DE102011115516B4 - Gas generator with coolant tank and cutting device - Google Patents

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Abstract

Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem Gehäuse (12), in dem eine Brennkammer (14) mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und ein eine Kühlflüssigkeit enthaltender Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) angeordnet sind, sowie wenigstens eine Schneideinrichtung (26) zum Öffnen des Kühlflüssigkeitsbehälters (18; 118), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (26) beweglich gegenüber dem Gehäuse (12) angeordnet ist und die Kühlflüssigkeit aus Wasser mit gefrierpunktreduzierenden Zusätzen besteht.Gas generator for a vehicle safety system, having a housing (12) in which a combustion chamber (14) with a pyrotechnic propellant charge for generating a hot gas and a coolant container (18; 118) containing a coolant are arranged, and at least one cutting device (26) for opening of the cooling liquid container (18; 118), characterized in that the cutting device (26) is arranged so that it can move relative to the housing (12) and the cooling liquid consists of water with additives that reduce the freezing point.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem.The invention relates to a gas generator for a vehicle safety system.

Gasgeneratoren werden beispielsweise eingesetzt, um Gassäcke zu befüllen oder Gurtstraffer anzutreiben. Für solche Anwendungszwecke wird seit längerer Zeit diskutiert, das aus einem pyrotechnischen Treibgas erzeugte Heißgas vor dem Austritt aus dem Gasgenerator abzukühlen, um die thermische Belastung von Teilen zu reduzieren.Gas generators are used, for example, to fill gas bags or to drive belt tensioners. For such applications, it has been discussed for a long time to cool the hot gas generated from a pyrotechnic propellant gas before it exits the gas generator in order to reduce the thermal stress on parts.

Die Druckschrift DE 197 53 074 C1 offenbart einen Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem Gehäuse, in dem eine Brennkammer mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und ein eine Kühlflüssigkeit enthaltender Kühlflüssigkeitsbehälter angeordnet sind, sowie wenigstens eine Schneideinrichtung zum Öffnen des Kühlflüssigkeitsbehälters. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist zum einen, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter als ein relativ schweres Bauteil mit einer langen bzw. großflächigen Kontaktierung mit dem Gehäuse des Gasgenerators nach Aktivierung des Gasgenerators in Bewegung gesetzt bzw. bezüglich seiner ursprünglichen Position verschoben werden muss, was bezüglich Reproduzierbarkeit, insbesondere Vermeidung von Verklemmung, mit großem Aufwand sichergestellt werden muss. Zudem ist hier von Nachteil, dass als Kühlflüssigkeit Stoffe wie Alkohol, brennbare Flüssigkeitsmischungen oder brennbare Gase zum Einsatz kommen, was ein besonders aufwändiges Hantieren erfordert.The pamphlet DE 197 53 074 C1 discloses a gas generator for a vehicle safety system, having a housing in which a combustion chamber with a pyrotechnic charge for generating a hot gas and a coolant container containing a coolant are arranged, as well as at least one cutting device for opening the coolant container. The disadvantage of this design is that the coolant tank, as a relatively heavy component with long or large-area contact with the housing of the gas generator, has to be set in motion or moved relative to its original position after the gas generator has been activated Avoiding jamming, must be ensured with great effort. Another disadvantage here is that substances such as alcohol, combustible liquid mixtures or combustible gases are used as the cooling liquid, which requires particularly complex handling.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Generator mit einer einfachen und verlässlichen Anordnung zum Kühlen des Heißgases zu schaffen.The object of the invention is to create such a generator with a simple and reliable arrangement for cooling the hot gas.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem ein Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem ein Gehäuse aufweist, in dem eine Brennkammer mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und ein eine Kühlflüssigkeit enthaltender Kühlflüssigkeitsbehälter angeordnet sind, sowie wenigstens eine Schneideinrichtung zum Öffnen des Kühlflüssigkeitsbehälters, wobei die Schneideinrichtung beweglich gegenüber dem Gehäuse angeordnet ist und die Kühlflüssigkeit aus Wasser mit gefrierpunktreduzierenden Zusätzen besteht.According to the invention, this is achieved in that a gas generator for a vehicle safety system has a housing in which a combustion chamber with a pyrotechnic propellant charge for generating a hot gas and a coolant container containing a coolant are arranged, as well as at least one cutting device for opening the coolant container, the cutting device being movable opposite is arranged in the housing and the cooling liquid consists of water with additives that reduce the freezing point.

Die durch den bei Aktivierung des Gasgenerators ansteigenden Innendruckbewegte Schneideinrichtung kann so eingestellt werden, dass sie bei einer vordefinierenden Druckschwelle wirkt. Es ist möglich, den Kühlflüssigkeitsbehälter ohne vorbestimmte Sollbruchstellen oder ohne, mit Berstmembranen verschlossene, Öffnungen auszubilden, was die Anforderungen an die Präzision der Fertigung des Kühlflüssigkeitsbehälters reduziert und somit eine preisgünstigere Herstellung ermöglicht.The cutting device, which is moved by the internal pressure that increases when the gas generator is activated, can be adjusted in such a way that it acts at a predefined pressure threshold. It is possible to design the cooling liquid container without predetermined predetermined breaking points or without openings closed with bursting membranes, which reduces the precision requirements for manufacturing the cooling liquid container and thus enables more economical production.

Die Schneideinrichtung kann beispielsweise eine zum Kühlflüssigkeitsbehälter gerichtete Schneidkante, eine Spitze oder ein anderes Element aufweisen, das dazu geeignet ist, die Wandung des Kühlflüssigkeitsbehälters vorzugsweise an dessen Stirnseite zu durchdringen und eine Öffnung zu schaffen, durch die die Kühlflüssigkeit austreten kann.The cutting device can, for example, have a cutting edge directed towards the cooling liquid container, a point or another element which is suitable for penetrating the wall of the cooling liquid container, preferably at its end face, and creating an opening through which the cooling liquid can escape.

Die wenigstens eine Schneideinrichtung ist an einem beweglichen Bauteil so ausgebildet und angeordnet, dass das Bauteil bei einer Aktivierung des Gasgenerators gegen den Kühlflüssigkeitsbehälter pressbar ist, wobei die Schneideinrichtung den Kühlflüssigkeitsbehälter zum Austritt der Kühlflüssigkeit öffnet, wobei vorzugsweise das Bauteil gegen den Kühlflüssigkeitsbehälter vor der Aktivierung des Gasgenerators, insbesondere durch eine Feder, vorzugsweise eine Spiralfeder, vorgespannt ist.The at least one cutting device is designed and arranged on a movable component in such a way that the component can be pressed against the coolant container when the gas generator is activated, with the cutting device opening the coolant container for the coolant to exit, with the component preferably being pressed against the coolant container before activation of the Gas generator, in particular by a spring, preferably a coil spring, is biased.

Eine solche Feder, bzw Spiralfeder kann sich sowohl am Bauteil als auch z.B. an der Brennkammerwand abstützt. Über eine derartige einfache Vorrichtung ist eine verlässliche, über die Lebensdauer des Gasgenerators gleichbleibende Vorspannungskraft sowie eine gleichmäßige Belastung des Bauteils über seine gesamte Fläche zu gewährleisten, während die Gasströmungen im Bereich des Kühlflüssigkeitsbehälters praktisch nicht beeinflusst werden.Such a spring or spiral spring can be supported both on the component and, for example, on the combustion chamber wall. Such a simple device can be used to ensure a reliable prestressing force that remains constant over the service life of the gas generator and uniform loading of the component over its entire surface, while the gas flows in the area of the coolant container are practically unaffected.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bauteil im Wesentlichen plattenförmig. Diese Bauweise vereint eine große Angriffsfläche für den durch das Heißgas erzeugten Druck mit einer geringen Masse und geringem Platzbedarf. Vorzugsweise nimmt das Bauteil den gesamten Querschnitt des Gehäuses des Gasgenerators im Bereich des Kühlmittelbehälters ein und kann gegenüber der Innenwand des Gehäuses abgedichtet sein, so dass es als vom ansteigenden Innendruck angetriebenes Kolbenelement wirkt.In a preferred embodiment of the invention, the component is essentially plate-shaped. This design combines a large contact surface for the pressure generated by the hot gas with a low mass and small space requirement. The component preferably occupies the entire cross section of the housing of the gas generator in the area of the coolant tank and can be sealed off from the inner wall of the housing so that it acts as a piston element driven by the increasing internal pressure.

Auf dem Bauteil sind vorzugsweise mehrere Schneideinrichtungen verteilt. Beispielsweise können vier, gleichmäßig über den Umfang angeordnete Schneideinrichtungen vorgesehen sein.A plurality of cutting devices are preferably distributed on the component. For example, four cutting devices arranged uniformly over the circumference can be provided.

Es ist möglich, die Schneideinrichtungen als separate Bauteile zu fertigen und am Bauteil zu befestigen.It is possible to manufacture the cutting devices as separate components and to attach them to the component.

Beispielsweise kann jede der Schneideinrichtungen als heißgasdurchströmte Düse bzw. als Hohlkörper, insbesondere rohrförmig, ausgebildet sein, die sich dann vorteilhaft durch das Bauteil hindurch erstreckt und ein Austreten der Kühlflüssigkeit durch das Bauteil hindurch ermöglicht. Die Düse kann als einfaches zylindrisches Rohr mit einer oder mehreren Schneidkanten an ihrer zum Kühlflüssigkeitsbehälter gerichteten Seite geformt sein.For example, each of the cutting devices can be designed as a nozzle through which hot gas flows or as a hollow body, in particular tubular, which then advantageously extends through the component extends through and allows the coolant to exit through the component. The nozzle may be shaped as a simple cylindrical tube with one or more cutting edges on its side facing the cooling fluid reservoir.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlflüssigkeitsbehälter in axialer Richtung an einem der Brennkammer gegenüberliegenden Ende einer Filterkammer angeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the coolant container is arranged in the axial direction at one end of a filter chamber opposite the combustion chamber.

Wenigstens eine Ausströmöffnung ist im Gehäuse vorzugsweise bezogen auf die axiale Richtung zwischen der Brennkammer und dem Kühlflüssigkeitsbehälter angeordnet.At least one outflow opening is preferably arranged in the housing in relation to the axial direction between the combustion chamber and the coolant tank.

Die aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter austretende Kühlflüssigkeit strömt also entgegen dem in die Filterkammer einströmenden Heißgas und vermischt sich mit diesem vor der Ausströmöffnung.The coolant emerging from the coolant container thus flows counter to the hot gas flowing into the filter chamber and mixes with it in front of the outflow opening.

Der Kühlflüssigkeitsbehälter ist vorzugsweise in axialer Richtung kompressibel gestaltet. Dies ermöglicht ein Auspressen der Kühlflüssigkeit durch die Bewegung des Bauteils, sobald Öffnungen im Kühlflüssigkeitsbehälter geschaffen wurden.The coolant container is preferably designed to be compressible in the axial direction. This allows the coolant to be squeezed out by the movement of the component as soon as openings have been created in the coolant container.

Wenn sich das Bauteil über die gesamte Fläche der Filterkammer erstreckt, bietet es auch einen Schutz für den Kühlflüssigkeitsbehälter vor direkter Anströmung durch das Heißgas. Dessen Material und/oder Wandstärke kann dann entsprechend weniger hitzebeständig ausgelegt werden.If the component extends over the entire surface of the filter chamber, it also offers protection for the cooling liquid container from the direct flow of hot gas. Its material and/or wall thickness can then be designed to be correspondingly less heat-resistant.

Es ist möglich, den Kühlflüssigkeitsbehälter als Torus zu formen. Dabei ist vorzugsweise die Fläche des Bauteils senkrecht zur axialen Richtung größer als die ihr gegenüberliegende stirnseitige Fläche des Kühlflüssigkeitsbehälters gewählt, um einen hohen Druck zum Eintreiben der Schneideinrichtung sowie zum Zusammenpressen des Kühlflüssigkeitsbehälters aufbringen zu können. Der Kühlflüssigkeitsbehälter kann auch eine Sollbruchstelle aufweisen, die der Schneideinrichtung zugeordnet ist.It is possible to shape the coolant tank as a torus. The surface of the component perpendicular to the axial direction is preferably selected to be larger than the opposite front surface of the coolant container in order to be able to apply high pressure to drive in the cutting device and to compress the coolant container. The cooling liquid container can also have a predetermined breaking point which is assigned to the cutting device.

Der Kühlflüssigkeitsbehälter kann beispielsweise eine teleskopartig zusammenschiebbare oder faltbare Wand aufweisen. In diesem Fall kann der Kühlflüssigkeitsbehälter außen zylindrisch gestaltet sein und eine durchgehende Öffnung entlang der Längsachse aufweisen, wobei die Wand der inneren Öffnung stufenartig gestaltet ist. Beispielsweise können drei ineinander schiebbare Stufen vorgesehen sein, wobei die breiteste Stufe, also der Teil des Kühlflüssigkeitsbehälters, der in Radialrichtung die größte Fläche einnimmt, am weitesten entfernt von der Brennkammer angeordnet ist.The cooling liquid container can have, for example, a telescopically collapsible or foldable wall. In this case, the cooling liquid container can be designed cylindrical on the outside and have a through opening along the longitudinal axis, the wall of the inner opening being designed in a step-like manner. For example, three telescoping stages can be provided, with the widest stage, that is to say the part of the cooling liquid container which occupies the largest area in the radial direction, being arranged furthest away from the combustion chamber.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat der Kühlflüssigkeitsbehälter eine als Faltenbalg gestaltete Außenwand. Hierbei ist es möglich, einen torusförmigen Kühlflüssigkeitsbehälter vorzusehen, bei dem sowohl die Außenwand als auch die Innenwand vorgefertigte Knickstellen aufweisen, entlang derer der Kühlflüssigkeitsbehälter in Axialrichtung zusammengefaltet werden kann. Das Zusammenfalten geschieht durch die über das Bauteil übertragene Kraft in axialer Richtung, wobei die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter ausgepresst wird.According to another preferred embodiment, the coolant container has an outer wall designed as a bellows. It is possible here to provide a toroidal coolant container in which both the outer wall and the inner wall have prefabricated kinks along which the coolant container can be folded together in the axial direction. The folding occurs due to the force transmitted via the component in the axial direction, with the coolant being pressed out of the coolant container.

Hinsichtlich eines Moduls liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Modul mit verbessertem Kühlsystem für Heißgase zu schaffen. Hinsichtlich eines Modulaspektes wird die Aufgabe gelöst durch ein Modul mit einem Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeug, wobei der Gasgenerator nach zumindest einem der voranstehenden Merkmale ausgebildet ist. Das Modul, die Befestigungseinrichtung und der aufblasbare Gassack sind in den Figuren der vorliegenden Erfindung nicht näher dargestellt.With regard to a module, the object of the invention is to create a module with an improved cooling system for hot gases. With regard to a module aspect, the object is achieved by a module with a gas generator, a gas bag that can be inflated by the gas generator, and a fastening device for attaching the module to a vehicle, the gas generator being designed according to at least one of the above features. The module, the fastening device and the inflatable gas bag are not shown in more detail in the figures of the present invention.

Hinsichtlich eines Fahrzeugsicherheitssystems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugsicherheitssystem zu schaffen, das besser auf die Einbausituation in dem Fahrzeug abstimmbar ist. Hinsichtlich eines Fahrzeugsicherheitssystemaspektes wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem Gasgenerator, einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil des Moduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, wobei der Gasgenerator nach zumindest einem der voranstehenden Merkmale ausgebildet ist. Dadurch, dass, wie weiter oben beschrieben, ein Gasgenerator mit einer einfachen und verlässlichen Anordnung zum Kühlen von Heißgasen geschaffen wird, kann ein Fahrzeugsicherheitssystems vorteilhaft in Bezug auf Wärmeübertragung auf weitere Fahrzeugbauteile in dem Fahrzeug eingebaut werden, sodass solche weitere Fahrzeugbauteile eine möglichst geringe thermische Beanspruchung erfahren.With regard to a vehicle safety system, the invention is based on the object of creating a vehicle safety system that can be better matched to the installation situation in the vehicle. With regard to a vehicle safety system aspect, the object is achieved by a vehicle safety system, in particular for protecting a person, for example a vehicle occupant or passers-by, with a gas generator, a gas bag inflatable by this, as part of the module, and an electronic control unit, by means of which the gas generator is activated when a Triggering situation can be activated, wherein the gas generator is designed according to at least one of the above features. Because, as described above, a gas generator is created with a simple and reliable arrangement for cooling hot gases, a vehicle safety system can be installed in the vehicle in an advantageous manner with regard to heat transfer to other vehicle components, so that such other vehicle components have the lowest possible thermal stress experience.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

  • - 1 eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • - 2 und 3 Ansichten einer als Düse gestalteten Schneideinrichtung für den Gasgenerator aus 1;
  • - 4 eine schematische, perspektivische Teilschnittansicht des Gasgenerators aus 1;
  • - 5 den Gasgenerator aus 1 in einer schematischen perspektivischen Schnittansicht;
  • - 6 eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • - 7 den Gasgenerator aus 6 in einer schematischen, perspektivischen Schnittansicht; und
  • - 8 den Kühlflüssigkeitsbehälter eines Gasgenerators nach 6 oder 7 in einer schematischen Schnittansicht.
The invention is described in more detail below on the basis of several exemplary embodiments and with reference to the attached figures. In the figures show:
  • - 1 a schematic sectional view of a portion of a gas generator according to the invention according to a first embodiment;
  • - 2 and 3 Views of a cutting device designed as a nozzle for the gas generator 1 ;
  • - 4 a schematic perspective partial sectional view of the gas generator 1 ;
  • - 5 off the gas generator 1 in a schematic perspective sectional view;
  • - 6 a schematic sectional view of a portion of a gas generator according to the invention according to a second embodiment;
  • - 7 off the gas generator 6 in a schematic, perspective sectional view; and
  • - 8th the coolant tank of a gas generator 6 or 7 in a schematic sectional view.

1 zeigt einen Gasgenerator 10 mit einem langgestreckten zylindrischen Gehäuse 12, in dem eine Brennkammer 14 (in 1 nur angedeutet), angeordnet ist, die einen nicht dargestellten pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung von Heißgas enthält. In axialer Richtung A an die Brennkammer 14 anschließend ist eine Filterkammer 16 ausgebildet (Filterelemente sind hier nicht dargestellt), in der am von der Brennkammer 14 abgewandten Ende ein Kühlflüssigkeitsbehälter 18 liegt. 1 shows an inflator 10 having an elongated cylindrical housing 12 in which a combustion chamber 14 (in 1 only indicated), is arranged, which contains a pyrotechnic propellant, not shown, for generating hot gas. Adjacent to the combustion chamber 14 in the axial direction A is a filter chamber 16 (filter elements are not shown here), in which a coolant container 18 is located at the end facing away from the combustion chamber 14 .

Der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 liegt mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Gehäuses 12 dichtend an.The outer circumference of the cooling liquid container 18 is in sealing contact with the inside of the housing 12 .

Der Gasgenerator 10 kann zum Betrieb eines Fahrzeugsicherheitssystems eingesetzt werden, beispielsweise zum Antrieb eines Gurtstraffers oder zum Befüllen eines Gassacks. Andere Einsatzzwecke sind aber natürlich auch denkbar.The gas generator 10 can be used to operate a vehicle safety system, for example to drive a belt tensioner or to fill a gas bag. Of course, other purposes are also conceivable.

Im Gehäuse 12 sind eine Reihe von auf derselben axialen Höhe liegenden Ausströmöffnungen 20 ausgebildet, die in Axialrichtung A zwischen der Brennkammer 14 und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 18 angeordnet sind. Vor Aktivierung des Gasgenerators 10 sind die Ausströmöffnungen 20 durch geeignete Verdämmungen verschlossen, wobei dies nicht zwingend notwendig ist.A row of outflow openings 20 lying at the same axial height are formed in the housing 12 and are arranged in the axial direction A between the combustion chamber 14 and the coolant tank 18 . Before the gas generator 10 is activated, the outflow openings 20 are closed by suitable damming, although this is not absolutely necessary.

Angrenzend an den Kühlmittelbehälter 18 auf dessen zur Brennkammer 14 gerichteten Seite ist ein Bauteil 22 angeordnet, das in Form einer zur Brennkammer 14 konvex gewölbten Platte ausgebildet ist, die den gesamten Querschnitt der Filterkammer 16 ausfüllt und gegenüber der Innenwand der Filterkammer vorzugsweise abgedichtet ist.Adjacent to the coolant tank 18 on its side facing the combustion chamber 14 is a component 22 which is designed in the form of a convexly curved plate towards the combustion chamber 14, which fills the entire cross section of the filter chamber 16 and is preferably sealed off from the inner wall of the filter chamber.

Das Bauteil 22 ist in Axialrichtung A verschieblich und ist bereits vor der Aktivierung des Gasgenerators durch eine Spiralfeder 24 gegen den Kühlflüssigkeitsbehälter 18 vorgespannt. Das andere Ende der Spiralfeder 24 stützt sich an der Wand der Brennkammer 14 ab (in 1 nur angedeutet).The component 22 can be displaced in the axial direction A and is already pretensioned against the coolant container 18 by a spiral spring 24 before the gas generator is activated. The other end of the spiral spring 24 is supported on the wall of the combustion chamber 14 (in 1 only hinted at).

Die Spiralfeder 24 hat hauptsächlich die Aufgabe, vor Aktivierung des Gasgenerators 10 das Bauteil 22 an seinem Platz zu halten und mögliche Klappergeräusche zu vermeiden sowie eine geradlinige Bewegung des Bauteils 22 in Axialrichtung A bei Aktivierung des Gasgenerators 10 zu gewährleisten.The main task of the spiral spring 24 is to hold the component 22 in place before the gas generator 10 is activated and to avoid possible rattling noises and to ensure a linear movement of the component 22 in the axial direction A when the gas generator 10 is activated.

Im Bauteil 22 sind mehrere Schneideinrichtungen 26 angeordnet, von denen jede wenigstens eine zum Kühlflüssigkeitsbehälter 18 gerichtete Schneidkanten 28 aufweist.A plurality of cutting devices 26 are arranged in the component 22 , each of which has at least one cutting edge 28 directed towards the coolant container 18 .

Der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 besitzt eine im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung A ausgerichtete Stirnseite 30, an der die Schneidkanten 28 vor der Aktivierung des Gasgenerators 10 anliegen.The cooling liquid container 18 has an end face 30 which is aligned essentially perpendicular to the axial direction A and on which the cutting edges 28 rest before the gas generator 10 is activated.

Jede der Schneideinrichtungen 26 ist hier in Form einer zylindrischen Düse mit einer durchgehenden Innenöffnung 32 gestaltet. Die Schneideinrichtungen 26 sind so angeordnet, dass sie durch die Platte des Bauteils 22 hindurchragen, wobei die Innenöffnung 32 parallel zur Axialrichtung A ausgerichtet ist. Auf diese Weise bilden die rohrförmigen Schneideinrichtungen 26 Durchtrittsöffnungen zwischen den beiden axialen Seiten des Bauteils 22. Im in 2 dargestellten Beispiel ist eine Stirnseite der Düse so angeschrägt, dass zwei über den Umfang der Düse um 180° versetzte Schneidkanten 28 gebildet sind.Each of the cutting devices 26 is designed here in the form of a cylindrical nozzle with a continuous inner opening 32 . The cutting devices 26 are arranged in such a way that they protrude through the plate of the component 22, with the inner opening 32 being aligned parallel to the axial direction A. In this way, the tubular cutting devices 26 form passage openings between the two axial sides of the component 22. In the in 2 In the example shown, one end face of the nozzle is beveled in such a way that two cutting edges 28 offset by 180° over the circumference of the nozzle are formed.

Der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 ist in axialer Richtung A kompressibel gestaltet.The coolant tank 18 is designed to be compressible in the axial direction A.

In der in den 1 bis 5 gezeigten ersten Ausführungsform ist der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 torusförmig gestaltet, mit einer zentralen Durchgangsöffnung 34. Die Innenwand der Durchgangsöffnung 34 ist gestuft ausgebildet, in diesem Fall mit drei Stufen, sodass die Wandabschnitte der Wand der Durchgangsbohrung 34 teleskopartig ineinandergeschoben oder gefaltet werden können, wenn eine bestimmte, auf die Stirnseite 30 des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 einwirkende Kraft überschritten wird. Der Bereich des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 mit der größten Fläche senkrecht zur Axialrichtung A ist am weitesten von der Brennkammer 14 entfernt angeordnet, während der Bereich mit der kleinsten Fläche direkt an das Bauteil 22 angrenzt.In the in the 1 until 5 The first embodiment shown, the coolant container 18 is toroidal in shape with a central through opening 34. The inner wall of the through opening 34 is stepped, in this case with three steps, so that the wall sections of the wall of the through bore 34 can be telescoped or folded when a certain , On the end face 30 of the coolant tank 18 force is exceeded. The area of the coolant container 18 with the largest area perpendicular to the axial direction A is arranged furthest away from the combustion chamber 14 , while the area with the smallest area is directly adjacent to the component 22 .

Die Außenwand 38 des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 ist glatt und zylindrisch ausgebildet.The outer wall 38 of the coolant container 18 is smooth and cylindrical.

Das im Kühlfüssigkeitsbehälter 18 gespeicherte Kühlmittel ist eine nicht brennbare Flüssigkeit und besteht aus Wasser mit gefrierpunktreduzierenden Zusätzen wie etwa Calciumchlorid, um es über den gesamten Einsatzbereich des Gasgenerators von etwa -35 bis +85 °C in flüssigem Zustand zu halten.The coolant stored in the coolant tank 18 is a non-flammable liquid and consists of water with freezing point reducing additives such as calcium chloride added to it to keep the gas generator in a liquid state over the entire operating range of around -35 to +85 °C.

Bei Aktivierung des Gasgenerators 10 entsteht durch das Verbrennen des Treibsatzes in der Brennkammer 14 ein Heißgas, wodurch sich der Druck in der Brennkammer 14 und anschließend in der Filterkammer 16 erhöht. Der erhöhte Innendruck wirkt auch auf das Bauteil 22, das aufgrund der von der Brennkammer 14 in die Filterkammer 16 gerichteten Gasströmung sowie aufgrund einer nicht näher gezeigten Abdichtung zwischen dem Umfangsrand des Bauteils 22 und der Innenwand der Filterkammer eine Kraft von der Brennkammer 14 weg gerichtet und zum Kühlflüssigkeitsbehälter 18 hin gerichtet erfährt.When the gas generator 10 is activated, the combustion of the propellant charge in the combustion chamber 14 produces a hot gas, as a result of which the pressure in the combustion chamber 14 and then in the filter chamber 16 increases. The increased internal pressure also acts on component 22, which, due to the gas flow directed from combustion chamber 14 into filter chamber 16 and due to a seal (not shown in detail) between the peripheral edge of component 22 and the inner wall of the filter chamber, directs a force away from combustion chamber 14 and learns directed towards the coolant tank 18.

Beim Zusammenschieben der Wand 36 wird der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 komplett zusammengedrückt. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraftschwelle stechen die Schneideinrichtungen 26 durch die Stirnseite 30 des Kühlflüssigkeitsbehälters 18, sodass Öffnungen im Kühlflüssigkeitsbehälter 18 entstehen. Die Innenöffnungen 32 der Schneideinrichtungen 26 dienen nun als Leitungen, durch die die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter 18 durch das Bauteil 22 hindurch in die Filterkammer strömen kann.When the wall 36 is pushed together, the coolant container 18 is completely compressed. When a predetermined force threshold is exceeded, the cutting devices 26 pierce through the end face 30 of the cooling liquid container 18, so that openings are formed in the cooling liquid container 18. The inner openings 32 of the cutting devices 26 now serve as lines through which the coolant can flow from the coolant container 18 through the component 22 into the filter chamber.

Nach Öffnen des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 setzt der Innendruck des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 der durch das Bauteil 22 aufgebrachten Kraft keinen Widerstand mehr entgegen, sodass der Kühlflüssigkeitsbehälter 18 durch das wie ein Kolben wirkende Bauteil 22 komprimiert wird, wobei die Wand 36 der Durchgangsöffnung 34 teleskopartig zusammengeschoben wird. Bei diesem Vorgang wird sämtliche Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter 18 durch die Schneideinrichtungen 26 in die Filterkammer 16 ausgepresst.After the cooling liquid container 18 has been opened, the internal pressure of the cooling liquid container 18 no longer offers any resistance to the force applied by the component 22, so that the cooling liquid container 18 is compressed by the component 22, which acts like a piston, with the wall 36 of the through-opening 34 being pushed together telescopically. During this process, all of the cooling liquid is pressed out of the cooling liquid container 18 into the filter chamber 16 by the cutting devices 26 .

Das aus der Brennkammer 14 strömende Heißgas sowie die aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter 18 strömende Kühlflüssigkeit vermischen sich in der Filterkammer 16, wobei die Kühlflüssigkeit vollständig oder teilweise verdampft wird. Dabei wird das Heißgas abgekühlt. Ein Teil des so verloren gehenden Gasvolumens wird dadurch ausgeglichen, dass die Kühlflüssigkeit verdampft und somit einen Anteil an Gasvolumen stellt. Das Gemisch aus Heißgas und Kühlflüssigkeit verlässt über die Ausströmöffnungen 20 den Gasgenerator 10.The hot gas flowing out of the combustion chamber 14 and the cooling liquid flowing out of the cooling liquid container 18 mix in the filter chamber 16, the cooling liquid being completely or partially evaporated. The hot gas is thereby cooled. Part of the gas volume that is lost in this way is compensated for by the fact that the cooling liquid evaporates and thus provides a proportion of the gas volume. The mixture of hot gas and coolant leaves the gas generator 10 via the outflow openings 20.

Die Ausströmöffnungen 20 sind mit Verdämmfolien oder Berstmembranen geschlossen, die erst bei Übersteigen eines vorbestimmten Innendrucks im Gasgenerator 10 geöffnet werden. Diese Druckschwelle ist so eingestellt, dass das Öffnen und Komprimieren des Kühlflüssigkeitsbehälters 18 sichergestellt ist.The outflow openings 20 are closed with insulating foils or bursting membranes, which are only opened when a predetermined internal pressure in the gas generator 10 is exceeded. This pressure threshold is set in such a way that the opening and compression of the cooling liquid container 18 is ensured.

Die 6 bis 8 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Gasgenerators 10. Im Gegensatz zur vorheriger beschriebenen Ausführungsform ist der Kühlflüssigkeitsbehälter 118 als Faltenbalg ausgebildet. Wie in der vorherigen Ausführungsform ist der Kühlflüssigkeitsbehälter 118 torusförmig gestaltet und weist eine Durchgangsöffnung 134 auf. Sowohl die Außenwand 138 des Kühlflüssigkeitsbehälters 118 als auch die Wand 136 der Durchgangsöffnung 134 sind zylindrisch gestaltet und weisen hier vorgefertigte Knickstellen 150 auf.The 6 until 8th show a second embodiment of a gas generator 10. In contrast to the previously described embodiment, the coolant container 118 is designed as a bellows. As in the previous embodiment, the cooling liquid container 118 has a toroidal shape and has a through opening 134 . Both the outer wall 138 of the coolant container 118 and the wall 136 of the through opening 134 are cylindrical and have prefabricated kinks 150 here.

Vier Schneideinrichtungen 26 liegen an der Stirnseite 130 des Kühlflüssigkeitsbehälters 118 an und werden mit ihren Schneidkanten 28 im Fall der Aktivierung des Gasgenerators 10 in die Stirnwand 130 gedrückt, um Öffnungen im Kühlflüssigkeitsbehälter 118 zu erzeugen, durch die die Kühlflüssigkeit in die Filterkammer 16 strömen kann, so wie dies oben beschrieben wurde.Four cutting devices 26 rest against the end face 130 of the cooling liquid container 118 and are pressed with their cutting edges 28 into the end wall 130 when the gas generator 10 is activated in order to create openings in the cooling liquid container 118 through which the cooling liquid can flow into the filter chamber 16. as described above.

Die Verschiebung des Bauteils 22 komprimiert den Kühlflüssigkeitsbehälter 118, wobei der Kühlflüssigkeitsbehälter 118 entlang der Knickstellen 150 in Axialrichtung A zusammenschiebbar ist. Dabei wird im Wesentlichen die gesamte Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter 118 herausgepresst.The displacement of the component 22 compresses the coolant container 118, the coolant container 118 being able to be pushed together in the axial direction A along the kinks 150. In the process, essentially all of the coolant is pressed out of the coolant container 118 .

Der Kühlflüssigkeitsbehälter 18, 118 könnte auch anders gestaltet werden, z.B. nicht als torusförmige Kammer oder mit einer glatten, kollapsiblen Außenwand. Ebenso könnte anstelle der Spiralfeder 24 ein anderes geeignetes Vorspannelement verwendet werden.The cooling liquid container 18, 118 could also be configured differently, e.g., not as a toroidal chamber or with a smooth, collapsible outer wall. Likewise, instead of the coil spring 24, another suitable biasing element could be used.

Claims (13)

Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem, mit einem Gehäuse (12), in dem eine Brennkammer (14) mit einem pyrotechnischen Treibsatz zur Erzeugung eines Heißgases und ein eine Kühlflüssigkeit enthaltender Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) angeordnet sind, sowie wenigstens eine Schneideinrichtung (26) zum Öffnen des Kühlflüssigkeitsbehälters (18; 118), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (26) beweglich gegenüber dem Gehäuse (12) angeordnet ist und die Kühlflüssigkeit aus Wasser mit gefrierpunktreduzierenden Zusätzen besteht.Gas generator for a vehicle safety system, having a housing (12) in which a combustion chamber (14) with a pyrotechnic propellant charge for generating a hot gas and a coolant container (18; 118) containing a coolant are arranged, and at least one cutting device (26) for opening of the cooling liquid container (18; 118), characterized in that the cutting device (26) is arranged so that it can move relative to the housing (12) and the cooling liquid consists of water with additives that reduce the freezing point. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schneideinrichtung (26) an einem beweglichen Bauteil (22) so ausgebildet und angeordnet ist, dass das Bauteil (22) bei einer Aktivierung des Gasgenerators (10) gegen den Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) pressbar ist, wobei die Schneideinrichtung (26) den Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) zum Austritt der Kühlflüssigkeit öffnet.gas generator after claim 1 , characterized in that the at least one cutting device (26) is designed and arranged on a movable component (22) in such a way that the component (22) presses against the coolant container (18; 118) when the gas generator (10) is activated bar, the cutting device (26) opening the coolant container (18; 118) for the coolant to exit. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (22) gegen den Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) vor der Aktivierung des Gasgenerators (10) vorgespannt ist.gas generator after claim 2 , characterized in that the component (22) against the cooling liquid container (18; 118) is biased before activation of the gas generator (10). Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (22) plattenförmig ist.Gas generator according to at least one of claims 2 or 3 , characterized in that the component (22) is plate-shaped. Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (26) als Düse und/oder als Hohlkörper ausgebildet ist.Gas generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cutting device (26) is designed as a nozzle and/or as a hollow body. Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) in axialer Richtung (A) an einem der Brennkammer (14) gegenüberliegenden Ende einer Filterkammer (16) angeordnet ist.Gas generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coolant container (18; 118) is arranged in the axial direction (A) at one end of a filter chamber (16) opposite the combustion chamber (14). Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausströmöffnung (20) im Gehäuse (12) in axialer Richtung (A) zwischen der Brennkammer (14) und dem Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) angeordnet ist.gas generator after claim 6 , characterized in that an outflow opening (20) in the housing (12) in the axial direction (A) between the combustion chamber (14) and the coolant tank (18; 118) is arranged. Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) in axialer Richtung (A) kompressibel gestaltet ist.Gas generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coolant container (18; 118) is designed to be compressible in the axial direction (A). Gasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter (18) eine teleskopartig zusammenschiebbare Wand (36) aufweist, und/oder der Kühlflüssigkeitsbehälter (118) eine als Faltenbalg gestaltete Außenwand hat.gas generator after claim 8 , characterized in that the cooling liquid container (18) has a telescopically collapsible wall (36), and/or the cooling liquid container (118) has an outer wall designed as a bellows. Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) als Torus geformt ist.Gas generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coolant container (18; 118) is shaped as a torus. Gasgenerator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsbehälter (18; 118) eine Sollbruchstelle aufweist, die der Schneideinrichtung (26) zugeordnet ist.Gas generator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coolant container (18; 118) has a predetermined breaking point which is assigned to the cutting device (26). Modul mit einem Gasgenerator (10), einem von dem Gasgenerator (10) aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.Module with a gas generator (10), one of the gas generator (10) inflatable gas bag and a fastening device for attaching the module to a vehicle, characterized in that the gas generator (10) according to at least one of Claims 1 until 11 is trained. Fahrzeugsicherheitssystem zum Schutz einer Person mit einem Gasgenerator (10), einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil des Moduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator (10) bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (10) nach zumindest einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.Vehicle safety system for protecting a person with a gas generator (10), a gas bag that can be inflated by this, as part of the module, and an electronic control unit, by means of which the gas generator (10) can be activated when a triggering situation occurs, characterized in that the gas generator (10 ) after at least one of the above Claims 1 until 11 is trained.
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