-
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeugpersonenschutzsystem.
-
Bei Gasgeneratoren mit pyrotechnischen Treibsätzen, die ein Heißgas erzeugen, das zum Betrieb eines Fahrzeugpersonenschutzsystems wie etwa einem Gurtstraffer oder einem Gassack verwendet wird, ist es vorteilhaft angrenzende Teile des Schutzsystems, beispielsweise der Einlassmund des Gassacks oder in unmittelbarer Umgebung des Gurtstraffers liegendes Verdämmmaterial, vor Hitzeeinwirkung durch das ausströmende Heißgas zu schützen.
-
Es ist bekannt, zur Reduktion der Temperatur des ausströmenden Gases im Gasgenerator einen Kühlmittelbehälter vorzusehen, aus dem eine Kühlflüssigkeit in das Innere des Gasgenerators strömt, die dort mit dem aus dem pyrotechnischen Treibsatz erzeugten Heißgas vermischt und dadurch verdampft wird.
-
Der Aufbau eines derartigen Gasgenerators ist jedoch relativ aufwendig, sodass es Aufgabe der Erfindung ist, mit einem einfacher gestalteten Gasgenerator einen guten Schutz vor übermäßiger Hitzeeinwirkung für ein Fahrzeugpersonenschutzsystem bereitzustellen.
-
Dies wird bei einem Gasgenerator erreicht, mit einer Gehäuse, in dem eine einen pyrotechnischen Treibsatz enthaltende Brennkammer, in der Heißgas erzeugbar ist, angeordnet ist, und das wenigstens eine Ausströmöffnung zur Umgebung des Gasgenerators aufweist. Im Gehäuse ist ein Kühlmittelbehälter angeordnet, in dem vor der Aktivierung des Gasgenerators eine Kühlflüssigkeit aufgenommen ist und der wenigstens eine Kühlmittel-Auslassöffnung aufweist, wobei zumindest eine der wenigstens einen Kühlmittel-Auslassöffnung in unmittelbarer Nähe zu zumindest einer der wenigstens einen Ausströmöffnung angeordnet ist. Diese Ausbildung sorgt dafür, dass insbesondere in einer ersten Gasaustrittsphase direkt nach der Aktivierung des Gasgenerators ein so hoher Anteil an Kühlflüssigkeit im aus der Ausströmöffnung austretenden Gasstrom enthalten ist, dass eine Benetzung und/oder Kühlung der Umgebung der Ausströmöffnung erfolgt. Beispielsweise kann hierdurch der Schutz eines Einlassmunds eines Gassacks durch Benetzung und/oder Kühlung des Gewebes des Gassacks erreicht werden. Auch andere Bereiche der Umgebung der Ausströmöffnung, beispielsweise andere Abschnitte einer Gassackwandung oder Abschnitte von Verdämmmaterial, Schaumstoffen oder einem Sitzbezug, die von dem aus der Ausströmöffnung austretenden Heißgas angeströmt werden, können so durch die in der Anfangsphase der Gasausströmung erfolgende Kühlung und/oder Benetzung vor Hitzeeinwirkung geschützt werden.
-
Die Kühlflüssigkeit kann dabei zumindest teilweise in flüssiger Form aus der Ausströmöffnung des Gehäuses des Gasgenerators austreten. Dies ist möglich durch die unmittelbare räumliche Nähe der Kühlmittelauslassöffnung zur Ausströmöffnung im Gehäuse des Gasgenerators, da so bewirkt wird, dass das ausströmende Heißgas die Kühlflüssigkeit beim Ausströmen mitreißt und zerstäubt.
-
Vorzugsweise ist die Kühlflüssigkeit nicht brennbar. Es kann beispielsweise Wasser mit Gefrierpunkt senkenden Zusätzen wie etwa CaCl2 verwendet werden. Wichtig ist nur, dass die Kühlflüssigkeit in einem Temperaturbereich von etwa –35 bis +85°C, also den bestimmungsgemäßen Betriebstemperaturen eines Gasgenerators in einem Fahrzeug, flüssig ist.
-
Der Gasgenerator ist vorzugsweise so ausgelegt, dass in einer späteren Gasaustrittsphase, in der immer noch Heißgas in genügender Menge zum Betrieb des Fahrzeugpersonenschutzsystems aus der Ausströmöffnung ausströmt, der Anteil der im ausströmenden Gas enthaltenen Kühlflüssigkeit geringer ist als in der ersten Gasaustrittsphase. Der Hintergrund dabei ist, dass die Kühlflüssigkeit am Anfang in die Umgebung des Gasgenerators gebracht werden soll, um dort durch Benetzung und Kühlung einen Schutz der Materialien vor übermäßiger Hitzeeinwirkung durch das später ausströmende Heißgas zu bewirken.
-
Die zumindest eine der wenigstens einen Kühlmittel-Auslassöffnung im Kühlmittelbehälter und zumindest einer der wenigstens einen Ausströmöffnung im Gehäuse liegen bezüglich einer Axialrichtung des Gasgenerators vorzugsweise auf derselben Höhe.
-
Bevorzugt weisen der Mittelpunkt zumindest einer der wenigstens einen Kühlmittel-Auslassöffnung und der Mittelpunkt zumindest einer der wenigstens einen Ausströmöffnung in Axialrichtung des Gasgenerators einen Abstand von höchstens 5 mm, vorzugsweise 3 mm, insbesondere 1 mm auf.
-
Bevorzugt fluchten die Kühlmittel-Auslassöffnung und Ausströmöffnung im Gehäuse des Gasgenerators. Diese Öffnungen sind also auch entlang des Umfangs von Kühlmittelbehälter und Gasgenerator an gleicher Position angeordnet, sodass die Kühlflüssigkeit im Wesentlichen direkt aus dem Kühlmittelbehälter durch die Ausströmöffnung den Gasgenerator verlassen kann.
-
Es ist jedoch auch möglich, die Kühlmittel-Auslassöffnung und die Ausströmöffnung bezüglich des Umfangs gegeneinander versetzt anzuordnen oder, beim Vorsehen von jeweils mehreren Öffnungen, einige fluchtend und einige versetzt zu positionieren.
-
Die Ausströmöffnung ist vorteilhaft am von der Brennkammer entfernten Ende des Kühlmittelbehälters angeordnet, sodass das austretende Heißgas zunächst am Kühlmittelbehälter entlangströmen muss und die Kühlflüssigkeit von dem austretenden Heißgas mitgerissen und zerstäubt werden kann.
-
Die Brennkammer und der Kühlmittelbehälter sind vorzugsweise axial hintereinander angeordnet.
-
Dabei ist die Brennkammer vorteilhaft von dem den Kühlmittelbehälter enthaltenden Bereich des Gehäuses durch eine Querschnittsreduzierung im Gehäuse getrennt. Dabei kann es sich um ein Element mit einem Durchlass, dessen Durchmesser geringer als der Innendurchmesser des Gehäuses ist, insbesondere um eine Düse, einen Filter oder Ähnliches handeln. Aufgrund der Querschnittsreduzierung lässt sich das aus der Brennkammer strömende Heißgas beispielsweise auf eine Mechanik zum Auspressen der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter fokussieren. Auf diese Weise lassen sich die Gasströmungen in der Umgebung des Kühlmittelbehälters einfach beeinflussen. Zur Beeinflussung des Druckanstiegs im Bereich des Kühlmittelbehälters ist es vorteilhaft, die durch die Querschnittsreduzierung gebildete Durchströmöffnung mit einer Berstmembran oder Verdämmung zu verschließen, die erst bei einem vorbestimmten Druckniveau zerstört wird.
-
Der Kühlmittelbehälter ist vorzugsweise in Radialrichtung mit Abstand zur Innenseite des Gehäuses angeordnet. Er kann beispielsweise koaxial zum Gehäuse ausgerichtet sein. Dadurch kann das Gas aus der Brennkammer entlang des Kühlmittelbehälters zur Ausströmöffnung strömen, wobei die Gasströmung einen Unterdruck erzeugt, der den Flüssigkeitsaustritt aus dem Kühlmittelbehälter unterstützt. Außerdem sorgen Verwirbelungen beim Ausströmen des Heißgases dafür, dass die Kühlflüssigkeit mitgerissen wird und dass eine Zerstäubung der Kühlflüssigkeit erfolgt.
-
Der Behälter kann beispielsweise im Querschnitt 50 bis 90% der Fläche einnehmen. Das Volumen des Behälters kann einige Kubikzentimeter betragen.
-
Es ist möglich, mehrere in Axialrichtung hintereinander angeordnete Kühlmittel-Auslassöffnungen im Kühlmittelbehälter vorzusehen und/oder es können entlang des Umfangs des Kühlmittelbehälters mehrere, vorzugsweise drei, weiterhin vorzugsweise vier, sechs oder acht Kühlmittel-Auslassöffnungen beziehungsweise mehrere in Axialrichtung hintereinander angeordnete Kühlmittel-Auslassöffnungen im Kühlmittelbehälter vorgesehen sein. Beispielsweise können Kühlmittel-Auslasssöffnungen, entlang des Umfangs des Kühlmittelbehälters in Form eines Ringes angeordnet sein, wobei mehrere solcher Ringe axial hintereinanderliegend vorgesehen sein können. In den einzelnen Ringen können die Kühlmittel-Auslassöffnungen unterschiedlichen Durchmesser haben, oder es kann eine unterschiedliche Anzahl von Kühlmittel-Auslassöffnungen in den Ringen vorgesehen sein. Generell ist es vorteilhaft, wenn von der Brennkammer weg gerichtet die Gesamtöffnungsfläche in einem Ring von Kühlmittel-Auslassöffnungen ansteigt.
-
Das Austreten der Kühlflüssigkeit lässt sich durch eine Mechanik unterstützen, die durch das Heißgas im Gasgenerator angetrieben wird und die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter herauspresst.
-
Der Kühlmittelbehälter kann beispielsweise einen bei der Aktivierung des Gasgenerators durch den ansteigenden Innendruck verschiebbaren Kolben aufweisen, mittels dessen die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter herausdrückbar ist.
-
Eine zur Brennkammer gerichtete Stirnseite des Kolbens kann konkav gewölbt sein oder konvex gewölbt sein. Über die Gestaltung der Stirnfläche lassen sich die auf den Kolben wirkenden Kräfte und damit beispielsweise die Verschiebegeschwindigkeit des Kolbens beeinflussen.
-
Der Kolben kann einen Hohlraum aufweisen. Außerdem kann eine zum Inneren des Kühlmittelbehälters gerichtete Stirnseite des Kolbens durch eine Membran verschlossen sein, die den Hohlraum abschließt. Auf diese Weise lässt sich das Gewicht des Kolbens reduzieren. Wenn der Hohlraum mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt wird, kann optional ein zusätzliches Volumen an Kühlmittel bereitgestellt werden, das eventuell zu einem späteren Zeitpunkt als dem ersten Ausströmen der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter strömt.
-
Vor der Aktivierung des Gasgenerators ist der Kühlmittelbehälter beziehungsweise die Kühlmittel-Auslassöffnung selbstverständlich so verschlossen, dass keine Kühlflüssigkeit in den Gasgenerator austreten kann, beispielsweise durch eine Berstmembran.
-
Es ist auch möglich, den Kühlmittelbehälter so auszubilden, dass er eine in Axialrichtung wenigstens abschnittsweise komprimierbare Wandung aufweist. Hier kann z. B. eine glatte Wand aus einem leicht deformierbaren Material vorgesehen sein, welche dem ansteigenden Innendruck im Gasgenerator bei dessen Aktivierung ab einem bestimmten Druckniveau nicht mehr stand hält und zusammengepresst wird, sodass die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter herausgepresst wird.
-
Der Kühlmittelbehälter kann auch als Faltenbalg mit Knickzonen ausgebildet sein, entlang derer der Kühlmittelbehälter beim Ansteigen des Innendrucks im Gasgenerator in axialer Richtung nachgibt.
-
In beiden Fällen ist der Kühlmittelbehälter an sich vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch gestaltet.
-
Bei den Varianten mit einer komprimierbaren Wandung ist vorzugsweise kein verschiebbarer Kolben vorgesehen, so dass eine Mechanik eingespart werden kann.
-
Die Stirnseite des Kühlmittelbehälters kann konkav gewölbt sein, um eine Verformung in Axialrichtung zu erleichtern.
-
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugpersonenschutzsystems, mit einem einen pyrotechnischen Treibsatz enthaltenden Gasgenerator und einem im Gehäuse des Gasgenerators angeordneten Kühlmittelbehälter sowie mit einem vom aus dem Gehäuse über wenigstens eine Ausströmöffnung ausströmenden Heißgas betriebenen Schutzsystem, wobei nach Aktivierung des Gasgenerators Kühlflüssigkeit aus dem Gasgenerator in das Schutzsystem strömt und eine angrenzende Wand des Schutzsystems benetzt, welche auch von dem Heißgas angeströmt wird.
-
Es ist möglich, dass zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit in flüssigem Zustand aus dem Gasgenerator austritt, beispielsweise zerstäubt in kleine Tröpfchen. Durch die Benetzung wird eine Kühlung und damit ein Schutz vor übermäßiger Hitzeeinwirkung durch das ausströmende Heißgas gerade für die besonders gefährdeten Teile des Schutzsystems erreicht. Dieser Schutz besteht auch dann noch, wenn der Großteil der Kühlflüssigkeit bereits aus dem Gasgenerator ausgetreten ist und noch weiteres Heißgas aus dem Gasgenerator ausströmt, da die Kühlflüssigkeit ja bereits auf den zu schützenden Stellen abgelagert ist. So lässt sich ein wirksamer Schutz erreichen, obwohl das in späteren Ausströmphasen ausströmende Heißgas nicht mehr oder nur noch wenig gekühlt wird, verglichen mit dem austretenden Gas in der ersten Austrittsphase.
-
Bevorzugt beträgt in der ersten Gasaustrittsphase direkt nach Aktivierung des Gasgenerators die Konzentration von Kühlflüssigkeit im aus dem Gasgenerator ausströmenden Gas wenigstens 50%.
-
Vorzugsweise ist die gesamte Kühlflüssigkeit aus dem Gasgenerator ausgetreten, bevor im Inneren des Gasgenerators (z. B. in der Brennkammer) das Druckmaximum erreicht ist. Die Kühlflüssigkeit ist also in diesem Fall bereits fast vollständig aus dem Gasgenerator ausgetreten, und im austretenden Gasstrom ist nur noch eine sehr geringe Konzentration von Kühlflüssigkeit enthalten, bevor das Maximum der ausströmenden Gasmenge aus dem Gasgenerator erreicht ist.
-
Es ist auch möglich, dass 50% bis 95%, insbesondere 65% bis 75%, der gesamten Kühlflüssigkeit aus dem Gasgenerator innerhalb einer Zeit von 5 ms bis 10 ms nach Aktivierung des Gasgenerators austreten.
-
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung 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 und die Befestigungseinrichtung sind in den Figuren der vorliegenden Erfindung nicht näher dargestellt, wobei der aufblasbare Gassack in der weiter unten dargelegten 2 mit dem Bezugszeichen 32 als Wand eines (nicht näher dargestellten) Fahrzeugpersonenschutzsystems angedeutet ist.
-
Zudem umfasst die vorliegende Erfindung 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.
-
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 erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
2 eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts des Gasgenerators aus 1 sowie einen Ausschnitt eines Fahrzeugpersonenschutzsystems in der Umgebung des Gasgenerators;
-
3 und 4 weitere schematische perspektivische Schnittansichten eines Abschnitts des Gasgenerators aus 1;
-
5 eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
6 eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer dritten Ausführungsform;
-
7 eine schematische perspektivische Schnittansicht eines Kolbens des Gasgenerators aus 6;
-
8 eine schematische perspektivische teilgeschnittene Ansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer vierten Ausführungsform;
-
9 den Gasgenerator aus 8 in einer schematischen perspektivischen Schnittansicht, in der die Strömungsverhältnisse im Inneren des Gasgenerators verdeutlicht sind;
-
10 eine schematische perspektivische teilgeschnittene Ansicht eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer fünften Ausführungsform;
-
11 eine schematische perspektivische Schnittansicht des Gasgenerators in 10, bei der die Strömungsverhältnisse dargestellt sind; und
-
12 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kühlmittelbehälters in Form eines Faltenbalgs zur Verwendung in einem in 10 und 11 gezeigten Gasgenerator.
-
1 zeigt einen Gasgenerator 10, der ein Gehäuse 12 aufweist, das den Gasgenerator 10 gegenüber der Umgebung abschließt. Im Gehäuse 12 ist eine Brennkammer 16 vorgesehen, in der ein hier nicht dargestellter pyrotechnischer Treibsatz aufgenommen ist. Die Zündung des pyrotechnischen Treibsatzes zur Herstellung von Heißgas erfolgt auf bekanntem Weg über einen (ebenfalls nicht gezeigten) Anzünder, über den der Gasgenerator 10 aktiviert werden kann.
-
In axialer Richtung A, die der Längsachse des Gasgenerators 10 entspricht, schließt sich an die Brennkammer 16 eine weitere Kammer 18 an, die von der Brennkammer 16 durch eine Wand mit einer Querschnittsreduzierung 20 getrennt ist. Die Querschnittsreduzierung 20 ist hier als Form einer Düse ausgebildet und reduziert den Querschnitt im Inneren des Gehäuses 12 auf bekannte Weise. Vor Aktivierung des Gasgenerators 10 ist die Brennkammer 16 von der Kammer 18 durch eine hier nicht dargestellte Berstmembran getrennt.
-
In der Kammer 18 sind an dem von der Brennkammer 16 abgewandten Ende Ausströmöffnungen 22 im Gehäuse 12 in Form eines Rings ausgebildet. Dies ist auch deutlich in den nachfolgenden Figuren zu erkennen.
-
In der Kammer 18 ist ein Kühlmittelbehälter 24 angeordnet, in diesem Beispiel koaxial zu dem Gehäuse 12 angeordnet und in zylindrischer Form ausgebildet. Entlang des Umfangs ist der Kühlmittelbehälter 24 von der Innenseite des Gehäuses 12 beabstandet, so dass ein Strömungsweg von der Brennkammer zu den Ausströmöffnungen 22 gebildet ist. Zwischen der Außenwand des Kühlmittelbehälters 24 und der Innenwand der Kammer 18 ist dabei ein Ringraum ausgebildet.
-
Das zur Brennkammer 16 gerichtete Ende des Kühlmittelbehälters 24 ist durch einen beweglichen Kolben 26 verschlossen. Am anderen axialen Ende weist der Kühlmittelbehälter 24 eine Befüllöffnung 27 auf, die nach dem Befüllen mit einer geeigneten Kühlflüssigkeit hermetisch verschlossen wird.
-
Als Kühlflüssigkeit kann beispielsweise Wasser mit einem Gefrierpunkt erniedrigenden Zusatz wie etwa CaCl2 eingesetzt werden. Andere geeignete Kühlflüssigkeiten können ebenfalls verwendet werden.
-
Der Kühlmittelbehälter 24 weist an seinem vom Kolben 26 abgewandten Ende mehrere auf gleicher axialer Höhe liegende Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 auf.
-
In Axialrichtung A sind die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 auf gleicher Höhe wie die Ausströmöffnungen 22 angeordnet. Im gezeigten Beispiel fluchten die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 auch mit den Ausströmöffnungen 22, sodass die Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter 24 in direkter Linie aus dem Gasgenerator 10 ausströmen kann.
-
Die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 und vorzugsweise auch die Querschnittsreduzierung 20 sind vor der Aktivierung des Gasgenerators gasdicht durch Berstmembranen oder Verdämmungen verschlossen.
-
Im hier gezeigten Beispiel ist die zur Brennkammer 16 gerichtete Stirnseite 30 des Kolbens 26 konkav ausgebildet.
-
Bei der Aktivierung des Gasgenerators 10 wird der Treibsatz in der Brennkammer 16 gezündet und beginnt, Heißgas zu entwickeln. Das Heißgas strömt in die Kammer 18 und verlässt von dort über die Ausströmöffnungen 22 das Gehäuse 12. Solange die Verdämmung über den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 noch intakt ist, kann sich der Kolben 26 trotz des in Kammer 18 ansteigenden Druckes nicht in Axialrichtung A bewegen, da die Kühlflüssigkeit inkompressibel ist. Jedoch entsteht durch das Vorbeiströmen des Heißgases entlang der Kühlmittelkammer 24 im Bereich der Kühlmittel-Auslassöffnung 28 ein Unterdruck, was dazu führt, dass der im Inneren des Kühlmittelbehälters 24 wirkende Druck so groß wird, dass die Verdämmung über den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 aufreißt. Ab diesem Punkt bewegt der immer noch ansteigende Innendruck in der Kammer 18 auch den Kolben 26 in Axialrichtung, und die Kühlflüssigkeit wird zum einen durch die Bewegung des Kolbens 26 aus dem Kühlmittelbehälter 24 herausgepresst und zum anderen durch die Heißgasströmung entlang der Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 aus dem Kühlmittelbehälter 24 mitgerissen.
-
Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit sowie der entstehenden Verwirbelungen kann zumindest ein Teil der aus dem Kühlmittelbehälter 24 austretenden Kühlflüssigkeit in kleine Tropfen zerstäubt werden, sodass ein Teil der Kühlflüssigkeit verdampfen kann. Durch die Verdampfungswärme wird das ausströmende Heißgas gekühlt.
-
Außerdem steigt durch das Verdampfen eines Teils der Kühlflüssigkeit das austretende Gasvolumen an, sodass das gesamte austretende Gasvolumen vergrößert wird.
-
In einer ersten Austrittsphase direkt nach Aktivierung des Gasgenerators wird in diesem Beispiel praktisch die gesamte Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelbehälter 24 und aus dem Gasgenerator 10 ausgetrieben. Der größte Teil bis hin zu der Gesamtheit der Kühlflüssigkeit kann den Gasgenerator 10 bereits verlassen haben, bevor in der Brennkammer 16 das Druckmaximum an Heißgas erreicht ist. So können 50% bis 95% insbesondere 65% bis 75%, der gesamten Kühlflüssigkeit aus dem Gasgenerator innerhalb einer Zeit von 5 ms bis 10 ms nach Aktivierung des Gasgenerators austreten. Durch den massiven Austritt von Kühlflüssigkeit, wobei es möglich ist, dass die Kühlmittelkonzentration im austretenden Gasstrom 50% und mehr beträgt, kommt es zu einer Benetzung von den Wänden 32 eines (nicht näher dargestellten) Fahrzeugpersonenschutzsystems mit Tröpfchen 34 der Kühlflüssigkeit.
-
Die Wand 32 ist beispielsweise eine Wand eines Gassacks, beispielsweise im Bereich des Einlassmundes, oder auch eine Verdämmung in einer Fahrzeugsäule, ein Schaumstoff in einem Fahrzeugsitz oder ein Gewebe im Fahrzeug.
-
Wenn in einer späteren Ausströmphase die Konzentration der Kühlflüssigkeit im ausströmenden Gas deutlich zurückgeht und im Wesentlichen nur Heißgas den Gasgenerator 10 verlässt, sorgt die Benetzung der Wände 32 immer noch für einen Schutz gegen übermäßige Hitzeeinwirkung durch das Heißgas, von dem die Wände 32 nach wie vor angeströmt werden.
-
3 zeigt die Druckverhältnisse im Kühlmittelbehälter 24 vor dem Öffnen der Verdämmung der Kühlmittel-Auslassöffnungen 28.
-
Sobald diese geöffnet sind, schiebt der in der Kammer 18 herrschende Druck den Kolben 26 in Axialrichtung A in Richtung der Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 und presst damit das Kühlmittel aus den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 und, da die Ausströmöffnungen 22 mit diesen fluchtend angeordnet sind, direkt aus dem Gasgenerator 10 (siehe 2).
-
4 zeigt, dass der Kolben 26 einen zylindrischen Außenumfang hat und sich in Axialrichtung A im Kühlmittelbehälter 24 bewegt.
-
Bei der in 5 gezeigten Variante des Kühlmittelbehälters 24 sind mehrere Kühlmittel-Auslasssöffnungen 28, entlang des Umfangs des Kühlmittelbehälters 24 in Form eines Rings angeordnet, wobei mehrere solcher Ringe axial hintereinanderliegend vorgesehen sind mit je mehreren Kühlmittel-Auslassöffnungen 28, wobei alte Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 eines Rings auf gleicher axialer Höhe liegen. Wie beim gerade beschriebenen Beispiel liegen die am weitesten von der Brennkammer 16 entfernten Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 auf gleicher Höhe wie die Ausströmöffnungen 22 im Gehäuse 12. Hier sind jedoch noch zwei weitere Ringe von Kühlmittel-Auslassöffnungen 28', 28'' vorgesehen, die näher zur Brennkammer 16 hin angeordnet sind. In Umfangsrichtung sind die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28, 28', 28'' jeweils gleich positioniert, jedoch weisen die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28'' alle einen kleineren Durchmesser auf als die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28', die wiederum alle einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Kühlmittel-Auslassöffnungen 28.
-
Das aus den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28', 28'' austretende Kühlmittel vermischt sich im Ringraum um den Kühlmittelbehälter 24 stärker mit dem am Kühlmittelbehälter 24 entlangströmenden Heißgas als das Kühlmittel, das aus den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 austritt. Infolgedessen wird bei dieser Ausführungsform ein höherer Anteil des Kühlmittels in die Dampfphase übergehen als bei der bisher beschriebenen.
-
Die 6 und 7 zeigen einen Gasgenerator mit einer Variante des Kolbens 26. In diesem Fall ist der Kolben 26' an seiner zur Brennkammer 16 gerichteten Stirnseite 30 konvex gewölbt. Im Inneren des Kolbens 26' ist ein Hohlraum 40 ausgebildet, der vor der Aktivierung des Gasgenerators 10 mit einer Berstmembran 42 verschlossen ist (siehe 7). Der Hohlraum 40 kann mit Gas gefüllt sein, beispielsweise Luft, um das Gewicht des Kolbens 26 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die gleiche oder eine andere Kühlflüssigkeit wie im restlichen Kühlmittelbehälter 24 in den Hohlraum 40 zu füllen, wobei nach Bersten der Berstmembran 42 beispielsweise aufgrund des Auftreffens am anderen Ende des Kühlmittelbehälters 24 optional ein weiteres Reservoir an Kühlmittel freigesetzt wird.
-
Die Funktionsweise des Gasgenerators ist so wie oben beschrieben.
-
In den 8 und 9 ist eine weitere Variante dargestellt, in der der Kühlmittelbehälter 124 mit einer abschnittsweise komprimierbaren Wandung ausgebildet ist. Die zylindrische Wand 144 des Kühlmittelbehälters 124 ist vollständig oder abschnittsweise aus einem verformbaren Material, beispielsweise einem dünnen Blech, gebildet. Die hier konkav gewölbte Stirnseite 30 besteht hingegen aus einem Material, das sich unter der Druckeinwirkung nicht verformt.
-
Über die Krümmung (konvex oder konkav) sowie den Krümmungsradius lässt sich die Krafteinwirkung auf die Stirnseite 30 des Kühlmittelbehälters 24 verändern und somit die Kraftschwelle zum Verformen der Wand 144 einstellen.
-
Bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckschwelle in der Kammer 18 bewegt sich die Stirnseite 30 in Axialrichtung A von der Brennkammer 16 weg und verformt dabei die Wand 144, wobei die Kühlflüssigkeit aus den Kühlmittel-Auslassöffnungen 28 herausgepresst wird.
-
Bei der in den 10 bis 12 gezeigten Variante ist die deformierbare Wand 144 in Form eines Faltenbalgs 146 ausgebildet, wobei die vorgegebenen Knickstellen bei Druckeinwirkung nachgeben, sodass sich die axiale Länge des Kühlmittelbehälters 224 verringert und die Kühlflüssigkeit herausgepresst wird. In diesem Fall wird die Kühlflüssigkeit unter Druck in den Kühlmittelbehälter 224 eingefüllt, sodass sich der Faltenbalg 146 streckt. In diesem Zustand wird der Kühlmittelbehälter 224 verschlossen. Der gefüllte Zustand ist in den 10 und 11 dargestellt.
-
Bezüglich des Kühlmittelbehälters 24 ist noch anzumerken, dass sich vor Aktivierung des Gasgenerators 10 der Kühlmittelbehälter 24 zumindest teilweise in den Kolben 26 hinein erstrecken kann, sodass ein innerer Bereich des Kolbens 26 mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Dies ist beispielsweise in der 2 der Fall. Dort weist der Kolben 26 eine (nicht näher definierte) Ausnehmung an seiner dem Kühlmittelbehälter 24 zugewandten Stirnseite auf. Diese Ausnehmung ist bevorzugt mit Kühlflüssigkeit gefüllt und bildet somit auch einen Teilbereich des Kühlmittelbehälters 24. Dementsprechend kann in 7 der Hohlraum 40 des Kolbens 26' auch nicht mit einer Berstmembran 42 abgedeckt sein, sodass der Hohlraum 40 offen zu dem Kühlmittelbehälter 24 ausgerichtet ist und mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist.
-
Im Rahmen des Ermessens des Fachmanns sind sämtliche Merkmale der einzelnen Ausführungsformen miteinander kombinierbar oder gegeneinander austauschbar.
