的较大的轴向滞留。

尤其，所述至少一个过滤单元可以与所述气体发生器的纵向轴线大体上垂直地延伸并且可以大体上在所述气体发生器的壳体的整个径向横截面上延伸，尤其其方式为使得两个相邻的燃烧室段被所述至少一个过滤单元轴向地彼此间隔开。有利地，由此使不同燃烧室段的不同燃料体全面地彼此隔开，从而使得也不会对彼此紧邻的不同的烟火技术装置或燃料体产生不利的影响。所述至少一个过滤单元尤其可以被设计成大体上不可压缩的。这具有如下优点：该至少一个过滤单元用作不同燃料体之间的大体上刚性的边界，从而使得这些燃料体在已经制造完成的气体发生器中在其使用寿命期间不再明显不利地移位或者移动，而是被保持在对应的位置。在气体发生器的使用寿命期间补偿燃料体的沉降行为(Setzverhalten)的可能需要的体积补偿可以通过与过滤单元分开的结构元件(例如弹簧填充体)来实现。

优选地，在所述气体发生器的休止状态下并且/或者在所述气体发生器的启用状态下，所述至少一个过滤单元可移位地沿所述气体发生器的纵向轴线支承在由所述多个所述第一燃料体形成的第一燃料床与由所述多个所述另外的燃料体形成的第二燃料床之间。由于该至少一个过滤单元沿气体发生器的纵向轴线可移位地被支承，可以在制造气体发生器时(尤其在以对应的燃料体来填充燃烧室段的方面)快速且成本有效地形成气体发生器的不同变体。该至少一个过滤单元不必被安装在特定地预先确定的位置处，例如在那里被压入到燃烧室壳体或气体发生器壳体中或者被固定在那里。而通过气体发生器的根据本发明的结构可以实现的是：一个或多个过滤单元松动地或者在某种程度上“浮动地”被置入燃料体或燃料床之间并且因此可以在制造气体发生器时快速且轻松地应对燃料体的不同的填充高度或填充量。此外，这种结构还在气体发生器的使用寿命期间具有如下优点：在燃料体和/或燃料床的沉降行为下，例如由于气体发生器处的摇动或振动过程，该或这些过滤单元能够在轴向方向上对应地一起运动，从而始终保持获得对应紧凑的相应燃料床。优选地，第一燃料床的第一燃料体和第二燃料床的另外的燃料体被设计为经挤压的、尤其呈柱体形式的板片，其中进一步优选地，第一燃料体比另外的燃料体具有更大的几何形状、尤其更大的直径和/或更高的高度。

所述至少一个过滤单元还可以被设计为如下组件，所述组件包括多个单独的过滤元件，尤其第一过滤元件、第二过滤元件和第三过滤元件，所述过滤元件优选沿所述气体发生器的纵向轴线彼此邻接。所述至少一个过滤单元尤其可以具有密度不同的区域，或者所述多个单独的过滤元件分别具有不同的密度和/或针对气体及颗粒的不同的通过速率，其中所述多个单独的过滤元件优选固定地相互连接。由此，过滤单元自身可以单独地设计，尤其是与其他过滤单元不同地设计，尤其是在其就针对轴向上随后要点燃的燃料体的点火气体或点火颗粒的通过率而言的过滤行为和/或还有延迟行为方面。因此可以还更精细分级地或更精确地设定气体发生器的功率特性。

所述至少一个过滤单元尤其可以具有所述过滤元件的以下布置方式中的一种布置方式：

a)延展金属板、丝织物、丝网；

b)延展金属板、延展金属板、丝网；

c)丝织物、丝织物、丝网；

d)孔板、延展金属板、网状针织物；

e)孔板、丝织物、丝网。

所述气体发生器的壳体尤其可以被设计为压缩气体容器，并且在所述气体发生器的休止状态下所述燃烧室填充有压缩气体，并且所述至少一个过滤单元被压缩气体包围或透过，其中所述压缩气体容器优选由点火器侧的第一爆破元件和扩散器侧的第二爆破元件封闭。在这样的所谓的混合气体发生器中，已经可以在点火或者按照预期燃烧第一多个的第一燃料体时使整个压缩气体容器的内部压力有利地迅速提高，其方式为使得压缩气体容器根据期望快速地被打开，以便能够快速地将燃烧气体或充气气体排出到气体发生器的周围环境中、尤其与气体发生器连接的待充气的气囊中。尤其，在此该至少一个过滤单元并不阻碍或者延迟压缩气体容器的用于打开该压缩气体容器的所需的内部压力的提高。此外，在制造这种混合气体发生器时可以在唯一的填充过程中用压缩气体填充被过滤单元分开的多个燃烧室段，这是因为过滤单元没有形成气密的屏障。

本发明的另一个并列的方面涉及一种气囊模块，所述气囊模块具有能够由根据本发明的气体发生器充气的气囊、以及用于将所述气囊模块安置在车辆上的紧固装置。得到与已经结合根据本发明的气体发生器给出的这些优点相似的优点。

本发明的另一个并列的方面涉及一种车辆安全系统，尤其是用于保护人员、例如车辆乘员或行人的车辆安全系统，所述车辆安全系统具有：能够由根据本发明的气体发生器充气的、作为气囊模块的部件的气囊；以及电子控制单元，借助于所述电子控制单元能够在存在触发情况时启用根据本发明的气体发生器。得到与已经结合根据本发明的气体发生器给出的这些优点相似的优点。

本发明的另一个并列的方面涉及一种用于操作气体发生器、尤其根据本发明的气体发生器的方法。根据本发明的操作方法具有以下步骤：

a)启用点火器单元，以在点火室的内部产生点火烟气并且使压力增大；

b)将所述点火烟气引入到第一燃烧室段中、引向多个第一燃料体；

c)点燃所述多个第一燃料体的至少一部分并且由此产生燃烧气体和/或燃烧颗粒；

d)尤其沿主流动方向、优选沿所述气体发生器的纵向轴线，使所述燃烧气体和/或所述燃烧颗粒从所述第一燃烧室段出来、经过过滤单元、转向具有多个另外的燃料体的另外的燃烧室段中；

e)点燃所述多个另外的燃料体的至少一部分并且由此在时间上相对于步骤c)延迟地产生另外的燃烧气体；

f)打开气体发生器端侧的第二爆破元件并且优选藉由扩散器将所述第一燃烧室段和所述另外的燃烧室段的燃烧气体导出到所述气体发生器的周围环境中、尤其导出到待充气的气囊中。

尤其，可以在步骤e)中有利地实现相对于点燃所述多个第一燃料体的至少一部分而言对此在时间上(尤其明显地在时间上)延迟地点燃另外的燃料体的至少一部分，由此通过这两个燃烧室段获得分级式的、在时间上相对于彼此延迟的气体产生。优选地，还可以在燃烧室的内部多次重复这样的分级式的气体产生，其方式为：多个燃烧室段(尤其填充有不同的或不同类型的燃料体)通过对应多个过滤单元在纵向轴向上彼此分开、在时间上依次被启用或者对应的燃料体在时间上彼此有偏差地被点燃。

在步骤f)中，在此气体发生器端侧的第二爆破元件可以是由金属(尤其钢)制成的爆破盘，该爆破盘被设计为混合气体发生器的压缩气体容器的封闭元件，因此相对应地在混合气体发生器的休止位置必须承受在室温下较高的例如500bar的压力。替代于此，气体发生器端侧的第二爆破元件可以是所谓的隔离件，该隔离件例如可以由尤其由金属、铜、铝或钢制成的相对较薄的箔片形成，该隔离件在纯烟火式气体发生器中用作燃烧室的封闭元件并且在气体发生器的休止状态下仅经受大气压力。

为了开始所述步骤b)，尤其可以打开封闭所述点火室的第一爆破元件，所述第一爆破元件是朝向压缩气体容器的封闭元件。这尤其可能在混合气体发生器中是必需的，在该混合气体发生器中第一燃料体被布置在压缩气体容器的内部。在此，必须打开第一爆破元件以点燃第一燃料体，以便将点火器的相应的点火烟气(气体/颗粒)引入到压缩气体容器中并将其引导至第一燃料体以点燃这些第一燃料体。

附图说明

下面将借助实施例参照示意性附图详细地阐述本发明：

在附图中：

图1示出穿过根据本发明的气体发生器的纵截面视图，该气体发生器具有过滤单元的第一实施方式；

图2a至图2d示出根据图1的根据本发明的气体发生器的过滤单元的放大图示，该过滤单元具有单独的过滤元件；

具体实施方式

下面针对相同的部件以及作用相同的部件使用相同的附图标记。

图1示出穿过气体发生器100的纵截面，该气体发生器具有纵向轴线La和外部的壳体34，该壳体是管状地或大体上柱状地构造的，其中在壳体34的端侧处安置有点火器单元38，以在壳体34的那一端封闭该壳体。在点火器单元38的轴向下游连接有燃烧室14，该燃烧室包括燃料体18、24，这些燃料体被形成为第一燃料体18和另外的燃料体24。在燃烧室14的内部布置有过滤单元10，该过滤单元将燃烧室14沿气体发生器100的纵向轴线La划分成第一燃烧室段15以及另外的燃烧室段20，该第一燃烧室段具有形成第一燃料床16的多个第一燃料体18；该另外的燃烧室段具有形成第二燃料床22的另外多个的另外的燃料体24。过滤单元10(该过滤单元包括第一过滤元件4、第二过滤元件6和第三过滤元件8)在此轴向地被定位在第一燃料床16与第二燃料床22之间，并且该过滤单元在此使第一燃料床16与点火器侧的端侧11接触并且使第二燃料床22与该端侧轴向相反的后侧12接触。在此，单独的过滤元件4、6、8被设计为大体上盘状的元件，这些元件与气体发生器100的纵向轴线La大体上垂直地定向并且尤其在其过滤行为和/或点火气体/点火颗粒的通过行为方面显著不同。

因此，过滤单元10(如其在图1中所展示地)包括三个单独的过滤元件4、6、8，在制造气体发生器100时，这些过滤单元或者作为相应松动的单独构件轴向相继地被装入，或者被用作预先装配的组件，其方式为这些过滤单元被彼此紧固(尤其焊接或压紧)。过滤单元10在此可以以相对于气体发生器100的壳体34的内侧37在径向上环绕的、较小的间距(即一定的游隙)被插入或置入，或者该过滤单元也可以以较小的过盈量对应地被压入到壳体34中，其方式为使得该过滤单元尽管如此仍以在纵向轴向上可移动的方式被支承。在两种装配情况下，过滤单元10因此在轴向方向上、尤其在气体发生器100的纵向方向L上、然而也在与之相反的方向上可移位地被定位或保持定位。单独的过滤元件4、6、8在此可以是彼此不同地设计的，如在图2a至图2d中所展示的以及在更下文中将相对应地详细地描述的。尤其，在此可以通过每个单独的过滤元件4、6、8来预先设定自身的、特定的气体通过率和/或颗粒通过率，其中在图1中所展示的气体发生器100并不限于数量为三个的单独的过滤元件4、6、8。而是也可以仅设置唯一一个、两个或数量多于三个的单独的、轴向地相继布置的过滤元件，这些过滤元件于是形成过滤单元10。

点火器单元38具有点火器42，该点火器被安装到点火器载体40中并且被这个点火器载体固持或者固定。点火器单元38还具有封闭盖50，该封闭盖在其底部区域中由第一爆破元件52以压力密封的方式封闭并且该封闭盖在其与之轴向相反的开口处由点火器载体40(优选借助于焊接连接)封闭。此外，点火器单元38包围或者围着：点火药44，该点火药被容纳在点火室46中；以及第一填充体48，该第一填充体在朝向点火载体40的方向上轴向地邻接点火药44并且被设计为(例如由硅酮泡沫制成的)可压缩的元件，以便将点火药44固定在其位置上或者以便在制造气体发生器时用作点火药44的对应的体积补偿件。

点火载体40和封闭盖50是优选由金属、尤其由钢形成的并且尤其通过焊接连接相互连接。封闭盖50本身与外部的壳体34尤其通过焊接连接固定地连接。上述焊接连接尤其可以是摩擦焊接或电阻焊接或激光焊接。

弹簧填充体58作为用于第一燃料体18和第二燃料体24的体积补偿件和/或预加载装置被设置在气体发生器100的内部。在此，弹簧填充体58具有：弹簧54，该弹簧尤其被设计为螺旋弹簧；以及气体通过元件56，该气体通过元件作为轴向的、大体上平面式的终止元件(尤其通过焊接或者通过形状配合和/或力配合)被紧固在弹簧54的端侧。气体通过元件56例如被实施为盘状的孔板或延展金属并且与一部分第一燃料体18邻接。弹簧54的较大的轴向部分在径向方向上围着或者包围封闭盖50的相应较大的轴向区域并且借助于弹簧54在轴向方向上的弹簧应力朝向第一燃料体18挤压，其中第一燃料床和第二燃料床16、22以及因此还有位于其间的过滤单元10在轴向方向上被固定并且机械地被预加载。

第二燃料床22沿其轴向延伸尺寸的大部分被燃料笼26包围。在此燃料笼26被设计为气体可通过的、锥形会聚的中空体(例如由孔板或延展金属制成)并且被安装成定向成使得该燃料笼的较宽的开放端部指向过滤单元10。燃料笼26的相反的、较窄的开放端部由燃烧室底部28以封闭的方式遮盖，该燃烧室底部在此可以被视为一种用于燃料笼的盖板或封闭件并且被设计为锅状的、气体不可透过的金属件。与燃烧室底部28一起构造的燃料笼26在此尤其还具有用于另外的燃料体24的容器的功能或者可以在制造气体发生器100时用作一种用于燃料体24的填充漏斗或填充容器。被设计为大体上盘状的构件的端部过滤器30以连接在轴向下游的方式与燃烧室底部28邻接并且优选由金属形成(尤其作为网状针织物、网状编织物、孔板或延展金属)并且形成除了过滤单元10之外的过滤器，该过滤器被设计成极其薄的或者在其轴向延伸尺寸方面节省空间的并且优选用作用于颗粒的端部过滤器。

具有多个穿通开口33的、由金属形成的端部盘32连接在端部过滤器30的轴向下游(大体上被设计为扁平的盘)并且抵接气体发生器100的壳体34的、从柱形区域过渡为锥形区域的区段。端部盘32可以仅被安置或者被抵接在壳体34的这个区段中，或者为了更好地进行固定还可以被压入到该区段中。有利地，在此端部盘32的与端部过滤器30背离的端侧的轮廓适配于壳体34在从柱形区域到锥形区域的上述过渡部的区段中的轮廓。端部盘32在轴向方向上也可以被视为燃烧室14的终止件或终止元件。

如之前已经指明的，气体发生器100的壳体34在与壳体34的由点火器单元38封闭的端部相反的轴向端部处具有锥形地径向向内会聚的轮廓，该轮廓在流出开口36中结束，该流出开口也可以被视为用于燃烧气体或要流出的气体的整个流出开口。流出开口36在休止状态下(即，在气体发生器100被触发或启用之前)以气密的方式被封闭单元封闭，该封闭单元由封闭件62和与其固定地连接的、尤其焊接的第二爆破元件60构成。封闭件62在此固定地与壳体34连接、尤其焊接，从而使得在那里壳体34的流出开口36被(由封闭件62和爆破元件60构成的)封闭单元封闭。

在图1所展示的情况下，气体发生器100的壳体34被设计为压缩气体容器35，该压缩气体容器在气体发生器100的休止状态下在室温下尤其为550bar的压力下包括例如由氩气、氦气、氧气或氮气的组所形成的经预加载的压缩气体或气体混合物。这种预先储存的压缩气体也被称为冷气体。因此，在图1中根据本发明的气体发生器100的设计示出所谓的混合气体发生器。用于压缩气体容器35的相应地轴向相反的、气密式的封闭件一方面是点火器单元38并且另一方面是包括带有焊接在其上的第二爆破元件60的封闭件62的封闭单元。因此，这两个气密式的封闭件的内部存在压缩气体，该压缩气体尤其因此也位于燃料体18、24与过滤单元10的过滤元件4、6、8之间或者对应地包围这些构件。

以轴向地连接在气体发生器100的壳体34的具有封闭件62的轴向端部的下游的方式，具有出口开口66的扩散器64从外部固定地连接至壳体34，其中扩散器64可以被焊接到壳体64上，尤其可以通过激光焊接、摩擦焊接或电阻焊接或者通过力配合的并且/或者形状配合的连接(例如卷边连接或滚动连接)被固定在那里。扩散器64也可以被理解为气体发生器100的几乎连贯的外壳体并且能够通过其出口开口66(也可以仅为设计为唯一的出口开口66)使气体从气体发生器100流出或导出到其周围环境中、尤其到(未展示的)与气体发生器100连接的待充气的气囊中。

根据本发明的气体发生器100的工作方式借助图1如下地进行描述。在存在使气体发生器从休止位置进入到启用状态或触发状态的启用信号的情况下，首先启用点火器42(作为优选地预先制成的、可以包括一种或多种烟火式载料(未展示)的结构单元)，其方式为在点火器42的内部形成对应高的压力，该压力使点火器42的一部分外壳打开或者撕裂并且释放热的点火气体或点火颗粒，这些点火气体或点火颗粒点燃点火药44并且促使其燃烧。随后在点火室46的内部形成内部压力，该内部压力在超出对应的极限值的情况下使第一爆破元件52打开或者撕裂，以将热的点火气体或点火颗粒引向燃烧室14中，尤其引向在轴向上最靠近的第一燃料体18上或引向该第一燃料体处。在此还可以设想的是，点火药44不是(如在图1中所展示的)被设计成与点火器42分开的，而是已经被整合到这个点火器中，由此与在图1中所描绘的点火器相比，可以得到可能对应地在轴向上更长地构造的点火器42。随后点燃或者燃烧第一多个的第一燃料体18并且对应地形成气体或燃烧气体。所形成的气体在图1中所描绘的主流动方向H的方向上流动，该主流动方向被定向成与气体发生器100的纵向轴线La大体上平行。

通过所形成的(热的)气体，使燃烧室中的内部压力相对快速地提高，从而使得除了预先储存在那里的压缩气体的已经在气体发生器的休止状态下在燃烧室中占主导的压力之外，还形成另外的压力或超压，其方式为使得在超出对应的压力阈值的情况下可以使第二爆破元件60打开。优选地，在此首先仅将预先储存在压力容器35中的一定比例的压缩气体(即一部分冷气体)排出到扩散器64中，以便随后进一步将其引导到可充气的气囊或气囊模块(未展示)中，其中有利地获得气囊或气囊模块的机械方面的初始负荷，原因在于由此能够使气囊几乎“柔和地”开始展开或者使气囊模块“柔和地”打开。

只有在一定量的冷气体通过出口开口66从壳体34流出之后，由于燃料体燃烧所形成的热的气体才可以在一定程度上伴流并且同样离开壳体34和扩散器64，以便按照预期完全填充气囊。气体从气体发生器中流出的这样的特性或这样的压力-功率曲线(该压力-功率曲线通过如下内容得到：即首先仅从气体发生器释放出一定的较少的气体量并且较大的气体量在时间上有偏差地随后在某种程度上伴流)还被已知为术语“S-Slope”(如在更上文已经提到的)，并且通常被视为对这样的气体发生器非常有利并且通过根据本发明的气体发生器特别有利地被实现(如在更下文中还将描述的)。

有利地，由此可以在一开始柔和地或者节省材料地用气体填充待充气的气囊或包括这个气囊的气囊模块，以便随后在一定的时间之后可以使按照预期完全填充气囊或气囊模块的剩余量的充气气体流入。

因此在点燃了第一多个的第一燃料体18或者已经使其燃烧之后，通过压缩气体容器35中的对应压力升高可以使第二爆破元件60有利地非常快速地打开，其中一开始仅从流出开口36释放一部分冷气体。在这种情况下可以实现的是，首先没有由于第一多个的第一燃料体18的燃烧所形成的热的第一燃烧颗粒作用于另外的燃料体24。而是，过滤元件10在这里用作针对这些热的第一燃烧颗粒的一种临时屏障或一种延迟元件，原因在于首先在第一燃烧室段15中生成这些热的第一燃烧颗粒并且才必须通过过滤元件10，以便能够到达另外的燃烧室段20中，以在那里点燃第二燃料体24。仅在一定的时间之后，即在由于第一燃料体18的燃烧所产生的热的燃烧颗粒已经通过过滤元件10并且进入到另外的燃烧室段20中之后，才能够在那里点燃并且燃烧另外的燃料体24，以产生另外的热的气体或燃烧气体。因此，即可以实现：在打开第二爆破元件60的时间点或者仍没有热的燃烧颗粒到达第二燃料床22中，或者然而虽然热的燃烧颗粒已经点燃了较少数量的另外的燃料体24，以确保点火链的一定程度上的稳定性或者确保可靠地点燃所有参与的燃料体18、24，但是仍没有来自燃料体18、24的燃烧气体已能够如此强烈地或者如此远地朝向压缩气体容器35的端部扩散，以便能够在开始打开第二爆破元件60的同时从流出开口36逸出。在所有预先描述的情况下，一开始仅有较少量的第一冷气体从气体发生器100逸出。

如在图1中所描绘的，第一燃料体18和另外的燃料体24的所产生的气体和燃烧颗粒首先大体上沿轴向方向流动，例如借助于展示主流动方向H的箭头符号指明。

为了最后穿过气体发生器100的流出开口36而到达，所产生的气体(或用于气囊的充气气体)进一步沿气体流G流动，该气体流的流动路径象征性地借助于以多个箭头符号贯穿的线在图1中被描绘。相应地，气体或充气气体从燃料笼26的内部区域朝向端部过滤器30的方向流动通过其锥形的、气体可通过的侧壁。在此自然可以实现的是，气体在燃料笼26的整个纵向延伸尺寸上从其内部区域(其中储存有另外的燃料体24的大部分)、穿过燃料笼26的气体可通过的侧壁朝向其外部区域流动，以便在由燃料笼26和气体发生器100的壳体34的内侧37构成的空间内朝向端部过滤器30的方向流动。

随后所产生的气体于是可以流动穿过端部过滤器30，由此对气体进行进一步的冷却或过滤，以便随后可以穿过穿通开口33并且进一步地通过流出开口36流到扩散器64的内部空间中，这是因为第二爆破膜片60已经由于超压而被打开，如在更上文中所描述的。所产生的气体现在可以在扩散器64的内部空间中与冷气体或剩余量的冷气体混合(该剩余量的冷气体在这个时间点仍存在于压缩气体容器35中并且该剩余量的冷气体大体上与所产生的气体同时地一起同样穿过流出开口36流到扩散器64的内部空间中)并且随后可以流过扩散器64穿过其出口开口66流到气体发生器100的外部区域中、流向或者流到可充气的气囊(未展示)中。扩散器64在此相应地还用作所产生的气体和预先储存的压缩气体(冷气体)的混合室。

替代于此还可以实现的是，第一燃料体和另外的燃料体18、24的燃烧快速地进行，其方式为使得在压力容器35的端部也对应快速地形成对应形成的气体(燃烧气体)或者使该气体流动到那里，从而使得在打开第二爆破元件60的情况下，预先储存的冷气体和所形成的气体(燃烧气体)可以通过流出开口36大体上同时流出。

此外，替代性地可以实现的是，根据本发明的气体发生器并不具有经预加载的压缩气体(冷气体)并且因此作为纯烟火式气体发生器而存在。在这种情况下，与图1中的图示不同的是，无需将气体发生器的壳体34设计为压力密封或压力稳定的压缩气体容器35，该压缩气体容器必须已经在气体发生器100的休止状态下容纳压缩气体。而在此于是例如可以实现的是，这两个爆破元件52、60仅被实施为已知的所谓的隔离件，该隔离件例如可以由薄的金属箔片形成，这些金属箔片仅形成对燃料体18、24相对于气体发生器100的外部区域的在一定程度上的密封并且通过粘结连接来连接至与其邻接的构件。

在此也可以实现气体发生器的具有有利的“S-Slope特性”的上述功率曲线。

通过在此即第一燃料床16同样通过过滤单元10与第二燃料床24分开，还可以在不借助或者不存在预先储存的压缩气体(冷气体)的情况下实现“S-Slope特性”。

第一燃料体16与另外的燃料体24相比通常可以具有不同的燃烧特性，其方式为针对燃料体18、24使用例如相应不同的几何形状、尺寸、燃烧速率和/或化学组成。这个事实与根据本发明的气体发生器100是被设计为混合气体发生器还是被设计为气体发生器无关。

通常也可以设想仅多于两个的燃料床16、22，这些燃料床以被对应多个过滤单元10彼此隔开的方式(根据如在图1中所展示的原则上的结构)轴向地彼此并排地被装入气体发生器100中。尤其在此可以设想两个或三个过滤元件10，这些过滤元件对应地使三个或四个燃料床彼此间隔开或者彼此分开。

对于根据本发明的气体发生器100的前述所有实施方式，应当注意的是，可以通过过滤单元10在气体发生器100中的装入的方式方法或位置/定位来获得决定性的优点。

过滤单元10是可移位地(尤其沿气体发生器100的纵向轴线La，有利地在两个方向上可移位地)在某种程度上作为松动的、所谓“浮动的”构件被支承在这两个燃料床16、22之间。这在制造气体发生器100时以及在气体发生器100按照预期工作(启用)时具有开篇所提到的优点。

因此，在制造根据本发明的气体发生器100时可以极其灵活且成本有效地处理不同的燃料体18、24的不同的填充、填充量和/或填充公差。尤其，在此通过过滤单元10以轴向地相继支承的方式构造数量为多个的燃料床，而不必在固定地预先确定的位置处在该多个燃料床之间安置分隔件。在这样的气体发生器工作时或者在该多个燃料床燃烧时，过滤单元10可移位地被支承在燃料床之间并且可以说“自动地或自适应地”适配于不同的燃料床的动态燃烧过程。这尤其意味着，通常在(包括多个燃料体的)燃料床燃烧(转换)时随着时间推移获得对应减小的气体体积——在某种程度上由于已转换为所产生的气体的经燃烧的燃料体而导致体积减小。因此在这样的动态燃烧过程期间，过滤单元10对应地在轴向方向上一起移位，以便可以说“自动地响应于”已燃烧的燃料床的体积收缩。

在图2a至图2d中展示了不同的过滤单元10的不同的实施方式或结构。在此，相应的过滤单元10由多个盘状的层构造而成，这些层作为关于图2a至图2b的单独的过滤元件4、6和8以及关于图2c至图2d的单独的过滤单元4和6轴向地相继排列或者定位。针对在此展示的过滤单元10中的每个过滤单元适用的是：该过滤单元具有第一过滤元件4，该第一过滤元件在过滤单元10已被装入到气体发生器100中的状态下相应地朝向点火器单元38的方向指向并且因此形成如下过滤元件，该过滤元件以其位于点火器侧的端侧11与一部分第一燃料体18邻接。

优选地，相应地第一过滤元件4被构造为丝织物。此外，相应地第一过滤元件4优选形成如下过滤元件，该过滤元件与过滤单元10的其余过滤元件相比具有最密实的结构并且因此还形成一种第一粗略过滤器，该粗略过滤器尤其被设计成对于或针对热的颗粒和燃烧气体而言是非常稳健的。这通过针对单独的丝线(这些丝线形成所展示的过滤元件4的丝织物)所展示的较大的材料厚度在图2a至图2d中指明。

具体而言，过滤单元10(如其在图2a中所展示的)由密实的第一过滤元件4(尤其丝织物或丝网)、随后(具有两个、优选一个延展金属板的)第二过滤元件6和第三过滤元件8形成。

在图2b中所展示的过滤单元10除了密实的第一过滤元件4(尤其丝织物或丝网)之外还具有两个另外的过滤元件，即第二过滤元件和第三过滤元件6和8，这两者均优选被设计为材料厚度小于第一过滤元件4的丝网。

在图2c中所展示的过滤单元10除了密实的第一过滤元件4(尤其丝织物或丝网)之外仅具有一个另外的过滤元件，即第二过滤元件6，该第二过滤元件优选被设计为延展金属板。

在图2d中所展示的过滤单元10除了密实的第一过滤元件4(尤其丝织物或丝网)之外同样仅具有一个另外的过滤元件，即第二过滤元件6，该第二过滤元件在此所具有的材料厚度优选小于第一过滤元件4的丝网的厚度。

作为过滤单元10，针对根据本发明的气体发生器100也可以考虑仅具有唯一的第一过滤元件4的过滤单元、或者还可以具有数量多于三个的过滤元件的过滤单元。有利地，在此在多个过滤元件的情况下，这些过滤元件已经被组装、尤其相互焊接、或者形状配合地并且/或者力配合地相互连接成经预先装配的组件(过滤单元10)，然后将这些过滤元件装配到气体发生器中。

在图2a至图2d中所展示的过滤单元10仅被理解为针对用于根据本发明的气体发生器100的过滤单元的可能的选择。因此，用于根据本发明的气体发生器100的过滤单元10可以构造有多个单独的过滤元件，这些过滤元件全部被设计成彼此不同的或者仅部分地被设计成彼此不同的。在此，可以设想例如由延展金属板、丝网、孔板或网状针织物形成的各个过滤元件的任何组合。

因此，针对被装入到根据本发明的气体发生器100中的过滤元件10(例如在图2a至图2d中所展示的)可以确定：通过这样的层状或分层状的结构完全可以具体地适应于在气体发生器100中的过滤方面的相应需求，其方式为尤其可以通过这样的结构对应地形成呈层式地适配的、针对气体和颗粒的密度和/或通过速率的不同的区域，以便针对整个过滤单元10实现在针对不同的燃料体18、24在气体发生器中的燃烧时间点方面经优化的、适配的过滤行为和/或延迟行为。有利地，由此可以实现不同的燃料床中的不同的燃料体的、已经在更上文中所描述的分级式的燃烧特性或“S-Slope燃烧特性”。

附图标记清单

4 第一过滤元件

6 第二过滤元件

8 第三过滤元件

10 过滤单元

11 点火器侧的端侧

12 后侧

14 燃烧室

15 第一燃烧室段

16 第一燃料床

18 第一燃料体

20 燃烧室段

22 第二燃料床

24 另外的燃料体

26 燃料笼

28 燃烧室底部

30 端部过滤器

32 端部盘

33 穿通开口

34 壳体

35 压缩气体容器

36 流出开口

37 内侧

38 点火器单元

40 点火器载体

42 点火器

44 点火药

46 点火室

48 第一填充体

50 封闭盖

52 第一爆破元件

54 弹簧

56 气体通过元件

58 弹簧填充体

60 第二爆破元件

62 封闭件

64 扩散器

66 出口开口

100 气体发生器

La 纵向轴线

L 纵向方向

H 主流动方向

G 气体流

Claims (14)

1.一种气体发生器(100)，尤其是用于车辆安全系统的气体发生器，所述气体发生器具有：外部的壳体(34)、带有点火器(42)的点火器单元(38)、连接在所述点火器单元(38)的轴向下游的带有燃料体(18，24)的燃烧室(14)，其中在所述燃烧室(14)的内部布置有至少一个过滤单元(10)，所述至少一个过滤单元将所述燃烧室(14)沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)划分成具有第一多个的第一燃料体(18)的第一燃烧室段(15)以及具有另外多个的另外的燃料体(24)的至少一个另外的燃烧室段(20)。

2.根据权利要求1所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个过滤单元(10)被设计成气体可通过的并且/或者颗粒可通过的，其中所述第一燃料体(18)中的至少一些第一燃料体被布置在所述至少一个过滤单元(10)的点火器侧的端侧(11)，并且所述另外的燃料体(24)中的至少一些另外的燃料体被布置在所述至少一个过滤单元(10)的与所述点火器侧的端侧(11)相反的后侧(12)，并且其中所述第一燃料体(18)和所述另外的燃料体(24)优选具有彼此不同的燃烧速率和/或尺寸和/或化学组成。

3.根据权利要求1或2所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

在所述燃烧室(14)的内部布置有至少两个、优选三个、尤其四个或更多个过滤单元(10)，所述过滤单元将所述燃烧室(14)沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)划分成具有相应多个的相应燃料体(18，24)的至少三个、优选四个、尤其五个或更多个燃烧室段(15，20)。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个过滤单元(10)与所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)大体上垂直地延伸并且大体上在所述气体发生器(100)的壳体(34)的整个径向横截面上延伸，尤其其方式为使得两个相邻的燃烧室段(15，20)被所述至少一个过滤单元(10)轴向地彼此间隔开；并且/或者其中所述至少一个过滤单元(10)被设计成大体上不可压缩的。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

在所述气体发生器(100)的休止状态下并且/或者在所述气体发生器的启用状态下，所述至少一个过滤单元(10)可移位地沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)支承在由所述多个所述第一燃料体(18)形成的第一燃料床(16)与由所述多个所述另外的燃料体(24)形成的第二燃料床(22)之间。

6.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个过滤单元(10)被设计为如下组件，所述组件包括多个单独的过滤元件(4，6，8)，尤其第一过滤元件(4)、第二过滤元件(6)和第三过滤元件(8)，所述过滤元件优选沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)彼此邻接。

7.根据前述权利要求中的至少一项、尤其根据权利要求6所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个过滤单元(10)具有密度不同的区域，或者所述多个单独的过滤元件(4，6，8)分别具有不同的密度和/或针对气体及颗粒的不同的通过速率，其中所述多个单独的过滤元件(4，6，8)优选固定地相互连接。

8.根据权利要求7所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述至少一个过滤单元(10)具有所述过滤元件(4，6，8)的以下布置方式中的一种布置方式：

a)延展金属板、丝织物、丝网；

b)延展金属板、延展金属板、丝网；

c)丝织物、丝织物、丝网；

d)孔板、延展金属板、网状针织物；

e)孔板、丝织物、丝网。

9.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

所述气体发生器(100)的壳体(34)被设计为压缩气体容器(35)，并且在所述气体发生器(100)的休止状态下所述燃烧室(14)填充有压缩气体，并且所述至少一个过滤单元(10)被压缩气体包围或透过，其中所述压缩气体容器(35)优选由点火器侧的第一爆破元件(52)和扩散器侧的第二爆破元件(60)封闭。

10.根据前述权利要求中的至少一项所述的气体发生器(100)，

其特征在于，

除了主要用于所述气体发生器(100)的气体产生的所述第一燃料体(18)和所述另外的燃料体(24)之外，在所述气体发生器(100)中、尤其在所述燃烧室(14)的外部、优选在所述点火器单元(38)中还容纳有点火药(44)。

11.一种气囊模块，所述气囊模块具有气体发生器(100)、能够由所述气体发生器(100)充气的气囊以及用于将所述气囊模块安置在车辆上的紧固装置，

其特征在于，

所述气体发生器(100)是根据权利要求1至10中的至少一项设计的。

12.一种车辆安全系统，尤其是用于保护人员、例如车辆乘员或行人的车辆安全系统，所述车辆安全系统具有：气体发生器(100)；能够由所述气体发生器充气的、作为气囊模块的部件的气囊；以及电子控制单元，借助于所述电子控制单元能够在存在触发情况时启用所述气体发生器(100)，

其特征在于，

所述气体发生器(100)是根据权利要求1至10中的至少一项设计的。

13.一种用于操作气体发生器(100)、尤其根据权利要求1至10之一所述的气体发生器的方法，所述方法包括以下步骤：

a)启用点火器单元(38)，以在点火室(46)的内部产生点火烟气并且使压力增大；

b)将所述点火烟气引入到第一燃烧室段(15)中、引向多个第一燃料体(18)；

c)点燃所述多个第一燃料体(18)的至少一部分并且由此产生燃烧气体和/或燃烧颗粒；

d)尤其沿主流动方向(H)、优选沿所述气体发生器(100)的纵向轴线(La)，使所述燃烧气体和/或所述燃烧颗粒从所述第一燃烧室段(15)出来、经过过滤单元(10)、转向具有多个另外的燃料体(24)的另外的燃烧室段(20)中；

e)点燃所述多个另外的燃料体(24)的至少一部分并且由此在时间上相对于步骤c)延迟地产生另外的燃烧气体；

f)打开气体发生器端侧的第二爆破元件(60)并且优选藉由扩散器(64)将所述第一燃烧室段(15)和所述另外的燃烧室段(20)的燃烧气体导出到所述气体发生器(100)的周围环境中、尤其导出到待充气的气囊中。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于，

为了开始所述步骤b)，打开封闭所述点火室(46)的第一爆破元件(52)，所述第一爆破元件是朝向压缩气体容器(35)的封闭元件。

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