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Die Erfindung betrifft eine Gasgeneratorbaugruppe für ein Airbagmodul eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Gasgeneratorbaugruppe umfasst ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Behälter zur Aufnahme einer pyrotechnischen Ladung sowie eine Zündeinheit zum Zünden der in dem Behälter aufgenommenen pyrotechnischen Ladung. Die Zündung der pyrotechnischen Ladung durch Aktivierung der Zündeinheit erfolgt (sensorgesteuert) in einem Crash-Fall, um mittels der pyrotechnischen Ladung durch chemische Reaktion ein Gas zu erzeugen und hiermit einen Gassack des Airbagmodules aufzublasen. Zum Freisetzen der bei Zündung der pyrotechnischen Ladung erzeugten Gase weist zum einen der Behälter, in welchem die pyrotechnische Ladung aufgenommen ist, Austrittsöffnungen auf, durch die hindurch das Gas aus dem Behälter austreten kann, so dass es in den Raum zwischen dem Behälter und dem Gehäuse der Gasgeneratorbaugruppe gelangt. Das Generatorgehäuse weist wiederum Abströmöffnungen auf, durch die hindurch das Gas sodann zum Aufblasen des Gassackes freigesetzt wird.
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Vor bzw. bei dem Freisetzen aus dem Gehäuse werden die Gase gekühlt und gereinigt, um eine Beschädigung des aufzublasenden Gassackes durch Heißgase zu vermeiden und um Fahrzeuginsassen vor heißen Partikeln, insbesondere Abbrandprodukten, wie zum Beispiel Kupfer, zu schützen. Hierzu ist es bekannt, innerhalb des Generatorgehäuses ein Filtermaterial vorzusehen, welches von den aus der pyrotechnischen Ladung erzeugten Gasen durchströmt wird, bevor diese zum Aufblasen eines Gassackes aus dem Gehäuse freigesetzt werden.
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In der
WO 96/ 08 302 A2 ist ein zum Einbau in ein Generatorgehäuse ausgebildetes Filtermedium beschrieben, das aus Metallfasern besteht und vor den Abströmöffnungen des Generatorgehäuses anzuordnen ist. Dabei können an dem Filtermedium außen Vorsprünge vorgesehen sein, über die sich Letzteres an dem Generatorgehäuse abstützt.
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Aus der
DE 10 2007 035 377 A1 ist ein Diffusorbauteil bekannt, das von einem in einem Gasgenerator erzeugten Gasstrom durchströmt wird, wobei der Gasstrom in einer Kammer des Diffusors umgelenkt und abgebremst wird, um diesen zu kühlen und von Abbrandresten zu befreien.
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Bei den vorgenannten Anordnungen ist jeweils eine zusätzliche Baugruppe in Form eines Filters oder eines Diffusors vorgesehen, um den in einem Gasgenerator erzeugten Gasstrom zu kühlen und zu reinigen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Gasgeneratorbaugruppe der eingangs genannten Art weiter zu vereinfachen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Gasgeneratorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach sind an der Außenseite des Behälters, welcher die pyrotechnische Ladung aufnimmt, Umlenkelemente einstückig angeformt und derart angeordnet, dass das bei einem Verbrennen der pyrotechnischen Ladung erzeugte und durch die Austrittsöffnungen des Behälters austretende Gas an jenen Umlenkelementen umgelenkt wird, bevor es durch die Abströmöffnungen des Generatorgehäuses zum Aufblasen eines Gassackes freigesetzt wird. Die Umlenkelemente sind durch an dem Behälter einstückig angeformte und axial von den behälterseitigen Austrittsöffnungen beabstandete Ausformungen oder Erhebungen ausgebildet.
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Dadurch übernimmt also der zur Aufnahme der pyrotechnischen Ladung ohnehin vorhandene Behälter eine Zusatzfunktion, indem mittels einstückig an dem Behälter angeformter Umlenkelemente der Gasstrom vor dem Erreichen der Abströmöffnungen des Generatorgehäuses derart umgelenkt wird, dass hierbei eine Abkühlung und Reinigung des Gasstromes erfolgt. Durch diese Doppelfunktion des Behälters, nämlich zum einen als Aufnahme für die pyrotechnische Ladung und zum anderen als ein Element zum Abkühlen und Reinigen der aus jener pyrotechnischen Ladung bei Zündung der Gasgeneratorbaugruppe erzeugten Gase, ist es nicht mehr erforderlich, für die letztgenannte Funktion eine eigene, zusätzliche Baugruppe vorzusehen.
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Der zur Aufnahme der pyrotechnischen Ladung dienende Behälter kann beispielsweise aus Blech bestehen; der Behälter für die pyrotechnische Ladung dient dann erfindungsgemäß zugleich als ein Leitblech für den aus der pyrotechnischen Ladung erzeugten Gasstrom. In diesem Fall können die Umlenkelemente in einfacher Weise durch Ausformungen, insbesondere Ausprägungen, des Behälters gebildet werden. Diese stehen von der Außenseite (äußeren Oberfläche) des Behälters (in Richtung auf das den Behälter umgebende Generatorgehäuse) ab. Solche Ausformungen lassen sich in einfacher Weise dadurch erzeugen, dass die Behälterwand von innen nach außen verformt wird; zum Beispiel durch Einwirken auf die innere Oberfläche der Behälterwand mit einem Prägewerkzeug, so dass eine jeweilige von dessen äußerer Oberfläche abstehende Ausformung bzw. Ausprägung gebildet wird.
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Die an dem Behälter angeformten Umlenkelemente können insbesondere derart ausgeführt sein, dass der Gasstrom mittels der Umlenkelemente zumindest einmal um 90° umgelenkt wird. Dies unterstützt in besonders effektiver Weise die Trennung der im Gasstrom enthaltenen Abbrandprodukte oder sonstiger Partikel von den vergleichsweise leichteren Gasmolekülen, wobei die erstgenannten Bestandteile nach der Trennung von Gasmolekülen im Generatorgehäuse verbleiben und nicht zusammen mit dem Gasstrom zu dessen Abströmöffnungen geführt werden.
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Wenn die am Behälter für die pyrotechnische Ladung angeformten Umlenkelemente derart ausgebildet sind, dass sie die Wand des Generatorgehäuses berühren, trägt dies einerseits zur Zentrierung des Behälters im Generatorgehäuse bei. Darüber hinaus wird hierdurch verhindert, dass Teile des Gasstroms an den Umlenkelementen vorbeiströmen und dadurch nicht hinreichend gekühlt bzw. gereinigt werden.
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Die Umlenkelemente können längserstreckt oder auch als einfache (zum Beispiel im Querschnitt kreisförmige) Erhebungen an der äußeren Oberfläche des Behälters für die pyrotechnische Ladung ausgeführt sein.
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Vorteilhaft ist eine Mehrzahl Umlenkelemente im Strömungsweg von den Austrittsöffnungen des Behälters für die pyrotechnische Ladung zu den Abströmöffnungen des Generatorgehäuses derart, zum Beispiel zueinander versetzt, angeordnet, dass der Gasstrom zwischen den behälterseitigen Austrittsöffnungen und den gehäuseseitigen Abströmöffnungen mehrfach umgelenkt wird. Durch eine mehrfache Umlenkung des Gasstromes nach dem Verlassen des Behälters für die pyrotechnische Ladung und vor dem Erreichen der Abströmöffnungen des Generatorgehäuses wird der vom Gasstrom zurückgelegte Weg entsprechend verlängert, was die Kühlung und Reinigung des Gasstromes weiter verbessert.
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Weiterhin kann eine im Wesentlichen konstante effektive Durchsatzfläche der zwischen den Umlenkelementen gebildeten Kanäle für den Gasstrom während des Abbrennens der pyrotechnischen Ladung erreicht werden, was unerwünschte Druckschwankungen innerhalb des Generatorgehäuses verhindert. Auch lässt sich durch geeignete Anordnung der Umlenkelemente ein entlang des Umfanges des Generatorgehäuses gleichmäßiger Gasdurchsatz erreichen.
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Die Anzahl und Größe der an der äußeren Oberfläche des Behälters vorgesehenen Umlenkelemente wird so gewählt, dass die zwischen den Umlenkelementen verbleibende Durchsatzfläche an der äußeren Oberfläche des Behälters nicht den das Freisetzen der Gase in den aufzublasenden Gassack begrenzenden Faktor darstellt. Dieser sollte vielmehr in dem Querschnitt der Abströmöffnungen im Generatorgehäuse liegen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren deutlich werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch eine Gasgeneratorbaugruppe mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Behälter zur Aufnahme einer pyrotechnischen Ladung und einer Zündeinheit zum Zünden der pyrotechnischen Ladung;
- 2 eine Ansicht des Behälters aus 1;
- 3 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung der Gasgeneratorbaugruppe aus 1 mit angedeuteten Strömungswegen.
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In 1 ist eine innerhalb eines Gehäuses 1 angeordnete Gasgeneratorbaugruppe dargestellt. Das Gehäuse 1 ist im Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt, mit einem Gehäuseunterteil 1a und einem Gehäuseoberteil 1b, die gemeinsam den vom Gehäuse 1 umschlossenen Innenraum begrenzen. Die den Gehäuseinnenraum umschließende Wand 10 des Gehäuses 1 weist eine dem Innenraum zugewandte innere Oberfläche 11 und eine dem Innenraum abgewandte äußere Oberfläche 12 auf. Weiterhin ist das Gehäuse mit Abströmöffnungen 15 versehen, durch die hindurch ein im Gehäuse 1 erzeugtes Gas zum Aufblasen eines Gassackes freigesetzt werden kann.
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Zur Erzeugung eines Gases ist in dem Gehäuse 1 ein (metallischer) Behälter 2 angeordnet, in welchem eine pyrotechnische Ladung (Gassatz) aufgenommen ist. Der Behälter 2 weist eine Wand 20 auf, mit einer dem Inneren des Behälters 2 zugewandten inneren Oberfläche 21 und einer dem Gehäuse 1 zugewandten äußeren Oberfläche 22. Der Behälter 2 ist weiterhin mit Austrittsöffnungen 25 versehen, durch die hindurch ein aus der im Behälter 2 aufgenommenen pyrotechnischen Ladung chemisch erzeugtes Gas austreten kann, wodurch es in einen nach innen durch die Wand 20 des Behälters 2 und nach außen durch die Wand 10 des Gehäuses 1 begrenzten Raum gelangt.
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Die Austrittsöffnungen 15 am Gehäuse 1 einerseits und die Austrittsöffnungen 25 am Behälter 2 andererseits sind so zueinander angeordnet, dass aus den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 austretendes Gas zunächst entlang eines Strömungsweges S, vgl. 3, zwischen der gehäuseseitigen Wand 10 und der behälterseitigen Wand 20 strömt, bevor es zu den gehäuseseitigen Abströmöffnungen 15 gelangt.
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Vorliegend sind das Gehäuse 1 und der Behälter 2 jeweils im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und konzentrisch mit einer gemeinsamen Längsachse A (Zylinderachse) angeordnet. Dementsprechend sind im Ausführungsbeispiel die gehäuseseitigen Abströmöffnungen 15 von den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 entlang jener Achse A beabstandet.
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An dem Behälter 2 sind weiterhin Mittel 24 zum Volumenausgleich angeordnet, welche innerhalb des Behälters 2 den von der pyrotechnischen Ladung nicht beanspruchten Raum einnehmen können, um Klappergeräusche und eine Beschädigung der pyrotechnischen Ladung zu verhindern. Jene Mittel 24 sind in einen durch Deformationsschlitze 23 deformierbar ausgestalteten Bereich des Behälters 2 ei n pressbar.
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Zur Zündung der Gasgeneratorbaugruppe, um durch Abbrennen der im Behälter 2 aufgenommenen pyrotechnischen Ladung ein Gas zu erzeugen, welches zum Aufblasen eines der Generatorbaugruppe zugeordneten Gassackes dient, ist eine Zündeinheit 3 vorgesehen. Diese umfasst einen in einem Gehäuse 30 angeordneten Anzünder 32, der - zum Beispiel gesteuert durch Crash-Sensoren - über elektrische Anschlüsse aktivierbar ist. In dem Gehäuse 30 der Zündeinheit 3 kann weiterhin ein sogenannter Booster aufgenommen sein, um den Zündvorgang zu beschleunigen bzw. zu verstärken.
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Der Anzünder steht über Durchlässe 35 in dem Gehäuse 30 mit dem Innenraum des Behälters 2 in Verbindung, in welchem die pyrotechnische Ladung aufgenommen ist. Hierdurch kann durch Aktivierung der Zündeinheit 3 ein Abrennen der pyrotechnischen Ladung ausgelöst werden, wodurch innerhalb des Behälters 2 ein Gas erzeugt wird, welches durch dessen Austrittsöffnungen 25 in den Raum zwischen der behälterseitigen Wand 20 und der gehäuseseitigen Wand 10 austritt. In diesem Raum strömt das Gas, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, entlang des Strömungsweges S von den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 zu den gehäuseseitigen Abströmöffnungen 15.
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Wie insbesondere anhand einer Zusammenschau der 1, 2 und 3 deutlich wird, sind an der Wand 20 des Behälters 2, genauer an deren äußerer Oberfläche 22, Umlenkelemente 26, 27, 28 vorgesehen, mit denen sich das von den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 zu den gehäuseseitigen Abströmöffnungen 15 strömende Gas umlenken lässt, vergleiche die Darstellung des Strömungsweges S insbesondere in 3. Das aus den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 ausgetretene Gas strömt dabei entlang der zwischen den Umlenkelementen 26, 27, 28 gebildeten Kanäle 29.
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Die Umlenkelemente 26, 27, 28 werden vorliegend gebildet durch an dem Behälter 2 bzw. dessen Wand 20 einstückig angeformte Ausformungen bzw. Erhebungen. Diese stehen von der äußeren Oberfläche 22 der behälterseitigen Wand 2 in Richtung auf das Gehäuse 1 bzw. genauer in Richtung auf dessen Wand 10 ab. Besteht der Behälter 2 aus Blech, so können die Umlenkelemente 26, 27, 28 in einfacher Weise durch lokales Um- bzw. Verformen der Wand 20 des Behälters 2 gebildet werden. Eine einfache Möglichkeit hierfür ist das Prägen. Hierzu kann ein Prägewerkzeug im Inneren des Behälters 2 und mit Kraftwirkung nach außen angesetzt werden, so dass durch Einwirkung jenes Werkzeugs auf die innere Oberfläche 21 der Behälterwand 2 die von der äußeren Oberfläche 22 vorspringenden Umlenkelemente 26, 27, 28 erzeugbar sind.
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Die Umlenkelemente 26, 27, 28 sind derart im Strömungsweg S des Gases zwischen den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 und den generatorseitigen Abströmöffnungen 15 angeordnet, dass, wie anhand 3 deutlich wird, das aus den Austrittsöffnungen 25 austretende Gas an den Umlenkelementen 26, 27, 28 mehrfach umgelenkt wird, bevor es die Abströmöffnungen 15 erreicht. Indem die Umlenkelemente 26, 27, 28 dabei, wie anhand 1 erkennbar, so weit von der äußeren Oberfläche 22 der behälterseitigen Wand 20 abstehen, dass sie bis zu der inneren Oberfläche 11 der gehäuseseitigen Wand 10 reichen, also diese berühren oder sich sogar an dieser abstützen, wird sichergestellt, dass der Strömungsweg S der aus den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 ausgetretenen Gase ausschließlich entlang der Umlenkelemente 26, 27, 28 verläuft - und diese nicht umgangen werden. Darüber hinaus kann hiermit eine definierte Ausrichtung und Zentrierung des Behälters 2 innerhalb des Gehäuses 1 erreicht werden.
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Die Umlenkelemente 26, 27, 28 sind weiterhin derart ausgebildet und angeordnet, dass das Gas entlang seines Strömungsweges S mindestens einmal um wenigstens 90° umgelenkt wird, wie in 3 dargestellt. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass entlang des Strömungsweges S des Gases eine Mehrzahl Umlenkelemente 26, 27, 28, vorliegend drei Umlenkelemente, hintereinander angeordnet sind, welche derart zueinander versetzt sind, dass sie dem Gasstrom entlang des Strömungsweges S entsprechende Richtungsänderungen aufzwingen.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Umlenkelemente 26, 27, 28 jeweils längserstreckt mit einer Längsachse I ausgeführt. Dabei weisen unterschiedliche, entlang des Strömungsweges S hintereinander angeordnete Umlenkelemente 26, 27, 28 unterschiedliche Orientierungen ihrer jeweiligen Längsrichtung I auf, was alternativ oder zusätzlich zu einem räumlichen Versatz der Umlenkelemente zur (mehrfachen) Umlenkung des Gasstromes entlang des Strömungsweges S beiträgt.
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Durch eine mehrfache Umlenkung der aus den behälterseitigen Austrittsöffnungen 25 ausgetretenen Gase entlang ihres Strömungsweges S mittels der Umlenkelemente 26, 27, 28 wird zum einen der effektive Strömungsweg verlängert und zum anderen die Oberfläche der behälterseitigen Wand 20, mit welcher die Gase in Kontakt treten, vergrößert. Hierdurch kann der Behälter 2 entsprechend mehr Wärme aus dem Gasstrom aufnehmen, wodurch der Kühleffekt verstärkt wird. Gleichzeitig werden durch die Umlenkung des Gasstromes Abbrandprodukte und andere Partikel von den leichteren Gasmolekülen getrennt, so dass diese nicht gemeinsam mit dem Gasstrom durch die behälterseitigen Abströmöffnungen 15 hindurch zum Aufblasen eines Gassackes freigesetzt werden, sondern innerhalb des Gehäuses 1 verbleiben.
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Der Behälter 2 übernimmt somit vorliegend eine Doppelfunktion, zum einen als Aufnahme für die pyrotechnische Ladung, aus der das Gas zum Aufblasen eines Gassackes erzeugt wird, und zum anderen als ein Gasleitelement für den erzeugten Gasstrom, um diesen unter mehrfacher Umlenkung zu kühlen und von Abbrandprodukten und anderen Partikeln zu befreien.
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Mit den Umlenkelementen 26, 27, 28 am Behälter 2 lässt sich ferner eine im Wesentlichen konstante Durchsatzfläche für den Gasstrom S während des Abbrennens der pyrotechnischen Ladung erreichen, was unerwünschte Druckschwankungen vermeidet. Weiterhin kann durch eine regelmäßige Anordnung der Umlenkelemente 26, 27, 28 entlang des Umfangs des Behälters 2 auch ein über den Umfang des Gehäuses 1 gleichmäßiger Gasdurchsatz erreicht werden.
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Dabei sollte der Faktor, welcher die pro Zeiteinheit aus dem Gehäuse 1 freigesetzte Menge an Gas begrenzt, durch den Abströmquerschnitt der gehäuseseitigen Abströmöffnungen 15 gegeben sein - und nicht durch den Querschnitt der durch die Umlenkelemente 26, 27, 28 definierten Kanäle 29, entlang welcher das Gas zwischen dem Behälter 2 und dem Gehäuse 1 strömt.
