DE102018112010A1 - Treibstoffkäfig für einen gasgenerator, gasgenerator mit einem solchen treibstoffkäfig, betriebsverfahren und verfahren zum führen einer schockwelle eines gasgenerators - Google Patents

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Daniel Hillmann
Lorenz Seidl
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Treibstoffkäfig (10) für einen Gasgenerator, insbesondere für einen Rohrgasgenerator eines Gassackmoduls, mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper (11), der entlang seiner Längsachse (L) eine Gaseinströmöffnung (12a) einerseits und eine Gasausströmöffnung (12b) andererseits bildet, wobei in einer Umfangswandung (12) des Grundkörpers (11) wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (11) im Bereich der Gasausströmöffnung (12c) einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen (11c) aufweist, der wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung (14) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Treibstoffkäfig für einen Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Gasgenerator mit einem solchen Treibstoffkäfig. Die Erfindung befasst sich außerdem mit einem Gassackmodul, das einen solchen Gasgenerator aufweist. Weiterhin zeigt die Erfindung ein Betriebsverfahren eines Gasgenerators sowie ein Verfahren zum Führen einer Schockwelle in einem Gasgenerator auf.
  • Ein Treibstoffkäfig mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus EP 2 471 692 B1 bekannt.
  • Im Allgemeinen erfüllt ein Treibstoffkäfig eines Gasgenerators mehrere Funktionen. Im eingebauten Zustand begrenzt der Treibstoffkäfig insbesondere eine Treibstoffkammer, in welcher pyrotechnische Treibstoffkörper positioniert sind. Die Treibstoffkörper können beispielsweise, wie dies in der EP 2 471 692 B1 gezeigt ist, Treibstofftabletten umfassen. Insofern dient der Treibstoffkäfig also dazu, die Treibstoffkörper innerhalb des Gasgenerators zu positionieren. Gleichzeitig ist es Zweck des Treibstoffkäfigs, die Strömung eines Anzündgases von einer Anzündereinheit in die Treibstoffkammer zu ermöglichen, um den Treibstoff durch die Anzündgase bestimmungsgemäß zu entzünden bzw. anzuzünden, damit dieser durch einen bestimmungsgemäßen Abbrand ein Treibgas erzeugen kann, welches beispielsweise zur Füllung eines Luftsackes durch den Gasgenerator bereitgestellt werden kann. Dazu weist der bekannte Treibstoffkäfig entlang seiner Längsachse einerseits eine Gaseinströmöffnung auf, die an einem der Anzündereinheit zugewandten axialen Ende seines rohrförmigen Grundkörpers angeordnet ist. Über die Gaseinströmöffnung kann aus der Anzündereinheit ausgestoßenes Anzündgas zunächst in das Innere des Treibstoffkäfigs strömen. Ferner sind in dem bekannten Treibstoffkäfig radial angeordnete Durchlassöffnungen vorgesehen, durch welche ein Teil des einströmenden Anzündgases nach außerhalb des Treibstoffkäfigs, konkret in die um den Treibstoffkäfig herum gebildete Treibstoffkammer, einströmen kann. Auf diese Weise gelangt das Anzündgas in Kontakt mit den Treibstoffkörpern, die als Treibstoffbett in der Treibstoffkammer angeordnet sind. Die Treibstoffkörper werden durch das heiße Anzündgas entzündet und setzen das Treibgas frei. Dieses strömt bei dem bekannten Treibstoffkäfig über dieselben Gasdurchlassöffnungen, durch welche das Anzündgas in die Treibstoffkammer gelangt ist, wieder in das Innere des Treibstoffkäfigs und wird dann über eine axial der Gaseinströmöffnung gegenüberliegende Gasausströmöffnung aus dem Treibstoffkäfig hinausgeleitet.
  • Eine weitere Funktion des Treibstoffkäfigs besteht darin, eine Schockwelle, die im Bereich der Gaseinströmöffnung erzeugt wird, weiterzuleiten. Die Schockwelle entsteht dadurch, dass beim Entzünden der Anzündereinheit innerhalb einer Anzündkammer ein Überdruck entsteht. Da die Anzündkammer längsaxial durch eine Berstmembran begrenzt ist, erfolgt nach Aktivierung der Anzündereinheit zunächst ein Druckaufbau innerhalb der Anzündkammer. Sobald ein vorbestimmter Druck überschritten wird, reißt die Berstmembran und das unter Druck stehende Anzündgas strömt in den Treibstoffkäfig ein. Durch das plötzliche Reißen der Berstmembran bzw. durch einen Druckunterschied zwischen dem in der Anzündkammer aufgebauten Druckniveau und dem der Berstmembran in Strömungsrichtung nachgelagerten Druckkammer entsteht die Schockwelle, die durch den Treibstoffkäfig in längsaxialer Richtung geführt werden soll.
  • Die vorgenannten Funktionen werden im Wesentlichen von dem bekannten Treibstoffkäfig gemäß EP 2 471 692 B1 erfüllt. Allerdings kann es Nachteile haben, dass bei einer derartigen Konstruktion die radialen Durchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs einerseits Anzündgas in die Treibstoffkammer und andererseits Treibgas aus der Treibstoffkammer herausleiten. So ist es beispielsweise möglich, dass durch ein weiterhin bzw. länger anstehendes einströmendes Anzündgas in die Treibstoffkammer bereits entstandenes Treibgas daran gehindert wird, die Treibstoffkammer zu verlassen. Insofern kann sich eine Zeitverzögerung bei der Weiterleitung des Treibgases ergeben, die den Zeitraum zwischen Aktivierung eines Gasgenerators und Befüllen eines Gassacks mit Treibgas verlängern kann.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Treibstoffkäfig für einen Gasgenerator anzugeben, der eine verbesserte Gasführung, insbesondere Anzündgasführung, ermöglicht, so dass eine Zeitverzögerung beim Abbrand von Treibstoffkörpern minimiert bzw. der Abbrand von Treibstoffkörpern optimiert wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Gasgenerator mit einem solchen Treibstoffkäfig anzugeben. Die Erfindung mach es sich außerdem zur Aufgabe, ein Gassackmodul sowie ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gasgenerator sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators und zum Führen einer Schockwelle in einem Gasgenerator anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Treibstoffkäfig durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf den Gasgenerator durch den Gegenstand des Patentanspruchs 9, im Hinblick auf das Gassackmodul durch den Gegenstand des Patentanspruchs 13, im Hinblick auf das Fahrzeugsicherheitssystem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 14 und im Hinblick auf das Betriebsverfahren sowie das Verfahren zum Führen einer Schockwelle in einem Gasgenerator durch die Gegenstände der Patentansprüche 15 und 16 gelöst.
  • So beruht die Erfindung auf dem Gedanken, einen Treibstoffkäfig für einen Gasgenerator, insbesondere für einen Rohrgasgenerator eines Gassackmoduls, anzugeben, wobei der Treibstoffkäfig einen im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper aufweist, der entlang seiner Längsachse eine Gaseinströmöffnung einerseits und eine Gasausströmöffnung andererseits bildet. In einer Umfangswandung des Grundkörpers ist wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung ausgebildet. Ferner weist der Grundkörper im Bereich der Gasausströmöffnung einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen auf, der wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung aufweist. Der Vollständigkeit halber sei bezüglich des Begriffs „nach außen“ angemerkt, dass hierbei die Richtung weg von der Längsachse des Grundkörpers gemeint ist.
  • Der erfindungsgemäße Treibstoffkäfig trennt die Funktion des Einströmens des Anzündgases in eine Treibstoffkammer von der Funktion des Ausströmens des Treibgases aus der Treibstoffkammer. In anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht der erfindungsgemäße Treibstoffkäfig eine zeitgleiche, jedoch örtlich voneinander getrennte Gaseinströmung und Gasausströmung bezüglich einer Treibstoffkammer. Der erfindungsgemäße Treibstoffkäfig ermöglicht auch ein Einströmen des Anzündgases in eine Treibstoffkammer in einer im Wesentlichen radialen Richtung, welche unterschiedlich, nämlich im Wesentlichen orthogonal, zu einer axialen Ausströmrichtung von Treibgas aus der Treibstoffkammer heraus, gelagert ist. Indem wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung vorgesehen ist, ermöglicht es der erfindungsgemäße Treibstoffkäfig, ein erzeugtes Treibgas aus einer Treibstoffkammer, die durch den Treibstoffkäfig begrenzt ist, herauszuleiten, während gleichzeitig noch Anzündgas über die seitliche Gasdurchlassöffnung in die Treibstoffkammer einströmt. Ein Ausströmen von erzeugtem Treibgas aus der Treibstoffkammer heraus wird also strömungstechnisch betrachtet nicht durch ein Einströmen von Anzündgas in die Treibstoffkammer hinein beeinflusst, behindert bzw. begrenzt. Damit kann das Freisetzen eines Treibgases ohne nennenswerte Zeitverzögerung erfolgen. Der Zeitraum zwischen Aktivierung eines Gasgenerators, der den erfindungsgemäßen Treibstoffkäfig umfasst, und Befüllen eines daran angeschlossenen Gassacks wird somit verkürzt. Im Sinne der Erfindung sind unter dem Begriff Anzündgas auch heiße Anzündpartikel bzw. heiße Anzündschwaden umfasst, sodass hier nicht auf einen nur rein gasförmigen Stoff zu begrenzen ist.
  • Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass die seitliche Gasdurchlassöffnung und die stirnseitige Gasdurchlassöffnung unterschiedlich orientiert sind. Während die seitliche Gasdurchlassöffnung in einer Umfangswandung des Treibstoffkäfigs angeordnet ist, ist die stirnseitige Gasdurchlassöffnung in einem Kragen vorgesehen, der sich radial von der Umfangswandung nach außen erstreckt. In einer durch den Treibstoffkäfig begrenzten Treibstoffkammer erzeugtes Treibgas kann so die Treibstoffkammer im Wesentlichen in achsparalleler Richtung zur Strömungsrichtung des Anteils des Anzündgases verlassen, welches den Treibstoffkäfig zentral durchströmt und über die Gasausströmöffnung verlässt. Diese achsparallele Richtung entspricht auch generell einer bzw. der Hauptströmungsrichtung von Gasen bzw. auch der Ausbreitungsrichtung einer auszulösenden Schockwelle innerhalb eines Gasgenerators in dem der erfindungsgemäße Treibstoffkäfig eingebaut sein kann, wobei sich diese Richtung von einer stirnseitigen Anzündereinheit ausgehend hin zu einer axial stirnseitig gegenüberliegenden Auslassöffnung des Gasgenerators für Treibgas erstreckt. Somit kann eine zusätzliche Umlenkung des erzeugten Treibgases innerhalb des Gasgenerators vermieden werden, sodass das in der Treibstoffkammer erzeugte Treibgas durch die stirnseitige Gasdurchlassöffnung des Kragens des erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs hindurch in gleichgerichteter Weise ungehindert weiter durch den Gasgenerator strömen kann. Dies führt einerseits weiter zu einer Beschleunigung des Aktivierungsprozesses eines Gasgenerators bzw. Reduzierung einer Bereitstellungszeit von Treibgas zum Befüllen eines Luftsackes. Andererseits werden auf diese Weise Strömungswirbel in Bereichen vermieden, die sonst beispielsweise eine an einer Berstmembran einer Anzündereinheit ausgelöste Schockwelle beeinträchtigen könnten.
  • Zur Erläuterung: Eine insbesondere in einem Rohrgasgenerator bestimmungsgemäß ausgelöste Schockwelle dient dazu, eine am Austrittsende des Rohrgasgenerators angeordnete, weitere Berstmembran zu durchbrechen bzw. zu öffnen, so dass in dem Rohrgasgenerator angeordnetes und/oder gebildetes Gas in einen angeschlossenen Gassack strömen kann. Insofern ist es für die Funktionsweise eines solchen Gasgenerator besonders relevant, dass eine gleichmäßige, stabile Schockwelle ausgebildet wird. Insbesondere ist es erforderlich, dass die Stabilität und Homogenität der Schockwelle über ihren gesamten Weg durch den Gasgenerator bis zur weiteren Berstmembran erhalten bleibt. Indem nun bei der Erfindung das in einer Treibkammer erzeugte Treibgas durch die parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs verlaufende stirnseitige Gasdurchlassöffnung, die sich in dem Kragen des Treibstoffkäfigs befindet, geleitet wird, wird eine Störung oder Abschwächung der Schockwelle dadurch vermieden, dass hier kein Treibgas, das radial zu einem Führungskanal der Schockwelle bzw. radial zu einer Ausbreitungsrichtung der Schockwelle eingeleitet wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Grundkörper des Treibstoffkäfigs einen im Wesentlichen trichterförmigen Abschnitt auf. Der trichterförmige Abschnitt weitet sich insbesondere zur Gasausströmöffnung hin aus. Dabei kann die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung im trichterförmigen Abschnitt angeordnet sein. Alternativ dazu kann die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung auch in einem hohlzylinderförmigen Abschnitt des Grundkörpers, der die Gaseinströmöffnung umfasst, angeordnet sein. Es hat sich gezeigt, dass durch den trichterförmigen Abschnitt, insbesondere wenn er sich zur Gasausströmöffnung hin ausweitet, eine besonders gute Stabilisierung einer erzeugten Schockwelle erreicht wird. Die Schockwelle breitet sich in axialer Längsrichtung innerhalb des Treibstoffkäfigs äußerst homogen aus, wobei der trichterförmige Abschnitt eine Stabilisierung der Schockwelle bewirkt. Die entlang des trichterförmigen Abschnitts sich ausweitende Schockwelle ist daher besonders robust. Überraschend hat sich außerdem gezeigt, dass die Stabilität der Schockwelle auch nach Verlassen des Treibstoffkäfigs beibehalten wird. Durch den trichterförmigen Abschnitt, der sich zur Gasausströmöffnung hin ausweitet, wird also eine Schockwelle so weit stabilisiert, dass sie auch im weiteren Verlauf innerhalb eines Gasgenerators, insbesondere eines Rohrgasgenerators, bis zum Auftreffen der Schockwelle auf eine auslassseitige Berstmembran des Gasgenerators besonders stabil bzw. robust ist. Dies erhöht die Betriebssicherheit eines derartigen Gasgenerators.
  • Der mit einem trichterförmigen Abschnitt ausgestattete Grundkörper des Treibstoffkäfigs kann insgesamt im Wesentlichen trompetenförmig ausgebildet sein. Der Begriff „trichterförmig“ bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher nicht zwingend eine Kegelstumpfform mit einer glatten Umfangsfläche. Vielmehr kann die Umfangswandung des trichterförmigen Abschnitts in längsaxialer Richtung eine Krümmung aufweisen. Für die stabile Ausbildung einer Schockwelle ist es jedenfalls vorteilhaft, wenn sich der trichterförmige Abschnitt, auch wenn dessen Umfangswandung eine längsaxiale Krümmung aufweist, zur Gasausströmöffnung des Grundkörpers hin aufweitet. Der Innendurchmesser des Grundkörpers erhöht sich also von der Gaseinströmöffnung zur Gasausströmöffnung. Vorteilhafterweise erfolgt die Erhöhung des Innendurchmessers des Grundkörpers zumindest im trichterförmigen Abschnitt kontinuierlich bzw. stufenfrei. Der sich radial nach außen erstreckende Kragen kann sich an den trichterförmigen Abschnitt unmittelbar anschließen. Dabei kann der Kragen insbesondere als Umstülpung des Grundkörpers nach außen gebildet sein. Insgesamt kann sich auf diese Weise eine trompetenartige Form des Grundkörpers ergeben.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Treibstoffkäfigs ist vorgesehen, dass die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung kreisförmig und/oder schlitzartig und/oder kiemenartig ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung kreisförmig und/oder schlitzartig und/oder kiemenartig ausgebildet sein. Im Allgemeinen sind unterschiedliche Geometrien für die seitliche Gasdurchlassöffnung und/oder die stirnseitige Gasdurchlassöffnung möglich. Insbesondere die seitlichen Gasdurchlassöffnungen können sich im Wesentlichen radial bezogen auf die Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers erstrecken. Als vorteilhaft hat es sich jedoch insbesondere herausgestellt, wenn die seitlichen Gasdurchlassöffnungen in einem Winkel zur Längsachse des rohrförmigen Grundkörpers angeordnet sind. Insbesondere kiemenartige, seitliche Gasdurchlassöffnungen haben sich als besonders vorteilhaft zum Ableiten eines Teils eines Anzündgases in einem Bereich außerhalb des Treibstoffkäfigs erwiesen. Eine kiemenartige, seitliche Gasdurchlassöffnung bewirkt insbesondere eine effiziente Ableitung eines Teils des Anzündgases in ein den Treibstoffkäfig umgebendes Treibstoffbett. Somit ist es also besonders vorteilhaft Anzündgas, welches sich zunächst im Inneren des Treibstoffkäfigs befindet, durch die kiemenartige, seitliche Gasdurchlassöffnung in eine äußere Umgebung des Treibstoffkäfigs, beispielsweise eine Treibstoffkammer, welche Treibstoffkörper umfasst, zu leiten.
  • Die, insbesondere kiemenartige, wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung ist vorzugsweise durch einen radial nach innen umgeformten Teil der Umfangswandung des Grundkörpers gebildet. Mit anderen Worten kann ein Teil der Umfangswandung des Grundkörpers in Richtung zur Längsachse des Grundkörpers eingeprägt sein, so dass sich im Wesentlichen eine seitliche Gasdurchlassöffnung ergibt, die einen im Wesentlichen achsparallelen Einlassbereich bezogen auf die Längsachse des Grundkörpers aufweist. Durch den Grundkörper durchströmendes Anzündgas kann so längsaxial in die seitliche Gasdurchlassöffnung eingeleitet werden. Der radial nach innen umgeformte Teil der Umfangswandung kann somit ein Strömungsleitelement bilden, durch welches einen Teil einer axialen Anzündgasströmung nach außen umlenkbar ist. Eine solche insoweit kiemenartige Ausbildung der seitlichen Gasdurchlassöffnung erhöht die Effizienz des Treibstoffkäfigs im Hinblick auf eine Aufspaltung bzw. Aufteilung von Anzündgas. Einerseits wird ein Teil des Anzündgases, vorzugsweise ein Großteil des Anzündgases, längsaxial durch den Grundkörper des Treibstoffkäfigs geleitet. Ein weiterer Teil, vorzugsweise ein kleinerer Teil, des Anzündgases wird hingegen durch die seitliche Gasdurchlassöffnung nach außen umgelenkt, wobei durch den umgeformten Teil der Umfangswandung eine Gasführung erreicht wird, die wenig Turbulenzen bezüglich einer Strömung von Gas bzw. Gasen zur Folge hat. Insofern wird insbesondere die Ausbildung einer Schockwelle bzw. eine Weiterleitung oder Ausbreitung einer solchen durch die kiemenartigen, seitlichen Gasdurchlassöffnungen, kaum beeinträchtigt.
  • Im Allgemeinen gilt für den erfindungsgemäßen Treibstoffkäfig, dass dieser nicht nur eine einzige seitliche Gasdurchlassöffnung und/oder eine einzige stirnseitige Gasdurchlassöffnung aufweisen kann. Vielmehr ist es möglich, dass die Umfangswandung des Grundkörpers, insbesondere der trichterförmige Abschnitt und/oder der hohlzylinderförmige Abschnitt, mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen umfasst, die gemeinsam ein Lochbildmuster bilden. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere stirnseitige Gasdurchlassöffnungen vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Kragens regelmäßig und/oder unregelmäßig zueinander beabstandet angeordnet sein können. Durch den Einsatz mehrerer seitlicher Gasdurchlassöffnungen und die Wahl eines passenden Lochbildmusters kann die Effizienz des erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs weiter gesteigert werden. Insbesondere kann durch mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen eine gleichmäßige Entzündung der Treibstoffkörper in einem den Treibstoffkäfig umgebenden Treibstoffbett erreicht werden.
  • Vorzugsweise sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen des Lochbildmusters geometrisch verschieden ausgebildet. Insbesondere können die seitlichen Gasdurchlassöffnungen des Lochbildmusters jeweils kreisförmig und/oder schlitzartig und/oder kiemenartig ausgebildet sein. Die Geometrie und Position einzelner seitlicher Gasdurchlassöffnungen beeinflusst das Entzündungs- und Abbrandverhalten von Treibstoffkörpern, die um den Treibstoffkäfig herum angeordnet sind. Insofern können unterschiedliche Lochbildmuster für die jeweils gewünschte Entzündungs- bzw. Abbrandcharakteristik von Treibstoffkörpern eingesetzt werden. Die Lochbildmuster können seitliche Gasdurchlassöffnungen aufweisen, die unterschiedliche Geometrien umfassen, wobei kreisförmige, schlitzartige und/oder kiemenartige Geometrien beliebig miteinander kombinierbar sind.
  • Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen des Lochbildmusters können in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung des Grundkörpers regelmäßig oder unregelmäßig verteilt angeordnet sein. Da die Position der seitlichen Gasdurchlassöffnungen das Entzündungs- und Abbrandverhalten von Treibstoffkörpern außerhalb des Treibstoffkäfigs beeinflusst, werden die jeweils bevorzugten Positionen der seitlichen Gasdurchlassöffnungen jeweils vom Fachmann anforderungsgerecht gewählt.
  • Im Wesentlichen gilt Vorgenanntes analog für die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen des Kragens. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen des Kragens können ebenfalls unterschiedliche Geometrien aufweisen, wobei stirnseitige Gasdurchlassöffnungen mit unterschiedlichen Geometrien miteinander kombinierbar sind. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen können ebenfalls unregelmäßig und/oder regelmäßig verteilt im Kragen angeordnet sein.
  • Bei weiter oben genannten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs, bei welcher der Grundkörper einen hohlzylinderförmigen Abschnitt aufweist, der die Gaseinströmöffnung umfasst, kann es auch sein, dass keine seitliche Gasdurchlassöffnung im hohlzylinderförmigen Abschnitt angeordnet ist. Unabhängig davon, ob sich dabei im hohlzylinderförmigen Abschnitt eine seitliche Gasdurchlassöffnung befindet, kann der hohlzylinderförmigen Abschnitt in den trichterförmigen Abschnitt übergeht. Der hohlzylinderförmige Abschnitt ist vorzugsweise mit einer Anzündereinheit verbindbar bzw. zumindest derart zu der Anzündereinheit positionierbar, dass sich eine strömungstechnische Verbindung zwischen einer zu öffnenden Stirnseite der Anzündereinheit und dem Inneren des hohlzylinderförmigen Abschnitts ausbilden kann. Durch die hohlzylindrische Form ist insbesondere eine gute Abdichtung zu einer Anzündereinheit sichergestellt. Eine derartige Abdichtung muss nicht gasdicht sein, sollte jedoch den Vorteil mit sich bringen, dass kaum Anzündenergie durch die Abdichtung quasi verloren geht. Darüber hinaus trägt der hohlzylinderförmige Abschnitt zur Bildung einer Schockwelle bei, die in einem anschließenden trichterförmigen Abschnitt des Grundkörpers stabilisiert wird.
  • Die seitliche Gasdurchlassöffnung und/oder das Lochbildmuster können sich in den hohlzylinderförmigen Abschnitt und/oder den trichterförmigen Abschnitt erstrecken. Auf diese Weise kann der Durchströmquerschnitt der seitlichen Gasdurchlassöffnung bzw. der mehreren seitlichen Gasdurchlassöffnungen erhöht werden. Dies führt zu einer höheren Effizienz bei der Entzündung von Treibstoffkörpern in einer Treibstoffkammer, die den Treibstoffkäfig umgibt.
  • Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass der Grundkörper des Treibstoffkäfigs einstückig ausgebildet ist und der hohlzylindrische Abschnitt in den trichterförmigen Abschnitt übergeht. Insbesondere sind der hohlzylinderförmige Abschnitt, der trichterförmige Abschnitt und der Kragen gemeinsam einstückig ausgebildet. Der Grundkörper kann aus einem Metall gebildet sein, um den hohen Temperaturen des Anzündgases widerstehen zu können.
  • Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere einen Rohrgasgenerator, für ein Gassackmodul. Der Gasgenerator weist ein rohrförmiges Gehäuse und einen Treibstoffkäfig auf, wobei der Treibstoffkäfig gemäß der vorstehenden Beschreibung bezüglich des erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs ausgebildet sein kann. Der Treibstoffkäfig ist innerhalb des rohrförmigen Gehäuses angeordnet und begrenzt mit dem rohrförmigen Gehäuse eine Treibstoffkammer, welche gaserzeugende Treibstoffkörper aufweist. Die Treibstoffkammer kann insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Die Treibstoffkörper können bevorzugt als gepresste Treibstofftabletten, aber auch als extrudierte Körper und/oder in Form eines monolithischen Formkörpers oder in Form von axial aneinandergereihten Scheiben bzw. Ringen vorliegen.
  • Die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs kann einen Gaseinlass der Treibstoffkammer bzw. Gaseinlass für die Treibstoffkammer bilden. Über den Gaseinlass bzw. die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung kann somit Anzündgas, welches auch Anzündschwaden bzw. heiße Anzündpartikel umfassen kann, in die Treibstoffkammer gelangen. Die wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung kann ferner einen Gasauslass der Treibstoffkammer bilden. Über dem Gasauslass bzw. die stirnseitige Gasdurchlassöffnung kann ein in der Treibstoffkammer durch Abbrand der Treibstoffkörper erzeugtes Treibgas die Treibstoffkammer verlassen.
  • Über den Gaseinlass kann also Anzündgas bzw. ein Anteil eines insgesamt zur Verfügung stehenden Anzündgases radial, jedoch nicht zwingend senkrecht zur Längsachse des Treibstoffkäfigs, in die Treibstoffkammer einströmen. Das in der Treibstoffkammer erzeugte Treibgas kann durch den Gasauslass im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs die Treibstoffkammer verlassen. Vorzugsweise ist der Gasauslass so gestaltet, dass das Treibgas die Treibstoffkammer mit derselben Strömungsrichtung verlässt, die ein durch den Treibstoffkäfig axial durchströmendes Anzündgas bzw. Anzündgasanteil aufweist. Hierbei wird im Wesentlichen das insgesamt zur Verfügung stehende Anzündgas quasi aufgeteilt in ein im Inneren, also durch den Treibstoffkäfig axial durchströmendes Anzündgas und den bzw. die entsprechenden restlichen Anteile davon, welche radial durch die seitliche Gasdurchlassöffnung(en) über den Gaseinlass in die Treibstoffkammer zur Entzündung der Treibstoffkörper abgeleitet werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist vorgesehen, dass der Kragen des Treibstoffkäfigs an einer umlaufenden Verjüngung des Gehäuses des Gasgenerators, insbesondere dichtend, anliegt. Konkret kann das Gehäuse des Gasgenerators eine Verjüngung, insbesondere eine nach innen gewandte Verjüngung, aufweisen, welche vorzugsweise vollumfänglich radial umlaufend, ausgebildet ist. Die Verjüngung bildet auf einem Innenumfang des Gehäuses insofern eine Ringwulst, an welcher der Kragen des Treibstoffkäfigs anliegen kann. Insbesondere kann der Kragen hier dichtend anliegen, wobei ein solchen Anliegen nicht unbedingt als gasdicht ausgeführt werden muss, da es bereits ausreichend ist, wenn zwischen dem Kragen des Treibstoffkäfigs und der Verjüngung an dem Gehäuse des Gasgenerators verhindert wird, dass dort Partikel, wie beispielsweise Treibstoffpartikel, hindurchgelangen können. Auf diese Weise ist der Treibstoffkäfig längsaxial im Gehäuse fixiert.
  • In dem rohrförmigen Gehäuse kann außerdem eine Anzündereinheit angeordnet sein, die mit der Gaseinströmöffnung des Treibstoffkäfigs strömungstechnisch in Verbindung steht, wobei die Anzündereinheit insbesondere in die Gaseinströmöffnung eingesteckt ist und vorzugsweise eine einlassseitige Berstmembran aufweist, die die Gaseinströmöffnung verschließt. Hier ist mit dem Begriff „strömungstechnisch in Verbindung steht“ gemeint, dass kein Hindernis im Sinne einer Blockade für Fluide zwischen der Anzündeinheit, insbesondere der einlassseitigen Berstmembran, und der Gaseinströmöffnung des Treibstoffkäfigs vorliegt. Anders ausgedrückt ist zumindest ein Bereich der Anzündereinheit, nämlich die im Aktivierungsfall des Gasgenerators zu öffnende einlassseitige Berstmembran, derart in Verbindung mit der Gaseinströmöffnung, dass im Aktivierungsfall Anzündgas direkt von bzw. aus der Anzündereinheit in die Gaseinströmöffnung bzw. in einen daran angrenzenden Durchströmkanal des Treibstoffkäfigs einströmen kann. Insbesondere kann also die Anzündereinheit in einen axialen Endabschnitt des Treibstoffkäfigs eingesetzt sein. Dabei erfolgt vorzugsweise eine im Wesentlichen dichtende Verbindung zwischen der Anzündereinheit und dem Treibstoffkäfig, so dass aus der Anzündereinheit ausströmendes Anzündgas bzw. heiße Anzündpartikel oder Anzündschwaden ausschließlich in den Treibstoffkäfig einströmt.
  • Mit anderen Worten trennt die einlassseitige Berstmembran der Anzündereinheit eine Anzündkammer von einem Durchströmkanal des Treibstoffkäfigs, wobei der Durchströmkanal zwischen der Gaseinströmöffnung und der Gasausströmöffnung des Grundkörpers des Treibstoffkäfigs ausgebildet ist. Die Durchströmöffnung ist in Umfangsrichtung durch die Umfangswandung des Grundkörpers begrenzt.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Treibstoffkäfig innerhalb des Gasgenerators in einem Druckgasbereich angeordnet ist. Insbesondere kann auch die Treibstoffkammer im Druckgasbereich angeordnet sein. Ein innerhalb des Gehäuses des Gasgenerators angeordnetes Druckgas kann also auch die Treibstoffkörper umgeben. Insofern trennt die einlassseitige Berstmembran der Anzündereinheit die Anzündkammer von einer Druckgaskammer des Gasgenerators. Im betriebsbereiten Zustand eines derartigen Gasgenerators können Druckwerte des Druckgases zwischen 250 und 800 bar, insbesondere 550 bar bei Raumtemperatur, auftreten, wobei das Druckgas ein einzelnes Gas oder eine Mischung aus mehreren Gasen, wie z.B. Argon, Sauerstoff, Stickstoff oder Helium, umfassen kann.
  • Wie zuvor bereits angedeutet wurde, ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Treibstoffkammer gaserzeugende Treibstoffkörper angeordnet sind. Die gaserzeugenden Treibstoffkörper können insbesondere durch gepresste Treibstofftabletten oder extrudierte Treibstoffkörper in Form einer losen Schüttung als ein sogenanntes Treibstoffbett ausgebildet sein. Die Treibstoffkörper erzeugen nach deren Anzündung durch Anzündgas aus der Anzündereinheit bei deren Abbrand ein Treibgas, das das Aufblasen eines Gassacks bewirkt bzw. unterstützt.
  • Das Gehäuse des Gasgenerators bildet in vorteilhafter Weise einen Druckgasbehälter, der mit vorgespanntem Druckgas gefüllt ist. Das Druckgas kann nach Aktivierung des Gasgenerators zusätzlich zum Treibgas freigesetzt und in einen Gassack eingeleitet werden. Auf diese Weise unterstützt das Druckgas das Aufblasen des Gassacks.
  • Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Gassackmodul mit einem Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug. Dabei ist der Gasgenerator vorzugsweise gemäß der zuvor beschriebenen Art und Weise ausgebildet.
  • Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, offenbart und beansprucht. Das erfindungsgemäß Fahrzeugsicherheitssystem weist einen Gasgenerator, einen von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines Gassackmoduls, und eine elektronische Steuereinheit auf, mittels welcher der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitssystem ist vorzugsweise der Gasgenerator gemäß der oben beschriebenen Art und Weise ausgebildet.
  • Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators, insbesondere eines pyrotechnischen Rohrgasgenerators. Der Gasgenerator kann insbesondere nach der oben beschriebenen Art und Weise ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • - Auslösen einer Anzündereinheit zur Erzeugung eines Anzündgases innerhalb einer Anzündkammer;
    • - Axiales Einleiten des Anzündgases in einen durch einen Treibstoffkäfig rohrförmig umgrenzten Durchströmkanal;
    • - Ableiten eines Teils des Anzündgases über seitliche Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs in eine vom Treibstoffkäfig radial nach innen begrenzte Treibstoffkammer;
    • - Entzünden von Treibstoffkörpern, insbesondere Treibstofftabletten, in der Treibstoffkammer durch den abgeleiteten Teil des Anzündgases, wobei ein Treibgas erzeugt wird; und
    • - Ausleiten des Treibgases aus der Treibstoffkammer durch stirnseitige Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Führen einer Schockwelle in einem Gasgenerator, insbesondere einem pyrotechnischen Rohrgasgenerator, wobei der Gasgenerator vorzugsweise nach der oben beschriebenen Art und Weise ausgebildet ist. Das Verfahren zum Führen einer Schockwelle weist vorzugsweise die folgenden Schritte auf:
    • - Auslösen einer Anzündereinheit zur Erzeugung eines Überdrucks innerhalb einer Anzündkammer;
    • - Erzeugen einer Schockwelle durch Bersten einer einlassseitigen Berstmembran mittels des Überdrucks, die im Bereich einer Gaseinströmöffnung eines rohrförmigen Grundkörpers eines Treibstoffkäfigs angeordnet ist;
    • - Führen der Schockwelle entlang des Grundkörpers; und
    • - Radiales Ausweiten der Schockwelle entlang eines sich trichterförmig ausweitenden Abschnitts des Grundkörpers.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin zeigen:
    • 1 eine Längsschnittansicht durch einen Rohrgasgenerator mit einem erfindungsgemäßen Treibstoffkäfig;
    • 2a eine Seitenansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 1;
    • 2b eine Vorderansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 2a;
    • 3a eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel;
    • 3b eine Vorderansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 3a;
    • 4a bis 4h jeweils eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei unterschiedliche Lochbildmuster der seitlichen Gasdurchlassöffnungen dargestellt sind;
    • 5a eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Treibstoffkäfig nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die seitlichen Gasdurchlassöffnungen nach außen offene Bypass-Kanäle bilden;
    • 5b eine Vorderansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 5a;
    • 5c eine Seitenansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 5a;
    • 6a eine Längsschnittansicht durch einen Treibstoffkäfig nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die seitlichen Gasdurchlassöffnungen sich längsaxial verjüngende Bypass-Kanäle bilden;
    • 6b eine Rückansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 6a; und
    • 6c eine Seitenansicht des Treibstoffkäfigs gemäß 6a.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Gasgenerator, womit der Einbauzustand eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs 10 illustriert werden soll. Der Gasgenerator ist als Rohrgasgenerator ausgebildet und umfasst einen Druckgasbehälter 30, der ein Gehäuse 31 des Gasgenerators bildet. Der Druckgasbehälter 30 ist im Wesentlichen rohrförmig geformt. Eine Verjüngung 32 des Gehäuses 31, die z.B. als Crimpung oder Rollierung ausgeführt sein kann, unterteilt den Druckgasbehälter 30 in einen ersten Abschnitt, in dem eine Anzündereinheit 20 und der Treibstoffkäfig 10 angeordnet sind. Ein zweiter Teil des Druckgasbehälters 30 ist im Wesentlichen einbautenfrei gestaltet und dient im Wesentlichen zur Aufnahme eines vorgespannten Druckgases. Das Druckgas kann beispielsweise unter einem Druck von 550 bar bei Raumtemperatur im Druckgasbehälter 30 angeordnet sein.
  • An einem auslassseitigen Ende des Druckgasbehälters 30 bzw. des Gehäuses 31 ist eine auslassseitige Berstmembran 34 angeordnet. Die auslassseitige Berstmembran 34 verschließt den Druckgasbehälter 30 gasdicht. Der auslassseitigen Berstmembran 34 in Gasströmungsrichtung aufwärts vorgeordnet ist ein Filtersieb 35. Das Filtersieb 35 filtert Abbrandpartikel, so dass diese nicht in einen an den Gasgenerator angeschlossenen Gassack gelangen.
  • Am auslassseitigen Ende des Druckgasbehälters 30 ist ferner ein Diffusor 33 angeordnet. Der Diffusor 33 weist eine Diffusorkappe 36 auf, die mit dem Gehäuse 31 des Gasgenerators verbunden ist, beispielsweise durch Crimpen, Rollieren oder Schweißen. Die Diffusorkappe 36 umfasst Auslassöffnungen 37, die sich im Wesentlichen radial nach außen erstrecken. Über die Auslassöffnungen 37 kann freigesetztes Gas, beispielsweise Treibgas und/oder vorgespanntes Druckgas, nach dem Öffnen der auslassseitigen Berstmembran 34 in einen angeschlossenen Gassack strömen.
  • Am einlassseitigen Ende des Druckgasbehälters 30 bzw. des Gehäuses 31 ist eine Anzündereinheit 20 angeordnet. Konkret ist die Anzündereinheit 20 in den ersten Teil des Druckgasbehälters 30 eingesetzt, der durch die Verjüngung 32 vom zweiten Teil des Druckgasbehälters 30 getrennt ist. Die Anzündereinheit 20 umfasst einen Anzünderträger 21, der aus Metall gebildet ist und als eine Art Verschlussstück das einlassseitige Ende des Druckgasbehälters 30 verschließt, indem er radial umlaufend an das axiale Ende des Druckgasbehälters 30 angeschweißt ist. Weiter gehört zu der Anzündereinheit 20 ein Anzünder 29, der vorzugsweise als ein pyrotechnischelektrischer Anzünder ausgebildet ist und somit elektrische Anschlüsse bzw. Anschlusskontakte zur Verbindung mit einer elektronischen Steuereinheit aufweist. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise in einem Fahrzeug, in dem der Gasgenerator eingebaut ist, vorgesehen und ermöglicht die Aktivierung des Gasgenerators in einer vorbestimmten Auslösesituation. Der Anzünder 29 umfasst noch (nicht dargestellt) ein Zündelement, vorzugsweise als Brückendraht ausgebildet, an welches eine Anzünderpyrotechnik angrenzt, die im Fall der Auslösesituation durch Erwärmung des Zündelements aktiviert bzw. gezündet werden kann und durch Öffnen des Anzünders heiße Anzündenergie, Anzündpartikel und/oder Anzündgase freisetzen kann. Der Übersicht halber ist in 1 der Anzünder 29 nur mit seiner umgrenzenden Kontur und nicht mit seinen vorgenannten inneren Bauteilen dargestellt. Der Anzünder 29 ist in den Anzünderträger 21 eingesteckt bzw. darin form- und/oder kraftschlüssig befestigt.
  • Auf den Anzünderträger 21 ist eine Anzünderkammerkappe 22 aufgesetzt und insbesondere mit einem zu dem Anzünderträger 21 hinweisenden flanschartigen Ausformung an den Anzünderträger radial umlaufend druckdicht angeschweißt. Die Anzünderkammerkappe 22 ist hier als Bestandteil der Anzündereinheit 20 mit aufzufassen und begrenzt eine Anzündkammer 23, in welche der Anzünder 29 hineinragt.
  • An einem dem Anzünderträger 21 gegenüberliegenden Ende der Anzünderkammerkappe 22 ist eine einlassseitige Berstmembran 24 vorgesehen. Hierbei kann die einlassseitige Berstmembran 24 entweder integraler Bestandteil der Anzünderkammerkappe 22 sein, indem sie z.B. einstückig mit dieser ausgebildet ist und in dem Bereich über den sie sich erstreckt mit einer dünneren Materialstärke als der restliche Teil der Anzünderkammerkappe 22 versehen ist und/oder Sollbruchstellen bzw. Sollbruchlinien aufweist, an denen sich die Berstmembran 24 bei einem aufbauenden Innendruck in der Anzünderkammerkappe 22 öffnen lässt. Zum anderen kann die einlassseitige Berstmembran 24 als ein separates Bauteil, gegebenenfalls auch mit Sollbruchstellen versehen, ausgebildet sein und an ein stirnseitiges Ende der Anzünderkammerkappe 22, vorzugsweise auf eine dort mittige Öffnung, stoffschlüssig, insbesondere durch eine Schweißung, befestigt sein. Die einlassseitige Berstmembran 24 trennt die Anzündkammer 23 von einem gasgefüllten Innenraum des Druckgasbehälters 30. Bei Aktivierung des Gasgenerators und Aktivieren bzw. Zünden des Anzünders 29 entsteht in der Anzündkammer 23 durch Abbrand der Anzünderpyrotechnik heiße Abbrandgase bzw. Abbrandpartikel und somit ein Überdruck, der schließlich zu einem Öffnen, einem Reißen bzw. Platzen, der einlassseitigen Berstmembran 24 führt. Das in der Anzündkammer 23 entstandene Anzündgas bzw. Anzündpartikel können so die Anzündkammer 23 in Richtung der auslassseitigen Berstmembran 34 verlassen.
  • Auf die Anzünderkammerkappe 22 ist der Treibstoffkäfig 10 aufgesteckt dargestellt, bzw. es wird bei der Herstellung des Gasgenerators die komplette Baugruppe Anzündereinheit 20, mit ihrer Anzünderkammerkappe 22 vorauspositioniert in den durch die Verjüngung 32 axial vorpositionierten Treibstoffkäfig 10 eingeschoben. Der Treibstoffkäfig 10 weist einen rohrförmigen Grundkörper 11 auf, der einen geringfügig größeren Wert bezüglich seines Innendurchmessers hat als die in ihn einzuschiebende Anzünderkammerkappe 22 an ihrem Außendurchmesser aufweist. Hierbei überdecken sich die entsprechenden Kontaktflächen der eingeschobenen Anzünderkammerkappe 22 und des sie umgebenden rohrförmigen Grundkörpers 11 in axialer Richtung zumindest soweit, dass verhindert wird, dass Anzündgase bzw. Anzündpartikel nach einem Öffnen der einlassseitigen Berstmembran 24 zwischen Anzünderkammerkappe 22 und rohrförmigen Grundkörper 11 in Richtung Anzünderträger 21 entweichen können.. Insbesondere umfasst der Grundkörper 11 einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a, der unmittelbar auf die Anzünderkammerkappe 22 aufgesteckt ist. An den hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a schließt sich ein trichterförmiger Abschnitt 11b an. Der trichterförmige Abschnitt 11b erweitert sich in Strömungsrichtung des Anzündgases, also in Richtung der auslassseitigen Berstmembran 34. Konkret umfasst der trichterförmige Abschnitt 11b auf einer dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a zugewandten Seite einen kleineren Querschnittsdurchmesser, als in einem vom hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a beabstandeten Bereich. Anders ausgedrückt nimmt der Durchmesser des trichterförmigen Abschnitts 11b kontinuierlich mit der Entfernung von der Gaseinströmöffnung 12a des Treibstoffkäfigs 10 zu.
  • Der trichterförmige Abschnitt 11b geht ferner in einen Kragen 11c über, der sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Konkret ist vorgesehen, dass der Kragen 11c eine Umstülpung bildet, die zumindest abschnittsweise radial nach außen verläuft. Der Kragen 11c kann auch als ein flanschförmiger stirnseitiger Abschluss des Treibstoffkäfigs 10 betrachtet werden. Mit dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a, dem trichterförmigen Abschnitt 11b und dem Kragen 11c weist der Grundkörper 11 im Wesentlichen eine trompetenartige Form auf.
  • Der Kragen 11c liegt im Einbauzustand des Treibstoffkäfigs 10 an der Verjüngung 32 des Druckgasbehälters 30 des Gasgenerators an und kann dort eine gewisse Abdichtung gegen ein Durchtritt von Treibstoffpartikeln bzw. Abbrandprodukten im Funktionsfall ausbilden. Damit ist der Treibstoffkäfig 10 längsaxial im Gehäuse 31 fixiert. Zwischen dem Treibstoffkäfig 10, insbesondere einer Umfangswandung 12 des Treibstoffkäfigs 10 und dem Gehäuse 31 des Gasgenerators ist eine insbesondere ringförmige bzw. hohlzylinderförmige Treibstoffkammer 17 ausgebildet. Die Treibstoffkammer 17 ist ferner in axialer Richtung hin zu dem Anzünderträger 21 durch eine Stirnscheibe 26 begrenzt, die mittels eines Federfüllkörpers 25 in axialer Richtung vorgespannt ist, wobei die Stirnscheibe 26 mit dem Federfüllkörper 25 fest, insbesondere stoffschlüssig verbunden, sogar mit diesem einstückig ausgebildet sein kann. Die Treibstoffkammer 17 ist mit Treibstoffkörpern, insbesondere Treibstofftabletten, gefüllt. Derartige Treibstoffkörper sind in der Treibstoffkammer 17 der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. In der Regel ist im Ruhezustand des Gasgenerators, also vor dessen Aktivierung im Wesentlichen die gesamte Treibstoffkammer 17 mit derartigen Treibstoffkörpern befüllt, also in axialer Erstreckung betrachtet von dem Kragen 11c des Treibstoffkäfigs 10 bis hin zu der Stirnscheibe 26. Die Stirnscheibe 26 kann auch eine etwas abweichende axiale Position, als in 1 dargestellt, aufweisen, nämlich von einer Position in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar vor den seitlichen Durchlassöffnungen 13 bis hin, in Richtung des Anzündträgers 21, nahe der flanschartigen Ausformung der Anzünderkammerkappe 22, die an dem Anzünderträger befestigt ist, wobei bei letztgenannter Position der Stirnscheibe 26 ein möglichst großes Volumen für die Treibstoffkammer 17 und damit eine maximale Befüllmenge für Treibstoffkörper ermöglicht ist. Mittels der Stirnscheibe 26, die durch den Federfüllkörper 26 federvorgespannt ist, wird eine Verdichtung der Treibstoffkörper in der Treibstoffkammer 17 und/oder die Funktion eines Volumenausgleichmittels bei der Befüllung der Treibstoffkammer 17 mit Treibstoffkörpern bei der Herstellung des Gasgenerators erreicht.
  • Die Treibstoffkammer 17 weist einen Gaseinlass und einen Gasauslass auf. Konkret ist vorgesehen, dass Anzündgas über den Gaseinlass in die Treibstoffkammer 17 einströmt, um die darin befindlichen Treibstoffkörper zu entzünden. Ein durch den Abbrand der Treibstoffkörper entstehendes Treibgas verlässt die Treibstoffkammer 17 über den Gasauslass, der vom Gaseinlass verschieden und insbesondere beabstandet angeordnet ist.
  • Der Gaseinlass und der Gasauslass der Treibstoffkammer 17 werden bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator durch entsprechende Gasdurchlassöffnungen im Treibstoffkäfig 10 gebildet. Dazu weist der Treibstoffkäfig 10 in seiner Umfangswandung 12 wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 auf. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 bilden den Gaseinlass für die Treibstoffkammer 17. Vorzugsweise sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 wenigstens im trichterförmigen Abschnitt 11b des Grundkörpers 11 angeordnet. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 können sich jedoch ergänzend auch in den hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a erstrecken. Es ist auch möglich, dass sich einige der mehreren seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a befinden. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 können geometrisch unterschiedlich ausgebildet und im Bereich des Grundkörpers 11 unterschiedlich positioniert sein. Insbesondere können mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 verschiedene Lochbildmuster bilden. Dies wird weiter unten anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Für alle Ausführungsbeispiele gilt jedoch, dass der Gasauslass der Treibstoffkammer 17 durch wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, stirnseitige in dem Treibstoffkäfig 10 befindliche Gasdurchlassöffnungen 14 gebildet ist. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 sind im Kragen 11c des Grundkörpers 11 angeordnet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 eine Gasströmung aus der Treibstoffkammer 17 im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Druckgasbehälters 30 bewirken. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 können ebenfalls unterschiedliche Geometrien und Positionen aufweisen. Mehrere stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14 können gemeinsam ebenfalls ein Lochbildmuster bilden, wobei unterschiedliche Lochbildmuster realisierbar sind. Die Funktion als Gasauslass für die Treibstoffkammer wird mit allen denkbaren Lochbildmustern erreicht.
  • Anhand des Ausführungsbeispiels gemäß 1 soll im Folgenden dessen Funktionsweise näher erläutert werden. Bei Aktivierung des Gasgenerators erfolgt zunächst eine Aktivierung und damit Zündung des Anzünders 29 innerhalb der Anzündkammer 23, wobei Anzünd- bzw. Abbrandprodukte der Anzünderpyrotechnik gebildet werden. Durch die daraus entstehende Druckerhöhung platzt die einlasseitige Berstmembran 24 auf. Dies hat zwei Effekte. Einerseits wird dadurch das heiße Anzündgas aus der Anzündkammer 23 in das Innere des Treibstoffkäfigs 10 geleitet. Andererseits entsteht durch die plötzliche Druckdifferenz beim Platzen der einlassseitigen Berstmembran 24 eine Schockwelle, die sich längsaxial durch den Druckgasbehälter 30 bewegt bzw. ausbreitet. Die entstehende Schockwelle kann auch bereits mit der Aktivierung des Anzünders 29 ausgelöst werden und ist beabsichtigt, da die Schockwelle beim Auftreffen auf die auslassseitige Berstmembran 34 bewirken soll, dass die auslassseitige Berstmembran 34 geöffnet wird bzw. platzt und so eine Strömungsverbindung zu einem angeschlossenen Gassack herstellt werden kann. Konkret kann also nach Öffnen der auslassseitigen Berstmembran 34 das Druckgas aus dem Druckgasbehälter 30 über den Diffusor 33 und dessen Auslassöffnungen 37 in einen Gassack einströmen. Dabei ist es möglich, dass Treibgas aus einem Abbrand der Treibstoffkörper ebenfalls zeitgleich zusammen mit dem vorgespannten Druckgas aus der auslassseitigen Berstmembran 34 ausströmt.
  • Um zuverlässig gewährleisten zu können, dass die auslassseitige Berstmembran 34, insbesondere zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, platzt, ist eine stabile, über die gesamte entsprechende Erstreckung eines Gasgenerators zuverlässig erzeugbare Schockwelle zweckmäßig. Überraschend hat sich gezeigt, dass mit dem trichterförmigen Abschnitt 11b, der einen sich in Strömungsrichtung aufweitenden Durchströmkanal 12b bildet, eine Stabilisierung der Schockwelle bewirkt wird. Die trompetenförmige Gestaltung des Treibstoffkäfigs 10 sorgt somit für eine robuste Ausbildung der Schockwelle, so dass ein Platzen der auslassseitigen Berstmembran 34 sicher gewährleistet werden kann.
  • Neben der Ausbildung einer Schockwelle bewirkt das Reißen bzw. Öffnen der einlassseitigen Berstmembran 24, dass heißes Anzündgas in das Innere des Treibstoffkäfigs 10, insbesondere in dessen Durchströmkanal 12b, einströmt. Das Anzündgas gelangt über die Gaseinströmöffnung 12a in den Durchströmkanal 12b und wird durch diesen bis zur Gasausströmöffnung 12c geleitet. Durch die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 in der Umfangswandung 12 des Treibstoffkäfigs 10 wird jedoch ein Teil des heißen Anzündgases in die Treibstoffkammer 17 geleitet. Das heiße Anzündgas zündet in der Treibstoffkammer 17 die Treibstoffkörper an, die bei ihrem Abbrand ein Treibgas freisetzen. Das Treibgas kann nun, insbesondere gleichzeitig mit dem weiteren Einströmen von Anzündgas in die Treibstoffkammer 17, über die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 die Treibstoffkammer 17 verlassen. Da das Treibgas so in derselben Strömungsrichtung in den Druckgasbehälter 30 strömt, wie der Anteil des Anzündgases, welcher längsaxial durch das Innere des Treibstoffkäfigs 10 geleitet wird, werden ungewünschte Verwirbelungen von Gasströmungen und/oder entsprechende Energieverluste vermieden. Damit erhöht sich die Effizienz der Freisetzung des Treibgases. Konkret werden so Verluste, die sonst in Folge von Strömungsturbulenzen auftreten könnten, vermieden.
  • Das so durch die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 in den Hauptbereich des Druckgasbehälters 30 einströmende Treibgas verlässt in seiner weiteren Strömung bzw. im weiteren Verlauf der Gasgeneratorfunktion gemeinsam mit dem im Druckgasbehälter 30 angeordneten Druckgas über den Diffusor 33 den Gasgenerator und strömt in einen Gassack ein.
  • In den 2a und 2b ist im Detail der Treibstoffkäfig 10 gezeigt, der in den Gasgenerator gemäß 1 eingesetzt ist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 im trichterförmigen Abschnitt 11b des Grundkörpers 11 angeordnet sind. Dabei sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 kiemenartig ausgebildet bzw. bilden kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c. Die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c sind insbesondere durch ein Umformen der Umfangswandung 12, insbesondere in Richtung Innenbereich des Grundkörpers 11, gebildet. Konkret ist die Umfangswandung 12 stellenweise nach innen eingeformt, so dass sich umgeformte Teile 15 bilden. Eine Herstellung der seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 kann beispielsweise durchgeführt werden, indem zunächst entsprechende Einschnitte bzw. Schlitze, welche sich durch die komplette Wanddicke des Grundkörpers 11 erstrecken, z.B. durch Materialabtragung per Fräsen oder Laser hergestellt werden und danach eine entsprechende Eindrückung nach innen erfolgt. Ebenso ist es jedoch auch möglich, die vorbeschriebenen beiden Herstellungsschritte in einem einzigen Schritt durchzuführen, indem ein entsprechendes Werkzeug, insbesondere mit einem scharfen Schneideabschnitt, welcher sozusagen die vorgenannten Einschnitte bzw. Schlitze realisieren kann, gegen die Wandung des Grundkörpers drückt, um in einem einzigen Schritt die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c herzustellen. Die umgeformten Teile 15 bilden im Wesentlichen Strömungsteiler, die einen Teil des Anzündgases axial aufnehmen und schräg nach außen in die Treibstoffkammer 17 leiten. Diese Strömungsumleitung eines Teils des Anzündgases ist sehr verlustarm, so dass sich eine besonders effiziente Gasführung ergibt.
  • Wie in 2a gut gezeigt ist, können mehrere kiemenartige, seitliche Gasdurchlassöffnungen 13, 13c in Umfangsrichtung des Grundkörpers 11 regelmäßig beabstandet zueinander angeordnet sein. Ferner können in längsaxialer Richtung versetzt weitere seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen sein. Mit anderen Worten bilden die seitlichen, insbesondere kiemenartigen, Gasdurchlassöffnungen 13, 13c bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2a und 2b ein Lochbildmuster, wobei zwei Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 ausgebildet sind. Eine erste Umfangsreihe 18a umfasst mehrere, in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandete seitliche Gasdurchlassöffnungen 13. Eine in längsaxialer Richtung des Treibstoffkäfigs 10 und radial zu der ersten Umfangsreihe 18a versetzt angeordnete, zweite Umfangsreihe 18b umfasst dieselbe Anzahl von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13. Vorzugsweise umfassen beiden Umfangsreihen 18a, 18b jeweils vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 13, die als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c ausgebildet sind. Dabei sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 der ersten Umfangsreihe 18a gegenüber den seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 der zweiten Umfangsreihe 18b in Umfangsrichtung derart versetzt bzw. verdreht zueinander angeordnet, dass sozusagen ein umlaufendes Muster von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 gebildet ist. Dies ist in der stirnseitigen Vorderansicht gemäß 2b gut erkennbar.
  • Wie in 2a deutlich gezeigt ist, ist wenigstens die erste Umfangsreihe 18a der seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 unmittelbar an einem dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a zugewandten Ende des trichterförmigen Abschnitts 11b angeordnet. Insbesondere ist die erste Umfangsreihe 18a im Übergangsbereich zwischen dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a und dem trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet. Die zweite Umfangsreihe 11b ist axial in Strömungsrichtung, bezogen auf den eingebauten Zustand des Treibstoffkäfigs 10, wie in 1 dargestellt, nachgeordnet versetzt zur ersten Umfangsreihe 18a angeordnet. Die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c sind insbesondere so gestaltet, dass ein Anzündgas axial in die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13 einströmen kann und entlang einer Gasführungsfläche 19 nach außen, insbesondere in eine Treibstoffkammer 17 geleitet wird. Die Gasführungsfläche 19 weist dabei zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10 einen flachen Winkel auf, so dass insbesondere in Strömungsrichtung des Anzündgases eine geringe Strömungsumlenkung erfolgt. Mit anderen Worten sind die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c zur Anzündereinheit 20 hin geöffnet (Einbauzustand nach 1), so dass das Anzündgas in Strömungsrichtung in die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c einströmen kann.
  • 2b zeigt einerseits die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13 im trichterförmigen Abschnitt 11b, die in den Durchströmkanal 12b hineinragen. Daraus ist ersichtlich, dass durch den Durchströmkanal 12b strömendes Anzündgas mittels der umgeformten Teile 15 der Umfangswandung 12, die die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 bilden, aufgeteilt wird. Es erfolgt so eine Strömungsteilung, wobei ein Teil der Anzündgasströmung längsaxial den Treibstoffkäfig 10 in seinem Inneren durchläuft. Ein anderer Teil wird hingegen über die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 in die Treibstoffkammer 17 abgeleitet.
  • Ferner ist in 2b gut erkennbar, dass der Kragen 11c eine Vielzahl stirnseitiger Gasdurchlassöffnungen 14 aufweist. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 14ausgebildet. Konkret sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwanzig kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 14 im Kragen 11c vorgesehen. Diese stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 sind regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet und auf einer gemeinsamen Kreislinie positioniert.
  • Im Allgemeinen wird darauf hingewiesen, dass die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 grundsätzlich ebenfalls kiemenartig, schlitzförmig oder, wie in 2b dargestellt, kreisrund ausgebildet sein können. Aus Gründen der Vereinfachung wird in den weiteren Ausführungsbeispielen von Treibstoffkäfigen 10 gemäß den 3a bis 5c auf die Darstellung der stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 verzichtet. Für alle Ausführungsbeispiele gilt jedoch, dass stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14 im Kragen 11c angeordnet sind.
  • In den 3a und 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs 10 dargestellt. Der Grundkörper 11 des Treibstoffkäfigs 10 gemäß 3a, 3b ist im Wesentlichen identisch zu dem Grundkörper 11 des Treibstoffkäfigs gemäß 2a, 2b ausgebildet. Davon unterscheidet sich der Treibstoffkäfig gemäß 3a, 3b durch die Anordnung der kiemenartigen, seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a, 3b sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vom hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a beabstandet bzw. weiter beabstandet als in 2a, 2b angeordnet. Konkret sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 näher hin zu der Gasausströmöffnung 12c des Grundkörpers 11, als im Vergleich zu dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a angeordnet. Konkret sind über den Umfang des trichterförmigen Abschnitts 11b regelmäßig verteilt vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 angeordnet, die als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c ausgebildet sind. In 3a ist gut erkennbar, dass die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c durch stellenweises Umformen der Umfangswandung 12 radial nach innen gebildet sind. Die umgeformten Teile 15 bilden Strömungsteiler mit einer Gasführungsfläche 19, die Anströmgas bzw. Gas, welches im Inneren des Treibstoffkäfigs 10 an die Gasführungsfläche 19 anströmt, schräg nach außen in eine Treibstoffkammer 17 leiten (im Einbauzustand wie nach 1). Eine andere Anzahl von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 ist selbstverständlich möglich.
  • In den 4a bis 4h sind unterschiedliche Lochbildmuster für die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 des Treibstoffkäfigs 10 gezeigt. Die dargestellten Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Auswahl von Möglichkeiten dar, wie Lochbildmuster für erfindungsgemäße Treibstoffkäfige 10 gestaltet sein können. Im Wesentlichen weisen alle Ausführungsbeispiele gemäß 4a bis 4h identische Grundkörper 11 auf. Konkret weist der Grundkörper 11 der dargestellten Treibstoffkäfige 10 jeweils einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a, einen trichterförmigen Abschnitt 11b und einen Kragen 11c auf. Der Grundkörper 11 ist einstückig ausgebildet, wobei sich der trichterförmige Abschnitt 11b zwischen dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a und dem Kragen 11c erstreckt. Konkret verbindet der trichterförmige Abschnitt 11b den hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a mit dem Kragen 11c.
  • Der Kragen 11c ist als Umstülpung gebildet, wobei die Umfangswandung 12a im Wesentlichen radial nach außen und im weiteren Verlauf koaxial zurückgeführt ist.
  • In 4a ist ein Lochbildmuster gezeigt, wobei die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 jeweils als kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 13a ausgebildet sind. Dabei sind mehrere Umfangsreihen 18 von kreisrunden Gasdurchlassöffnungen 13a vorgesehen. Konkret zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 4a fünf Umfangsreihen mit jeweils acht seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13. Sowohl die Umfangsreihen 18, als auch die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 innerhalb jeder Umfangsreihe 18 sind regelmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Von den fünf Umfangsreihen 18 sind zwei Umfangsreihen 18 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a und drei Umfangsreihen 18 im trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet.
  • 4b zeigt ein Lochbildmuster mit zwei Umfangsreihen 18, wobei jede Umfangsreihe 18 vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 aufweist, die als kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 13a ausgebildet sind. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 sind entlang der jeweiligen Umfangsreihe 18 gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Eine der Umfangsreihen 18 ist dabei im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a angeordnet, wogegen die weitere Umfangsreihe 18 im trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet ist.
  • 4c zeigt ein Lochbildmuster, bei welchem die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 als schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b ausgebildet sind. Konkret sind zwei Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen, die jeweils schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b bilden. Die schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b verlaufen schräg zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10. Im Wesentlichen weisen die schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b eine rechteckförmige Geometrie auf. Jede der beiden Umfangsreihen 18 umfasst dabei vier schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 benachbarter Umfangsreihen 18 sind in Umfangsrichtung versetzt bzw. verdreht zueinander angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4c ist eine Umfangsreihe 18 im Bereich des hohlzylinderförmigen Abschnitts 11a angeordnet, wogegen eine weitere Umfangsreihe 18 im trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet ist.
  • 4d zeigt ebenfalls ein Lochbildmuster mit seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, die als schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b ausgebildet sind. Insgesamt sind vier Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen, wobei drei Umfangsreihen 18 im Bereich des hohlzylinderförmigen Abschnitts 11a und eine Umfangsreihe 18 im Bereich des trichterförmigen Abschnitts 11b vorgesehen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4d unterscheiden sich die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, die im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a angeordnet sind anhand ihrer Ausrichtung von den seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, die im trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet sind. Im trichterförmigen Abschnitt 11b sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, die als schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b ausgebildet sind, im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10 ausgerichtet. Die Umfangsreihe 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im trichterförmigen Abschnitt 11b umfasst zwischen acht und zehn, insbesondere neun, schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a sind hingegen schlitzförmig in Umfangsrichtung des Grundkörpers 11 ausgerichtet. Mit anderen Worten erstrecken sich die schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a rechtwinklig zu den schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b im trichterförmigen Abschnitt 11b. Die drei Umfangsreihen 18 von schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a umfassen jeweils vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 13. Dabei sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 benachbarter Umfangsreihen 18 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a jeweils in Umfangsrichtung versetzt bzw. verdreht zueinander ausgerichtet.
  • 4e zeigt ein Lochbildmuster, das im Wesentlichen umgekehrt zu dem Lochbildmuster gemäß 4d ausgebildet ist. Konkret sind wiederum vier Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen, wobei im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a eine Umfangsreihe 18 mit schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b ausgebildet ist, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10 erstrecken. Im Bereich des trichterförmigen Abschnitts 11b sind hingegen drei Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen, die schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b bilden und jeweils rechtwinklig zu den Gasdurchlassöffnungen 13 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a ausgerichtet sind. Die drei Umfangsreihen 18 umfassen jeweils vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 13, wobei seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 unmittelbar benachbarter Umfangsreihen 18 in Umfangsrichtung des Grundkörpers 11 versetzt bzw. verdreht zueinander angeordnet sind. Die einzige Umfangsreihe 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a umfasst acht bis zehn, vorzugsweise neun, schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4f eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs 10 sind zwei Umfangsreihen 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen. Eine Umfangsreihe 18 erstreckt sich um den hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a und umfasst kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c. Eine weitere Umfangsreihe 18 ist im trichterförmigen Abschnitt 11b angeordnet und umfasst schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10 erstrecken. Im trichterförmigen Abschnitt 11b sind konkret sechs schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b vorgesehen. Im hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4f vier regelmäßig in Umfangsrichtung zueinander beabstandete kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c vorgesehen.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 4g baut im Wesentlichen auf dem Ausführungsbeispiel gemäß 2a auf. Der Treibstoffkäfig 10 weist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4g einen Grundkörper 11 auf, der analog zu dem Grundkörper 11 des Ausführungsbeispiels gemäß 2a ausgebildet ist. Außerdem sind die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c des Ausführungsbeispiels gemäß 2a identisch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4g übernommen, so dass insoweit auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2a Bezug genommen wird. Ergänzend ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4g jedoch vorgesehen, im trichterförmigen Abschnitt 11b weitere seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 anzuordnen, wobei die weiteren seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 als kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 13a ausgebildet sind. Insbesondere sind zwei weitere Umfangsreihen 18 im trichterförmigen Abschnitt 11b vorgesehen, die jeweils mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 13a aufweisen. Insbesondere weist jede der weiteren Umfangsreihen 18 vier kreisrunde Gasdurchlassöffnungen 13a auf. Dabei sind die kreisrunden Gasdurchlassöffnungen 13a der beiden Umfangsreihen 18 in Umfangsrichtung jeweils versetzt bzw. verdreht zueinander angeordnet.
  • In 4h ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs 10 gezeigt, bei welchem eine einzige Umfangsreihe 18 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vorgesehen ist. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel als schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b gestaltet, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Treibstoffkäfigs 10 erstrecken. Dabei verlaufen die schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b sowohl durch den trichterförmigen Abschnitt 11b, als auch durch den hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a. Mit anderen Worten erstrecken sich die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 vom hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a in den trichterförmigen Abschnitt 11b. Insgesamt sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4h acht schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b vorgesehen, die in Umfangsrichtung regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Die schlitzförmigen Gasdurchlassöffnungen 13b weisen jeweils dieselbe Länge auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, insbesondere als schlitzförmige Gasdurchlassöffnungen 13b, unterschiedliche Größen, insbesondere unterschiedliche Längen, aufweisen. Letzteres gilt für alle Ausführungsbeispiele.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Treibstoffkäfigs ist in den 5a bis 5c illustriert. Der Grundaufbau des Treibstoffkäfigs entspricht den vorherigen Ausführungsbeispielen. Konkret weist der Treibstoffkäfig einen Grundkörper 11 auf, der einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a, einen trichterförmigen Abschnitt 11b und einen Kragen 11c umfasst. Der trichterförmige Abschnitt 11b weist seitliche Gasdurchlassöffnungen 13 auf. Die Besonderheit beim Ausführungsbeispiel gemäß 5c besteht darin, dass die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im Wesentlichen als radial nach außen offene Bypass-Kanäle 16 ausgebildet sind. Wie in 5b erkennbar ist, sind insgesamt vier Bypass-Kanäle 16 vorgesehen, die in Umfangsrichtung regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Insbesondere sind die Bypass-Kanäle 16 auf einer 12-Uhr-Position, einer 3-Uhr-Position, einer 6-Uhr-Position und einer 9-Uhr-Position des trichterförmigen Abschnitts 11b angeordnet. Im Wesentlichen bilden die Bypass-Kanäle 16 eine radial nach innen abgesenkte Nut im trichterförmigen Abschnitt 11b, wobei die Nut zum hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a hin geöffnet ist (5a, 5c). Die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten, stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 im Kragen 11c sind vorzugsweise in den Bereichen des Kragens zwischen den Bypass-Kanälen 16 angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 14 im Wesentlichen fluchtend zu den Bypass-Kanälen 16 im Kragen 11c anzuordnen. Auf diese Weise kann das Anzündgas, welches in die Bypass-Kanäle 16 gelangt, vollständig parallel zu dem Anzündgas, welches den Durchströmkanal 12b durchströmt, geleitet werden und ein Anzünden der Treibstoffkörper in der Treibstoffkammer 17 bewirken (Einbausituation des Treibstoffkäfigs 10 nach 1). Da die Bypass-Kanäle 16 radial nach außen offen sind, besteht eine Fluidverbindung zur Treibstoffkammer 17.
  • Ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit als Bypass-Kanälen 16 ausgebildeten seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 ist in den 6a bis 6c dargestellt. Die Bypass-Kanäle 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel nutartig ausgebildet, wobei sich die Nut bzw. der Bypass-Kanal 16 vom hohlzylinderförmigen Abschnitt 11a zum Kragen 11c hin verjüngt. Insgesamt sind gleichmäßig beabstandet zueinander in Umfangsrichtung vier Bypass-Kanäle 16 vorgesehen. Die Bypass-Kanäle 16 sind jeweils in einer 12-Uhr-Position, einer 3-Uhr-Position, einer 6-Uhr-Position und einer 9-Uhr-Position angeordnet (6b). Der Kragen 11c weist jeweils in Umfangsrichtung zwischen den Bypass-Kanälen 16 stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14 auf. Konkret bildet der Kragen 11c stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14, die im Wesentlichen als kiemenartige bzw. nutartige Gasdurchlassöffnungen 13c ausgebildet sind. Die Gasdurchlassöffnungen 13c im Kragen 11c sind konkret als Einwölbungen am Außenumfang des Kragens 11c ausgebildet. Wegen der trompetenartigen Gestaltung des Grundkörpers 11 erstrecken sich die Einwölbungen auch in den trichterförmigen Abschnitt 11b, gelten im Sinne der vorliegenden Anmeldung jedoch als stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14 des Kragens 11c. Insgesamt sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6a bis 6c acht stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 14 vorgesehen, die in Umfangsrichtung des Grundkörpers 11 regelmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind.
  • Im Vergleich der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Treibstoffkäfige 10 hat sich gezeigt, dass insbesondere diejenigen Ausführungsbeispiele besonders vorteilhafte Effekte bei der Auslösung von Gasgeneratoren erzeugen, bei welchen die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13 im trichterförmigen Abschnitt 11b als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 13c ausgebildet sind. Konkret sind diejenigen seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13, die durch einen umgeformten Teil 15 der Umfangswandung 12 gebildet sind, gegenüber beispielsweise reinen kreisrunden Gasdurchlassöffnungen 13a im Vorteil. Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch das Bilden der umgeformten Teile 15 des Treibstoffkäfigs 10, wie sie bei derartigen, kiemenartig gestalteten, seitlichen Gasdurchlassöffnungen 13c der Fall sind, ein optimales Strömungsleitelement geschaffen wird. Die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 13c funktionieren im Wesentlichen nach dem Prinzip feststehender Schaufeln, die einen Teil des Anzündgases aufnehmen und in die Treibstoffkammer 17 ableiten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Treibstoffkäfig
    11
    Grundkörper
    11a
    hohlzylinderförmiger Abschnitt
    11b
    trichterförmiger Abschnitt
    11c
    Kragen
    12
    Umfangswandung
    12a
    Gaseinströmöffnung
    12b
    Durchströmkanal
    12c
    Gasausströmöffnung
    13
    seitliche Gasdurchlassöffnung
    13a
    kreisrunde Gasdurchlassöffnung
    13b
    schlitzförmige Gasdurchlassöffnung
    13c
    kiemenartige Gasdurchlassöffnung
    14
    stirnseitige Gasdurchlassöffnung
    15
    umgeformter Teil
    16
    Bypass-Kanal
    17
    Treibstoffkammer
    18
    Umfangsreihe
    18a
    erste Umfangsreihe
    18b
    zweite Umfangsreihe
    19
    Gasführungsfläche
    20
    Anzündereinheit
    21
    Anzünderträger
    22
    Anzünderkammerkappe
    23
    Anzündkammer
    24
    einlassseitige Berstmembran
    25
    Federfüllkörper
    26
    Stirnscheibe
    27
    Einwölbung
    29
    Anzünder
    30
    Druckgasbehälter
    31
    Gehäuse
    32
    Verjüngung
    33
    Diffusor
    34
    auslassseitige Berstmembran
    35
    Filtersieb
    36
    Diffusorkappe
    37
    Auslassöffnungen
    L
    Längsachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2471692 B1 [0002, 0003, 0005]

Claims (16)

  1. Treibstoffkäfig (10) für einen Gasgenerator, insbesondere für einen Rohrgasgenerator eines Gassackmoduls, mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper (11), der entlang seiner Längsachse (L) eine Gaseinströmöffnung (12a) einerseits und eine Gasausströmöffnung (12c) andererseits bildet, wobei in einer Umfangswandung (12) des Grundkörpers (11) wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) im Bereich der Gasausströmöffnung (12c) einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen (11c) aufweist, der wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung (14) aufweist.
  2. Treibstoffkäfig (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) einen im Wesentlichen trichterförmigen Abschnitt (11b) aufweist, der sich zur Gasausströmöffnung (12c) hin ausweitet, wobei die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) im trichterförmigen Abschnitt (11b) angeordnet ist, oder wobei die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) in einem hohlzylinderförmigen Abschnitt (11a) des Grundkörpers (11), der die Gaseinströmöffnung (12a) umfasst, angeordnet ist.
  3. Treibstoffkäfig (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) und/oder die wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung (14) kreisförmig und/oder schlitzartig und/oder kiemenartig ausgebildet ist.
  4. Treibstoffkäfig (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere kiemenartige, wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) durch einen radial nach innen umgeformten Teil (15) der Umfangswandung (12) des Grundkörpers (11) gebildet ist.
  5. Treibstoffkäfig (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der umgeformte Teil (15) der Umfangswandung (12) ein Strömungsleitelement bildet, durch welches einen Teil einer axialen Anzündgasströmung nach außen umlenkbar ist.
  6. Treibstoffkäfig (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangswandung (12), insbesondere der trichterförmige Abschnitt (11b) und/oder der hohlzylinderförmige Abschnitt (11a), mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen (13) umfasst, die gemeinsam ein Lochbildmuster bilden.
  7. Treibstoffkäfig (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Gasdurchlassöffnungen (13) des Lochbildmusters geometrisch verschieden, insbesondere jeweils kreisförmig und/oder schlitzartig und/oder kiemenartig, ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die seitlichen Gasdurchlassöffnungen (13) in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung des Grundkörpers (11) regelmäßig oder unregelmäßig verteilt angeordnet sind.
  8. Treibstoffkäfig (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) einstückig ausgebildet ist und der hohlzylinderförmige Abschnitt (11a) in den trichterförmigen Abschnitt (11b) übergeht, wobei sich insbesondere die seitlichen Gasdurchlassöffnungen (13) und/oder das Lochbildmuster in den hohlzylinderförmigen Abschnitt (11a) und/oder den trichterförmigen Abschnitt (11b) erstrecken.
  9. Gasgenerator, insbesondere Rohrgasgenerator, für ein Gassackmodul mit einem rohrförmigen Gehäuse (31) und einem Treibstoffkäfig (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der innerhalb des rohrförmigen Gehäuses (31) angeordnet ist und mit dem rohrförmigen Gehäuse (31) eine Treibstoffkammer (17), welche gaserzeugende Treibstoffkörper aufweist, begrenzt.
  10. Gasgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine seitliche Gasdurchlassöffnung (13) einen Gaseinlass der Treibstoffkammer (17) und die wenigstens eine stirnseitige Gasdurchlassöffnung (14) einen Gasauslass der Treibstoffkammer (17) bildet.
  11. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem rohrförmigen Gehäuse (42) eine Anzündereinheit (20) angeordnet ist, die mit der Gaseinströmöffnung (12a) des Treibstoffkäfigs (10) strömungstechnisch in Verbindung steht, wobei die Anzündereinheit (20) insbesondere in die Gaseinströmöffnung (12a) eingesteckt ist und vorzugsweise eine einlassseitige Berstmembran (24) aufweist, die die Gaseinströmöffnung (12a) verschließt.
  12. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31) einen Druckgasbehälter (30) bildet, der mit vorgespanntem Druckgas gefüllt ist, wobei vorzugsweise der Kragen (11c) des Treibstoffkäfigs (10) an einer umlaufenden Verjüngung (32) des Gehäuses (31), insbesondere dichtend, anliegt.
  13. Gassackmodul mit einem Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12 ausgebildet ist.
  14. Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem Gasgenerator, einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines Gassackmoduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12 ausgebildet ist.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators, insbesondere eines pyrotechnischen Rohrgasgenerators, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit den folgenden Schritten: - Auslösen einer Anzündereinheit (20) zur Erzeugung eines Anzündgases innerhalb einer Anzündkammer (23); - Axiales Einleiten des Anzündgases in einen durch einen Treibstoffkäfig (10) rohrförmig umgrenzten Durchströmkanal (12b); - Ableiten eines Teils des Anzündgases über seitliche Gasdurchlassöffnungen (13) des Treibstoffkäfigs (10) in eine vom Treibstoffkäfig (10) radial nach innen begrenzte Treibstoffkammer (17); - Entzünden von Treibstoffkörpern, insbesondere Treibstofftabletten, in der Treibstoffkammer (17) durch den abgeleiteten Teil des Anzündgases, wobei ein Treibgas erzeugt wird; und - Ausleiten des Treibgases aus der Treibstoffkammer (17) durch stirnseitige Gasdurchlassöffnungen (14) des Treibstoffkäfigs (10).
  16. Verfahren zum Führen einer Schockwelle in einem Gasgenerator, insbesondere einem pyrotechnischen Rohrgasgenerator, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit den folgenden Schritten: - Auslösen einer Anzündereinheit (20) zur Erzeugung eines Überdrucks innerhalb einer Anzündkammer (23); - Erzeugen einer Schockwelle durch Bersten einer einlassseitigen Berstmembran (24) mittels des Überdrucks, die im Bereich einer Gaseinströmöffnung (12a) eines rohrförmigen Grundkörpers (11) eines Treibstoffkäfigs (10) angeordnet ist; - Führen der Schockwelle entlang des Grundkörpers (11); und - Radiales Ausweiten der Schockwelle entlang eines sich trichterförmig ausweitenden Abschnitts (11b) des Grundkörpers (11).
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