DE102016120986A1 - Hybrid gas generator, method for operating a hybrid gas generator, gas bag module and vehicle safety system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Hybridgasgenerator (10), der eine Druckgaskammer (20) und eine Anzünderkammer (36) umfasst, wobei die Anzünderkammer (36) mit einem ersten Berstelement (41) und die Druckgaskammer (20) in einem diffusorseitigem Endabschnitt (15) mit einem zweiten Berstelement (42) verschlossen ist. Erfindungsgemäß ist in der Druckgaskammer (20) ein Leitrohr (50) zum Führen der Schockwelle (S) ausgebildet ist, wobei das Leitrohr (50) sich mindestens von einer Entstehungsebene (E) der Schockwelle (S) bis zu dem diffusorseitigem Endabschnitt (15) der Druckgaskammer (20), insbesondere im Wesentlichen bis zu dem zweiten Berstelement (42), erstreckt. The invention relates to a hybrid gas generator (10) comprising a compressed gas chamber (20) and an igniter chamber (36), wherein the igniter chamber (36) with a first bursting element (41) and the pressure gas chamber (20) in a diffusorseitigem end portion (15) a second bursting element (42) is closed. According to the invention, a guide tube (50) for guiding the shockwave (S) is formed in the pressure gas chamber (20), wherein the guide tube (50) extends at least from a formation plane (E) of the shockwave (S) to the diffuser-side end section (15). the pressure gas chamber (20), in particular substantially to the second bursting element (42) extends.
Description
Die Erfindung betrifft einen Hybridgasgenerator, umfassend eine Druckgaskammer und eine Anzünderkammer, wobei die Anzünderkammer mit einem ersten Berstelement und die Druckgaskammer an einem diffusorseitigen Endabschnitt mit einem zweiten Berstelement verschlossen ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridgasgenerators. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gassackmodul mit einem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator oder einem erfindungsgemäßen Gassackmodul.The invention relates to a hybrid gas generator, comprising a compressed gas chamber and an igniter chamber, wherein the igniter chamber is closed with a first bursting element and the compressed gas chamber at a diffuser-side end portion with a second bursting element, according to the preamble of claim 1. Further, the invention relates to a method for operating a hybrid gas generator. Furthermore, the invention relates to an airbag module with a hybrid gas generator according to the invention and a vehicle safety system having a hybrid gas generator according to the invention or a gas bag module according to the invention.
Aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen weiterentwickelten Hybridgasgenerator anzugeben, wobei die Druckgaskammer dünnwandiger ausgelegt werden soll. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein weiterentwickeltes Verfahren zum Betreiben eines Hybridgasgenerators anzugeben. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung ein Gassackmodul sowie ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem weiterentwickelten Hybridgasgenerator anzugeben.The object of the invention is to provide a further developed hybrid gas generator, wherein the pressure gas chamber is to be designed thinner walls. It is another object of the invention to provide a further developed method for operating a hybrid gas generator. In addition, it is an object of the invention to provide an airbag module and a vehicle safety system with a further developed hybrid gas generator.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf einen Hybridgasgenerator durch den Gegenstand des Patentanspruches 1, im Hinblick auf eine Verfahren zu Betreiben eines Hybridgasgenerators durch den Gegenstand des Patentanspruches 8, im Hinblick auf ein Gassackmodul durch den Gegenstand des Patentanspruches 10 und im Hinblick auf ein Fahrzeugsicherheitssystems durch den Patentanspruch 11 gelöst.According to the invention this object is with regard to a hybrid gas generator by the subject-matter of claim 1, with regard to a method for operating a hybrid gas generator by the subject-matter of claim 8, with regard to an airbag module by the subject-matter of
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe sieht die Erfindung einen Hybridgasgenerator, umfassend eine Druckgaskammer und eine Anzünderkammer vor, wobei die Anzünderkammer mit einem ersten Berstelement und die Druckgaskammer an einem diffusorseitigen Endabschnitt mit einem zweiten Berstelement verschlossen ist.To achieve the object mentioned above, the invention provides a hybrid gas generator, comprising a compressed gas chamber and an igniter chamber, wherein the igniter chamber is closed with a first bursting element and the compressed gas chamber at a diffuser-side end portion with a second bursting element.
Erfindungsgemäß ist in der Druckgaskammer ein Leitrohr zum Führen der Schockwelle ausgebildet, wobei das Leitrohr sich mindestens von einer Entstehungsebene der Schockwelle bis zu dem diffusorseitigem Endabschnitt der Druckgaskammer, insbesondere im Wesentlichen bis zum zweiten Berstelement, erstreckt.According to the invention, a guide tube for guiding the shockwave is formed in the pressure gas chamber, wherein the guide tube extends at least from a formation plane of the shockwave to the diffuser-side end section of the pressure gas chamber, in particular essentially to the second burst element.
Das zweite Berstelement wird mit Hilfe der erzeugten Schockwelle geöffnet.The second bursting element is opened by means of the generated shock wave.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass die Schockwelle durch das Bersten des ersten Berstelements erzeugbar ist.In one embodiment of the invention, it is possible that the shockwave can be generated by the rupture of the first rupture element.
Die Wandung der Druckgaskammer ist ein Teil des Außengehäuses des Gasgenerators. Das Leitrohr zum Führen der Schockwelle ist somit innerhalb eines durch das Außengehäuse des Hybridgasgenerators gebildeten Volumens ausgebildet.The wall of the compressed gas chamber is part of the outer casing of the gas generator. The guide tube for guiding the shock wave is thus formed within a volume formed by the outer housing of the hybrid gas generator.
Aufgrund des erfindungsgemäß ausgebildeten Leitrohres wirkt der durch die Schockwelle entstehende hohe Druck lediglich auf das Leitrohr. Mit anderen Worten wird im erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator nur das Leitrohr bzw. nur die Leitrohrwandung durch einen hohen Druck der Schockwelle belastet. Die Druckgaskammer bzw. die Druckgaskammerwandung kann aus diesem Grund dünnwandiger ausgelegt werden.Due to the guide tube according to the invention formed by the shock wave high pressure acts only on the guide tube. In other words, in the hybrid gas generator according to the invention, only the guide tube or only the guide tube wall is loaded by a high pressure of the shock wave. The pressure gas chamber or the Druckgaskammerwandung can be designed thinner walled for this reason.
Der diffusorseitige Endabschnitt der Druckgaskammer ist dem Diffusor des Hybridgasgenerators zugeordnet. Dieser Abschnitt der Druckgaskammer liegt dem Diffusor am nächsten.The diffuser side end portion of the compressed gas chamber is associated with the diffuser of the hybrid gas generator. This section of the pressurized gas chamber is closest to the diffuser.
Bei dem weiteren Endabschnitt der Druckgaskammer handelt es sich um den anzünderseitigen Endabschnitt. Der anzünderseitige Endabschnitt ist der Anzündereinheit zugeordnet. Der anzünderseitige Endabschnitt der Druckgaskammer liegt der Anzündereinheit am nächsten.The other end portion of the pressurized gas chamber is the igniter-side end portion. The lighter side end portion is associated with the ignition unit. The lighter side end portion of the pressurized gas chamber is closest to the igniter unit.
Das Leitrohr erstreckt sich mindestens ausgehend von der Entstehungsebene der Schockwelle bis zu dem diffusorseitigem Endabschnitt der Druckgaskammer. Als Entstehungsebene einer Schockwelle kann die Berstebene des ersten Berstelements angesehen werden. Mit anderen Worten kann die Entstehungsebene der Schockwelle im Wesentlichen der Berstebene des ersten Berstelements entsprechen, da durch ein Bersten des ersten Berstelements die Schockwelle ausgelöst bzw. initiiert wird.The guide tube extends at least from the formation plane of the shock wave to the diffuser-side end portion of the pressure gas chamber. As the formation plane of a shock wave, the bursting plane of the first bursting element can be considered. In other words, the formation plane of the shockwave can substantially correspond to the rupture plane of the first rupture element, since the shockwave is triggered or initiated by bursting of the first rupture element.
Als Endabschnitt der Druckgaskammer kann mindestens das von der Anzünderkammer weg gerichtete bzw. das beabstandete hintere Drittel der Druckgaskammer bezeichnet werden. Am Ende der Druckgaskammer, gegenüberliegend der Anzünderkammer, kann direkt anschließend ein Diffusor eines Gasgenerators ausgebildet sein. Der Diffusor kann den Endabschnitt der Druckgaskammer zumindest abschnittsweise umgreifen bzw. umschließen. Im Endabschnitt der Druckgaskammer kann außerdem ein insbesondere kappenartig oder hülsenartig ausgebildetes Sieb ausgebildet sein. Das Leitrohr kann sich mindestens von der Entstehungsebene der Schockwelle bis zu dem Sieb erstrecken.At least the rear third of the compressed gas chamber directed away from the igniter chamber or the spaced rear third of the compressed gas chamber may be designated as the end section of the compressed gas chamber. At the end of the pressure gas chamber, opposite the igniter chamber, a diffuser of a gas generator can be formed directly thereafter. The diffuser can at least partially surround or enclose the end section of the compressed gas chamber. In the end section of the pressure gas chamber can In addition, a particular cap-like or sleeve-like trained screen may be formed. The guide tube may extend at least from the formation plane of the shock wave to the sieve.
Besonders bevorzugt erstreckt sich das Leitrohr mindestens von der Entstehungsebene der Schockwelle bis zum zweiten Berstelement bzw. im Wesentlichen bis an die nächstliegende Umgebung des zweiten Berstelements heran. Mit anderen Worten erstreckt sich das Leitrohr mindestens von der Entstehungsebene der Schockwelle bis unmittelbar vor das zweite Berstelement. Aufgrund der Führung der Schockwelle mit Hilfe des erfindungsgemäß ausgebildeten Leitrohrs ist eine möglichst verlustfreie Übertragung der Schockwelle möglich. Die Schockwelle wird möglichst verlustfrei geführt. Die Schockwelle nimmt ausgehend von dem ersten Berstelement bis zum zweiten Berstelement hinsichtlich ihrer Stärke nur geringfügig ab. Die Wirksamkeit der Schockwelle wird mit anderen Worten ausgehend vom ersten Berstelement zum zweiten Berstelement äußerst verlustfrei übertragen.Particularly preferably, the guide tube extends at least from the formation plane of the shock wave to the second bursting element or substantially to the nearest surrounding area of the second bursting element. In other words, the guide tube extends at least from the formation plane of the shock wave until just before the second bursting element. Due to the leadership of the shock wave with the help of inventively designed guide tube as lossless transmission of the shock wave is possible. The shock wave is guided as lossless as possible. The shock wave decreases only slightly starting from the first bursting element to the second bursting element in terms of their strength. In other words, the effectiveness of the shock wave is transferred without loss, starting from the first bursting element to the second bursting element.
Da sich das Leitrohr mindestens von der Entstehungsebene der Schockwelle bis zu einem Endabschnitt der Druckgaskammer, insbesondere bis zum zweiten Berstelement, erstreckt, wird die Schockwelle in einer von der Druckgaskammer unabhängigen Kammer, in Bezug auf die Schockwelle, nämlich in den vom Leitrohr begrenzten Volumen erzeugt. Das Leitrohr bzw. die in Bezug auf eine Ausbreitung der Schockwelle von der Druckgaskammer unabhängige Kammer kann speziell für eine starke und robuste Schockwelle ausgelegt werden. Das Leitrohr kann eine entsprechende Materialdicke aufweisen.Since the guide tube extends at least from the formation plane of the shock wave to an end portion of the pressure gas chamber, in particular to the second bursting element, the shock wave is generated in a chamber independent of the pressure gas chamber, with respect to the shock wave, namely in the volume bounded by the guide tube , The guide tube or the chamber independent of the pressure gas chamber with respect to propagation of the shock wave can be designed especially for a strong and robust shock wave. The guide tube may have a corresponding material thickness.
Das Leitrohr weist vorzugsweise ein längliches zylindrisches Gehäuse auf. Die Länge des Leitrohrs kann mindestens der Hälfte der Gesamtlänge des Hybridgasgenerators, insbesondere mindestens 60 % der Gesamtlänge des Hybridgasgenerators, entsprechen.The guide tube preferably has an elongate cylindrical housing. The length of the guide tube may correspond to at least half of the total length of the hybrid gas generator, in particular at least 60% of the total length of the hybrid gas generator.
Das erste Berstelement kann auch als ein im Aktivierungsfall des Hybridgasgenerators die Schockwelle auslösendes Berstelement bezeichnet werden.The first bursting element may also be referred to as a bursting element triggering the shock wave in the case of activation of the hybrid gas generator.
Das erste Berstelement kann
- - als eine Berstscheibe oder Berstmembran ausgebildet sein, wobei die Berstscheibe oder die Berstmembran vorzugsweise mittels eines Berstelementhalters mit einem Gehäuse der Anzünderkammer verbunden sein kann, oder
- - als eine kappenartig oder hülsenartig geformte Berstmembran ausgebildet sein.
- be formed as a rupture disk or bursting membrane, wherein the rupture disk or the bursting membrane may be preferably connected by means of a bursting element holder with a housing of the igniter chamber, or
- - Be designed as a cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane.
Die Berstmembran kann auch ohne Hilfe eines Berstmembranhalters direkt mit bzw. an dem Gehäuse der Anzünderkammer befestigt, insbesondere angeschweißt, sein.The bursting membrane can also be attached directly to or on the housing of the igniter chamber, in particular welded, without the aid of a bursting membrane holder.
Sofern das erste Berstelement als Berstscheibe oder eine Berstmembran ausgebildet ist, die/das mittels eines Berstelementhalters mit dem Gehäuse der Anzünderkammer verbunden ist, wird diese Baugruppe als Verschluss einer Anzünderkammer bezeichnet. Es ist möglich, dass der Berstelementhalter mit dem Gehäuse der Anzünderkammer verschweißt und/oder verklebt und/oder verrastet und/oder verklemmt ist.If the first bursting element is designed as a bursting disk or a bursting membrane which is connected by means of a bursting element holder to the housing of the igniter chamber, this assembly is referred to as a closure of an igniter chamber. It is possible that the bursting element holder is welded to the housing of the igniter chamber and / or adhesively bonded and / or latched and / or clamped.
Bei der Ausbildung des ersten Berstelements als flache Berstscheibe oder als flache Berstmembran erstreckt sich das Leitrohr vorzugsweise von der Entstehungsebene der Schockwelle bis zu dem Endabschnitt der Druckgaskammer. Das Leitrohr ist demzufolge in axialer Verlängerung zur Anzünderkammer ausgebildet.In the formation of the first bursting element as a flat rupture disk or as a flat bursting membrane, the guide pipe preferably extends from the formation plane of the shockwave to the end portion of the pressure gas chamber. The guide tube is therefore formed in the axial extension of the igniter chamber.
Das Leitrohr ist vorzugsweise in axialer Verlängerung zur Anzünderkammer, insbesondere zum Gehäuse der Anzünderkammer, ausgebildet.The guide tube is preferably formed in the axial extension of the igniter chamber, in particular to the housing of the igniter chamber.
Das Berstelement kann auch als eine kappenartig oder hülsenartig geformte Berstmembran ausgebildet sein. Der Hülsenboden oder die Kappenspitze ist dabei von der Anzünderkammer weg gerichtet ausgebildet. Die kappenartig oder hülsenartig geformte Berstmembran kann mindestens eine Sollbruchstelle aufweisen. Vorzugsweise ist in einem Hülsenboden der kappenartig oder hülsenartig geformten Berstmembran mindestens eine Sollbruchstelle ausgebildet. Eine derartige Sollbruchstelle ist durch den Druck in einer Anzünderkammer zu öffnen.The bursting element can also be designed as a cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane. The sleeve bottom or the cap tip is designed to be directed away from the igniter chamber. The cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane may have at least one predetermined breaking point. Preferably, at least one predetermined breaking point is formed in a sleeve bottom of the cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane. Such a predetermined breaking point is to be opened by the pressure in an igniter chamber.
Bei der Ausbildung des ersten Berstelements als eine kappenartig oder hülsenartig geformte Berstmembran kann das Leitrohr örtlich vor der Entstehungsebene der Schockwelle, also in Richtung Anzünderkammer, positioniert bzw. ausgebildet sein. In einem derartigen Fall erstreckt sich das Leitrohr zum Führen der Schockwelle örtlich vor der Entstehungsebene einer Schockwelle bis zu einem Endabschnitt der Druckgaskammer. Die kappenartig oder hülsenartig geformte Berstmembran kann in diesem Fall in das Leitrohr hinein ragen. Bei einer hülsenartig geformten Berstmembran kann der Hülsenboden als Berstebene des ersten Berstelements bezeichnet werden. Bei der Ausbildung des ersten Berstelements als Berstscheibe oder Berstmembran ist die Berstebene die Ebene, in die sich die Berstscheibe oder die Berstmembran maximal bis zum Bersten erstreckt.In the formation of the first bursting element as a cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane, the guide tube can be positioned or formed locally in front of the formation plane of the shock wave, ie in the direction of the igniter chamber. In such a case, the guide tube for guiding the shock wave locally extends in front of the formation plane of a shock wave to an end portion of the compressed gas chamber. The cap-like or sleeve-like shaped bursting membrane can protrude into the guide tube in this case. In a sleeve-like bursting membrane of the sleeve bottom can be referred to as bursting plane of the first bursting element. In the formation of the first bursting element as rupture disk or bursting membrane, the bursting plane is the plane into which the rupture disk or the bursting membrane extends to a maximum extent to rupture.
Das Leitrohr ist vorzugsweise frei von Treibstoff. Im Leitrohr kann allerdings eine geringfügige Menge eines Anzündmittels befindlich sein. Die Druckgaskammer kann mit einem Druckgas aus Helium, einem Helium/Argon-Gemisch oder einem Helium/Argon/Sauerstoff-Gemisch bei einem Druck zwischen 250 bis 1500 bar gefüllt sein.The guide tube is preferably free of fuel. In the guide tube, however, a minor amount of an igniter. The compressed gas chamber may be filled with a compressed gas of helium, a helium / argon mixture or a helium / argon / oxygen mixture at a pressure between 250 to 1500 bar.
Das Gehäuse der Anzünderkammer kann auch als Anzünderträger für einen vorgefertigten Anzünder wirken. In der Anzünderkammer ist ein Anzündmittel, nämlich vorzugsweise eine sogenannte Boosterladung bzw. pyrotechnische Verstärkerladung, befindlich. Mit anderen Worten ist die Anzünderkammer zumindest teilweise mit einem Anzündmittel befüllt. Das Anzündmittel kann Granulat und/oder gepresste Tabletten und/oder Extrudatkörper mit axialen Durchgangskanälen und/oder Extrudatköper ohne axiale Durchgangskanäle aufweisen.The housing of the igniter chamber may also act as an igniter carrier for a prefabricated lighter. In the igniter chamber is a Anzündmittel, namely preferably a so-called booster charge or pyrotechnic amplifier charge, located. In other words, the igniter chamber is at least partially filled with a primer. The igniter can comprise granules and / or pressed tablets and / or extrudate bodies with axial through-channels and / or extrudate bodies without axial through-channels.
Zwischen der Außenseite des Leitrohrs und der Innenwandung der Druckgaskammer ist zumindest bereichsweise eine Brennkammer ausgebildet, in der Treibstoff befindlich ist. Bei der Innenwandung der Druckgaskammer handelt es sich zumindest abschnittsweise um die Innenwandung des Gasgeneratorgehäuses. Demnach kann zwischen der Innenwandung des Gasgeneratorgehäuses und dem Leitrohr eine Brennkammer ausgebildet sein, in der Treibstoff befindlich ist. Der Treibstoff kann in Tablettenform ausgebildet sein. Es ist außerdem möglich, dass der Treibstoff als Stapel von ringförmigen Formkörpern bzw. Segmenten von Ringen ausgebildet ist. Der Treibstoff ist von Druckgas umgeben. Die Brennkammer ist räumlich von dem Raum, in dem die Schockwelle erzeugt und weitergeleitet wird, getrennt, jedoch nicht notwendigerweise fluiddicht davon abgetrennt.Between the outside of the guide tube and the inner wall of the pressure gas chamber, a combustion chamber is at least partially formed, is located in the fuel. The inner wall of the pressure gas chamber is at least partially the inner wall of the gas generator housing. Accordingly, between the inner wall of the gas generator housing and the guide tube, a combustion chamber may be formed, is located in the fuel. The fuel may be in tablet form. It is also possible that the fuel is formed as a stack of annular shaped bodies or segments of rings. The fuel is surrounded by compressed gas. The combustion chamber is physically separate from, but not necessarily fluid-tightly separated from, the space where the shock wave is generated and transmitted.
Das Treibstoffgas, das auch als Treibstoffabbrandgas bezeichnet werden kann, dient beispielsweise zur Füllung eines Luftsacks, insbesondere eines Airbags. Insgesamt muss die Außenwandung bzw. das Außengehäuse des Hybridgasgenerators nicht für die Erzeugung der Schockwelle dimensioniert werden. Es sind keine Aufdickungen oder Durchmesserreduzierungen oder Rollierungen notwendig.The fuel gas, which may also be referred to as fuel combustion gas, serves, for example, for filling an airbag, in particular an airbag. Overall, the outer wall or the outer housing of the hybrid gas generator must not be dimensioned for the generation of the shock wave. No thickening or diameter reduction or rolling is necessary.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Hybridgasgenerators ist des Weiteren kein hoch aufgeladener Anzünder als vorgefertigtes Bauteil notwendig. Vielmehr lässt sich ein günstiger Standardanzünder verwenden, welcher ihm nachgelagerte Anzündmittel entzünden kann.Due to the formation of the hybrid gas generator according to the invention, furthermore, no highly charged lighter is required as a prefabricated component. Rather, it can be a cheap standard lighter use, which can ignite it downstream ignition.
Die Brennkammer weist im Querschnitt vorzugsweise eine Ringform auf. Die Ringform wird aufgrund der Positionierung eines zylindrischen Leitrohrs in einer zylindrischen Druckgaskammer gebildet. Die Brennkammer kann in Längserstreckung bzw. entlang der Längsachse des Hybridgasgenerators mittels eines Brennkammersiebs und/oder einer Begrenzungsscheibe, insbesondere einer Streckmetallscheibe, begrenzt sein. Das Brennkammersieb weist vorzugsweise eine Ringform auf und ist über das Leitrohr gestülpt. Das Brennkammersieb verhindert, dass Treibstoff aus der Brennkammer in den Endabschnitt der Druckgaskammer gelangt. Das Brennkammersieb begrenzt die Brennkammer auf der zu dem Endabschnitt der Druckgaskammer weisenden Seite. Eine Begrenzungsscheibe, insbesondere ein Streckmetallscheibe, kann die Brennkammer in Richtung der Anzünderkammer begrenzen. Es ist möglich, dass lediglich ein Brennkammersieb ausgebildet ist.The combustion chamber preferably has a ring shape in cross-section. The ring shape is formed due to the positioning of a cylindrical guide tube in a cylindrical pressure gas chamber. The combustion chamber may be delimited in the longitudinal extent or along the longitudinal axis of the hybrid gas generator by means of a combustion chamber screen and / or a limiting disk, in particular an expanded metal disk. The combustion chamber screen preferably has a ring shape and is slipped over the guide tube. The combustor screen prevents fuel from entering the end section of the pressurized gas chamber from the combustor. The combustion screen limits the combustion chamber on the side facing the end portion of the pressure gas chamber. A limiting disk, in particular an expanded metal disk, can limit the combustion chamber in the direction of the igniter chamber. It is possible that only one combustion chamber sieve is formed.
Die Begrenzungsscheibe, insbesondere die Streckmetallscheibe, kann auch entfallen. In diesem Fall kann der Treibstoff der Brennkammer auch radial außerhalb der Anzünderkammer ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Brennkammer zumindest abschnittsweise die Anzünderkammer radial umgeben. Vorzugsweise weist der Hybridgasgenerator dann einen Füllkörper auf. Der Füllkörper ist vorzugsweise über die Anzünderkammer gestülpt. Der Füllkörper kann auf einem Sockel der Anzündereinheit bzw. Anzünderkammergehäuses aufliegen. Der Treibstoff der Brennkammer kann sich somit bis hin zu dem Füllkörper erstrecken. Der erfindungsgemäße Hybridgasgenerator kann in diesem Fall mit Zuhilfenahme eines Treibstoffbefülltrichters hergestellt werden. Wenn hierbei der Treibstoff in Form von Treibstoffringen vorliegt, kann auch auf einen Treibstoffbefülltrichter verzichtet werden.The boundary plate, in particular the expanded metal disc, can also be omitted. In this case, the fuel of the combustion chamber may also be formed radially outside the igniter chamber. In other words, the combustion chamber can surround the igniter chamber radially at least in sections. Preferably, the hybrid gas generator then has a filling body. The filler is preferably slipped over the igniter chamber. The filler body can rest on a base of the igniter unit or igniter chamber housing. The fuel of the combustion chamber can thus extend as far as the filling body. The hybrid gas generator according to the invention can be produced in this case with the aid of a fuel filling funnel. If in this case the fuel is in the form of fuel rings, can also be dispensed with a fuel filling funnel.
Das Leitrohr des erfindungsgemäßen Hybridgasgenerators kann mindestens eine Austrittsöffnung zur fluiden Verbindung des Innenbereichs des Leitrohrs mit der Brennkammer aufweisen. Die mindestens eine Austrittsöffnung befindet sich vorzugsweise im vorderen Viertel, insbesondere im vorderen Fünftel, des Leitrohrs. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Austrittsöffnung im Anfangsabschnitt des Leitrohrs, das entgegengesetzt zum Endabschnitt der Druckgaskammer ausgebildet ist, ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitrohr mehrere Austrittsöffnungen auf, die vorzugsweise gleichmäßig in einer Ebene, insbesondere auf einer Kreislinie, im Leitrohrgehäuse verteilt ausgebildet sind.The guide tube of the hybrid gas generator according to the invention may have at least one outlet opening for the fluid connection of the inner region of the guide tube to the combustion chamber. The at least one outlet opening is preferably located in the front quarter, in particular in the front fifth of the guide tube. In other words, the at least one outlet opening is formed in the initial section of the guide tube, which is formed opposite to the end section of the compressed gas chamber. Preferably, the guide tube has a plurality of outlet openings, which are preferably distributed uniformly in a plane, in particular on a circular line, distributed in the guide tube housing.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Austrittsöffnung im Ruhezustand des Hybridgasgenerators verschlossen, insbesondere durch eine Verdämmung. Die fluide Verbindung zwischen dem Innenbereich des Leitrohrs und der Brennkammer ist zum Anzünden des in der Brennkammer befindlichen Treibstoffes notwendig. Die Verdämmung der mindestens einen Öffnung kann zur Verzögerung der Anzündung des Treibstoffes dienen. Außerdem kann die Verdämmung dem Schutz des Treibstoffes vor Schweißspritzern bei einem Befüllschweißen bei der Herstellung des Hybridgasgenerators dienen.Preferably, the at least one outlet opening is closed in the idle state of the hybrid gas generator, in particular by a damming. The fluid connection between the inner region of the guide tube and the combustion chamber is necessary for igniting the fuel located in the combustion chamber. The damming of the at least one opening may serve to delay the ignition of the fuel. In addition, the damming can protect the fuel Weld spatter at a Befüllschweißen in the production of the hybrid gas generator serve.
Nach erfolgter Aktivierung des Hybridgasgenerators kann die Schockwelle zunächst vom ersten geborstenen Berstelement in Richtung des zweiten Berstelements geleitet werden, so dass dieses schnell birst. Anschließend oder gleichzeitig oder geringfügig vor dem Bersten der zweiten Berstmembran kann die Verdämmung der mindestens einen Austrittsöffnung geöffnet werden. Durch diese mindestens eine Austrittsöffnung kann dann heißes Anzündgas und/oder heiße Anzündpartikel von der Anzünderkammer, in die Brennkammer gelangen, um den dort gelagerten Treibstoff anzuzünden. Das Anzünden des Treibstoffes kann somit zeitlich verzögert zur Ausbreitung der Schockwelle erfolgen. Der Treibstoff brennt erfindungsgemäß zeitlich und räumlich getrennt von der im Leitrohr weitergeleiteten Schockwelle ab.After the activation of the hybrid gas generator, the shock wave can first be conducted from the first burst bursting element in the direction of the second bursting element, so that it bursts quickly. Subsequently or at the same time or slightly before the bursting of the second bursting membrane, the damming of the at least one discharge opening can be opened. Hot ignition gas and / or hot ignition particles from the igniter chamber can then enter the combustion chamber through this at least one outlet opening in order to ignite the fuel stored there. The igniting of the fuel can thus be delayed in time for the propagation of the shock wave. The fuel burns according to the invention from time and space separated from the forwarded in the guide tube shock wave.
Das Leitrohr kann zudem mindestens eine weitere Öffnung, nämlich mindestens eine Eintrittsöffnung, insbesondere mehrere Eintrittsöffnungen, aufweisen. Diese mindestens eine Eintrittsöffnung dient zur fluiden Verbindung der Brennkammer mit dem Innenbereich des Leitrohrs derart, dass in der Brennkammer durch einen Abbrand des Treibstoffs erzeugtes Treibstoffgas und/oder zumindest eine Teilmenge des Druckgases, welches sich bereits im Ruhezustand des Hybridgasgenerators in der Brennkammer befindet, von der Brennkammer durch die mindestens eine Eintrittsöffnung in den Innenbereich des Leitrohrs strömen kann. Die mindestens eine Eintrittsöffnung befindet sich vorzugsweise im hinteren Viertel, insbesondere hinteren Fünftel, insbesondere im hinteren Sechstel, des Leitrohrs. Das hintere Ende des Leitrohrs befindet sich im Bereich des Endabschnitts der Druckgaskammer.The guide tube may also have at least one further opening, namely at least one inlet opening, in particular a plurality of inlet openings. This at least one inlet opening is used for fluidly connecting the combustion chamber to the inner region of the guide tube such that fuel gas generated in the combustion chamber by combustion of the fuel and / or at least a partial quantity of the compressed gas which is already in the combustion chamber in the idle state of the hybrid gas generator the combustion chamber can flow through the at least one inlet opening into the inner region of the guide tube. The at least one inlet opening is preferably located in the rear quarter, in particular the rear fifth, in particular in the rear sixth of the guide tube. The rear end of the guide tube is located in the region of the end portion of the pressure gas chamber.
Es ist möglich, dass das Leitrohr am diffusorseitigen Ende düsenartig geformt ist. Bei dem diffusorseitigen Ende handelt es sich um das Ende des Leitrohrs, das dem Diffusor des Hybridgasgenerators am nächsten liegt. Das diffusorseitige Ende ist das Ende, das vom Anzünder des Hybridgasgenerators beabstandet ausgebildet ist. Eine düsenartige Form kann beispielsweise durch eine Kegelstumpfform des Endes des Leitrohrs gebildet werden. Insgesamt ergibt sich eine Querschnittsreduzierung des Leitrohrs am diffusorseitigen Ende. Der Querschnitt des Leitrohrs nimmt am diffusorseitigen Ende entlang der Längsachse in Richtung des Diffusors ab.It is possible that the guide tube is nozzle-shaped at the diffuser end. The diffuser side end is the end of the draft tube that is closest to the diffuser of the hybrid gas generator. The diffuser side end is the end that is spaced from the igniter of the hybrid inflator. A nozzle-like shape can be formed for example by a truncated cone shape of the end of the guide tube. Overall results in a cross-sectional reduction of the guide tube at the diffuser end. The cross section of the guide tube decreases at the diffuser end along the longitudinal axis in the direction of the diffuser.
Vorzugsweise wird eine Querschnittsreduzierung von mindestens 50 %, insbesondere mindestens 60 %, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 75 %, hervorgerufen.Preferably, a cross-sectional reduction of at least 50%, in particular at least 60%, in particular at least 70%, in particular at least 75%, caused.
Eine düsenartige Formung des diffusorseitigen Endes bewirkt, dass die im Leitrohr geführte Schockwelle fokussiert auf das zweite Berstelement gerichtet wird. Die Schockwelle wird dadurch verstärkt. Mit anderen Worten ist das Öffnungs-System per Schockwelle robuster.A nozzle-like shaping of the diffuser-side end causes the shock wave guided in the guide tube to be focused on the second bursting element. The shock wave is thereby amplified. In other words, the opening system is more robust by shock wave.
Des Weiteren wirkt ein düsenartig geformtes diffusorseitiges Ende des Leitrohrs als Rückstau-Element für Anzündschwaden. Verbrennungsprodukte, d.h. Gase und/oder Partikel des Anzündmittels, können verbessert radial nach außen durch Austrittsöffnungen auf den in der Brennkammer anzuzündenden Treibstoff gelenkt werden.Furthermore, a nozzle-like shaped diffuser-side end of the guide tube acts as a backwater element for igniting clouds. Combustion products, i. Gases and / or particles of the igniter, can be improved radially outwardly through outlet openings on the fuel to be ignited in the combustion chamber.
Aufgrund einer düsenförmigen Gestaltung des diffusorseitigen Endes des Leitrohrs steigt der Druck der Schockwellenfront an. Da durch die Reduzierung des Querschnitts des Leitrohrendes der Außenraum um das Leitrohr entsprechend vergrößert werden kann, können Verbrennungsgase, die aus der, das Leitrohr umgebenden Brennkammer, strömen durch den vergrößerten Querschnitt zwischen dem düsenartig geformten Ende und dem Außengehäuse des Hybridgasgenerators zum Auslass des Druckgasbehälters geleitet werden.Due to a nozzle-shaped design of the diffuser-side end of the guide tube, the pressure of the shock wave front increases. Since the reduction of the cross section of the Leitrohrendes the outer space can be increased by the guide tube, combustion gases flowing from the surrounding the guide tube combustion chamber, flow through the enlarged cross section between the nozzle-like shaped end and the outer housing of the hybrid gas generator to the outlet of the gas cylinder become.
Der hohe Druck, der durch eine Schockwelle verursacht wird, bleibt auf das Leitrohr begrenzt. Das Außengehäuse des Hybridgasgenerators wird dadurch entlastet. Aufgrund der Verstärkerfunktion der düsenartigen Formung des diffusorseitigen Endes des Leitrohrs ist ein geringerer Erzeugungsdruck der Schockwelle nötig. Die Anzünderkammer kann somit schwächer dimensioniert werden.The high pressure, which is caused by a shock wave, remains limited to the guide tube. The outer casing of the hybrid gas generator is thereby relieved. Due to the amplifier function of the nozzle-like shaping of the diffuser-side end of the guide tube, a lower generation pressure of the shock wave is necessary. The igniter chamber can thus be dimensioned smaller.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Hybridgasgenerators. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- a) Aktivieren eines Anzünders des Hybridgasgenerators;
- b) Aufbauen eines Berstdrucks in einer Anzünderkammer;
- c) Öffnen eines ersten Berstelements und Erzeugen einer Schockwelle;
- d) Führen der Schockwelle innerhalb eines Leitrohrs, das in ein Außengehäuse des Hybridgasgenerator eingebracht ist, im Wesentlichen bis zu einem zweiten Berstelement;
- e) Ausströmen von Anzündgas und/oder Anzündpartikel aus einem Innenbereich des Leitrohrs durch mindestens eine Austrittsöffnung des Leitrohrs in eine, das Leitrohr umgebende Brennkammer;
- f) Öffnen des zweiten Berstelements;
- g) Erzeugen eines Treibstoffgases in der Brennkammer;
- h) Ausströmen des erzeugten Treibstoffgases durch das geöffnete zweite Berstelement.
- a) activating a lighter of the hybrid gas generator;
- b) establishing a bursting pressure in an igniter chamber;
- c) opening a first bursting element and generating a shockwave;
- d) guiding the shockwave within a guide tube, which is introduced into an outer housing of the hybrid gas generator, substantially up to a second bursting element;
- e) outflow of ignition gas and / or ignition particles from an inner region of the guide tube through at least one outlet opening of the guide tube into a combustion chamber surrounding the guide tube;
- f) opening the second bursting element;
- g) generating a fuel gas in the combustion chamber;
- h) outflow of the generated fuel gas through the opened second bursting element.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Die Schritte d), e) und g) können teilweise zeitgleich durchgeführt werden. Der Treibstoff kann örtlich getrennt und gegebenenfalls zeitversetzt von der sich ausbreitenden Schockwelle abbrennen. Zum Öffnen des zweiten Berstelements dient die Schockwelle. Das erzeugte Treibstoffgas und das in der Druckgaskammer gespeicherte Druckgas dienen zur Füllung eines Luftsacks, insbesondere eines Airbags.The process according to the invention is preferably carried out in the order indicated. The steps d), e) and g) can partly be carried out at the same time. The fuel can be locally separated and optionally burnt off from the propagating shockwave. To open the second bursting element is the shock wave. The generated fuel gas and the compressed gas stored in the pressure gas chamber serve to fill an airbag, in particular an airbag.
Nach dem Öffnen der ersten Berstmembran wird zum einen die Schockwelle initiiert. Zum anderen strömt Anzündgas und/oder Anzündpartikel, welches von dem Anzünder und/oder einem Abbrand von Anzündmittel innerhalb der Anzünderkammer stammt, aus dem Innenbereich des Leitrohrs durch die zumindest ein Austrittsöffnung des Leitrohrs in die das Leitrohr umgebende Brennkammer. Möglicherweise muss vor dem Schritt e) eine Verdämmung, welche die zumindest eine Austrittsöffnung im Ruhezustand des Hybridgasgenerators verschließt, geöffnet bzw. geborsten werden. In der Brennkammer wird der Treibstoff mit Hilfe von dem Anzündgas und/oder Anzündpartikel entzündet. Treibstoff(abbrand)gas strömt daraufhin entlang der Brennkammer und durch ein Brennkammersieb. Das Brennkammersieb dient zur Filterung des Treibstoffgases bzw. Treibstoffabbrandgases. Außerdem wird in diesem Zusammenhang mit dem Durchströmen eines Brennkammersiebes eine Kühlung des Treibstoffabbrandgases bzw. Treibstoffgases bewirkt.After opening the first bursting membrane, the shock wave is initiated on the one hand. On the other hand igniting gas and / or ignition particles, which originate from the lighter and / or a burnup of igniter within the igniter chamber, flows from the inner region of the guide tube through the at least one outlet opening of the guide tube into the combustion chamber surrounding the guide tube. Possibly, prior to step e), a damming which closes the at least one outlet opening when the hybrid gas generator is at rest must be opened or burst. In the combustion chamber, the fuel is ignited with the aid of the ignition gas and / or ignition particles. Fuel (burnout) gas then flows along the combustion chamber and through a combustor screen. The combustion chamber screen is used for filtering the fuel gas or fuel combustion gas. In addition, cooling of the fuel burn-off gas or fuel gas is effected in this connection with the flow through a combustion chamber screen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass in Strömungsrichtung nach dem Brennkammersieb eine Filterscheibe mit einer Öffnung ausgebildet ist.In a further embodiment of the invention, it is possible that in the flow direction after the combustion chamber sieve a filter disk is formed with an opening.
Das Treibstoff(abbrand)gas strömt nach dem Brennkammersieb durch die optionale Filterscheibe.The fuel (burnout) gas flows through the optional filter disc after the combustion chamber screen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann einen Schritt i) umfassen. Im Schritt i) strömt das Treibstoffgas zeitlich vor dem Schritt h) durch mindestens eine Eintrittsöffnung des Leitrohrs von der Brennkammer in den Innenbereich des Leitrohrs. Das Treibstoff(abbrand)gas strömt also in den Innenbereich des Leitrohrs und strömt durch das geöffnete zweite Berstelement aus dem Gasgenerator. Sofern im Endabschnitt der Druckgaskammer ein Sieb ausgebildet ist, strömt das Treibstoff(abbrand)gas durch dieses Sieb in den Diffusor.The method according to the invention may comprise a step i). In step i), the fuel gas flows in front of step h) through at least one inlet opening of the guide tube from the combustion chamber into the inner region of the guide tube. The fuel (combustion) gas thus flows into the interior of the guide tube and flows through the open second bursting element from the gas generator. If a sieve is formed in the end section of the compressed gas chamber, the fuel (combustion) gas flows through this sieve into the diffuser.
Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Gassackmodul mit einem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator. Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Hybridgasgenerators angegeben sind.Another subsidiary aspect of the invention relates to a gas bag module with a hybrid gas generator according to the invention. This results in similar advantages, as they are already indicated in connection with the hybrid gas generator according to the invention and / or with the inventive method for operating a hybrid gas generator.
Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere ein Airbagsystem, mit einem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator oder mit einem erfindungsgemäßen Gassackmodul. Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator und/oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Hybridgasgenerators angegeben sind.Another subsidiary aspect of the invention relates to a vehicle safety system, in particular an airbag system, with a hybrid gas generator according to the invention or with an airbag module according to the invention. This results in similar advantages, as they are already indicated in connection with the hybrid gas generator according to the invention and / or with the inventive method for operating a hybrid gas generator.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying schematic drawings.
Darin zeigen:
-
1 : einen erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 : einen erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
3 : einen erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
1 a hybrid gas generator according to the invention according to a first embodiment; -
2 a hybrid gas generator according to the invention according to a second embodiment; and -
3 a hybrid gas generator according to the invention according to a third embodiment.
Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following, the same reference numbers are used for identical and equivalent parts.
Der in
Die Druckgaskammer
Das in der Anzünderkammer
Das erste Berstelement
Die Berstebene des ersten Berstelements
In der Druckgaskammer
Als Endabschnitt
Zwischen der Außenseite
Im dargestellten Beispiel umgibt die Brennkammer
Das Brennkammersieb
Im Leitrohr
Das Leitrohr
Bei Aktivieren eines erfindungsgemäßen Hybridgasgenerators
In
Das zweite Berstelement
Das Brennkammersieb
Im dargestellten erfindungsgemäßen Hybridgasgenerator brennt der Treibstoff
In
Das dargestellte erste Berstelement
Die Brennkammer
In
Der Aufbau der Anzündereinheit
Das Leitrohr
Das Außengehäuse
Da das Leitrohr
In
Das zweite Berstelement
Das diffusorseitige Ende
Ein Sieb
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- HybridgasgeneratorHybrid gas generator
- 1111
- Außengehäuseouter casing
- 1515
- Endabschnittend
- 1616
- SickeBeading
- 2020
- DruckgaskammerPressure gas chamber
- 2222
- Verjüngungrejuvenation
- 23 23
- Siebscree
- 2424
- Innenabschnittinner portion
- 2525
- Innenwandunginner wall
- 3030
- AnzündereinheitAnzündereinheit
- 3131
- Gehäusecasing
- 3232
- Sockelbase
- 3333
- Anzünderlighter
- 3434
- Anzündmittelignition devices
- 3535
- Füllkörperpacking
- 3636
- AnzünderkammerAnzünderkammer
- 4141
- erstes Berstelementfirst bursting element
- 4242
- zweites Berstelementsecond bursting element
- 4343
- BerstelementhalterBerstelementhalter
- 4444
- Hülsenbodensleeve base
- 4545
- SollbruchstelleBreaking point
- 5050
- Leitrohrguide tube
- 5151
- diffusorseitiges Endediffuser end
- 5252
- Außenseiteoutside
- 5353
- ZusatzaustrittsöffnungAdditional outlet opening
- 5555
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 5656
- Eintrittsöffnunginlet opening
- 6060
- Brennkammercombustion chamber
- 6161
- Füllkörperpacking
- 6262
- Begrenzungsscheibehandguard
- 6565
- Treibstofffuel
- 6666
- BrennkammersiebBrennkammersieb
- 6767
- Filterscheibefilter disc
- 6868
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 6969
- zweiter Abschnitt Brennkammersecond section combustion chamber
- 7070
- zweiter Berstelementhaltersecond burst element holder
- 8080
- Diffusordiffuser
- 8181
- Öffnungopening
- Ee
- Entstehungsebene SchockwelleEmergence level shock wave
- LL
- Längsachselongitudinal axis
- SS
- Schockwelleshockwave
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 20319564 U1 [0002]DE 20319564 U1 [0002]
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2016
- 2016-11-03 DE DE102016120986.4A patent/DE102016120986A1/en active Pending
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