DE102016124680A1

DE102016124680A1 - Gasgenerator, insbesondere pyrotechnischer Gasgenerator, Gassackmodul und Fahrzeugsicherheitssystem

Info

Publication number: DE102016124680A1
Application number: DE102016124680.8A
Authority: DE
Inventors: Elmar Bendel; Sebastian Bierwirth; Anja Esau
Original assignee: TRW Airbag Systems GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator (10), insbesondere einen pyrotechnischen Gasgenerator, umfassend eine Anzündeinheit (20) mit einem Anzünder (21), eine der Anzündeinheit (20) axial nachgelagerte Brennkammer (30) mit einem Brennkammerausgang, wobei in der Brennkammer (30) ein kappenförmiges Brennkammersieb (50) angeordnet ist, das eine anzünderseitige Kappenfläche (51), eine Umfangswand (52) sowie ein brennkammerausgangsseitiges Ende (53) aufweist, wobei in der Kappenfläche (51) Sieböffnungen (54) ausgebildet sind und die Umfangswand (52) in einem Übergangsbereich (55) zum brennkammerausgangsseitigen Ende (53) derart ausgebildet ist, dass mehrere radiale Gasdurchströmöffnungen (56) eine radiale Durchströmungsfläche bilden, wobei zwischen einer Innenseite (15) eines Brennkammergehäuses (37) und dem Brennkammersieb (50) ein Ringspalt (70) gebildet ist, der eine Fluidverbindung zur radialen Durchströmungsfläche bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere einen pyrotechnischen Gasgenerator, umfassend eine Anzündeinheit mit einem Anzünder, eine der Anzündeinheit axial nachgelagerter Brennkammer mit einem Brennkammerausgang, wobei in der Brennkammer ein kappenförmiges Brennkammersieb angeordnet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Gassackmodul. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsicherheitssystem .
Aus dem Stand der Technik sind Brennkammersiebe mit unterschiedlichsten Konstruktionen bekannt. Bei der Ausbildung von Brennkammersieben ist zum einen zu beachten, dass dieses bei der Montage des Gasgenerators einfach handzuhaben, insbesondere einfach zu montieren, ist. Außerdem soll der in der Brennkammer gebildete Raum optimal mit möglichst viel Treibstoff, insbesondere pyrotechnischen Treibstofftabletten befüllt sein, so dass das Brennkammersieb vorzugsweise relativ geringe Ausmaße aufweisen sollte, um innerhalb der Brennkammer möglichst wenig Volumen für den Treibstoff zu blockieren bzw. zu „verbrauchen“. Weiteres Hauptaugenmerk bei der Konstruktion von Brennkammersieben ist es, eine optimale Durchströmung des Brennkammersiebs, insbesondere mit vorzugsweise heißen Abbrandgasen, welche nach Aktivierung des Gasgenerators durch einen Abbrand des Treibstoffs gebildet werden, zu gewährleisten.
Bislang bekannte Brennkammersiebe weisen jeweils Vorteile hinsichtlich einer oder zwei der genannten Anforderungen auf. Allerdings ist bislang kein Brennkammersieb bekannt, das hinsichtlich aller drei Anforderungen, nämlich der einfachen Montage, der guten Durchströmbarkeit sowie der Schaffung eines ausreichenden Platzes bzw. Raumes für Treibstofftabletten, gleichermaßen vorteilhaft ausgebildet ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen weiterentwickelten Gasgenerator mit einem Brennkammersieb anzugeben, wobei das Brennkammersieb hinsichtlich der genannten Anforderungen besonders vorteilhaft ausgebildet ist.
Unter anderem soll zusätzlich ein weiterentwickeltes Gassackmodul angegeben werden. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein weiterentwickeltes Fahrzeugsicherheitssystem zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Gasgenerator, insbesondere im Hinblick auf einen pyrotechnischen Gasgenerator, durch den Gegenstand des Anspruches 1, im Hinblick auf das Gassackmodul durch den Gegenstand des Anspruches 9 und im Hinblick auf das Fahrzeugsicherheitssystem durch den Gegenstand des Anspruches 10 gelöst.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gasgenerators sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator betrifft insbesondere einen Gasgenerator für ein Fahrzeugsicherheitssystem , insbesondere für ein Airbagsystem. Insbesondere betrifft der erfindungsgemäße Gasgenerator einen pyrotechnischen Gasgenerator.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator umfasst eine Anzündeinheit mit einem Anzünder, eine der Anzündeinheit axial nachgelagerte Brennkammer mit einem Brennkammerausgang, wobei in der Brennkammer ein kappenförmiges Brennkammersieb angeordnet ist. Das kappenförmige Brennkammersieb weist eine anzünderseitige Kappenfläche, eine Umfangswand sowie in brennkammerausgangsseitiges Ende auf. In der Kappenfläche sind Sieböffnungen ausgebildet, wobei die Umfangswand in einem Übergangsbereich zum brennkammerausgangsseitigen Ende derartig ausgebildet ist, dass mehrere radiale Gasdurchströmöffnungen eine radiale Durchströmungsfläche bilden. Zwischen einer Innenseite eines Brennkammergehäuses und dem Brennkammersieb ist des Weiteren ein Ringspalt gebildet, der eine Fluidverbindung zur radialen Durchströmungsfläche bildet.
Bevorzugt ist das Brennkammersieb als relativ flaches Bauteil ausgeführt. Das Brennkammersieb ist insbesondere kein längliches, kegelförmiges Brennkammersieb. Das Brennkammersieb umfasst ein erstes anzünderseitiges Ende sowie ein zweites brennkammerausgangsseitiges Ende. Das anzünderseitige Ende liegt dabei nicht an der Anzündeinheit an. Vielmehr ist es von der Anzündeinheit beabstandet. Das anzünderseitige Ende weist zur Anzündeinheit. Das anzünderseitige Ende ist eine anzünderseitige Kappenfläche. Die Kappenfläche ist das der Anzündeinheit nächstgelegene Element bzw. der der Anzündeinheit nächstgelegene Abschnitt des Brennkammersiebs. Die anzünderseitige Kappenfläche ist insbesondere als runde Fläche ausgebildet. Die runde Fläche kann (leicht) gewölbt ausgebildet sein. In der anzünderseitigen Kappenfläche sind Sieböffnungen ausgebildet. Vorzugsweise sind die Sieböffnungen rund ausgebildet. Die Durchmesser der Sieböffnungen sind derart ausgebildet, dass kein Treibstoff, beispielsweise Treibstofftabletten, der in der Brennkammer befindlich ist, durch die Sieböffnungen durchdringen kann.
Die Umfangswand ist vorzugsweise eine rotationssymmetrische Wand. Die Umfangswand bildet einen hohlzylindrischen Bereich des Brennkammersiebs. Es ist möglich, dass die Umfangswand ausgehend von der anzünderseitigen Kappenfläche in Richtung des brennkammerausgangsseitigen Endes hinsichtlich ihres Durchmessers geringfügig zunehmend ausgebildet ist. Des Weiteren ist es möglich, dass die Umfangswand ausgehend von der anzünderseitigen Kappenfläche hinsichtlich ihres Durchmessers zunächst leicht zunehmend verläuft und anschließend in Richtung des brennkammerausgangsseitigen Endes geringfügig konisch zuläuft.
Im Übergangsbereich zum brennkammerausgangsseitigen Ende ist die Umfangswand derart ausgebildet, dass mehrere radiale Gasdurchströmöffnungen eine radiale Durchströmungsfläche bilden. Als radiale Durchströmungsfläche ist vorzugsweise keine zusammenhängende Durchströmungsfläche zu bezeichnen. Vielmehr wird die radiale Durchströmungsfläche als Summe der Flächen mehrerer radialer Gasdurchströmöffnungen gebildet. Vorzugsweise ist die radiale Durchströmungsfläche größer als die Summe der Fläche der auf der gleichen Kreislinie der Durchströmungsfläche befindlichen Umfangswandabschnitte.
Der Übergangsbereich zum brennkammerausgangsseitigen Ende der Umfangswand ist vorzugsweise mindestens in der zum brennkammerausgangsseitigen Ende weisenden unteren Hälfte des Brennkammersiebs, insbesondere im unteren Drittel des Brennkammersiebs, ausgebildet.
Des Weiteren ist zwischen der Innenseite des Brennkammergehäuses und dem Brennkammersieb ein Ringspalt gebildet, der eine Fluidverbindung, vorzugsweise für Abbrandgase, zur radialen Durchströmungsfläche bildet. Insbesondere ist der Ringspalt zwischen der Innenseite des Brennkammergehäuses und der Außenseite des Brennkammersiebs gebildet. Eine entsprechende Ringspalt-Fläche wird zwischen der Innenseite des Brennkammergehäuses und dem Abschnitt des Brennkammersiebs mit dem größten Außendurchmesser bzw. dem größten Außenumfang gebildet.
Im Aktivierungsfall des Gasgenerators strömt das erzeugte Gas bzw. Abbrandgas zum großen Teil durch den zusätzlich gebildeten Ringspalt zwischen dem Brennkammersieb und der Innenseite bzw. Innenwand des Brennkammergehäuses. Zusätzlich strömt das erzeugte Gas durch die Sieböffnungen der Kappenfläche. Sowohl die Sieböffnungen als auch der Ringspalt sind derart dimensioniert, dass keine Treibstoffelemente, insbesondere Treibstofftabletten oder Treibstoff in Form extrudierter Körper mit oder ohne axialen Kanälen und/oder Treibstoff in Form von Granulaten durch die Sieböffnungen oder den Ringspalt fallen können. Die Ringspalt-Fläche stellt also neben den Sieböffnungen in dem Brennkammersieb eine zusätzliche von Gas durchströmbare Fläche bzw. projizierte Querschnittsfläche des Ringspalts dar.
Vorteilhafterweise kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Ringspalts sowie aufgrund der Ausbildung radialer Gasdurchströmöffnungen die Gesamtanzahl der Öffnungen im Brennkammersieb reduziert werden.
Da es sich bei dem Brennkammersieb um ein äußerst flaches Bauteil handelt, welches bei der Herstellung des Gasgenerators zeitlich vor dem Treibstoff montiert wird, kann dieses beim nachfolgenden Einfüllen von Treibstoff in die Brennkammer nicht kippen. Der Platzbedarf des Brennkammersiebs des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist äußerst gering, so dass die Brennkammer mit einem größeren bzw. mit größtmöglichem Festtreibstoffbett gebildet werden kann. Insgesamt ist es aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gasgenerators möglich, sowohl die Länge als auch das Gewicht des Gasgenerators zu reduzieren.
Aufgrund des ausgebildeten Ringspalts wird die Abströmfläche des gebildeten Gases bzw. Abbrandgases stark vergrößert, wobei die Stabilität des Brennkammersiebs aufgrund der Ausbildung vergleichsweise weniger Öffnungen nicht verringert wird.
Die Brennkammer weist vorzugsweise einen den Brennkammerausgang bildenden Brennkammerboden mit einer Auslassöffnung auf. Es ist möglich, dass die Auslassöffnung im nichtaktivierten Zustand des Gasgenerators mittels einer Verdämmung, beispielsweise aus Stahl, Kupfer oder Aluminium, fluiddicht verschlossen ist. Nach Aktivierung des Gasgenerators wird die Verdämmung durch einen ansteigenden Druck in der Brennkammer geöffnet, sodass die Auslassöffnung zur Durchströmung von Gas bzw. Abbrandgas zur Verfügung steht. Vorzugsweise weist die Auslassöffnung einen runden Querschnitt auf. Die von Gas durchströmbare freie Fläche der Auslassöffnung wir hierbei als ein Auslassöffnungsquerschnitt definiert.
Erfindungsgemäß ist das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zum Auslassöffnungsquerschnitt mindestens 1 : 1, vorzugsweise mindestens 1,2 : 1. Dadurch wird die mögliche bzw. dem erzeugten Gas zur Verfügung gestellte Abströmfläche durch den Ringspalt stark vergrößert. Eine Klemmung des Gases im Bereich des Ringspalts wird somit unterbunden, oder anders ausgedrückt ist der Ringspalt nicht die Durchströmöffnung mit der geringsten durchströmbaren Querschnittsfläche bezogen auf den gesamten Strömungsweg des Gases innerhalb des Gasgenerators. Das erzeugte Gas kann also größtenteils über den Ringspalt in Richtung der radialen Durchströmungsfläche strömen und anschließend aus der Brennkammer über die Auslassöffnung strömen.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Brennkammersieb am brennkammerausgangsseitigen Ende mehrere Befestigungslaschen aufweisen, wobei zwischen den Befestigungslaschen die radialen Gasdurchströmöffnungen gebildet sind. Die Befestigungslaschen können auch als Füßchen des Brennkammersiebs bezeichnet werden. Die Befestigungslaschen liegen vorzugsweise auf dem Brennkammerboden und/oder auf einer Verdämmung auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Brennkammersieb mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Befestigungslaschen auf. Die Befestigungslaschen weisen insbesondere einen ersten Abschnitt auf, der die gleiche Orientierung wie die Umfangswand aufweist. Zwischen diesem ersten, insbesondere ersten vertikalen, Abschnitt der Befestigungslaschen sind insbesondere die radialen Gasdurchströmöffnungen ausgebildet. Des Weiteren umfassen die Befestigungslaschen vorzugsweise zweite von der Umfangswand senkrecht abstehende Abschnitte auf. Diese senkrecht abstehenden Abschnitte dienen zur Auflage der Befestigungslaschen auf dem Brennkammerboden. Mit anderen Worten dienen die Befestigungslaschen der radialen Fixierung des Brennkammersiebs in der Brennkammer, insbesondere auf dem Brennkammerboden.
Insbesondere beträgt das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts zu der radialen Durchströmungsfläche (im Wesentlichen) 1 : 1. Der Wert der radialen Durchströmungsfläche wird durch Addition aller Flächen der radialen Gasdurchströmöffnungen gebildet. Insbesondere betrifft der Wert der radialen Durchströmungsfläche den Wert aller Öffnungen zwischen den Befestigungslaschen.
Insbesondere beträgt das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts zur Gesamtfläche der Sieböffnungen (im Wesentlichen) mindestens 2 : 1, insbesondere 1 : 1. Die Gesamtfläche der Sieböffnungen wird insbesondere durch Addition aller Flächen der Sieböffnungen gebildet.
Die durch die Sieböffnungen gebildete Abströmfläche sollte demnach vorzugsweise nicht kleiner sein als die Hälfte des Auslassöffnungsquerschnitts. Dadurch wird eine ausreichende Gasabströmung gewährleistet.
Des Weiteren ist es möglich, dass das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zur Gesamtfläche der Sieböffnungen (im Wesentlichen) 1 : 1 beträgt.
Es ist ersichtlich, dass gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung die unterschiedlich gebildeten Abströmflächen ungefähr das gleiche Verhältnis zueinander aufweisen. Das heißt: Auslassöffnungsquerschnitt = Radiale Durchströmungsfläche = Ringspalt-Fläche = Gesamtfläche der Sieböffnungen. Als technischer Effekt hieraus ergibt sich, dass sich eine im Wesentlichen gleichmäßige bzw. gleichförmige Strömung von Gas ausbilden kann. In anderen Worten ausgedrückt, findet entlang des Stömungsweges des Gases durch den Gasgenerator an keiner der vorgenannten Flächen, welche von dem Gas durchströmbar sind, eine signifikante Einschnürung bzw. ein sogenanntes Klemmen der Strömung des Gases statt.
Bei der Ausbildung eines Brennkammersiebs mit Befestigungslaschen, insbesondere mit Füßchen, ist es möglich, dass das Verhältnis des Durchmessers des Brennkammersiebs zur Höhe des Brennkammersiebs (im Wesentlichen) 3 : 1 beträgt. Als Höhe des Brennkammersiebs ist die Erstreckung ausgehend von der anzünderseitigen Kappenfläche bis zum brennkammerausgangsseitigen Ende zu verstehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können an der Umfangswand des Brennkammersiebs mehrere, insbesondere rechteckige oder fensterartige, Gasdurchströmöffnungen ausgebildet sein, die durch Stege voneinander getrennt sind. Vorzugsweise sind die Stege mit einem ringförmigen Umfangsflansch verbunden. Die insbesondere rechteckigen oder fensterartigen Gasdurchströmöffnungen bilden zusammen die bereits beschriebene radiale Durchströmungsfläche. Zwischen den Gasdurchströmöffnungen sind zur Stabilisierung des Brennkammersiebs mehrere Stege ausgebildet. Die Stege verlaufen vertikal, d.h. in Richtung der Höhe des Brennkammersiebs.
Es ist möglich, dass das Brennkammersieb einen ringförmigen Umfangsflansch aufweist. Der ringförmige Umfangsflansch steht im Wesentlichen senkrecht von der Umfangswand ab. Der Umfangsflansch dient insbesondere zur radialen Fixierung des Brennkammersiebs in der Brennkammer, insbesondere zur radialen Fixierung am Brennkammerboden. Die Stege sind vorzugsweise mit diesem ringförmigen Umfangsflansch verbunden. Mit anderen Worten sind die, insbesondere rechteckigen oder fensterartigen, Gasdurchströmöffnungen zwischen dem ringförmigen Umfangsflansch und den Stegen der Umfangswand gebildet.
Aufgrund der Ausbildung von Stegen, die mit einem ringförmigen Umfangsflansch verbunden sind, wird eine geschlossene Kontur des brennkammerausgangsseitigen Endes des Brennkammersiebs gebildet. Dies dient insbesondere dazu, dass sich die Stege bei der Herstellung des Gasgenerators nicht verhaken können, insbesondere dann, wenn an der Fertigungslinie eine Vielzahl von Brennkammersieben als Schüttgut in einem Wendelförderer der Montagelinie zugeführt werden.
Bei einer derartigen Ausführungsform der Erfindung, d.h. bei Ausbildung von Gasdurchströmöffnungen, die durch Stege voneinander getrennt sind, kann das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zum Auslassöffnungsquerschnitt (im Wesentlichen) mindestens 1,5 : 1, vorzugsweise mindestens 2 : 1, betragen. Mit anderen Worten ist die Ringspalt-Fläche mindestens 1,5-, vorzugsweise 2-mal größer als der Auslassöffnungsquerschnitt.
Des Weiteren kann das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts zur radialen Durchströmungsfläche (im Wesentlichen) 1 : 1,5 betragen. Des Weiteren kann das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts zur Gesamtfläche der Sieböffnungen im Wesentlichen 1 : 0,8 betragen. Prinzipiell ist darauf zu achten, dass eine ausreichende Gasabströmung durch die Ringspalt-Fläche und die radiale Durchströmungsfläche gegeben ist.
Das Verhältnis des Durchmessers des Brennkammersiebs zur Höhe des Brennkammersiebs kann gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung (im Wesentlichen) 2,6 : 1 betragen.
Aufgrund der konstruktiven Ausbildung des Brennkammersiebs kann dieses als kostengünstiges Tiefziehteil hergestellt werden.
Es ist möglich, dass in der Brennkammer des Gasgenerators zwei Pyrotechnik-Befüllungen befindlich sind. Dabei handelt es sich um eine Anzündmischung und das Festtreibstoffbett. Vorzugsweise weist der Gasgenerator ein Füllkörperelement auf, das im Ruhezustand des Gasgenerators zwischen der Anzündmischung und dem Festtreibstoffbett bewegbar angeordnet ist. Da das Füllkörperelement zwischen der Anzündmischung und dem Festtreibstoffbett angeordnet ist, beabstandet das Füllkörperelement die Anzündmischung und das Festtreibstoffbett voneinander. Mit anderen Worten dient das Füllkörperelement als trennendes Bauteil zwischen der Anzündmischung und dem Festtreibstoffbett.
Die Anzündmischung und/oder das Festtreibstoffbett umfasst eine Vielzahl von Formkörpern. Beispielsweise ist die Anzündmischung und/oder das Festtreibstoffbett aus gepressten Tabletten und/oder aus extrudierten Körpern mit oder ohne axiale Kanäle und/oder aus Granulaten und/oder gepressten oder extrudierten Ringen bzw. einem Monolithen gebildet. Die Anzündmischung und das Festtreibstoffbett können eine identische oder eine voneinander sich unterscheidende chemische Zusammensetzung aufweisen. Die Größe der Formkörper der Anzündmischung und des Festtreibstoffbetts können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Das Füllkörperelement fixiert mit anderen Worten die beiden Pyrotechnik-Befüllungen des Gasgenerators im Ruhezustand des Gasgenerators. Eine Relativbewegung der einzelnen Formkörper zueinander in einer der Pyrotechnik-Befüllungen wird unterbunden bzw. vermieden. Dies vermeidet u.a. Schüttelgeräusche bzw. Rasselgeräusche. Zusätzlich gleicht das Füllkörperelement Fülltoleranzen von beiden Pyrotechnik-Befüllungen aus.
Das Füllkörperelement kann mehrteilig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass das Füllkörperelement eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, umfasst. Mindestens ein stirnseitiger Endabschnitt der Feder kann verjüngende Windungen aufweisen. Vorzugsweise weisen beiden stirnseitigen Endabschnitte verjüngende Windungen auf. Als stirnseitige Endabschnitte der Feder sind die Abschnitte zu verstehen, die zur Anzündmischung und/oder zum Festtreibstoffbett weisen.
Es ist möglich, dass das Füllkörperelement an mindestens einem stirnseitigen Endabschnitt der Feder ein, insbesondere lochplattenartiges und/oder gitterartiges und/oder steckgitterartiges, Abschlusselement aufweist. Mindestens ein stirnseitiges Abschlusselement kann als scheiben- und/oder plattenartiges Element ausgebildet sein. Außerdem ist es möglich, dass das Abschlusselement konkav oder konvex gewölbt ausgebildet ist.
Im Rahmen eines nebengeordneten Aspekts beruht die Erfindung auf dem Gedanken, ein Gassackmodul mit einem vorbeschriebenen Gasgenerator anzugeben. Das erfindungsgemäße Gassackmodul umfasst des Weiteren einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und eine Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug. Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gasgenerator angegeben sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Fahrzeugsicherheitssystem , insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem zuvor beschriebenen Gasgenerator, einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines, insbesondere zuvor beschriebenen, Gassackmoduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist. Dabei kann es sich bei dem Gasgenerator insbesondere um einen Fahrer-, Beifahrer-, Seiten-, Knie- oder Fenster-Airbaggasgenerator handeln.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystem ergeben sich ähnliche Vorteile, wie diese bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gasgenerator angegeben sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Darin zeigen:

1 eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator;
2a und 2b verschiedene Ansichten auf ein Brennkammersieb des erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform; und
3a und 3b verschiedene Ansichten eines Brennkammersiebs gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Bauteile und Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
In 1 ist ein Gasgenerator 10 in Form eines langgestreckten Rohrgasgenerators gezeigt. Das Außengehäuse 11 hat eine Gesamtlänge, die mehr als das 4-fache, insbesondere mehr als das 8-fache, seines Durchmessers beträgt. An dem dargestellten linken Ende des Gasgenerators 10 ist eine Anzündeinheit 20 mit einem Anzünder 21 ausgebildet. Die Anzündeinheit 20 kann eine vorgefertigte, in sich geschlossene Einheit, sein.
An die Anzündeinheit 20 axial nachgelagert ist eine Brennkammer 30 ausgebildet. In der Brennkammer 30 ist ein pyrotechnisches Festtreibstoffbett 31 sowie eine Anzündmischung 32 befindlich. Sowohl das Festtreibstoffbett 31 als auch die Anzündmischung 32 sind lediglich schemenhaft dargestellt. Das Festtreibstoffbett 31 besteht aus einer Schüttung einzelner Treibstofftabletten. Die Anzündmischung 32 besteht ebenfalls aus einer Schüttung einzelner pyrotechnischer Formkörper. Die dargestellten Lücken zwischen den einzelnen Treibstofftabletten bzw. den pyrotechnischen Formkörpern sind in einem verwirklichten Gasgenerator 10 nicht derart groß, insbesondere kontaktieren die einzelnen Treibstofftabletten bzw. die pyrotechnischen Formkörpern untereinander.
Die Anzündmischung 32 ist in einem ersten Abschnitt 33 der Brennkammer 30 angeordnet. Das Festtreibstoffbett 31 ist hingegen in einem zweiten Abschnitt 34 der Brennkammer 30 befindlich. Der erste Abschnitt 33 der Brennkammer 30 reicht von der Anzündeinheit 20 bis zu einem Füllkörperelement 40. Der zweite Abschnitt 34 der Brennkammer 30 ist als darauffolgender Abschnitt der Brennkammer 30 zu verstehen, der zwischen dem Füllkörperelement 40 und einem Brennkammerboden 35 ausgebildet ist.
Zwischen der Anzündmischung 32 und dem Festtreibstoffbett 31 ist das Füllkörperelement 40 bewegbar bzw. verschiebbar angeordnet. Das Füllkörperelement 40 ist nicht mit einer Innenseite 15 des Außengehäuses 11 verbunden. Es ist möglich, dass das Füllkörperelement 40 zumindest abschnittsweise an der Innenseite 15 des Außengehäuses 11 anliegt. Allerdings ist das Füllkörperelement 40 nicht an die Innenseite 15 des Außengehäuses 11 fixiert.
In 1 wird der erfindungsgemäße Gasgenerator 10 in einem Ruhezustand, d.h. in einem nichtaktivierten Zustand dargestellt. Der Anzünder 21 ist demnach nicht gezündet. Das Füllkörperelement 40 ist im Ruhezustand des Gasgenerators 10 derart zwischen der Anzündmischung 32 und dem Festtreibstoffbett 31 angeordnet, dass das Füllkörperelement 40 die Anzündmischung 32 und das Festtreibstoffbett 31 in ihren Lagen bzw. in ihren entsprechenden Positionen fixiert. Das Füllkörperelement 40 gleicht Befüll-Toleranzen beider Pyrotechnik-Befüllungen, aus.
Das Füllkörperelement 40 ist federnd ausgebildet und weist mehrere Bauteile auf. Im dargestellten Beispiel umfasst das Füllkörperelement 40 eine Feder 41. Die Feder 41 ist als Schraubenfeder ausgebildet und weist stirnseitige Abschlusselemente 42 und 43 auf. Die dargestellten Abschlusselemente 42 und 43 sind scheibenartig ausgebildet und weisen axiale Öffnungen auf, so dass das Füllkörperelement 40 im Funktionsfall des Gasgenerators 10 von Gas, insbesondere axial, durchströmbar ist.
Ein Brennkammerausgang der Brennkammer wird durch den Brennkammerboden 35 und eine darin ausgebildete Auslassöffnung 36 gebildet. Vor dem Brennkammerboden 35 bzw. auf dem Brennkammerboden 35 aufliegend ist ein Brennkammersieb 50 ausgebildet. Das kappenförmige Brennkammersieb 50 weist eine anzünderseitige Kappenfläche 51 auf. Das heißt, dass die Kappenfläche 51 in Richtung der Anzündeinheit 20 bzw. in Richtung des Anzünders 21 weist. Es ist zu erkennen, dass das Brennkammersieb 50 relativ flach ausgebildet ist. Insbesondere ist das Brennkammersieb 50 nicht in Form eines langgestreckten Kegels ausgebildet. Des Weiteren umfasst das Brennkammersieb 50 eine Umfangswand 52 sowie ein brennkammerausgangsseitiges Ende 53. In der Kappenfläche 51 sind Sieböffnungen 54 ausgebildet. Des Weiteren weist die Umfangswand 52 in einem Übergangsbereich 55 zum brennkammerausgangsseitigen Ende 53 radiale Gasdurchströmöffnungen 56 auf. Die radialen Gasdurchströmöffnungen 56 ergeben durch Addition ihrer einzelnen Durchströmöffnungsflächen eine radiale Durchströmungsfläche.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass zwischen der Innenseite 15 eines Brennkammergehäuses 37 und dem Brennkammersieb 50 ein Ringspalt 70 ausgebildet ist. Bei dem Brennkammergehäuse 37 handelt es sich im vorliegenden Fall um das Außengehäuse 11 des Gasgenerators. Der Ringspalt 70 ermöglicht eine Fluidverbindung, insbesondere für ein Abbrandgas, von der Brennkammer 30 zu der radialen Durchströmungsfläche bzw. zu den radialen Gasdurchströmöffnungen 56.
In 1 ist des Weiteren eine Verdämmung 80 zu erkennen. Diese ist zwischen dem Brennkammersieb 50 und dem Brennkammerboden 35 ausgebildet. Die Verdämmung 80 ist im Ruhezustand des Gasgenerators fluiddicht ausgebildet und wird im Funktionsfall des Gasgenerators 10 durch einen ansteigenden Druck des Abbrandgases in der Brennkammer 30 zerstört bzw. geöffnet.
Im Funktionsfall wird das in der Brennkammer 30 erzeugte Gas bzw. Abbrandgas im Wesentlichen in axialer Richtung, nämlich in einer Strömungsrichtung S, in Richtung der Auslassöffnung 36 hin strömen. Bei der Strömungsrichtung S handelt es sich also um eine Hauptsrömungsrichtung des Gases innerhalb des Gasgenerators, welche axial, also im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse L des Gasgenerators, verläuft und in eine Richtung ausgehend von dem Anzünder 21 hin zu dem Brennkammerboden 35 gerichtet ist. Dabei wird das Gas teilweise durch die Sieböffnungen 54 in Richtung der Auslassöffnung 36 strömen. Des Weiteren wird ein großer Anteil des Gases durch den Ringspalt 70 und anschließend durch die radialen Gasdurchströmöffnungen 56 in Richtung der Auslassöffnung 36 strömen. Dem Brennkammerboden 35 bzw. der Auslassöffnung 36 ist axial nachgelagert ein Filterpaket 90 in einer eigenen abgeschlossenen Filterkammer angeordnet. Nach Durchströmen des Filterpakets 90 kann das erzeugte Gas beispielsweise in eine Diffusorkammer bzw. einen Diffusorabschnitt (nicht dargestellt) strömen, um von dort in einen aufblasbaren Luftsack (nicht dargestellt) weiter zu strömen.
Da das erzeugte Gas zum großen Teil durch den Ringspalt 70 zwischen dem Brennkammersieb 50 und der Innenwand 15 des Brennkammergehäuses 37 strömt, kann die Anzahl der Sieböffnungen im Brennkammersieb 50 gering gehalten bzw. reduziert werden. Aufgrund des Ringspaltes 70 wird die Abströmfläche für das erzeugte Gas stark vergrößert, wobei die Stabilität des Brennkammersiebs 50 aufgrund der geringeren Anzahl von Öffnungen nicht verringert wird.
Das in 1 im Längsschnitt dargestellte Brennkammersieb 50 ist in den 2a und 2b detaillierter dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass es sich bei dem Brennkammersieb 50 um ein rotationssymmetrisches Bauteil handelt. In der anzünderseitigen Kappenfläche 51 sind mehrere Sieböffnungen 54 ausgebildet. Die Kappenfläche 51 ist eine im Wesentlichen kreisrunde Fläche. An dem brennkammerausgangsseitigen Ende 53 sind vier Befestigungslaschen 57 ausgebildet. Zwischen den Befestigungslaschen 57 werden die radialen Gasdurchströmöffnungen 56 gebildet. Die Befestigungslaschen 57 bestehen im Wesentlichen aus zwei Abschnitten. Bei einem ersten Abschnitt 58 der Befestigungslasche 57 handelt es sich um einen vertikalen Abschnitt, der die gleiche Orientierung wie die Umfangswand 52 aufweist. Ein zweiter Abschnitt 59 der Befestigungslaschen 57 stellt hingegen ein um 90 Grad von der Umfangswand 52 bzw. vom ersten Abschnitt 58 abstehendes Element dar. Die zweiten Abschnitte 59 liegen auf einer gemeinsamen Umfangslinie (siehe 2b). Die radialen Gasdurchströmöffnungen 56 werden insbesondere aufgrund der ersten Abschnitte 58, d.h. der vertikalen Abschnitte, der Befestigungslaschen 57 gebildet.
Das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnittes Q_A (siehe 1) zu der Ringspalt-Fläche beträgt im vorliegenden Beispiel 1 : 1. Die Ringspalt-Fläche wird zwischen der Innenseite 15 des Brennkammergehäuses 37 und dem größten Außendurchmesser D_G (siehe 2b) gebildet.
Das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts Q_A zu der radialen Durchströmungsfläche beträgt im Wesentlichen ebenfalls 1 : 1. Die radiale Durchströmungsfläche wird durch Addition der jeweiligen Flächen aller radialer Gasdurchströmöffnungen 56 gebildet.
Das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnittes Q_A zur Gesamtfläche der Sieböffnungen 54 beträgt mindestens 2 : 1, insbesondere im Wesentlichen 1 : 1. Insbesondere gilt, dass die Gesamtfläche der Sieböffnungen 54 vorzugsweise nicht kleiner ist als der Auslassöffnungsquerschnitt Q_A .
Das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zur Gesamtfläche der Sieböffnungen 54 beträgt im Wesentlichen ebenfalls 1 : 1.
Das Verhältnis des Durchmessers D_G des Brennkammersiebs 50 zur Höhe H (siehe 1) des Brennkammersiebs 50 beträgt im vorliegenden Beispiel der 2a und 2b im Wesentlichen 3 : 1.
In den 3a und 3b wird eine weitere Ausführungsform eines Brennkammersiebs 50 dargestellt. In der anzünderseitig ausgebildeten Kappenfläche 51 sind ebenfalls Sieböffnungen 54 ausgebildet. Das brennkammerausgangsseitige Ende 53 ist in dieser Ausführungsform als ringförmiger Umfangsflansch 60 ausgebildet. Zwischen der Kappenfläche 51 und dem ringförmigen Umfangsflansch 60 ist die Umfangswand 52 ausgebildet. Im Übergangsbereich 55 zum brennkammerausgangsseitigen Ende 53 bzw. zum ringförmigen Umfangsflansch 60 sind radiale Gasdurchströmöffnungen 56 ausgebildet. Diese sind im vorliegenden Fall im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Zwischen den radialen Gasdurchströmöffnungen 56 sind Stege 61 ausgebildet. Die Stege 61 sind mit dem ringförmigen Umfangsflansch 60 verbunden. Die radiale Durchströmungsfläche wird durch Addition der jeweiligen Flächen aller radialer Gasdurchströmöffnungen 56 gebildet. Der Ringspalt 70 wird im vorliegenden Fall zwischen der Innenseite 15 des Brennkammergehäuses 37 und dem größten Außenduchmesser D_G der Umfangswand 52 gebildet.
Das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zum Auslassöffnungsquerschnitt Q_A beträgt im vorliegenden Fall 2 : 1. Das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnittes Q_A zur radialen Durchströmungsfläche beträgt im Wesentlichen 1 : 1,5. Das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts Q_A zur Gesamtfläche der Sieböffnungen 54 beträgt im vorliegenden Fall 1 : 0,8. Prinzipiell sollte stets eine ausreichende Gasabströmung durch den Ringspalt 70 und aufgrund der radialen Gasdurchströmöffnungen 56 gegeben ist. Das Verhältnis des Durchmessers D_G des Brennkammersiebs 50 zur Höhe H beträgt im vorliegenden Fall 2,6 : 1.
Bezugszeichenliste

10: Gasgenerator
11: Außengehäuse
15: Innenseite
20: Anzündeinheit
21: Anzünder
30: Brennkammer
31: Festtreibstoffbett
32: Anzündmischung
33: Erster Abschnitt Brennkammer
34: Zweiter Abschnitt Brennkammer
35: Brennkammerboden
36: Auslassöffnung
37: Brennkammergehäuse
40: Füllkörperelement
41: Feder
42, 43: Stirnseitiges Abschlusselement
50: Brennkammersieb
51: Kappenfläche
52: Umfangswand
53: Brennkammerausgangsseitiges Ende
54: Sieböffnung
55: Übergangsbereich
56: Radiale Gasdurchströmöffnung
57: Befestigungslasche
58: Erster Abschnitt Befestigungslasche
59: Zweiter Abschnitt Befestigungslasche
60: Ringförmiger Umfangsflansch
61: Steg
70: Ringspalt
80: Verdämmung
90: Filterpaket
D_G: Größter Außendurchmesser
L: Längsachse
Q_A: Auslassöffnungsquerschnitt
S: Strömungsrichtung
H: Höhe Brennkammersieb

Claims

Gasgenerator (10), insbesondere pyrotechnischer Gasgenerator, umfassend eine Anzündeinheit (20) mit einem Anzünder (21), eine der Anzündeinheit (20) axial nachgelagerte Brennkammer (30) mit einem Brennkammerausgang, wobei in der Brennkammer (30) ein kappenförmiges Brennkammersieb (50) angeordnet ist, das eine anzünderseitige Kappenfläche (51), eine Umfangswand (52) sowie ein brennkammerausgangsseitiges Ende (53) aufweist, wobei in der Kappenfläche (51) Sieböffnungen (54) ausgebildet sind und die Umfangswand (52) in einem Übergangsbereich (55) zum brennkammerausgangsseitigen Ende (53) derart ausgebildet ist, dass mehrere radiale Gasdurchströmöffnungen (56) eine radiale Durchströmungsfläche bilden, wobei zwischen einer Innenseite (15) eines Brennkammergehäuses (37) und dem Brennkammersieb (50) ein Ringspalt (70) gebildet ist, der eine Fluidverbindung zur radialen Durchströmungsfläche bildet.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (30) einen den Brennkammerausgang bildenden Brennkammerboden (35) mit einer Auslassöffnung (36) aufweist, wobei das Verhältnis einer Ringspalt-Fläche zu einem Auslassöffnungsquerschnitt (Q_A) mindestens 1:1, vorzugsweise mindestens 1,2 : 1, beträgt.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkammersieb (50) am brennkammerausgangsseitigen Ende (53) mehrere Befestigungslaschen (57) aufweist, wobei zwischen den Befestigungslaschen (57) die radialen Gasdurchströmöffnungen (56) gebildet sind.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts (Q_A) zu der radialen Durchströmungsfläche im Wesentlichen 1 : 1 beträgt und/oder das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts (Q_A) zur Gesamtfläche der Sieböffnungen (54) im Wesentlichen mindestens 2 : 1, insbesondere 1 : 1, beträgt und/oder das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zur Gesamtfläche der Sieböffnungen (54) im Wesentlichen 1 : 1 beträgt.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (D_G) des Brennkammersiebs (50) zur Höhe (H) des Brennkammersiebs (50) im Wesentlichen 3 : 1 beträgt.
Gasgenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangswand (52) des Brennkammersiebs (50) die mehreren, insbesondere rechteckige oder fensterartige, Gasdurchströmöffnungen (56) ausgebildet sind, die durch Stege (61) voneinander getrennt sind, wobei die Stege (61) vorzugsweise mit einem ringförmigen Umfangsflansch (60) verbunden sind.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Ringspalt-Fläche zum Auslassöffnungsquerschnitt (Q_A) im Wesentlichen mindestens 1,5 : 1, vorzugsweise mindestens 2 : 1, beträgt und/oder das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts (Q_A) zur radialen Durchströmungsfläche im Wesentlichen 1 : 1,5 beträgt und/oder das Verhältnis des Auslassöffnungsquerschnitts (Q_A) zur Gesamtfläche der Sieböffnungen (54) im Wesentlichen 1 : 0,8 beträgt.
Gasgenerator (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (D_G) des Brennkammersiebs (50) zur Höhe (H) des Brennkammersiebs (50) im Wesentlichen 2,6 : 1 beträgt.
Gassackmodul mit einem Gasgenerator (10), einem von dem Gasgenerator (10) aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem Gasgenerator (10), einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines Gassackmoduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator (10) bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.