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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator mit einem schlauchförmigen Gehäuse sowie ein System, insbesondere Sicherheitssystem, insbesondere für ein Fahrzeug mit einem derartigen Gasgenerator.
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Aus dem Stand der Technik sind Gasgeneratoren mit schlauchförmigen Gehäusen bekannt, welche radiale Ausströmöffnungen aufweisen, wobei im Inneren des Gehäuses ein Treibsatz vorgesehen ist und davon radial außen liegend ein Filterelement zum Filtern des durch die Ausströmöffnungen ausströmenden Gases vorgesehen ist. Durch die radiale Anordnung des Treibsatzes und des Filterelements wird ein gewisser Durchmesser des Gasgenerators benötigt, insbesondere um eine ausreichende Filterwirkung des Filterelements zu gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen schlauchförmigen Gasgenerator zu schaffen mit möglichst geringem benötigtem Bauraum in radialer Richtung, sowie ein System mit einem solchen Gasgenerator zu schaffen, welches entsprechend geringen Bauraum benötigt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bezüglich des Gasgenerators durch einen Gasgenerator mit einem schlauchförmigen Gehäuse gelöst, der eine Anzündereinrichtung und eine Mehrzahl von Treibstoffpaketen aufweist, welche jeweils eine für sich hermetisch geschlossene Umhüllung aufweisen, in welcher jeweils ein Treibsatz angeordnet ist. Es ist jeweils ein Filterelement vorgesehen, welches in axialer Richtung nach dem Treibsatz eines Treibstoffpakets angeordnet ist. Durch die axiale Anordnung von Filterelement und Treibstoffpaket kann gegenüber einer radialer Anordnung der benötigte Bauraum in radialer Richtung reduziert werden.
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Vorzugsweise ist der Treibsatz so ausgebildet, dass er einen Durchgangskanal aufweist, welcher sich in axialer Richtung durch den Treibsatz erstreckt, wobei den Treibsatz bildende Treibstoffelemente vorzugsweise ringförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine schnelle Entzündung des gesamten Treibstoffpakets durch eine sich im Durchgangskanal ausbreitende Druckwelle, welche heißes Anzündgas und/oder heiße Partikel umfassen kann, ermöglicht.
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Das schlauchförmige Gehäuse kann Ausströmöffnungen aufweisen, welche in axialer Richtung im Bereich des Filterelements angeordnet sind, wobei das Filterelement in Strömungsrichtung zwischen den Treibsätzen und den Ausströmöffnungen liegt. Auf diese Weise wird eine gute Filterwirkung bei geringem Bauraumbedarf in radialer Richtung ermöglicht.
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Vorzugsweise weist das Filterelement einen axial durchgehend verlaufenden Durchströmungskanal auf, welcher sich in axialer Richtung zwischen zwei benachbarten Treibsätzen erstreckt und ein Überzünden von einem in den benachbarten Treibsatz ermöglicht. Der axial durchgehend verlaufende Durchströmungskanal ermöglicht eine schnelle Überzündung der Treibsätze der verschiedenen Treibstoffpakete durch eine gute Ausbreitung der Druckwelle welche heißes Anzündgas und/oder heiße Partikel umfassen kann. In den Durchströmungskanal ragen keine Filterabschnitte hinein, das heißt, die Strömung beziehungsweise die Ausbreitung der Druckwelle kann axial ungehindert zu dem nächsten anzuzündenden Treibstoffpaket gelangen.
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Insbesondere kann der Durchströmungskanal düsenförmig beziehungsweise konisch verjüngt ausgebildet sein und insbesondere mit dem Durchgangskanal fluchten. Außerdem kann der Durchströmungskanal einen Eingangsquerschnitt und einen Ausgangsquerschnitt aufweisen, wobei der Eingangsquerschnitt kleiner oder gleich dem Ausgangsquerschnitt ist. Hierbei sind die Begriffe Eingang und Ausgang so zu differenzieren, dass sich der Eingang in Strömungsrichtung gesehen vor dem Ausgang befindet. Auf vorgenannte Weise wird die Gasgeschwindigkeit im Durchströmungskanal erhöht und eine schnellere Überzündung der Treibstoffpakete ermöglicht.
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Die engste Stelle des düsenförmigen Durchströmungskanals sollte kleiner als der Durchgangskanal des in Strömungsrichtung angrenzenden Treibstoffpakets sein. Damit wird verhindert, dass der Treibsatz, insbesondere die Treibstoffelemente, stirnseitig angeströmt, sondern radial von innen angezündet werden.
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Eine besonders kompakte Ausführungsform wird ermöglicht, indem die hermetisch geschlossene Umhüllung durch eine Folie gebildet wird, vorzugsweise durch eine Metallfolie, insbesondere aus Aluminium, Kupfer oder einer Legierung zumindest einer dieser Metalle, oder durch eine Kunststofffolie. Die Folie kann flexibel sein und hat vorzugsweise eine Wandstärke von kleiner 0,5 mm.
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Eine Einstellung des Öffnungsdrucks kann ermöglicht werden, indem die hermetisch geschlossene Umhüllung eine Verdammung des Treibstoffpakets bildet.
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Beispielsweise kann die hermetisch geschlossene Umhüllung den Treibsatz eines Treibstoffpakets und das in axialer Richtung benachbarte Filterelement umfassen. Somit sind die Treibstoffpakete mit ihren zugeordneten Filterelementen eine vormontierte Einheit, die als Ganzes in das Gehäuse eingeschoben werden kann, was einen einfachen modularen Aufbau ermöglicht.
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Alternativ ist es möglich, dass die Filterelemente außerhalb der hermetisch geschlossenen Umhüllungen der Treibstoffpakete angeordnet sind.
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Es ist auch eine Kombination der vorgenannten beiden Alternativen möglich. Das heißt, dass Treibstoffpakete mit ihren zugeordneten Filterelementen als vormontierte Einheit abwechselnd mit Filterelementen außerhalb der hermetisch geschlossenen Umhüllungen mit deren zugeordneten Treibstoffpaket verbaut werden können.
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Die Anzündereinrichtung kann einen Anzünderträger aufweisen, Welcher eine Düse bildet, die beim Zünden der Anzündereinrichtung einen Gasstrom auf ein in axialer Richtung erstes hermetisch verschlossenes Treibstoffpaket lenkt, um das Anzünden des ersten Treibstoffpakets von innen sicherzustellen. Natürlich kann diese Düse auch als ein von dem Anzünderträger separates Bauteil ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist das schlauchförmige Gehäuse einen Durchmesser von höchstens 18 mm auf.
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Das schlauchförmige Gehäuse kann aus Metall, Kunststoff und/oder einem Gewebematerial gefertigt sein. Hierbei wird unter „schlauchförmig” im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Gehäuse aus einem biegbaren Material besteht.
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Der Gasgenerator kann optimal an unterschiedliche Bauraumverhältnisse in verschiedenen Fahrzeugen angepasst werden, indem das schlauchförmige Gehäuse flexibel ausgebildet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung bezüglich des Systems wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen Gasgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung als Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeuginsassenrückhaltesystems; und
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2 einen Gasgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Ein Gasgenerator 10 mit einem zylindrischen, schlauchförmigen Gehäuse 12 ist in einer ersten Ausführungsform in 1 dargestellt. An einem ersten axialen Ende des Gehäuses 12 ist eine Anzündereinrichtung 14 mit einem pyrotechnischen Anzünder 16 vorgesehen.
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Innerhalb des schlauchförmigen Gehäuses 12 sind in axialer Richtung mehrere separate Treibstoffpakete 18, 18a, 18b, 18c angeordnet. Die Treibstoffpakete 18, 18a, 18b, 18c bestehen jeweils aus einem Treibsatz 20 mit einer Mehrzahl von ringförmigen Treibstoffelementen 22, der von einer hermetisch geschlossenen Umhüllung 24 umgeben ist.
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Die ringförmigen Treibstoffelemente 22 des Treibsatzes 20 bilden einen Durchgangskanal 26, der sich in axialer Richtung durch den gesamten Treibsatz 20 erstreckt.
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Es ist auch möglich, dass die Treibstoffelemente 22 ringsegmentförmig (beispielsweise ½, 1/3 oder einen ¼ Ring) ausgebildet sind und/oder entsprechend mehrere Treibstoffelemente 22 einen Ring bilden.
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Die hermetisch geschlossene Umhüllung 24 ist im Ausführungsbeispiel durch eine Metallfolie aus Aluminium gebildet und definiert eine Verdämmung der Treibstoffpakete 18, 18a, 18b, 18c, durch deren Stärke der benötigte Öffnungsdruck eingestellt werden kann.
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Da die Treibstoffpakete 18, 18a, 18b, 18c im Inneren des Gehäuses 12 durch die Umhüllung 24 hermetisch geschlossen sind, ist keine zusätzliche Verdämmung oder Versiegelung des Gehäuses 12 des Gasgenerators 10 zum Schutz des Treibstoffs vor zum Beispiel Feuchtigkeit aus der Umgebung des Gasgenerators notwendig.
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Die Anzündereinrichtung 14 weist einen ein- oder mehrteiligen Anzünderträger 28 auf, welcher eine Düse 30 bildet, die beim Zünden der Anzündereinrichtung 14 einen Gasstrom auf das in axialer Richtung erste hermetisch geschlossene Treibstoffpaket 18a lenkt. Die Düse 30 des Anzünderträgers 28 fluchtet mit dem Durchgangskanal 26 des Treibsatzes 20. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Stirnwände vorhanden, die das linke Ende des Gehäuses 12 verschließen. Beide Teile bilden zusammen den Anzünderträger 28, wobei das Innere die düsenförmige Öffnung besitzt.
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In axialer Richtung nach dem ersten Treibstoffpaket 18a ist ein erstes Filterelement 32 angeordnet. Das Filterelement 32 ist ringförmig ausgebildet und ist in axialer Richtung im Bereich von Ausströmöffnungen 34 des Gehäuses 12 angeordnet. Das Filterelement 32 liegt dabei in Strömungsrichtung zwischen dem Treibstoffpaket 18 und den Ausströmöffnungen 34.
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Das ringförmige Filterelement 32 weist einen axial durchgehend verlaufenden Durchströmungskanal 36 auf, der eine in Axialrichtung geradlinige Strömung zwischen den benachbarten Treibstoffpaketen 18 ermöglicht. Der Durchströmungskanal 36 ist düsenförmig ausgebildet, wobei sich der Durchströmungskanal zum in Axialrichtung darauffolgenden Treibstoffpaket 18 verjüngt. Der Durchströmungskanal fluchtet mit den angrenzenden Durchgangskanälen 26 der benachbarten Treibstoffpakete 18.
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Die Anordnung von Treibstoffpaket 18 und Filterelement 32 wiederholt sich über die gesamte Länge des schlauchförmigen Gehäuses 12 des Gasgenerators 10.
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Eine besonders effiziente Herstellung des Gasgenerators wird ermöglicht, indem alle Treibstoffpakete 18 und Filterelemente 32 gleich ausgebildet sind.
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Das Gehäuse 12 ist aus Metall, Kunststoff oder einem Gewebematerial gefertigt oder einer Kombination davon und ist flexibel ausgebildet. Auf diese Weise kann der schlauchförmige Gasgenerator an jeweils unterschiedliche verfügbare Bauräume in einem Fahrzeug angepasst werden. Insbesondere wird der Gasgenerator 10 für Fahrzeuginsassenrückhaltesysteme, zum Beispiel Seitenaufprallschutzsysteme verwendet, hier zum Aufblasen eines angedeuteten Gassacks 100. Weiters kann der oben beschriebene Gasgenerator 10 auch in einem nicht dargestellten Fußgängerschutzsystem bei einem Fahrzeug Verwendung finden, wobei das Fußgängerschutzsystem insbesondere außerhalb des Fahrzeuginsassenraumes befestigt sein kann. Hierbei kann der Gasgenerator 10 im Falle einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Fußgänger den angedeuteten Gassack 100 zum Schutz des Fußgängers aufblasen. Solch ein Schutz des Fußgängers kann direkt, durch Kontakt des Fußgängers mit dem Gassack 100, oder indirekt, durch beispielsweise Aufstellen einer Motorhaube des Fahrzeugs durch Aufblasen des Gassacks 100, erreicht werden.
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Alternativ zu dem flexibel ausgebildeten Gehäuse 12 des Gasgenerators 10 ist auch eine erfindungsgemäße Ausführungsform denkbar, bei der das schlauchförmige Gehäuse starr ausgeführt ist, also insbesondere aus einem nicht, beziehungsweise so gut wie nicht, biegbaren Material, insbesondere Metall (z. B. Eisen) oder einem Faserverbundwerkstoff, wie GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff), Kohlefaser etc. ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird die Funktion des Gasgenerators 10 gemäß 1 beschrieben.
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Zum Auslösen des Gasgenerators 10 wird der pyrotechnische Anzünder 16 in der Anzündereinrichtung 14 gezündet. Heißes Gas und/oder heiße Partikel des Anzünders 16 strömen durch die Düse 30 im Anzünderträger 28, wodurch die Geschwindigkeit des heißen Gases erhöht wird. Die Düse 30 lenkt den Gasstrom auf die Stirnseite des ersten Treibstoffpakets 18, wodurch die hermetisch geschlossene Umhüllung 24 aufgebrochen wird und das heiße Gas in Form einer Druckwelle durch den Durchgangskanal 26 des Treibsatzes 20 strömt und die Treibstoffelemente 22 des gesamten Treibstoffpakets 18 schnell, gleichmäßig und reproduzierbar entzündet. Alternativ können die Umhüllungen 24 auch durch eine Stoßwelle geöffnet werden.
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Die Druckwelle des heißen Gases, welches auch heiße Partikel enthalten kann, bricht auch durch die Umhüllung 24 auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Treibstoffpakets 18a, wodurch das heiße Gas in den mit dem Durchgangskanal 26 fluchteten Durchströmungskanal 36 des Filterelements 32 gelangt.
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Ein Teil des heißen Gases strömt durch das Filterelement 32 zu den Ausströmöffnungen 34 des Gehäuses 12 und tritt durch das Filterelement 32 gefiltert über die Ausströmöffnungen 34 aus dem Gehäuse 12 des Gasgenerators 10 aus. Hierbei können heiße Partikel gefiltert, aber auch das heiße Gas abgekühlt werden.
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Ein Anteil des heißen Gases strömt durch den axial durchgehend verlaufenden Durchströmungskanal 36, wobei sich durch die düsenförmige Ausbildung des Durchströmungskanals 36 die Gasgeschwindigkeit erhöht.
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Das beschleunigte heiße Gas trifft auf die Stirnseite des zweiten Treibstoffpakets 18b und durchbricht die Umhüllung 24, wodurch eine Überzündung der Treibstoffpakete 18 stattfindet. Das zweite Treibstoffpaket 18b wird analog zum ersten Treibstoffpaket 18a entzündet. Auf diese Weise setzt sich die Druckwelle heißen Gases, die auch heiße Partikel enthalten kann, durch den gesamten Gasgenerator 10 fort und entzündet sämtliche Treibstoffpakete 18.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Gasgenerators 10. In dieser Ausführungsform umschließt die hermetisch geschlossene Umhüllung 24 sowohl den Treibsatz eines Treibstoffpakets 18 als auch das in axialer Richtung darauffolgende, dem Treibstoffpaket 18 zugeordnete, Filterelement 32. Auf diese Weise werden auch die Filterelemente 32 durch die Umhüllung geschützt vor zum Beispiel Feuchtigkeit aus der Umgebung des Gasgenerators.
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Beim Zünden des Gasgenerators wird das erste Treibstoffpaket 18a analog zur ersten Ausführungsform entzündet. Die Druckwelle des heißen Gases, welches auch heiße Partikel enthalten kann, strömt direkt in den mit dem Durchgangskanal 26 fluchteten Durchströmungskanal 36 des Filterelements 32.
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Ein Anteil des heißen Gases strömt durch den axial durchgehend verlaufenden düsenförmigen Durchströmungskanal 36, wobei sich die Gasgeschwindigkeit erhöht. Das schnelle heiße Gas durchbringt die Doppellage der Umhüllungen 24 der benachbarten Treibstoffpakete 18, wodurch eine Überzündung der Treibstoffpakete 18 stattfindet.
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Ein Teil des Gases strömt durch das Filterelement 32 zu den Ausströmöffnungen 34 des Gehäuses 12, durchbricht die Umhüllung 24 und tritt durch das Filterelement 32 gefiltert durch die Ausströmöffnungen 34 aus dem Gehäuse 12 des Gasgenerators 10 aus.
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Bei beiden Ausführungsformen können geeignete Positionierungsmittel vorgesehen sein, die eine bestimmte Positionierung der Treibstoffpakete 18 und/oder der Filterelemente 32 in axialer Richtung, insbesondere relativ zu den Ausströmöffnungen 34, sicherstellen.
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Weiters kann die bei beiden Ausführungsbeispielen an einem axialen Ende des Gehäuses 12 positionierte Anzündereinrichtung 14 auch an anderen, geeigneten Stellen des Gehäuses 12, wie beispielsweise radial entlang des Gehäuses 12 angebracht sein.
