DE102019124042A1

DE102019124042A1 - Gasgenerator und verfahren zum betreieben eines gasgenerators

Info

Publication number: DE102019124042A1
Application number: DE102019124042.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Jung; Alfred Keller; Lorenz Seidl; Daniel Smolik; Georg Tautschnig; Wolfgang Tengler
Original assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Current assignee: ZF Airbag Germany GmbH
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator (100), vorzugsweise Hybridgasgenerator, mit einem rohrförmigen Gehäuse (72), und einem, vorzugsweise scheibenförmigen, Verteiler (10), der innerhalb des rohrförmigen Gehäuses (72) angeordnet und ausgebildet ist, im Aktivierungsfall des Gasgenerators (100) eine Gas-Partikelströmung (GP) des Gasgenerators (100) in zumindest zwei separate zueinander geneigte Teilströmungen aufzuteilen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator. Die Erfindung befasst sich außerdem mit einem Gassackmodul und Fahrzeugsicherheitssystem, das einen solchen Gasgenerator aufweist. Weiterhin zeigt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators auf.
Bekanntermaßen können Gasströmung und/oder Partikelströmung in einem Gasgenerator nach dessen Aktivierung erzeugt werden, beispielsweise durch eine Anzündereinheit, um damit einen pyrotechnischen Treibstoff anzuzünden und durch dessen Abbrand ein Treibgas zu bilden, welches beispielsweise einen an den Gasgenerator angeschlossenen Luftsack aufblasen bzw. füllen kann.
Die Schrift EP 0 778 181 A2 offenbart einen rein pyrotechnischen Rohr-Gasgenerator mit einem scheibenförmigen Bauteil, welches eine Vielzahl von Durchgangslöchern aufweist, die jeweils als geradlinige, parallel zu der Längsachse des Gasgenerators bzw. parallel zur Längserstreckung (Dicke) des scheibenförmigen Bauteils verlaufende, Löcher ausgebildet sind. Dort ist das scheibenförmige Bauteil mit einer Metall- oder Kunststofffolie, die als eine bekannte Verdämmung wirkt, im Bereich der Durchgangslöcher abgeklebt. Eine derartige Baugruppe umfassend ein scheibenförmiges Bauteil mit Löchern, welche von einer Verdämmung abgeklebt sind, wirkt nach einer Aktivierung des Gasgenerators derart, dass eine Gas-Partikelströmung, welche stromaufwärts vor dieser Baugruppe erzeugt wird, für eine gewisse Zeit blockiert bzw. aufgestaut wird, um einen vorbestimmbaren Anzünddruck aufzubauen, der schließlich die Verdämmung im Bereich der abgeklebten Durchgangslöcher aufreißt, um die Gas-Partikelströmung durch die Durchgangslöcher hindurchtreten zu lassen und in Form einer breit gestreuten Anzündflamme auf ein nachgelagertes Treibstoffbett mit einer Vielzahl von Treibstoffkörper aufzutreffen, um dieses möglichst breit und großflächig anzuzünden.
An einer derartigen Konstruktion ist von Nachteil, dass eine Gas-Partikelströmung ausschließlich in axialer Längsrichtung des scheibenförmigen Bauteils bzw. des Gasgenerators bzw. parallel zu dessen Längserstreckung bzw. Dicke auf ein dem scheibenförmigen Bauteil nachgelagertes Treibstoffbett auftreffen bzw. auf dieses einwirken kann.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gasgenerator mit verbesserter Gas-Partikelströmung, insbesondere anpassbar auf die geometrische Ausbildung eines dem Verteiler nachgelagerten Treibstoffbettes, zu schaffen. Die Erfindung macht es sich außerdem zur Aufgabe, ein Gassackmodul sowie ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gasgenerator sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Gasgenerator durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf das Gassackmodul durch den Gegenstand des Patentanspruchs 14, im Hinblick auf das Fahrzeugsicherheitssystem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 15 und im Hinblick auf das Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators durch den Gegenstand des Patentanspruches 16 gelöst.
Im Allgemeinen können diverse bekannte Bauteile, welche aus perforierten Materialien bestehen bzw. mit materialdurchgängigen Löchern versehen und im Inneren eines bekannten Gasgenerators eingebaut sind, um nach Aktivierung des Gasgenerators von einer Gasströmung und/oder Partikelströmung durchströmt zu werden, als eine Art Verteiler für diese Strömungen angesehen werden, auch wenn diese Bauteile bezüglich ihrer Funktion in dem Gasgenerator prinzipiell eine ganz andere Funktion haben. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein bekannter Filter in dem Gasgenerator, der die Funktion hat, Schlacketeile aus der Partikelströmung herauszufiltern zudem auch als eine Art Verteiler für diese Strömungen aufgefasst werden könnte.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist mit dem Begriff Verteiler jedoch ein Bauteil gemeint, welches außer der Verteilung einer Gasströmung und/oder Partikelströmung im Wesentlichen keine weiteren Funktionen erfüllt.
So beruht die Erfindung auf dem Gedanken einen Gasgenerator, vorzugsweise Hybridgasgenerator, mit einem rohrförmigen Gehäuse, und einem, vorzugsweise scheibenförmigen, Verteiler, der innerhalb des rohrförmigen Gehäuses angeordnet und ausgebildet ist, im Aktivierungsfall des Gasgenerators eine Gas-Partikelströmung des Gasgenerators in zumindest zwei separate zueinander geneigte Teilströmungen aufzuteilen.
Insbesondere kann dabei der Verteiler mehrere Durchlässe aufweisen, wobei ein erster Durchlass als eine zentrale Durchgangsöffnung mit einer ersten Mittelachse und/oder mindestens ein weiterer Durchlass als ein Leitkanal mit einer weiteren Mittelachse ausgebildet ist, wobei die erste Mittelachse und die mindestens eine weitere Mittelachse bzw. die weiteren Mittelachsen in einem spitzen Winkel zueinander ausgerichtet sind.
Insbesondere wird dabei durch den spitzen Winkel die zueinander geneigte Ausbildung der Teilströmungen ausgedrückt bzw. bestimmt.
Der Vollständigkeit halber sei hier angemerkt, dass es sich sowohl bei der zentralen Durchgangsöffnung als auch bei dem Leitkanal um jeweilig vollständig materialdurchgängige Durchlässe handelt. Anders ausgedrückt handelt es sich hier jeweils um Öffnungen bzw. Durchbrüche durch die Dicke bzw. Materialstärke des Verteilers, welche beispielsweise in Form von durchgängigen Bohrungen oder Stanzungen ausgeführt sein können.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff Gas-Partikelströmung so zu verstehen, dass damit die weiter oben genannte Arten von Strömungen gemeint sind, also eine Gasströmung oder Partikelströmung beziehungsweise eine Mischung davon, die als eine Strömung, welche neben einer bestimmten Gasmenge auch einen gewissen Anteil an Partikel aufweist, vorliegen kann.
Indem die Mittelachse der zentrale Durchgangsöffnung und die des Leitkanals in einem spitzen Winkel zueinander ausgerichtet sind, ist es möglich, unabhängig von einem Lochmuster der mehreren Durchlässe des Verteilers bzw. unabhängig von einer Positionierung der zentralen Durchgangsöffnung zu dem mindestens einen weiteren Durchlass ein differenzierteres Strömungsbild für ein aus dem Verteiler herausströmende Gas-Partikelströmung zu erzeugen. So kann eine Gas-Partikelströmung, welche den Verteiler durch dessen Durchlässe passiert hat, in entsprechende separate Teilströmungen aufgeteilt werden, welche bezüglich ihrem weiteren Strömungsweg zueinander divergieren. Mit diesen separaten Teilströmungen sind entsprechende Strömungen gemeint, die sich entlang bzw. um die entsprechenden Mittelachsen der Durchlässe des Verteilers nach einem Durchfluss der Gas-Partikelstömung durch den Verteiler ausbilden können.
Eine derartige Ausprägung der entsprechenden separaten Teilströmungen liefert nach dem Austritt der Teilströmungen aus dem Verteiler ein entsprechend flexibleres Anstrahlbild bzw. Anzündbild für ein dem Verteiler nachgelagertes Treibstoffbett, das beispielsweise eine lose Schüttung einer Vielzahl von Treibstofftabletten umfassen kann. Gemeint ist damit, dass ein solches Treibstoffbett zum einen durch entsprechend ausgebildete divergierende separate Teilströmungen, die den Verteiler durch die zentrale Durchgangsöffnung und den Leitkanal verlassen, gerichteter und präziser angezündet werden kann, als es bei parallel zueinander verlaufende Durchlässe bzw. Öffnungen in einem Verteiler und damit bei parallel zueinander verlaufenden Teilströmungen der Fall wäre. Zum anderen kann ein solches Treibstoffbett auch flexibler ausgestaltet sein, indem es zum Beispiel eine Treibstoffkammer nicht vollzylindrisch ausfüllt, sondern hohlzylindrisch, also ringförmig, oder generell mit entlang einer Längsachse der Treibstoffkammer treibstofffreien Bereichen ausgebildet sein kann.
Anders ausgedrückt, kann mit dem Verteiler ein dem Verteiler nachgelagertes Treibstoffbett komplexer aufgebaut sein, beispielsweise mit abschnittsweise zueinander abgestuften Durchmessern, insbesondere wirksamen Innendurchmessern, in seiner Längserstreckung, und trotzdem äußerst präzise und gerichtet angezündet werden kann durch zueinander verschieden ausgeprägte Richtungen (divergierend) der separaten Teilströmungen, die den Verteiler verlassen. Vorteilhaft kann dabei das Bohrbild der mehreren Durchlässe des Verteilers an seiner strömungseinlaufseitigen Stirnfläche äußerst kompakt bzw. klein in seinem wirksamen Außendurchmesser gehalten werden. Damit wird eine dem Verteiler stromaufwärts vorgeschaltete Anzündereinheit mit einem geringen Durchmesser ermöglicht, und damit angrenzende Bauteile von sehr geringer Größe realisierbar. Trotzdem steht auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Verteilers, also der strömungsauslaufenden Stirnseite des Verteilers, ein im Vergleich dazu viel größerer bzw. mit einem größeren Durchmesser wirkender Strahlbereich bzw. ein entsprechendes breites Anzündbild zur Anzündung eines nachgeschalteten Treibstoffbettes zur Verfügung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zentrale Durchgangsöffnung den größten Durchmesser aller Durchlässe auf und die Mittelachse der zentralen Durchgangsöffnung ist parallel zu einer Längsachse des Verteilers, insbesondere identisch zu einer seiner Symmetrieachsen, angeordnet. Dadurch ist die zentrale Durchgangsöffnung bezüglich der Längsachse des Verteilers als eine gerade durchgängige Öffnung ausgebildet und eignet sich vorteilhaft zum Hindurchleiten einer großvolumigen Gas-Partikelströmung, welche beispielsweise zur schnellen und effektiven Anzündung eines ihr nachgelagerten massiven Treibstoffbettes dienen kann. Besonders vorteilhaft kann sich aber eine derart ausgeprägte zentrale Durchgangsöffnung des Verteilers zur Hindurchführung bzw. Weiterleitung einer Schockwelle eignen, welche keinen bzw. keinen nennenswerten Anteil an Partikel umfasst, sondern im Wesentlichen nur eine sich mit Überschallgeschwindigkeit fortbewegende Druckwelle darstellt und nicht zur Anzündung eines Treibstoffbettes, sondern zur Öffnung bzw. Zerstörung einer dem Verteiler nachgelagerten Berstmembran dienen kann. In einem derartigen Fall kann die Schockwelle als eine quasi einzige Gasströmung ohne Partikelanteil vorteilhaft schnell und vor allem völlig separiert von einer Gas-Partikelströmung, die durch den mindestens einen weiteren Durchlass bzw. Leitkanal geleitet wird, geführt werden, um den Anzündvorgang eines Treibstoffbettes nicht oder kaum zu beeinflussen.
Insbesondere kann der Verteiler mehrere, insbesondere zwei bis vierzehn, vorzugsweise zehn Leitkanäle aufweisen, wobei diese vorzugsweise um eine zentrale Durchgangsöffnung herum, weiter vorzugsweise auf einer Kreisbahn, angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich bezüglich einer Verteilung der Gas-Partikelströmung äußerst effiziente Anordnung, welche zudem auch platzsparend bzw. kompakt ausgeführt ist.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Verteiler eine erste und zweite Stirnfläche aufweist, welche durch eine Materialdicke des Verteilers zueinander beabstandet sind, wobei an der ersten Stirnfläche eine Einwölbung angebracht ist und sich insbesondere die Materialdicke des Verteilers im Bereich der Einwölbung ausgehend von der ersten Stirnfläche hin zu der zweite Stirnfläche des Verteilers kontinuierlich reduziert. Durch eine derartige Ausgestaltung, insbesondere durch die Einwölbung an der ersten Stirnfläche, ist es vorteilhaft möglich eine an die erste Stirnfläche herangeführte bzw. dort einlaufende Gas-Partikelströmung im Bereich der Einwölbung zu fokussieren bzw. zu bündeln und von äußeren, radial außerhalb der Einwölbung liegenden, Bereichen nach radial einwärts, insbesondere in Richtung der zentralen Durchgangsöffnung zu lenken.
Dabei können sich der mindestens eine Leitkanal, vorzugsweise alle Leitkanäle, von der ersten Stirnfläche, vorzugsweise von der Einwölbung ausgehend, schräg nach radial außen zu der zweiten Stirnfläche hin erstreckt/erstrecken.
Dadurch wird vorteilhaft an der ersten Stirnfläche des Verteilers eine äußerst kompakte und platzsparende Anordnung des bzw. aller Leitkanäle geschaffen, was ein ebenso kompaktes im wirksamen Außendurchmesser enges Lochbild an dieser Stirnfläche ergibt. Auf der dazu gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche ist durch die sich schräg nach radial außen hin erstreckenden Leitkanäle ein deutlich breiteres, bezüglich seines wirksamen Außendurchmessers größeres Lochbild ausbildbar.
Im Sinne der Erfindung ist unter dem Begriff Rohrgasgenerator ein im Wesentlichen sich in axiale Längsrichtung, entlang der Längsachse des Gasgenerators, erstreckender Gasgenerator gemeint, wobei insbesondere dessen Länge einen größeren Wert aufweist als dessen Dicke bzw. dessen Außendurchmesser. Insbesondere umfasst dessen Gehäuse ein langgestrecktes Rohr, vorzugsweise in Form eines Hohlzylinders. Dabei kann der Gasgenerator neben einem gewissen Anteil an Treibstoff bzw. Pyrotechnik auch noch zusätzlich ein im nicht aktivierten Zustand des Gasgenerators vorgespanntes Druckgas bzw. Druckgasgemisch, beispielsweise umfassend eines oder mehrere der Gase Sauerstoff, Argon, Stickstoff oder Helium, aufweisen und damit als Hybridgasgenerator ausgebildet sein. Das Druckgas bzw. Druckgasgemisch kann dabei in einem druckstabilen Gehäuse, welches einen entsprechenden Druckgasbehälter umfasst, unter einem Druck bis ca. 580 bar bei Raumtemperatur bevorratet sein. Der Verteiler ist dabei an einer geeigneten Stelle innerhalb des rohrförmigen Gehäuses angeordnet und kann dabei insbesondere mit seiner radialen Erstreckung im Wesentlichen senkrecht bezüglich der Längsachse des Gasgenerators angebracht sein. Bevorzugt liegt dabei die Längsachse des Verteilers, die als Symmetrieachse ausgebildet sein kann, parallel zur Längsachse des Gasgenerators. Im Aktivierungsfall des Gasgenerators kann beispielsweise eine Anzündereinheit aktiviert werden, mit Hilfe derer die Gas-Partikelströmung erzeugbar ist, welche zumindest ein Stück weit durch den Gasgenerator geleitet werden kann, um auf einen nachgelagerten Treibstoff zu treffen und diesen anzünden zu können. Der Verteiler erfüllt dabei die Aufgabe, die Gas-Partikelströmung entlang der Längsachse des Gasgenerators in zueinander separate Teilströmungen aufzuteilen, wobei es sich dabei um mindestens zwei, aber auch eine Vielzahl von separaten Teilströmungen handeln kann, bevorzugt um eine zentrale, im Wesentlichen mittige zentrale Teilströmung und einer Vielzahl diese umgebende seitliche Teilströmungen. Hierbei ist mit dem Begriff „entlang der Längsachse des Gasgenerators“ gemeint, dass sich die Teilströmungen von einem ersten Ort im Inneren des Gasgenerators an einen anderen dem ersten Ort bezüglich der Längsachse des Gasgenerators nachgelagerten zweiten Ort ausbilden bzw. dorthin bewegt werden. Hierbei müssen jedoch nicht alle Teilströmungen unbedingt parallel zur Längsachse des Gasgenerator verlaufen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist das rohrförmige Gehäuse durch ein eine Anzündereinheit aufweisendes Verschlussstück verschlossen, wobei ein innerer Teilbereich des Verschlussstücks eine Anzündkammer ausbildet, an deren stirnseitgem Endbereich der Verteiler derart befestigt ist, dass die von der Anzündereinheit erzeugbare Gas-Partikelströmung aus der Anzündkammer heraus durch den Verteiler weiterleitbar und/oder aufteilbar ist, insbesondere derart, dass eine dem Verteiler stromabwärts nachgelagerte einlassseitige Berstmembran dadurch geöffnet werden kann. Dabei kann das Verschlussstück als ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges massives Metallteil ausgeführt sein, welches einen Befestigungsbereich, bevorzugt in Form eines nach radial außen abstehenden kragenartigen Abschnitts, aufweist, mit dem es an das rohrförmige Gehäuse des Gasgenerators fest, vorzugsweise druckdicht, angebunden ist, insbesondere mittels einer Schweißung durch Laser, Kondensatorentladung oder Reibung. Das Verschlussstück weist eine Anzündereinheit auf, die dabei zumindest bereichsweise längsaxial in das Innere des Verschlussstücks eingeschoben und mit diesem an der Stirnseite des Verschlussstücks fest verbunden sein kann und damit das Verschlussstück selbst verschließen kann. Ein innerer Teilbereich des Verschlussstücks, der dabei von der Anzündereinheit nicht ausgefüllt ist, ist als die eine Anzündkammer ausgebildet, welche zur Aufnahme bzw. Ausbreitung der Gas-Partikelströmung dient, die durch eine Aktivierung der Anzündereinheit erzeugbar ist. Die Anzündereinheit kann eine vormontierte Baugruppe sein, umfassend einen Anzünder mit Anzünderkontakten und einer Anzünderkappe und einen Anzünderträger, in welchem der Anzünder fest gehaltert ist. Der Verteiler kann an dem stirnseitigen Endbereich der Anzündkammer derart befestigt sein, dass er bezüglich seiner Längserstreckung voll umfänglich von dem Verschlussstück umgeben ist, wobei insbesondere dabei das Verschlussstück in Längserstreckung den Verteiler überragt. Es kann aber auch der Verteiler außerhalb des Verschlussstücks, also dem Verschlussstück axial nachgeordnet und dort an dessen entsprechendem Endbereich angeordnet sein, sodass sich dabei die Anzünderkammer bis an den Endbereich des Verschlussstücks erstreckt, womit eine möglichst lange bzw. große Anzünderkammer ausgestaltet werden kann. Die Längserstreckung der Anzündkammer reicht dann bis an die entsprechende erste Stirnfläche des Verteilers heran.
Die einlassseitige Berstmembran kann an dem entsprechenden Endbereich des Verschlussstücks, vorzugsweise direkt an die Stirnseite bzw. Stirnfläche, des Verschlussstücks angebunden, vorzugsweise dort angeschweißt, sein, um das Verschlussstück quasi wie ein Deckel, insbesondere druckdicht, zu verschließen. Nach Aktivierung des Gasgenerators bzw. der Anzündereinheit kann durch die Gas-Partikelströmung, nachdem sie durch den Verteiler weitergeleitet bzw. verteilt wurde, die einlassseitige Berstmembran bestimmungsgemäß geöffnet bzw. lokal zerstört werden. Dies kann durch die Summe bzw. den sich aufbauenden Gesamtdruck der zueinander separaten Teilströmungen, die alle eine Gas- und/oder Partikelströmung umfassen und aus dem Verteiler heraus auf die einlassseitige Berstmembran geleitet werden, realisiert werden.
Es ist aber auch möglich, dass durch die Aktivierung der Anzündereinheit noch zusätzlich eine im Wesentlichen masselose Schockwelle bzw. Schockfront ausgebildet wird, welche bevorzugt durch die zentrale Durchgangsöffnung des Verteilers hindurch auf die einlassseitige Berstmembran geleitet wird, um diese äußerst schnell zu öffnen, bevorzugt schneller als durch den vorbeschriebenen sich aufbauenden Gesamtdruck.
Insbesondere sieht der erfindungsgemäße Gasgenerator vor, dass durch den Verteiler die Gas-Partikelströmung in eine zentrale Teilströmung durch die zentrale Durchgangsöffnung hindurch und in mindestens eine seitliche Teilströmungen durch den mindestens einen Leitkanal hindurch, aufteilbar ist, wobei die mindestens eine seitliche Teilströmung zu der zentralen Teilströmung in dem spitzen Winkel und insbesondere schräg bezüglich der Längsachse des Gehäuses nach radial außen ausbildbar ist. Dadurch ergeben sich ähnliche bzw. analoge Vorteile, wie sie bereits weiter oben bezüglich des Verteilers selbst schon aufgeführt sind. Es sei hier nochmals erwähnt, dass auch eine Schockfront bzw. Schockwelle, welche im Wesentlichen keine Partikel aufweist, als die zentrale Teilströmung aufgefasst werden kann bzw. als eine solche ausgebildet sein kann, wobei dann vorzugsweise die mindestens eine seitliche Teilströmung bzw. bei Vorhandensein alle weiteren seitlichen Teilströmungen einen gewissen Anteil an Partikeln, insbesondere heißen Partikeln zur Anzündung eines Treibstoffs, aufweisen.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Gasgenerator derart aufgebaut, dass eine Treibstoffkörper aufweisende Treibstoffkammer ringförmig zwischen dem Gehäuse und einem hohlkörperförmigen Treibstoffkäfig mit seitlichen Gasdurchlassöffnungen gebildet ist, wobei vorzugsweise der mindestens eine Leitkanal des Verteilers gegenüber zumindest einer der Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs derart ausgerichtet ist, dass ein Teil der Treibstoffkörper, vorzugsweise auf kürzester bzw. gerader Wegstrecke, durch die mindestens eine seitliche Teilströmung anzündbar ist, insbesondere nach Öffnung der einlassseitigen Berstmembran. Dabei handelt es sich bei den Treibstoffkörpern um Körper, welche bei Anzündung mittels heißer Gase und/oder Partikel, wie sie von der Gas-Partikelströmung umfasst sind, ein Gas bzw. Treibgas erzeugen können, das ein Aufblasen eines Gassacks bewirkt bzw. unterstützt. Insbesondere kann es sich bei den Treibstoffkörpern dabei um eine Vielzahl von gepressten Treibstofftabletten, granulierten oder extrudierten Treibstoffkörpern in Form einer losen Schüttung, welche als ein sogenanntes Treibstoffbett ausgebildet ist, handeln. Es ist hier jedoch auch ein einstückiger Treibstoffblock denkbar, der als monolithisch ausgebildeter Extrusionskörper, wahlweise mit längsaxialen Bohrungen bzw. Kanälen versehen, vorliegen kann. Bei dem hohlkörperförmigen Treibstoffkäfig kann es sich um ein längsgestrecktes Bauteil handeln, das im Wesentlichen als Hohlzylinder, gegebenenfalls mit einem sich konisch nach außen aufweitendem trompetenartigen Endbereich, ausgeformt ist, wobei der Treibstoffkäfig an einer Stirnseite eine Gaseinströmöffnung und an der gegenüberliegenden Stirnseite eine Gasausströmöffnung aufweisen kann. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen sind entlang der Längserstreckung des Treibstoffkäfigs, vorzugsweise radial umlaufend, ausgebildet und können zwischen den beiden Endbereichen, insbesondere der Gaseinströmöffnung und der Gasausströmöffnung, positioniert sein. Der Treibstoffkäfig kann innerhalb des Gasgenerators mit seiner Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Gasgenerators eingebaut sein. Insbesondere ist er dabei angeschlossen an das Verschlussstück, auf das er, vorzugsweise von außen, aufgeschoben bzw. aufgepresst sein kann. Bei einem derartigen Aufbau wirkt der Treibstoffkäfig quasi als eine axiale hohlkörper- bzw. hohlzylinderartige Verlängerung des Verschlussstücks. Die Treibstoffkammer bildet sich als ein ringförmiger Raum zwischen der äußeren Umhüllung bzw. Oberfläche des Treibstoffkäfigs und der inneren Oberfläche des Gehäuses des Gasgenerators aus. Folglich ist ein aus den Treibstoffkörpern gebildetes Treibstoffbett auch ringförmig ausgebildet, indem sich nur außen um den Treibstoffkäfig herum Treibstoffkörper befinden, in dessen Innerem jedoch keine Treibstoffkörper gelagert sind. Die Ausrichtung von Leitkanal des Verteilers gegenüber Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs ist so zu verstehen, dass eine gedachte bzw. projizierte geometrische Verlängerung des Leitkanals zumindest teilweise in eine Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs hineinreicht bzw. diese zumindest teilweise überdeckt oder abdeckt.
In anderen Worten ist diese Ausrichtung so zu verstehen, dass die seitliche Teilströmung, welche aus dem Verteiler aus dem Leitkanal austritt, auf ihrem stromabwärts verlaufen Weg auf bzw. zumindest in einen Teilbereich mindestens einer Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs trifft. Dabei kann es sein, dass die seitliche Teilströmung direkt und im Wesentlichen vollumfänglich in die Gasdurchlassöffnung trifft. Es reicht jedoch bereits aus, wenn lediglich ein Teil bzw. ein Teilbereich des Leitkanals des Verteilers derart gegenüber der Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs ausgerichtet ist. Auch ist es möglich, dass eine einzige seitliche Teilströmung in mehrere benachbarte Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs zumindest teilweise hineintrifft bzw. dort jeweils einen Teilbereich abdeckt. Entscheidend ist, dass zumindest ein Teilbereich einer seitlichen Teilströmung zumindest bereichsweise in eine oder mehrere Gasdurchlassöffnungen hineinreicht bzw. dort hineintrifft, um Treibstoffkörper, die unmittelbar an bzw. hinter der Gasdurchlassöffnung positioniert sind zu entzünden. Dementsprechend ist also die geometrische Ausrichtung von einem Leitkanal des Verteilers zu einer oder mehreren Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs vorgenommen. Es ist dabei auch möglich, dass bei Vorhandensein mehrerer Leitkanäle diese derart ausgerichtet sind, dass eine entsprechend zugeordnete Gasdurchlassöffnung von diesen mehreren Leitkanälen derart abgedeckt ist, dass Teilbereiche der entsprechenden mehreren seitlichen Teilströmungen in die eine zugeordnete Gasdurchlassöffnung einströmen können. Die Treibstoffkörper sind dabei vorzugsweise immer auf kürzester Wegstrecke anzündbar, womit ein geradliniges Aus- und Weiterströmen der seitlichen Teilströmung aus dem Verteiler in bzw. an die Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs gemeint ist, was eine etwaige zwischengeschaltete Umlenkung der seitlichen Teilströmung, um in die Gasdurchlassöffnung zu treffen, überflüssig macht. Gleichwohl wäre dies durch zusätzliche Strömungsumlenkmittel jedoch auch denkbar.
Der Umstand, dass die Treibstoffkörper, insbesondere nach Öffnung bzw. Zerstörung der einlassseitigen Berstmembran, anzündbar sind, was bei einem Hybridgasgenerator, bei dem die einlassseitige Berstmembran einen Druckraum bzw. Druckgasbehälter abschließt, der Fall sein kann, bedeutet auch, dass die zueinander separaten Teilströmungen, wie die zentrale Teilströmung und die eine oder mehreren seitlichen Teilströmungen, welche aus dem Verteiler herausströmen neben der Anzündung der Treibstoffkörper auch zusätzlich zu einer Öffnung oder Zerstörung der einlassseitige Berstmembran genutzt werden können. Insbesondere können dabei die seitlichen Teilströmungen zu einer vorteilhaft äußerst effektiven Öffnung bzw. einem Aufreißen der einlassseitigen Berstmembrane an deren Randbereichen eingesetzt werden, derart dass diese direkt durch die schräg nach außen verlaufenden seitlichen Teilströmungen dort angestrahlt werden kann. Bei einer derartigen Konstruktion mit der einlassseitigen Berstmembran ist eine solche dann zwischen dem Verteiler und den Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs positioniert, sodass die oben beschriebene geometrische Ausrichtung von Leitkanal gegenüber den Gasdurchlassöffnungen dann entlang einer Geraden vorzunehmen ist, welche quasi „durch die Berstmembran“ hindurch verläuft.
Insbesondere kann eine Projektion der Querschnittsfläche des mindestens einen Leitkanals entlang seiner Mittelachse auf die Querschnittsfläche einer oder mehrerer Gasdurchlassöffnungen eine zumindest teilweise Überdeckung mit dieser aufweisen, wobei insbesondere der mindestens eine Leitkanal im Wesentlichen fluchtend zu einer Gasdurchlassöffnung ausgerichtet ist, und/oder wobei mindestens ein Treibstoffkörper in unmittelbarer Umgebung einer Gasdurchlassöffnung, insbesondere bereichsweise in diese hinein- und/oder hindurchragend, positioniert ist. Eine derartige Konstruktion kann näher bzw. in anderen Worten auch dadurch beschrieben werden, dass die Mittelachse eines Leitkanals quasi in bzw. durch eine Gasdurchlassöffnung treffen kann bzw. dort hinein verläuft. Insbesondere kann der Leitkanal bezüglich seines Durchmessers und seiner Ausrichtung derart gegenüber der Gasdurchlassöffnung gestaltet sein, dass beide Öffnungen zueinander fluchtend bzw. im Wesentlichen deckungsgleich zueinander ausgelegt sind. Es kann aber auch sein, dass die Strömung aus dem Leitkanal heraus auf die Fläche mehrerer Gasdurchlassöffnungen trifft und durch diese, zumindest bereichsweise, in die Treibstoffkammer eindringen kann. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Treibstoffkörper möglichst nahe an den Gasdurchlassöffnungen des Verteilers positioniert sind bzw. wenn sie sogar vom Äußeren des Treibstoffkäfigs durch dessen Gasdurchlassöffnungen hindurch zumindest bereichsweise in sein Inneres hineinragen bzw. hindurchragen, da hier die Wahrscheinlichkeit, dass ein großer Bereich eines Treibstoffkörpers von heißen Partikeln bzw. heißen Anzündgas der seitlichen Teilströmung getroffen wird, groß ist. Dabei sind die Treibstoffkörper jeweils so ausgelegt, dass sie nicht vollständig durch eine Gasdurchlassöffnung des Treibstoffkäfigs hindurchrutschen bzw. hindurchfallen können, sondern höchstens mit einem Teilabschnitt durch eine Gasdurchlassöffnung hindurchragen, also zwar noch in der Treibstoffkammer gelagert sind, sich aber bereichsweise in den Innenbereich des Treibstoffkäfigs hinein erstrecken können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators sind die Treibstoffkörper im Wesentlichen einzig durch die mindestens eine seitliche Teilströmung entzündbar. Zugleich oder alternativ kann eine Schockwelle als Anteil oder in Form der zentralen Teilströmung ausgehend von der Anzündereinheit durch die zentrale Durchgangsöffnung des Verteilers leitbar sein, um die einlassseitige Berstmembran und/oder eine weitere auslassseitige Berstmembran zu öffnen. Bei einer derartigen Konstruktion liefert die zentrale Teilströmung im Wesentlichen keinen Beitrag zur Anzündung der Treibstoffkörper, sondern durch die eine oder mehreren seitlichen Teilströmungen, die heiße Partikel und/oder heiße Anzündgase umfassen, werden die Treibstoffkörper angezündet. Hierbei kann die zentrale Teilströmung alleinig für ein äußerst schnelles Öffnen einer oder mehrerer Berstmebranen verantwortlich sein. So kann beispielsweise die zentrale Teilströmung als eine Schockwelle bzw. Druckwelle, die ebenfalls durch ein Aktivieren der Anzündereinheit erzeugbar ist, ausgebildet sein. Eine derartige Schockwelle ist im Wesentlichen nicht massebehaftet und umfasst somit keine oder kaum Partikel und ist in ihrer Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Ausbreitungsgeschwindigkeit wesentlich schneller als die mindestens eine seitliche Teilströmung. Somit können hier vorteilhaft durch ein einziges Bauteil, nämlich den Verteiler des erfindungsgemäßen Gasgenerators, Strömungen, welche relevant bezüglich einer Anzündung der Treibstoffkörper sind, nämlich in Form der seitlichen Teilströmungen, und zugleich eine nicht anzündrelavante Strömung, nämlich die zentrale Teilströmung in Form einer Schockwelle, durchgeleitet bzw. verteilt werden. Weiter vorteilhaft findet diese Durchleitung bzw. Verteilung strömungstechnisch gesehen noch vor einer ersten, hier der einlassseitigen Berstmembran, statt, also bevor ein Druckgasbehälter geöffnet werden muss.
Hierin liegt auch ein zentraler Vorteil des erfindungsgemäßen Gasgenerators, nämlich, dass eine Aufteilung von verschiedenen Strömungen, die verschiedene Aufgaben bzw. Wirkungen innerhalb des Gasgenerators haben, bereits vor einem Öffnen eines Druckgasbehälters vorgenommen werden können. Durch die Aufteilung in eine äußerst schnelle sich mit Überschall ausbreitende Schockwelle und in eine oder mehrere seitlichen, schräg zu der Schockwelle langsamer verlaufenden Teilströmungen, ist bereits vor dem Öffnen des Druckbehälters eine derartige Strömungsaufteilung einstellbar, was eine wesentlich optimalere innenballistische Ausgestaltung des Gasgenerators bedeutet.
Konkret kann dabei ein Druckgasbehälter, der durch eine in Strömungsrichtung erste einlassseitige Berstmembran und eine zweite dieser strömungstechnisch nachgelagerten auslassseitigen Bersmembran druckdicht verschlossen ist, zunächst durch Zusammenwirken bzw. in Summe von zentraler und seitlicher Teilströmung effektiv an seiner einlassseitigen Berstmembran geöffnet werden. Im weiteren Verlauf des Betriebs des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist es dann jedoch nicht mehr nötig, insbesondere innerhalb des Druckgasbehälters, noch eine Aufteilung bzw. Richtungsänderung oder Richtungsanpassung für eine Gas-Partikelströmung, die Treibstoffkörper anzünden soll, vorzunehmen. Vielmehr ist dies schon vorab, also vor der Öffnung des Druckgasbehälters, durch den erfindungsgemäßen Verteiler einstellbar. Dies bedeutet, dass der oder die seitlichen Teilströmungen auf ein Treibstoffbett quasi schon voreingestellt werden können, wobei das Treibstoffbett radial seitlich zu der zentralen Teilströmung positioniert ist und die zentrale Teilströmung, vorzugsweise in Form einer Schockwelle, sich unbehindert von sonstigen denkbaren weitere Einbauten zentral durch den Gasgenerator, insbesondere dessen Druckgasgehälter, weiterbewegen kann, um eine endseitige auslassseitige Berstmembran des Druckgasbehälters möglichst schnell und ohne Energieverlusst öffnen zu können.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators sind die Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen mit jeweils einem umgeformten Teil und/oder als angesenkte Gasdurchlassöffnungen ausgebildet, wobei vorzugsweise die Gasdurchlassöffnungen in Form einer oder mehrerer Umfangsreihen vorliegen. Zugleich oder alternativ dazu kann der Gasgenerator einen mit Druckgas oder Druckgasgemisch befüllten Druckgasbehälter aufweisen, der vorzugsweise die Treibstoffkammer mit einschließt. Es gilt bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator zum einen, die seitliche bzw. die seitlichen Teilströmungen möglichst zielgenau auf die Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs zu richten, um die dahinter, also den Gasdurchlassöffnungen nachgeordneten bzw. die in der Treibstoffkammer befindlichen Treibstoffkörper möglichst zielgenau und effektiv durch die seitlichen Teilströme anzünden zu können, was durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verteilers und dessen Position bzw. geometrische Ausrichtung seines Leitkanals bzw. Leitkanälen gegenüber den Gasdurchlassöffnungen erreicht werden kann. Zum anderen gilt es auch, die seitliche bzw. die seitlichen Teilströmungen möglichst gut bzw. effizient durch die Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs einzuleiten bzw. heranzuführen, um eine anzündende Einwirkung auf die Treibstoffkörper zu optimieren. Hierzu kann die Gasdurchlassöffnung in dem hohlkörperförmigen Treibstoffkäfig entsprechend optimiert ausgestaltet sein, indem der umgeformte Teil als eine kiemenartige lokal begrenzte Einformung bzw. Umformung der Wandung des Treibstoffkäfigs nach innen, also hin zu dessen Innenbereich, ausgebildet ist. Dabei ist der umgeformte Teil wie eine Art Auffanglasche bzw. Teil eines Auffangtrichters ausgebildet bzw. wirkt dementsprechend. Man kann den umgeformten Teil auch als eine Art Einlaufhilfe bzw. Einlaufführung für die seitliche Teilströmung bezeichnen. Alternativ dazu kann die Gasdurchlassöffnung des Verteilers auch ausgebildet sein als eine gerade Durchgangsbohrung durch die Wandung des Verteilers hindurch, welche an ihrer Außenseite, also der Seite an der die Treibstoffkörper anliegen, eine umlaufende An- bzw. Einsenkung aufweist. Hierdurch kann ein Treibstoffkörper, insbesondere eine Treibstofftablette, die entsprechend ihrem Durchmesser ausgebildet ist, quasi näher an die Gasdurchlassöffnung bzw. in die Gasdurchlassöffnung hinein positioniert werden. Bei entsprechender Ausgestaltung von Ansenkung und Treibstoffkörper zueinander ist es möglich, dass der Treibstoffkörper teilweise durch die gesamte Gasdurchlassöffnung hindurchragt, jedoch nicht dort hindurch passt bzw. hindurchfallen kann, was ein optimales Anzünden durch die seitliche Teilströmung bedeutet.
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 erfindungsgemäße 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 der Gasgenerator gemäß der oben beschriebenen Art und Weise erfindungsgemäß ausgebildet.
Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators, insbesondere eines Hybridgasgenerators. Der Gasgenerator kann insbesondere nach der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art und Weise ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Auslösen einer Anzündereinheit zur Erzeugung einer Gas-Partikelströmung innerhalb einer Anzündkammer;
- Durchleiten der Gas-Partikelströmung durch einen Verteiler und dabei Erzeugung einer zentralen Teilströmung und mindestens einer seitlichen Teilströmung, derart, dass die mindestens eine seitliche Teilströmung zu der zentralen Teilströmung in einem spitzen Winkel und insbesondere bezüglich der Längsachse des Gehäuses des Gasgenerators schräg nach radial außen ausgebildet wird.

Eine spezielle Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere durch einen der folgenden weiteren Schritte gekennzeichnet:

- Öffnen einer einlassseitigen Berstmembran, welche dem Verteiler stromabwärts nachgelagert ist;
- Anströmen einer oder mehrerer seitlicher Gasdurchlassöffnungen eines Treibstoffkäfigs durch die seitliche Teilströmung, derart dass Treibstoffkörper in unmittelbarer Umgebung der Gasdurchlassöffnungen entzündet werden, wobei ein Treibgas erzeugt wird.
- Erzeugung einer Schockwelle durch die Anzündereinheit und Weiterleiten der Schockwelle als Anteil oder in Form der zentralen Teilströmung durch die zentrale Durchgangsöffnung des Verteilers und Mithilfe für ein/das Öffnen einer/der dem Verteiler stromabwärts nachgelagerten einlassseitigen Berstmembran. Dieser Schritt wird vorzugsweise zeitgleich mit dem oben genannten Schritt, nämlich dem Auslösen einer Anzündereinheit zur Erzeugung einer Gas-Partikelströmung innerhalb einer Anzündkammer, ausgeführt werden;
- Weiterleiten der Schockwelle durch den Innenbereich des Treibstoffkäfigs und durch das als ein Druckgasbehälter ausgebildete Gehäuse des Gasgenerators zu einer den Druckgasbehälter verschließenden auslassseitigen Berstmembran;
- Öffnen der auslassseitigen Berstmembran mittels der Schockwelle und danach Freisetzen des Treibgases in die Umgebung des Gasgenerators.

Ein Öffnen einer einlassseitigen Berstmembran ist dann vorgesehen, wenn eine einlassseitige Berstmembran zwischen dem Verteiler und den seitlichen Gasdurchlassöffnungen des Treibstoffkäfigs vorhanden ist, da diese erst geöffnet bzw. zumindest teilweise zerstört werden muss, damit ein ungehinderter Strömungsweg von dem Verteiler hin zu dem Treibstoffkäfig ermöglicht wird. Dabei kann die einlassseitige Berstmembran entweder durch die zentrale Teilströmung alleine, insbesondere wenn es sich dabei um eine Schockwelle handelt, oder durch die Summe bzw. ein Zusammenwirken von zentraler Teilströmung und der mindestens einen seitlichen Teilströmung geöffnet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert.
Darin zeigen:

1 eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Rohrgasgenerator mit einem Verteiler;
2 einen vergrößerten anzünderseitigen Teilbereich des Rohrgasgenerators gemäß 1;
3 einen vergrößerten anzünderseitigen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrgasgenerators;
4 eine dreidimensionale Darstellung des Verteilers;
5 eine Längsschnittansicht des Verteilers gemäß 4.

1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 mit einem Einbauzustand eines Verteilers 10. Der Gasgenerator 100 ist als Rohrgasgenerator, insbesondere als Hybridgasgenerator, ausgebildet und umfasst einen Druckgasbehälter 74, der als ein Abschnitt eines Gehäuses 72 des Gasgenerators 100 ausgebildet ist. Der Druckgasbehälter 74 ist im Wesentlichen rohrförmig geformt. Eine Verjüngung 76 des Gehäuses 72, die z.B. als Crimpung oder Rollierung, insbesondere radial vollumfänglich, ausgeführt sein kann, unterteilt den Druckgasbehälter 74 in einen ersten Abschnitt, in dem eine Anzündereinheit 56 und der Verteiler 10 angeordnet sind und in einen zweiten Abschnitt des Druckgasbehälters 74, welcher im Wesentlichen frei von Einbauten ist und im Wesentlichen zur Aufnahme eines vorgespannten Druckgases bzw. Druckgasgemisches vor einer Aktivierung des Gasgenerators 100 dient. Das Druckgas kann beispielsweise unter einem Druck von 580 bar bei Raumtemperatur im Druckgasbehälter 74 angeordnet sein.
An einem auslassseitigen Ende des Druckgasbehälters 74 bzw. des Gehäuses 72 ist eine auslassseitige Berstmembran 70 angeordnet. Die auslassseitige Berstmembran 70 ist an einen Berstmembranhalter 82 angeschweißt und verschließt mit diesem zusammen den Druckgasbehälter 74 druckdicht. Der auslassseitigen Berstmembran 70 in Gasströmungsrichtung aufwärts vorgeordnet ist ein Filtersieb 80. Das Filtersieb 80 filtert Partikel, welche bei nach einer Aktivierung des Gasgenerators 100 entstehen können. Mit dem Begriff Gasströmungsrichtung ist hier generell der im Wesentlichen vorherrschende Strömungsverlauf bzw. die Strömungsrichtung des Gases bzw. gebildeten Treibgases gemeint, welche sich nach bestimmungsgemäßer Aktivierung des Gasgenerators 100 in dessen Inneren ergibt bzw. einstellt, nämlich im Wesentlichen ausgehend von der Anzündereinheit 56, durch die der Gasgenerator 100 aktivierbar ist, bis hin zu der auslassseitigen Berstmembran 70.
Am auslassseitigen Ende des Druckgasbehälters 74 ist ferner ein Diffusor 78 angeordnet. Der Diffusor 78 weist eine Diffusorkappe auf, die mit dem Gehäuse 72 des Gasgenerators 100 verbunden ist, beispielsweise durch Crimpen, Rollieren oder Schweißen. Die Diffusorkappe umfasst Auslassöffnungen 84, die sich im Wesentlichen radial nach außen erstrecken. Über die Auslassöffnungen 84 kann freigesetztes Gas, beispielsweise Treibgas und/oder vorgespanntes Druckgas, nach einem Öffnen der auslassseitigen Berstmembran 70 in einen an den Gasgenerator 100 angeschlossenen Gassack (nicht dargestellt) strömen.
Am einlassseitigen Ende des Druckgasbehälters 74 bzw. des Gehäuses 72 ist ein Verschlussstück 64 angeordnet. Konkret ist das Verschlussstück 64 in den ersten Abschnitt des Druckgasbehälters 74 eingesetzt, der durch die Verjüngung 76 vom zweiten Abschnitt des Druckgasbehälters 74 getrennt ist. Das Verschlussstück 64 ist als ein im Wesentlichen hohlzylindrisch aus Metall geformtes Bauteil ausgebildet, welches an einer Stirnfläche einen nach radial außen ausgeformten kragenförmigen Endabschnitt aufweist, mit dem es radial umlaufend an das axiale Ende des Druckgasbehälters 74 angeschweißt ist und hier den Druckgasbehälter 74 druckdicht verschließt. In das Innere des Verschlussstücks 64 ist von der Seite des kragenförmigen Endabschnitts die sich längserstreckende Anzündereinheit 56 eingeführt bzw. eingesetzt, und radial umlaufend an den kragenförmigen Endabschnitt des Verschlussstücks 64 befestigt, insbesondere festgeschweißt, sodass die Anzündereinheit 56 das Verschlussstück 64 dort verschließt. Letztgenanntes Verschließen muss nicht unbedingt druckdicht ausgeführt sein, da an dieser Verbindung von Innen her kein vorgespanntes Druckgas ansteht. Demzufolge kann hier die Anzündereinheit 56 an das Verschlussstück 64 auch kunststoffeingespritzt, eingepresst und/oder eingekrimpt bzw. festgekrimpt sein. Die Anzündereinheit 56 umfasst einen Anzünderträger 58, vorzugsweise aus Metall, und einen darin eingesteckten Anzünder 59, der in dem Anzünderträger 58 durch einen radial einwärts gebogenen endseitigen Fortsatz des Anzünderträgers 58 gehaltert ist. Der Anzünder 59 ist vorzugsweise als ein pyrotechnisch-elektrischer Anzünder ausgebildet und kann mehrere, insbesondere drei, Pyrotechnikschichten als Anzünderpyrotechnik umfassen und hat elektrische Anschlüsse in Form von zwei Anzünderkontakten 61 zur Verbindung mit einer elektronischen Steuereinheit (nicht dargestellt). Die Pyrotechnikschichten des Anzünders 59 sind in einer Anzünderkappe 60 untergebracht, wobei verschiedenartige Pyrotechnikarten und Mengen vorliegen können, insbesondere eine sogenannte Booster-Ladung, welche den Anzünder 56 zu einem sogenannten hochaufgeladenen Anzünder machen kann. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise in einem Fahrzeug, in dem der Gasgenerator 100 eingebaut ist, vorgesehen und ermöglicht die Aktivierung des Gasgenerators 100 in einer vorbestimmten Auslösesituation. Der Anzünder 59 umfasst noch ein Zündelement (nicht dargestellt), vorzugsweise als Brückendraht ausgebildet, an welches die Anzünderpyrotechnik angrenzt, die im Fall der Auslösesituation durch Erwärmung des Zündelements aktiviert bzw. gezündet werden kann, wobei dann durch Öffnen des Anzünders 59, insbesondere dessen Anzünderkappe 60, heiße Anzündenergie, Anzündpartikel und/oder Anzündgase freisetzen werden können, welche hier als eine Gas-Partikelströmung GP bezeichnet werden. Die Gas-Partikelströmung GP ist in 1 mit einem (nicht ausgefülltem) Pfeilsymbol dargestellt. Dort ist die Anzünderkappe 60 noch in geschlossener Form dargestellt. Die Gas-Partikelströmung GP kann naturgemäß erst erzeugt werden und aus dem Anzünder 59 freigegeben werden, nachdem die Anzünderkappe 60 entsprechend geöffnet bzw. partiell aufgerissen worden ist. Das dem kragenförmigen Endabschnitt gegenüberliegenden Ende des Verschlusstücks 64 weist einen Befestigungsbereich 66 auf, an dem eine einlassseitige Berstmembran 68 befestigt ist, die den Druckgasbehälter 74 druckdicht abschließt. Hierzu ist die einlassseitige Berstmembran 68 radial umlaufend an den Befestigungsbereich 66 des Verschlussstücks 64 angeschweißt. Bei einer Druckbeaufschlagung im Ruhezustand des Gasgenerators 100 durch das vorgespannte Druckgas im Druckgasbehälter 74 ist bzw. wird daher die einlassseitige Berstmembran 68 in Richtung der Anzündereinheit 56 entsprechend verformt und ist damit ein Stück weit in das Innere des Verschlussstücks 64, insbesondere kalottenförmig, hineingebogen. Die einlassseitige Berstmembran 68 kann Sollbruchstellen bzw. Sollbruchlinien aufweisen und ist bei einem durch eine von der Anzündereinheit 56 erzeugten Innendruckerhöhung und/oder Schockwelle S definiert zu öffnen, indem sie aufgerissen bzw. lokal zerstört wird. Der Verteiler 10 ist hier in 1 im Inneren des Verschlussstücks 64 befestigt und schließt sich der dort hineingebogenen einlassseitigen Berstmembran 68 in Richtung Anzündereinheit 56 an, wobei insbesondere die einlassseitige Berstmembran 68 den Verteiler 10 kontaktieren und sich an diesem abstützen kann.
Die Anzündereinheit 56 ist mit deren Anzünderkappe 60 lediglich derart weit in das Verschlussstück 64 eingeschoben, dass noch ein gewisser Abstand zwischen Anzünderkappe 60 und Verteiler 10 besteht. Dadurch ergibt sich im Inneren des Verschlussstücks 64 ein entsprechendes Volumen, welches als Anzünderkammer 62 ausgebildet ist. Bei Aktivierung des Gasgenerators 100 und damit Aktivieren bzw. Zünden des Anzünders 59 werden durch Abbrand der Anzünderpyrotechnik heiße Abbrandgase bzw. Abbrandpartikel in Form der Gas-Partikelströmung GP und somit ein Überdruck und/oder auch noch die Schockwelle S nach Öffnen der Anzünderkappe 60 in die Anzündkammer 62 hineingeleitet, was danach zu einem definierten Öffnen bzw. einem Reißen oder Platzen der einlassseitigen Berstmembran 68 führt. Hierbei durchströmt die Gas-Partikelströmung GP den Verteiler 10, den sie in Form von zueinander separaten Teilströmungen, nämlich einer zentralen Teilströmung ZTs und mindestens einer seitlichen Teilströmung STs, verlässt, was dann das Öffnen der einlassseitigen Berstmembran 68 verursacht, wobei danach die separaten Teilströmungen den Bereich der geöffneten einlassseitigen Berstmembran 68 und damit auch das Innere des Verschlussstücks 64 verlassen und danach weiterströmen in einen Innenbereich eines Treibstoffkäfigs 30.
Wie in 2 näher dargestellt, ist der Treibstoffkäfig 30 ein langgestrecktes hohlzylindrisches Bauteil, vorzugsweise aus Metall, mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörper 31, der insbesondere einen hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a mit einer stirnseitigen Gaseinströmöffnung 36 aufweist und einen daran anschließenden trichterförmigen Abschnitt 31b mit einer der Gaseinströmöffnung 36 stirnseitig gegenüberliegenden Gasausströmöffnung 38. Der Treibstoffkäfig 30 ist mit seinem hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a an dem Ende des Verschlussstücks 64, welches den Befestigungsbereich 66 für die einlassseitige Berstmembran 68 aufweist, von außen her befestigt. Konkret ist dabei der Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Abschnitts 31a des Treibstoffkäfigs 30 geringfügig größer als der Außendurchmesser des Verschlussstücks 64 in diesem Bereich, und der Treibstoffkäfig 30 ist hier entsprechend auf den äußeren Umfang des Verschlussstücks 64 über eine gewisse axiale Wegstrecke, insbesondere ein Drittel der Längserstreckung des Verschlussstücks 64, aufgesteckt bzw. aufgepresst. Der so an das Verschlussstück 64 angeschlossene Treibstoffkäfig 30 kann somit auch als eine Art axiale bzw. stromabwärts wirkende Verlängerung des Verschlussstücks 64 aufgefasst werden. Der trichterförmige Abschnitt 31b erweitert sich in Strömungsrichtung des Anzündgases, also in Richtung der auslassseitigen Berstmembran 70. Konkret umfasst der trichterförmige Abschnitt 31b auf seiner dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a zugewandten Seite einen kleineren Querschnittsdurchmesser, als auf seiner dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a abgewandten Seite. Anders ausgedrückt nimmt der Durchmesser des trichterförmigen Abschnitts 31b kontinuierlich mit der Entfernung von der Gaseinströmöffnung 36 hin zu der Gasausströmöffnung 38 zu. Der trichterförmige Abschnitt 31b geht ferner in einen Kragen 32 über, der sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Konkret ist vorgesehen, dass der Kragen 32 eine Umstülpung bildet, die zumindest abschnittsweise radial nach außen verläuft. Der Kragen 32 kann auch als ein flanschförmiger stirnseitiger Abschluss des Treibstoffkäfigs 30 betrachtet werden. Mit dem hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a, dem trichterförmigen Abschnitt 31b und dem Kragen 32 weist der Grundkörper 31 des Treibstoffkäfigs im Wesentlichen eine trompetenartige Form auf. Der Kragen 32 liegt im Einbauzustand des Treibstoffkäfigs 30 an der Verjüngung 76 des Druckgasbehälters 74 des Gasgenerators an und kann dort den Treibstoffkäfig axial abstützen und längsaxial im Gehäuse 72 des Gasgenerators 100 fixieren. Zudem kann dort eine gewisse Abdichtung gegen einen Durchtritt von Treibstoffpartikeln bzw. Abbrandprodukten im Funktionsfall ausgebildet werden.
Wie 2 weiterhin zeigt, ist zwischen dem Treibstoffkäfig 30 und dem Gehäuse 72 des Gasgenerators 100 eine insbesondere ringförmige bzw. hohlzylinderförmige Treibstoffkammer 50, die mit Treibstoffkörpern 52 befüllt ist, ausgebildet. Die Treibstoffkammer 50 ist in axialer Richtung hin zu dem Anzünderträger 58 durch einen Federfüllkörper 54 begrenzt und schließt in der Gegenrichtung, also dem Anzünderträger 58 abgewandt, durch den Kragen 32 des Treibstoffkäfigs 30 ab. In der Regel ist im Ruhezustand des Gasgenerators 100, also vor dessen Aktivierung im Wesentlichen die gesamte Treibstoffkammer 50 mit Treibstoffkörpern 52, die insbesondere als Treibstofftabletten ausgebildet sein können, befüllt. Die Treibstoffkammer 50 ist also in axialer Erstreckung betrachtet von dem Kragen 32 des Treibstoffkäfigs 30 bis hin zu dem Federfüllkörper 54 ausgebildet. Der Federfüllkörper 54 bewirkt dabei eine Verdichtung der Treibstoffkörper 52 in der Treibstoffkammer 50 und/oder hat die Funktion eines Volumenausgleichmittels bei der Befüllung der Treibstoffkammer 50 mit Treibstoffkörpern 52 bei der Herstellung des Gasgenerators 100.
Die Treibstoffkammer 50 weist einen Gaseinlass und einen Gasauslass auf. Konkret ist vorgesehen, dass heiße Anzündgase und/oder Anzündpartikel, die aus einer oder mehreren Teilströmungen der von der Anzündereinheit erzeugten Gas-Partikelströmung GP über den Gaseinlass in die Treibstoffkammer 50 einströmen, um die darin befindlichen Treibstoffkörper 52 zu entzünden. Ein durch den Abbrand der Treibstoffkörper 52 entstehendes Treibgas verlässt die Treibstoffkammer 50 dann über den Gasauslass, der vom Gaseinlass verschieden und insbesondere beabstandet angeordnet ist. Der Gaseinlass und der Gasauslass der Treibstoffkammer 50 werden bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 durch entsprechende Gasdurchlassöffnungen im Treibstoffkäfig 30 gebildet. Dazu weist der Treibstoffkäfig 30 in seiner Umfangswandung, also in seinem hohlzylinderförmigen Abschnitt 31a und/oder trichterförmigen Abschnitt 31b, wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, seitliche Gasdurchlassöffnungen 40 auf. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 bilden den Gaseinlass für die Treibstoffkammer 50. Die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 können geometrisch unterschiedlich ausgebildet und im Bereich des Grundkörpers 31 des Treibstoffkäfigs 30 unterschiedlich positioniert sein. Insbesondere können mehrere seitliche Gasdurchlassöffnungen 40 verschiedene Lochbildmuster bilden. Dies wird weiter unten anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt jedoch, dass der Gasauslass der Treibstoffkammer 50 durch wenigstens eine, vorzugsweise mehrere in dem Treibstoffkäfig 30 befindliche stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 34 gebildet ist. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 34 sind im Kragen 32 des Grundkörpers 31 angeordnet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 34 eine Gasströmung aus der Treibstoffkammer 50 im Wesentlichen parallel zur Längsachse Lg des Gasgenerators 100 bewirken. Die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 34 können ebenfalls unterschiedliche Geometrien und Positionen aufweisen. Mehrere stirnseitige Gasdurchlassöffnungen 34 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 prinzipiell erläutert werden. Diese Erläuterung ist teilweise etwas knapp gehalten und wird weiter unten bei den Beschreibungen zu den 2 bis 5 entsprechend detaillierter ausgeführt. Bei Aktivierung des Gasgenerators 100 erfolgt zunächst eine Aktivierung und damit Zündung des Anzünders 59, wobei Anzünd- bzw. Abbrandprodukte der Anzünderpyrotechnik gebildet werden und diese in Form der Gas-Partikelströmung GP, insbesondere durch ein Öffnen bzw. Aufplatzen der Anzünderkappe 60, in die Anzündkammer 62 freigegeben werden bzw. dorthinein einströmen. Die Gas-Partikelströmung GP strömt in den am Ende der Anzündkammer 62 positionierten Verteiler 10 ein, durch diesen hindurch, und verlässt den Verteiler 10 in Form von zueinander separaten Teilströmungen. Dabei wird die Gas-Partikelströmung GP in die im Wesentlichen parallel zur Längsachse Lg des Gasgenerators 100 strömende zentrale Teilströmung ZTs, die insbesondere als Schockwelle S ausgebildet sein kann, und mindestens die eine weitere dazu separate und schräg nach außen gerichtete seitliche Teilströmung STs aufgeteilt bzw. aufgespalten (siehe auch 2 und 3). Durch die Schockwelle S bzw. eine aus der zentralen Teilströmung ZTs alleine oder zusätzlich mit Hilfe der mindestens einen weiteren seitlichen Teilströmung STs entstehende Druckerhöhung platzt die einlasseitige Berstmembran 68 auf. Dadurch werden heiße Anzündgase und/oder Anzündpartikel in Form der Gas-Partikelströmung GP zunächst aus der Anzündkammer 62 in das Innere des Treibstoffkäfigs 30, wo sich noch keine Treibstoffkörper befinden, geleitet. Hierbei werden die mindestens eine bzw. die mehreren seitlichen Teilströmungen STs durch den bzw. die Leitkanäle 22 des Verteilers 10 nach radial außen hin gerichtet zu den seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 des Treibstoffkäfigs 30 hin gelenkt, um durch diese hindurchzuströmen bzw. diese anzuströmen, damit die Treibstoffkörper 52 entzündet werden und Treibgas erzeugt werden kann. Das so erzeugte Treibgas, dargestellt in 2 durch ein Pfeilsymbol für eine Treibgasströmung Ts, kann aus der Treibstoffkammer 50 an deren Stirnseite durch die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 34 des Treibstoffkäfigs 30 aus- bzw. weiterströmen in Richtung der auslassseitigen Berstmembran 70, um zu deren Öffnung beizutragen. Es ist auch möglich, dass die auslassseitige Berstmembran 70 bereits zeitlich vorher durch die Schockwelle S geöffnet wurde. Sodann erfolgt ein Weiter- bzw. Ausströmen des Treibgases durch den (optionalen) Diffusor 78 in den Außenbereich des Gasgenerators 100.
Generell können dabei die heißen Anzündgase und/oder Anzündpartikel im Wesentlichen nur in Form der mindestens einen seitlichen Teilströmung STs, im Falle weiterer seitlichen Teilströmung STs durch deren sich ergebende Summe von allen seitlichen Teilströmungen STs, vorliegen, wobei dann die zentrale Teilströmung ZTs vorteilhaft als Schockwelle S ausgebildet ist und im Wesentlichen alleinig für ein äußerst schnelles Öffnen der einlasseitigen Berstmembran 68 und der auslassseitigen Berstmembran 70 verantwortlich ist. Hierbei wird bereits mit der Aktivierung des Anzünders 59, insbesondere durch ein Aufplatzen dessen Anzünderkappe 60, die Schockwelle S ausgelöst.
Es ist jedoch auch möglich, dass die zentrale Teilströmung ZTs nach ihrem unmittelbaren Austritt aus dem Verteiler 10 nicht oder noch nicht als Schockwelle ausgebildet ist und demnach auch einen gewissen Anteil an heißen Anzündgasen und/oder Anzündpartikel aufweisen kann, wobei sich dann erst durch das abrupte Öffnen der einlasseitigen Berstmembran 68 eine Schockwelle ausbildet, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse Lg des Gasgenerators 100 weiter ausbreitet. Für alle dieser genannten Alternativen gilt, dass das Erzeugen einer Schockwelle gewollt und insbesondere vorteilhaft sein kann, da diese mit einer äußerst hohen Geschwindigkeit, insbesondere Überschallgeschwindigkeit, durch den Druckgasbehälter 74 verlaufen bzw. sich ausbreiten kann, um beim Auftreffen auf die auslassseitige Berstmembran 70 bewirkt, dass die auslassseitige Berstmembran 70 geöffnet wird bzw. aufplatzt und so eine Strömungsverbindung in den Außenbereich des Gasgenerators 100, insbesondere in einen an den Gasgenerator 100 angeschlossenen Gassack (nicht dargestellt), herstellt werden kann. Konkret kann also nach Öffnen der auslassseitigen Berstmembran 70 das Druckgas aus dem Druckgasbehälter 74 und das aus dem Abbrand der Treibstoffkörper 52 erzeugte Treibgas über den Diffusor 78 und dessen Auslassöffnungen 84 in einen Gassack einströmen. Dabei ist es möglich, dass das Treibgas aus dem Abbrand der Treibstoffkörper 52 zeitgleich zusammen mit dem vorgespannten Druckgas aus der auslassseitigen Berstmembran 70, oder zeitlich nach dem Druckgas ausströmt.
4 und 5 zeigen den Verteiler 10 wie folgend beschrieben. Der Verteiler 10 ist ein einstückiges Bauteil, vorzugsweise aus Metall, wobei hier auch ein extrem temperaturresistenter Kunststoff, beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren aufgebaut, vorstellbar ist. Der Verteiler 10 ist von einer scheibenförmiger Gestalt mit einem vorzugsweisen kreisrunden Außendurchmesser und hat eine erste Stirnfläche 12 und eine zweite Stirnfläche 16, die sich gegenüberliegen und Teilbereiche aufweisen, die im Wesentlichen planar ausgebildet sind und bezüglich der beiden Stirnflächen zueinander parallel ausgerichtet sind. Der Verteiler 10 hat eine Seitenwand 26, welche sich entlang ihrer Längserstreckung über eine Materialdicke D des Verteilers 10 erstreckt, sodass die beiden Stirnflächen 12 und 16 durch die Materialdicke D voneinander beabstandet sind. Die Umhüllende bzw.
Hüllkurve des Verteilers 10 entspricht im Wesentlichen der Umhüllenden eines geraden Kreiszylinders. An dem Übergang zwischen Seitenwand 26 und erster Stirnfläche 12 ist eine Schräge 24 in Form einer Fase bzw. Anfasung angebracht. Diese abgeschrägte Fläche ist als eine Art Einführhilfe für einen erleichterten Verbau des Verteilers 10 in das Verschlussstück 64 vorgesehen. Der Verteiler 10 weist eine mittige Längsachse Lv auf, welche bei entsprechend symmetrischer Ausgestaltung des Verteilers auch als eine Symmetrieachse Sv des Verteilers 100 ausgebildet sein kann. Ein sich durch den Verteiler axial hindurch erstreckender Durchlass ist in Form einer zentralen Durchgangsöffnung 18 ausgebildet und erstreckt sich mittig entlang der Längsachse Lv durch den Verteiler 10 hindurch, derart dass die Mittelachse Md der Durchgangsöffnung 18 mit der Längsachse Lv des Verteilers bzw. dessen Symmetrieachse Sv zusammenfällt bzw. deckungsgleich mit diesen Achsen ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnung 18 kann demnach auch als eine zentrale Durchgangsbohrung durch den Verteiler aufgefasst werden. An der ersten Stirnfläche 12 ist eine Einwölbung 14 angebracht, welche sich in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 16 erstreckt. Die Einwölbung 14 ist als kegelförmige Vertiefung mittig an bzw. in der ersten Stirnfläche 12 angebracht und verläuft von der ersten Stirnfläche 12 ausgehend geradlinig von radial außen nach radial innen auf die zentrale Durchgangsöffnung 18 zu bzw. geht dort in diese über. Anders ausgedrückt kann die Einwölbung 14 auch ausgehend von der ersten Stirnfläche 12 als ein trichterförmiger Einlauf hin zu der zentralen Durchgangsöffnung 18 aufgefasst werden. Somit reduziert sich die Materialdicke D des Verteilers 10 ausgehend von der Ebene in welcher die erste Stirnfläche 12 liegt, entlang der Längsachse Lv des Verteilers 10 hin zu der zweiten Stirnfläche 16 und hin zu der zentralen Durchgangsöffnung 18 kontinuierlich, soweit bis eine entsprechende Materialstärke erreicht ist, welche die Tiefe bzw. Längserstreckung der zentralen Durchgangsöffnung 18 bestimmt. Es ist auch denkbar, dass die Einwölbung 14 als eine sich nach innen ausbildende kalottenförmige Eintiefung ausgebildet ist.
Im Bereich der Einwölbung 14 sind neben der zentralen Durchgangsöffnung 18 noch weitere Durchlässe als jeweilige Leitkanäle 22 mit einer jeweiligen Mittelachse MI ausgebildet. Die Leitkanäle 22 sind entlang einer Kreisbahn in einem gewissen Abstand zu der zentralen Durchgangsöffnung 18 im Bereich der Einwölbung 14 angeordnet und erstrecken sich von dort in Richtung der zweiten Stirnfläche 16 als geradlinige Bohrungen nach radial außen. Hierbei bildet sich jeweils zwischen der Mittelachse MI eines Leitkanals 22 und der Mittelachse Md der zentralen Durchgangsöffnung 18 ein spitzer Winkel α aus, der insbesondere in einem Bereich von 15° bis 35°, bevorzugt bei einem Wert von 25° liegt. Die zentrale Durchgangsöffnung 18 und die Leitkanäle 22 können auch als Durchlässe bzw. Öffnungen in dem Verteiler 10 aufgefasst werden, welche sich von der Seite der ersten Stirnfläche 12 bzw. von der Einwölbung 14 ausgehend hin zu der zweiten Stirnfläche 16, die sie dort durchdringen, aufgefasst werden.
Die 4 zeigt eine Anzahl von zehn Leitkanälen 22, die gleichförmig bzw. symmetrisch um die zentrale Durchgangsöffnung 18 angeordnet sind. Diese Konfiguration bzw. Anordnung der Durchlässe hat sich bei dem Einbau des Verteilers 10 in den erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 als besonders vorteilhaft herausgestellt hinsichtlich einer Verteilung und Ausrichtung von zueinander separaten Teilströmungen, welche sich bei einer Durchströmung einer Gas-Partikelströmung GP durch den Verteiler 10 hindurch ergeben. Es ist jedoch auch eine geringere oder höhere Anzahl von Leitkanälen 22 bzw. auch lediglich nur ein einziger Leitkanal 22 in dem Verteiler 10 vorstellbar, um einen funktionsfähigen erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 darstellen zu können. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch die Anordnung der Durchlässe 18 und 22, die auch quasi als Bohrbild des Verteilers 10 an dessen Einwölbung 14 betrachtet werden kann, nach Belieben variieren. Demnach können die Leitkanäle 22 beispielsweise unterschiedliche Abstände zueinander und/oder zu der zentralen Durchgangsöffnung 18 aufweisen. Zudem sind auch unterschiedliche Neigungen der jeweiligen Mittelachsen Md der Leitkanäle 22 bezüglich der Mittelachse Md der Durchgangsöffnung 18 denkbar, sodass sich zueinander unterschiedliche Werte bezüglich des Winkels α ergeben können.
Eine Gas-Partikelströmung GP, welche an die erste Stirnfläche 12 des Verteilers 10 herangeführt wird, kann somit durch die die zentrale Durchgangsöffnung 18 und die Leitkanäle 22 derart hindurchgeführt werden, dass sie den Verteiler 10 auf der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 16 in Form von zueinander separaten Teilströmungen verlässt, wobei sich eine zentrale Teilströmung ZTs durch die Durchgangsöffnung 18 und dazu divergierend ausgerichtete, nämlich in dem Winkel α abweichend gerichtete, seitliche Teilströmungen STs durch die Leitkanäle 22 ausbilden. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung weist der Verteiler 10 einen Außendurchmesser von 9,25 mm, eine Materialdicke D von 2 mm, einen Durchmesserwert von 2,8 mm für die zentrale Durchgangsöffnung 18 und einen Durchmesserwert von 1,2 mm für die jeweiligen Leitkanäle 22 auf.
2 zeigt einen vergrößerten anzünderseitigen Teilbereich des Gasgenerators 100 bzw. Rohrgasgenerators gemäß 1. Hierzu gilt das bereits weiter oben Beschriebene in Bezug auf den kompletten Gasgenerator 100 der 1 und den Verteiler 10, insbesondere bezüglich der 4 und 5. Anhand der 2 soll im Folgenden insbesondere die vorteilhafte Wirkung des Verteilers 10 in Bezug auf das Funktionsprinzip des Gasgenerators 100, speziell die Aktivierung bzw. Anzündung der Treibstoffkörper 52 betreffend, beschrieben werden.
Durch den Verteiler 10 und dessen Einbau bzw. Position in den erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 wird zum einen eine optimierte Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 und zum anderen eine äußerst effektive und gezielte Anzündung der Treibstoffkörper 52 ermöglicht.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion werden bereits durch die Lage und Richtung der Pfeilsymbole für die Gas-Partikelströmung GP, zentrale Teilströmung ZTs, seitliche Teilströmung STs, Treibgasströmung Ts und Schockwelle S ersichtlich. Hier ist schnell erkennbar, dass sich die zentrale Teilströmung ZTs und/oder die Schockwelle S mittig durch die zentrale Durchgangsöffnung 18 des Verteilers 10 auf kürzestem Wege und völlig getrennt von den dazu schräg nach außen ausgebildeten seitlichen Teilströmungen STs leiten und auf die einlassseitige Berstmembran 68 zuführen lässt. Die Schockwelle S kann nach Öffnung der Berstmembran 68 unmittelbar bzw. quasi ohne Strecken-Zeitverlusst in Richtung auslassseitige Berstmembran 70 weitergeführt werden, um diese schnellstmöglich zu öffnen, wobei die dazu schräg nach außen verlaufenden Teilströmungen STs zum einen unterstützend für eine Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 vorteilhaft an deren umlaufenden Randbereich genutzt werden können und zum anderen auf unmittelbarem Wege nach Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 die schräg außen liegenden Treibstoffkörper 52 entzünden können, ohne dass eine zusätzliche Strömungsleitung oder Strömungsumleitung der Teilströmungen STs nötig wäre.
Detailliert bedeutet dies, wie in 2 dargestellt, dass zunächst ab der Anzünderkappe 60 stromaufwärts, also in Richtung auslassseitger Berstmembran 70, sowohl die Gas-Partikelströmung GP als auch die Schockwelle S erzeugbar bzw. ausbildbar ist. Dies passiert durch eine bekannte Aktivierung des Anzünders 59 mit einem elektrischen Zündsignal über dessen Anzünderkontakte 61, wobei die Pyrotechnik im Anzünder 59 aktiviert und abgebrannt wird, sodass ein Überdruck innerhalb der Anzünderkappe 60 aufgabaut wird, der diese bestimmungsgemäß öffnet bzw. aufreißt. Dadurch werden heiße Anzündgase und/oder heiße Anzündpartikel als Gas-Partikelströmung GP erzeugt und in die Anzündkammer 62 eingebracht bzw. dorthin eingeleitet. Zum anderen kann hier bereits auch zusätzlich die Schockwelle S durch ein abruptes Aufplatzen der Anzünderkappe 60 erzeugt werden. Die Gas-Partikelströmung GP und gegebenenfalls die Schockwelle S werden längsaxial der Anzündkammer 62 auf den Verteiler 10 zugeleitet und sodann durch dessen Durchlässe, nämlich die zentrale Durchgangsöffnung 18 und die schräg nach radial außen führenden Leitkanäle 22, hindurchgeleitet, derart, dass sich die Gas-Partikelströmung GP aufspaltet in eine zentrale Teilströmung ZTs, welche durch die zentrale Durchgangsöffnung 18 geleitet wird und mehrere seitliche Teilströmungen STs, welche jeweils durch einen Leitkanal 22 geleitet werden. Im Falle eines Vorhandenseins der Schockwelle S wird diese durch die zentrale Durchgangsöffnung 18 zusätzlich hindurchgeleitet, wobei aufgrund der Schnelligkeit (Überschallgeschwindigkeit) der Schockwelle S diese dann zeitlich vor einem Anteil der Gas-Partikelströmung GP die zentrale Durchgangsöffnung 18 passieren kann. Man kann in diesem Falle die Schockwelle S auch als ein Teil der zentralen Teilströmung ZTs bzw. als diese selbst auffassen. Nach dem Austritt der seitlichen Teilströmungen STs und zentralen Teilströmung ZTs (gegebenenfalls die Schockwelle S mit eingeschlossen) aus dem Verteiler 10 bzw. dessen zweiten Stirnfläche 16 heraus werden alle Strömungen auf die einlassseitige Berstmembran 68 hingeleitet und tragen, gegebenenfalls mit unterschiedlicher Wirkung, zu deren Öffnung bei. Hierbei wird eine/die Schockwelle S den größten Beitrag zu der Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 beitragen, alleine schon aufgrund ihrer überragenden Geschwindigkeit aber auch Heftigkeit. Allerdings können die schräg nach außen gerichteten seitlichen Teilströmungen STs, die quasi in einer Verlängerung der Leitkanäle 22 wirken, sehr vorteilhaft an dem umlaufenden Befestigungsrand bzw. Befestigungsbereich 66 an dem die einlassseitige Berstmembran 68 angebracht ist, einwirken und dort eine Loslösung bzw. ein Öffnen der einlasseitigen Berstmembran 68 sehr definiert bzw. vorbestimmbar erzeugen, sodass ein mehr oder weniger ungeordnetes Aufreißen der Berstmembran 68 vermieden werden kann.
Nach der Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 können die seitlichen Teilströmungen STs jeweils gerichtet in die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 des Treibstoffkäfigs 30 einströmen bzw. dort gezielt wirken, um die Treibstoffkörper 52 bestimmungsgemäß aktivieren bzw. anzünden zu können, sodass diese das Treibgas, beispielsweise für einen aufblasbaren Luftsack, erzeugen können. Bei der Ausführungsform nach 2 sind dabei die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 40a mit einem umgeformten Teil 42, welches jeweils als Einlaufschräge bzw. Einlaufhilfe für die seitlichen Teilströmungen STs wirken, ausgebildet. Anders ausgedrückt können die umgeformten Teile 42 bzw. die dadurch ausgeprägten kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 40a als quasi Strömungsfänger bzw. Strömungsleiter für die seitlichen Teilströmungen STs wirken. Dabei sind die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 40a durch ein Umformen der Umfangswandung des Treibstoffkäfigs 30, insbesondere in Richtung Innenbereich dessen Grundkörpers 31, gebildet. Konkret ist die Umfangswandung stellenweise nach innen eingeformt, so dass sich die umgeformten Teile 42 ausbilden. Eine Herstellung der seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40, 40a kann beispielsweise durchgeführt werden, indem zunächst entsprechende Einschnitte bzw. Schlitze, welche sich durch die komplette Wanddicke des Grundkörpers 31 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 31 drückt, um in einem einzigen Schritt die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 40a herzustellen. Wie in 2 gezeigt ist, können mehrere kiemenartige, seitliche Gasdurchlassöffnungen 40, 40a in Umfangsrichtung des Treibstoffkäfigs 30 regelmäßig beabstandet zueinander angeordnet sein. Ferner können in längsaxialer Richtung versetzt weitere seitliche Gasdurchlassöffnungen 40, 40a vorgesehen sein. Mit anderen Worten bilden die seitlichen, insbesondere kiemenartigen, Gasdurchlassöffnungen 40, 40a ein Lochbildmuster, wobei zwei Umfangsreihen 44 von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 ausgebildet sind. Eine erste Umfangsreihe 44a umfasst mehrere, in Umfangsrichtung regelmäßig beabstandete seitliche Gasdurchlassöffnungen 40. Eine in längsaxialer Richtung des Verteilers 10 und radial zu der ersten Umfangsreihe 44a versetzt angeordnete, zweite Umfangsreihe 44b umfasst dieselbe Anzahl von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40. Vorzugsweise umfassen die beiden Umfangsreihen 44a, 44b jeweils vier seitliche Gasdurchlassöffnungen 40, die als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen 40a ausgebildet sind. Dabei sind die seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 der ersten Umfangsreihe 44a gegenüber den seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 der zweiten Umfangsreihe 44b in Umfangsrichtung derart versetzt bzw. verdreht zueinander angeordnet, dass sozusagen ein umlaufendes Muster von seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 gebildet ist.
Wie in 2 ersichtlich, sind die Treibstoffkörper 52 in Form von Tabletten mit zylindrischer Gestalt derart ausgebildet, dass einzelne Treibstoffkörper 52 zumindest bereichsweise in die kiemenartigen Gasdurchlassöffnungen 40a hineinragen bzw. sogar dort hindurchragen, sodass sie abschnittsweise in das Innere des Treibstoffkäfigs 30, wo keine (ganzen) Treibstoffkörper vorhanden sind, hineinragen. Somit sind diese einzelnen Treibstoffkörper 52 optimal positioniert, um zielgenau und äußerst effektiv von den entsprechenden seitlichen Teilströmungen STs getroffen bzw. angeströmt und entzündet zu werden. Anders ausgedrückt kann eine seitliche Teilströmung STs zielgenau und fokussiert in eine ihr zugeordnete Gasdurchlassöffnung 40 des Treibstoffkäfigs 30 hineintreffen bzw. einwirken, um dort gelagerte Treibstoffkörper 52 äußerst effektiv anzuzünden. In 2 ist dies noch unterstützend durch ein Pfeilsymbol in gestrichelter Darstellung als quasi Verlängerung für das Pfeilsymbol für die seitliche Teilströmung STs dargestellt. Hierzu kann der Verteiler 10 optimiert zu dem Treibstoffkäfig 30 derart positioniert und ausgerichtet sein, dass zumindest einige oder alle seitliche Teilströmungen STs direkt in eine Gasdurchlassöffnung 40 hineintreffen, was beispielsweise durch eine entsprechende axiale Abstandsregelung zwischen Verteiler 10 und Treibstoffkäfig 30 und/oder auch dem Wert des Winkels α, der die radiale schräge Ablenkung bzw. Ausrichtung des Leitkanals 22 gegenüber der Mittelachse Md der zentralen Durchgangsöffnung 18 des Verteilers 10 bestimmt, gewährleistet sein kann.
In anderen Worten kann eine Projektion der Querschnittsfläche des mindestens einen Leitkanals 22 entlang seiner Mittelachse MI auf die Querschnittsfläche einer oder mehrerer Gasdurchlassöffnungen 40 eine zumindest teilweise Überdeckung mit dieser aufweisen, wobei insbesondere der mindestens eine Leitkanal 22 im Wesentlichen fluchtend zu einer Gasdurchlassöffnung 40 ausgerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion von Verteiler 10 und Gasgenerator 100 kann auch bei sogenannten rein pyrotechnischen Gasgeneratoren angewandt werden, welche keinen Druckgasbehälter mit einem gespeicherten Druckgas aufweisen. Derartige Gasgeneratoren brauchen bzw. weisen dann keine Berstmembranen auf, die zum Verschluss eines Druuckgasbehälters nötig sind. Folglich ist die Konstruktion nach 2 auch ohne der dort dargestellten einlassseitigen Berstmembran 68 für derartige Gasgeneratoren denkbar. In so einem Fall können direkt nach dem Ausströmen von zentraler Teilströmung ZTs und der mehreren seitlichen Teilströmungen STs aus der zweiten Stirnfläche 16 des Verteilers 10 heraus die seitlichen Teilströmungen STs ungehindert auf die ihnen zugeordneten Gasdurchlassöffnungen 40 hin bzw. einströmen, ohne dass noch ein weiteres Bauteil (Berstmembran) dazwischen positioniert ist.
Der Verteiler 10 bzw. Gasgenerator 100 bietet insbesondere bei solchen Gasgeneratoren die oben genannte Vorteile, bei denen ein ringförmiges Treibstoffbett bzw. eine ringförmige Treibstoffkammer ausgebildet ist. So wie in 2 dargestellt, befinden sich alle Treibstoffkörper 52 in der ringförmigen Treibstoffkammer 50 und bilden als Gesamtheit gesehen quasi einen treibstofffreien Kanal in ihrer Mitte, indem nämlich das Innere des Treibstoffkäfigs 30 betrachtet von der einlassseitigen Berstmembran 68 hin zu der Gasausströmöffnung 38 des Treibstoffkäfigs 30 frei von ganzen Treibstoffkörpern ist. Damit derartig randseitig positionierte Treibstoffkörper gezielt und äußerst effektiv angezündet werden können, bedarf es lediglich des Verteilers 10 mit dessen schräg nach außen führenden Leitkanälen 22. Jegliche zusätzliche weitere Bauteile, welche eine Strömung von Anzündgasen bzw. Anzündpartikeln auf die randseitig ringförmig gelagerten Treibstoffkörper leiten würden, können somit entfallen. Dies gilt insbesondere für in 2 dargestellte Hybridgasgeneratoren, bei denen der Verteiler 10 bereits stromaufwärts der einlassseitigen Berstmembran 68 positioniert ist, da hier bereits vor einer Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 die Richtung der seitlichen Teilströmungen STs zur Anzündung der Treibstoffkörper 52 voreingestellt ist und nach einer Öffnung der einlassseitigen Berstmembran 68 nicht mehr durch weitere Bauteile justiert bzw. eingestellt werden muss. Anders ausgedrückt bedarf es bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator 100 stromabwärts der einlassseitigen Berstmembran 68 keinerlei Einbauten, welche einen Anzündstrahl bzw. eine Partikel- Gasströmung, die zur Anzündung von Treibstoffkörpern vorgesehen ist, erzeugen würden bzw. einen solchen auf oder an die anzuzündenden Treibstoffkörper heranführen oder dorthin lenken würden.
3 zeigt einen vergrößerten anzünderseitigen Teilbereich einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrgasgenerators, welcher der Ausführungsform nach 2 sehr ähnlich ist und nur einige wenige Unterschiede dazu aufzeigt. Nachfolgend sollen lediglich diese Unterschiede beschrieben werden, wobei ansonsten Vorhergenanntes zu 2 ebenso entsprechend für die Ausführungsform der 3 gilt bzw. anzuwenden ist. Der Verteiler 10 in der Ausführungsform nach 3 ist, verglichen mit 2, noch weiter weg von der Anzünderkappe 60 beabstandet, sodass sich eine größere Anzündkammer 62 ergibt. Dabei ist hier der Verteiler 10 im Wesentlichen gänzlich an den das Verschlussstück 64 abschließenden Endbereich und damit möglichst nahe an den Befestigungsbereich 66, an dem eine einlassseitige Berstmembran 68 befestigt ist, heran positioniert. Hierdurch kann der Verteiler 10 auch noch besser eine Art Auflager für die einlassseitige Berstmembran 68 bilden, sodass sich diese an dem Verteiler 10 abstützen kann, bzw. nicht so stark (kalottenförmig) durchbiegen muss, wie dies in 2 gezeigt ist. Die einlassseitige Berstmembran 68 ist in 3 gänzlich planar dargestellt, was einem Montagezustand des Gasgenerators 100 entspricht, bei dem der Druckgasbehälter 74 noch nicht mit Druckgas befüllt ist. Demnach wird sich die einlassseitige Berstmembran 68 im fertig montierten Zustand in Richtung des Verteilers durchbiegen und diesen kontaktieren. Eine derartige Kontaktierung ist jedoch nicht zwingend notwendig.
Weiterhin ist in 3 auch der Winkel α dargestellt, welcher die Ausrichtung der Mittelachse Md der zentralen Durchgangsöffnung 18 und die Mittelachse MI des bzw. der Leitkanäle 22 darstellt. Diese Ausrichtung bzw. der Winkel α gilt natürlich auch für die Ausführungsform nach 2 und ist dort nur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Der Treibstoffkäfig 30 weist in der 3 bezüglich seiner seitlichen Gasdurchlassöffnungen 40 angesenkte Gasdurchlassöffnungen 40b auf, welche kein umgeformtes Teil, wie nach 2, aufweisen. Die angesenkten Gasdurchlassöffnungen 40b werden beispielsweise derart hergestellt, dass zunächst durchgängig geradlinige Öffnungen bzw. Löcher an den entsprechenden Stellen des Grundkörpers 31 des Treibstoffkäfigs 30 hergestellt werden, beispielsweise durch einen Stanzvorgang. Danach werden diese Öffnungen von der Seite her, an welcher die Treibstoffkörper 52 positioniert werden sollen, mit einer Senkung bzw. einem umlaufenden Materialabtrag, welcher sich bis in eine gewisse Tiefe der Öffnungen erstreckt, versehen. Dies hat den Vorteil, dass im verbauten Zustand diejenigen Treibstoffkörper 52, welche sich an den angesenkten Gasdurchlassöffnungen 40b befinden zumindest bereichsweise in diese hinein erstrecken bzw. gegebenenfalls auch bereichsweise durch diese hindurch erstrecken können. Hier gilt auch Vergleichsweises, wie es für die Ausführungsform nach 2 der Fall ist, nämlich dass die Treibstoffkörper 52 nicht gänzlich durch die angesenkten Gasdurchlassöffnungen 40b hindurch passen bzw. durch diese hindurch fallen sollen, um alle Treibstoffkörper 52 in der Treibstoffkammer 50 bzw. als ringförmig ausgeprägtes Treibstoffbett zu halten. Auch hier werden somit entsprechend einige Treibstoffkörper 52 möglichst weit in bzw. durch die angesenkten Gasdurchlassöffnungen 40b hindurch positioniert, um möglichst effektiv und gut von den seitlichen Teilströmungen STs erreicht und angezündet werden zu können. Sobald derartig positionierte Treibstoffkörper 52 angezündet werden bzw. worden sind, zünden deren erzeugte Abbrandprodukte (heiße Gase und/oder Partikel) die restlichen Treibstoffkörper 52 des Treibstoffbetts an, nach dem Prinzip einer Kettenreaktion. Auch hier verlässt durch den Abbrand der Treibstoffkörper 52 erzeugtes Treibgas in Form der Treibgasströmung Ts die Anzünderkammer 50 über die stirnseitigen Gasdurchlassöffnungen 34 des Treibstoffkäfigs 30.
Bezugszeichenliste

10: Verteiler
12: erste Stirnfläche
14: Einwölbung
16: zweite Stirnfläche
18: Durchgangsöffnung
22: Leitkanal
24: Schräge
26: Seitenwand
30: Treibstoffkäfig
31: Grundkörper
31a: hohlzylinderförmiger Abschnitt
31b: trichterförmiger Abschnitt
32: Kragen
34: stirnseitige Gasdurchlassöffnung
36: Gaseinströmöffnung
38: Gasausströmöffnung
40: seitliche Gasdurchlassöffnung
40a: kiemenartige Gasdurchlassöffnung
40b: angesenkte Gasdurchlassöffnung
42: umgeformter Teil
44: Umfangsreihe
44a: erste Umfangsreihe
44b: zweite Umfangsreihe
50: Treibstoffkammer
52: Treibstoffkörper
54: Federfüllkörper
56: Anzündereinheit
58: Anzünderträger
59: Anzünder
60: Anzünderkappe
61: Anzünderkontakt
62: Anzündkammer
64: Verschlussstück
66: Befestigungsbereich

68: einlassseitige Berstmembran
70: auslassseitige Berstmembran
72: Gehäuse
74: Druckgasbehälter
76: Verjüngung
78: Diffusor
80: Filtersieb
82: Berstmembranhalter
84: Auslassöffnungen
100: Gasgenerator
Lg: Längsachse Gasgenerator
Lv: Längsachse Verteiler
Sv: Symmetrieachse Verteiler
Md: Mittelachse Durchgangsöffnung
MI: Mittelachse Leitkanal
α: Winkel
D: Materialdicke
GP: Gas-Partikelströmung
ZTs: zentrale Teilströmung
STs: seitliche Teilströmung
S: Schockwelle
Ts: Treibgasströmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0778181 A2 [0003]

Claims

Gasgenerator (100), vorzugsweise Hybridgasgenerator, mit einem rohrförmigen Gehäuse (72), und einem, vorzugsweise scheibenförmigen, Verteiler (10), der innerhalb des rohrförmigen Gehäuses (72) angeordnet und ausgebildet ist, im Aktivierungsfall des Gasgenerators (100) eine Gas-Partikelströmung (GP) des Gasgenerators (100) in zumindest zwei separate zueinander geneigte Teilströmungen aufzuteilen.
Gasgenerator (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (10) mehrere Durchlässe (18, 22) aufweist, wobei ein erster Durchlass als eine zentrale Durchgangsöffnung (18) mit einer ersten Mittelachse (Md) und/oder mindestens ein weiterer Durchlass als ein Leitkanal (22) mit einer weiteren Mittelachse (MI) ausgebildet ist, wobei die erste Mittelachse (Md) und die mindestens eine weitere Mittelachse (MI) bzw. die weiteren Mittelachsen (Mli, Mlj) in einem spitzen Winkel (α) zueinander ausgerichtet sind.
Gasgenerator (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Durchgangsöffnung (18) den größten Durchmesser aller Durchlässe (18, 22) aufweist und die Mittelachse (Md) der zentralen Durchgangsöffnung (18) parallel zu einer Längsachse (Lv) des Verteilers (10), insbesondere identisch zu einer seiner Symmetrieachsen (Sv), angeordnet ist.
Gasgenerator (100) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (10) mehrere, insbesondere zwei bis vierzehn, vorzugsweise zehn Leitkanäle (22) aufweist, wobei diese vorzugsweise um eine zentrale Durchgangsöffnung (18) herum, weiter vorzugsweise auf einer Kreisbahn, angeordnet sind.
Gasgenerator (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (10) eine erste und zweite Stirnfläche (12, 16) aufweist, welche durch eine Materialdicke (D) des Verteilers (10) zueinander beabstandet sind, wobei an der ersten Stirnfläche (12) eine Einwölbung (14) angebracht ist und sich insbesondere die Materialdicke (D) des Verteilers (10) im Bereich der Einwölbung (14) ausgehend von der ersten Stirnfläche (12) hin zu der zweite Stirnfläche (16) des Verteilers (10) kontinuierlich reduziert.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Leitkanal (22), vorzugsweise alle Leitkanäle (22), sich von der ersten Stirnfläche (12), vorzugsweise von der Einwölbung (14) ausgehend, schräg nach radial außen zu der zweiten Stirnfläche (16) hin erstreckt/erstrecken.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (72) durch ein eine Anzündereinheit (56) aufweisendes Verschlussstück (64) verschlossen ist, wobei ein innerer Teilbereich des Verschlussstücks (64) eine Anzündkammer (62) ausbildet, an deren stirnseitgem Endbereich der Verteiler (10) derart befestigt ist, dass die von der Anzündereinheit (56) erzeugbare Gas-Partikelströmung (GP) aus der Anzündkammer (62) heraus durch den Verteiler (10) weiterleitbar und aufteilbar ist, insbesondere derart, dass eine dem Verteiler (10) stromabwärts nachgelagerte einlassseitige Berstmembran (68) dadurch geöffnet werden kann.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Verteiler (10) die Gas-Partikelströmung (GP) in eine zentrale Teilströmung (ZTs) durch die zentrale Durchgangsöffnung (18) hindurch und in mindestens eine seitliche Teilströmung (STs) durch den mindestens einen Leitkanal (22) hindurch, aufteilbar ist, wobei die mindestens eine seitliche Teilströmung (STs) zu der zentralen Teilströmung (ZTs) in dem spitzen Winkel (α) und insbesondere schräg bezüglich der Längsachse (Lg) des Gehäuses (72) nach radial außen ausbildbar ist.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Treibstoffkörper (52) aufweisende Treibstoffkammer (50) ringförmig zwischen dem Gehäuse (72) und einem hohlkörperförmigen Treibstoffkäfig (30) mit seitlichen Gasdurchlassöffnungen (40) gebildet ist, wobei vorzugsweis der mindestens eine Leitkanal (22) des Verteilers (10) gegenüber zumindest einer der Gasdurchlassöffnungen (40) des Treibstoffkäfigs (30) derart ausgerichtet ist, dass ein Teil der Treibstoffkörper (52), vorzugsweise auf kürzester bzw. gerader Wegstrecke, durch die mindestens eine seitliche Teilströmung (STs) anzündbar ist, insbesondere nach Öffnung der einlassseitigen Berstmembran (68).
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektion der Querschnittsfläche des mindestens einen Leitkanals (22) entlang seiner Mittelachse (MI) auf die Querschnittsfläche einer oder mehrerer Gasdurchlassöffnungen (40) eine zumindest teilweise Überdeckung mit dieser aufweist, wobei insbesondere der mindestens eine Leitkanal (22) im Wesentlichen fluchtend zu einer Gasdurchlassöffnung (40) ausgerichtet ist, und/oder wobei mindestens ein Treibstoffkörper (52) in unmittelbarer Umgebung einer Gasdurchlassöffnung (40), insbesondere bereichsweise in diese hinein- und/oder hindurchragend, positioniert ist.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibstoffkörper (52) im Wesentlichen einzig durch die mindestens eine seitliche Teilströmung (STs) entzündbar sind, und/oder eine Schockwelle (S) als Anteil oder in Form der zentralen Teilströmung (ZTs) ausgehend von der Anzündereinheit (56) durch die zentrale Durchgangsöffnung (18) des Verteilers (10) leitbar ist, um die einlassseitige Berstmembran (68) und/oder eine weitere auslassseitige Berstmembran (70) zu öffnen.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdurchlassöffnungen (40) des Treibstoffkäfigs (30) als kiemenartige Gasdurchlassöffnungen (40a) mit jeweils einem umgeformten Teil (42) und/oder als angesenkte Gasdurchlassöffnungen (40b) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Gasdurchlassöffnungen (40, 40a, 40b) in Form einer oder mehrerer Umfangsreihen (44, 44a, 44b) vorliegen.
Gasgenerator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e ich n e t, dass der Gasgenerator (100) einen mit Druckgas oder Druckgasgemisch befüllten Druckgasbehälter (74) aufweist, der vorzugsweise die Treibstoffkammer (50) mit einschließt.
Gassackmodul mit einem Gasgenerator (100), einem von dem Gasgenerator (100) aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (100) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, insbesondere eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem Gasgenerator (100), einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines Gassackmoduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator (100) bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (100) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Gasgenerators (100), insbesondere eines Hybridgasgenerators, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den folgenden Schritten: - Auslösen einer Anzündereinheit (56) zur Erzeugung einer Gas-Partikelströmung (GP) innerhalb einer Anzündkammer (62); - Durchleiten der Gas-Partikelströmung (GP) durch einen Verteiler (10), und dabei Erzeugung einer zentralen Teilströmung (ZTs) und mindestens einer seitlichen Teilströmung (STs), derart, dass die seitliche Teilströmung (STs) zu der zentralen Teilströmung (ZTs) in einem spitzen Winkel (α) und insbesondere bezüglich der Längsachse (Lg) des Gehäuses (72) des Gasgenerators (100) schräg nach radial außen ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen der folgenden Schritte: - Öffnen einer einlassseitigen Berstmembran (68), welche dem Verteiler (10) stromabwärts nachgelagert ist; - Anströmen einer oder mehrerer seitlicher Gasdurchlassöffnungen (40), 40a, 40b) eines Treibstoffkäfigs (30) durch die seitliche Teilströmung (STs), derart dass Treibstoffkörper (52) in unmittelbarer Umgebung der Gasdurchlassöffnungen (40, 40a, 40b) entzündet werden, wobei ein Treibgas erzeugt wird; - Erzeugung einer Schockwelle (S) durch die Anzündereinheit (56) und Weiterleiten der Schockwelle (S) als Anteil oder in Form der zentralen Teilströmung (ZTs) und Öffnen einer dem Verteiler (10) stromabwärts nachgelagerten einlassseitigen Berstmembran (68) mit Hilfe der Schockwelle (S); - Weiterleiten der Schockwelle (S) durch den Innenbereich des Treibstoffkäfigs (30) und durch das als ein Druckgasbehälter (74) ausgebildete Gehäuse (72) des Gasgenerators (100) zu einer den Druckgasbehälter (74) verschließenden auslassseitigen Berstmembran (70); - Öffnen der auslassseitigen Berstmembran (70) mittels der Schockwelle und danach Freisetzen des Treibgases in die Umgebung des Gasgenerators (100).