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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeugsicherheitssystem, gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner befasst sich die Erfindung mit einem Gassackmodul, der einen solchen Gasgenerator umfasst und mit einem Fahrzeugsicherheitssystem, das einen solchen Gasgenerator aufweist.
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Bekannterweise werden Gasgeneratoren für diverse Sicherheitseinrichtungen, insbesondere in Fahrzeugen, eingesetzt. Dabei kann mittels derartiger Gasgeneratoren ein Gas erzeugt und/oder freigesetzt werden, welches beispielsweise einen aufblasbaren Luftsack bzw. Airbag füllen kann, wodurch bei einem Unfall eine Person geschützt werden kann. Auch ist es möglich durch einen derartigen Gasgenerator andere Sicherheitssysteme, wie z.B. einen Gurtstraffer, eine bewegbare Kopfstütze oder Überrollbügel oder einen Motorhaubenaufsteller bei einem Fahrzeug zu betreiben.
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Hierbei ist es ebenfalls bekannt, Gasgeneratoren mit mehreren Zündstufen, beispielsweise einer ersten und einer zweiten Zündstufe, zu verwenden, welche jeweils eine Gaserzeugung initiieren können, um zeitlich und/oder räumlich voneinander getrennte Gaserzeugungen zu ermöglichen. Dabei kann ein solcher Gasgenerator zusätzlich einen Diffusor umfassen, welcher als Mischkammer wirkt, indem er zumindest teilweise jeweils erzeugtes Gas von der ersten und der zweiten Zündstufe aufnimmt, bevor dieses den Gasgenerator nach außen hin verlassen kann, um beispielsweise einen an den Gasgenerator angeschlossenen Luftsack zu füllen. Ein solcher Gasgenerator kann noch eine Vielzahl weiterer Bauteile umfassen.
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Weiterhin ist bekannt, bei einem Gasgenerator eine Zündstufe, welche auch ein vorgespanntes Druckgas umfassen kann, an einen Diffusor anzubinden, indem die Zündstufe mit einem Ende ihres Gehäuses zumindest teilweise in eine Öffnung des Diffusors eingeschoben und dort befestigt ist. In anderen Worten ausgedrückt, ragt dabei ein Teil eines endseitigen Gehäuseabschnitts der Zündstufe in einen inneren Bereich des Diffusors hinein, sodass in einem Funktionsfall des Gasgenerators ein Gas aus dem endseitigen Gehäuseabschnitt der Zündstufe in den Diffusor bzw. den inneren Bereich des Diffusors geleitet werden kann. Anders ausgedrückt, ist die Zündstufe dabei nach Art einer Gaslanze, in der im Funktionsfall Gas geleitet werden kann, in den Diffusor bzw. in dessen Innenbereich eingesteckt.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gasgenerator anzugeben, der leicht und kostengünstig herzustellen bzw. zu montieren ist, wobei die Anzahl seiner Bauteile möglichst gering ist.
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Dabei soll insbesondere der Diffusor in Bezug auf eine Zündstufe einfach zu montieren sein.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein weiterentwickeltes Gassackmodul mit einem Gasgenerator und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einem Gasgenerator anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Gasgenerator durch den Gegenstand des Gegenstandes 1, im Hinblick auf das Gassackmodul durch den Gegenstand des Patentanspruches 11 und im Hinblick auf das Fahrzeugsicherheitssystem durch den Gegenstand des Patentanspruches 12 gelöst.
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So beruht die Erfindung auf dem Gedanken, dass ein Gasgenerator, insbesondere für ein Fahrzeugsicherheitssystem, eine erste Zündstufe, einen topfförmigen Diffusor mit einem Diffusorboden und einer daran anschließenden Diffusorseitenwand und eine zweite Zündstufe umfasst, wobei die erste Zündstufe, der Diffusor und die zweite Zündstufe entlang einer axialen Längsachse des Gasgenerators angeordnet sind und der Diffusor zwischen der ersten und der zweiten Zündstufe derart positioniert ist, dass die zweite Zündstufe an einem äußeren Bereich des Diffusors befestigt ist. Indem vorteilhaft die zweite Zündstufe an einem äußeren Bereich des Diffusors befestigt ist, kann die zweite Zündstufe an einem leicht zugänglichen Bereich des Diffusors angebunden bzw. befestigt sein. Damit kann bei einer Montage des Gasgenerators eine aufwändige Positionierung der zweiten Zündstufe gegenüber dem Diffusor vermieden werden. Insbesondere ist es dabei nicht notwendig bzw. kann ebenso vermieden werden, dass die zweite Zündstufe oder zumindest ein Teilbereich davon, in das Innere bzw. in einen Innenbereich des Diffusors eingeführt bzw. dort positioniert werden muss.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter der Begrifflichkeit Zündstufe insbesondere auch eine Baugruppe bzw. Untereinheit des Gasgenerators verstanden, welche aus einer Vielzahl von Bauteilen aufgebaut ist. So kann eine solche Zündstufe neben einem Anzünder, welcher bei Bedarf eine Zündung bzw. Aktivierung des Gasgenerators initiiert, auch einen Anzünderhalter, ein Verschlussstück mit Berstelement und Boosterladung, einen Behälter, der optional als Druckgasbehälter mit gefülltem Druckgas ausgeführt ist, ein weiteres Verschlusstück mit Berstelement und einen Treibstoff umfassen. Eine derartige Zündstufe kann als eine erste Zündstufe ausgebildet sein und zusammen mit einer weiteren, zweiten Zündstufe und dem Diffusor bereits im Wesentlichen den gesamten Gasgenerator ausbilden.
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Vorzugsweise bildet bei dem Gasgenerator der Diffusorboden einen längsaxialen Abschluss des Diffusors und/oder ist die zweite Zündstufe an der Diffusorseitenwand oder dem Diffusorboden, insbesondere stoffschlüssig, befestigt. Indem vorteilhaft der Diffusorboden einen längsaxialen Abschluss des Diffusors bildet, ist bei einer Herstellung des Gasgenerators der Diffusorboden als ein den Diffusor in axialer Richtung begrenzendes Element leicht und eindeutig, beispielsweise mit einem Kamerasystem, erkennbar und kann einfach und sicher mit einem Werkzeug, das eine an den Diffusor anzubringenden (zweite) Zündstufe aufnimmt, automatisiert „angefahren“ werden, um die (zweite) Zündstufe an der Diffusorseitenwand oder dem Diffusorboden schnell und sicher zu positionieren und dort zu befestigen, beispielsweise mit einer Schweißverbindung.
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Der Diffusor kann über eine gewisse Wegstrecke entlang eines Außenbereichs seiner Diffusorseitenwand mit der zweite Zündstufe überlappen und an dieser befestigt sein, wobei insbesondere dort ein Außendurchmesser des Diffusors im Wesentlichen einem Innendurchmesser der zweiten Zündstufe entsprechen kann. Der Begriff „im Wesentlichen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass der Diffusor mit seiner Diffusorseitenwand in kontaktierender Art und Weise in die zweite Zündstufe eingeschoben werden kann, beispielsweise nach Art einer Presspassung. Bei der Montage des Gasgenerators kann die zweite Zündstufe vorteilhaft einfach und kostengünstig auf den Diffusor aufgesteckt werden. Konkret kann sie an demjenigen Ende des Diffusors, welches den Diffusorboden aufweist, aufgeschoben bzw. aufgesteckt werden. Bei der Montage des Gasgenerators kann auch die zweite Zündstufe fixiert werden und der Diffusor bewegt werden, indem er in die zweite Zündstufe entsprechen ein Stück weit eingesteckt bzw. eingepresst wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Gasgenerators ist auch, dass sich die zweite Zündstufe nicht in den Diffusor bzw. nicht in einen Innenbereich des Diffusors hinein erstreckt. Dadurch wird kein Volumen im Innenbereich des Diffusors von der zweiten Zündstufe blockiert bzw. „beansprucht“ oder „verbraucht“. Somit steht ein entsprechendes größeres Volumen innerhalb des Diffusors zur Verfügung und damit kann eine entsprechend größere Mischkammer für eine besonders gute Durchmischung der von der ersten und der zweiten Zündstufe erzeugten Gase bereitgestellt werden.
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Insbesondere können die erste Zündstufe, der Diffusor und die zweite Zündstufe jeweils äußere Gehäuseabschnitte des Gasgenerators bilden und derart zueinander positioniert sein, dass die erste Zündstufe in das Innere des Diffusors und der Diffusor in das Innere der zweiten Zündstufe jeweils über eine gewisse axiale Länge eingesteckt sind. Man könnte hier auch sagen, dass die Bauteile zweite Zündstufe, Diffusor und erste Zündstufe ineinander verschachtelt, gestapelt bzw. gesteckt angeordnet sind. Insbesondere kann die erste Zündstufe an ihrem dem Diffusor zugewandten Ende durch ein zweites Verschlussstück und die zweite Zündstufe an ihrem dem Diffusor abgewandten Ende durch eine zweite Anzündeinheit verschlossen sein und damit, wie der Diffusor, einen im Wesentlichen U-förmigen bzw. topfförmigen Gehäuseabschnitt ausbilden, der jeweils eine Seitenwand und einem Bodenbereich aufweist. Diese drei U-förmigen Gehäuseabschnitte, in Form der ersten und zweiten Zündstufe und des Diffusors, können dann derart zueinander fluchtend, entlang der axialen Längsachse des Gasgenerators, angeordnet sein, dass ihre Bodenbereiche in dieselbe Richtung weisen und insbesondere derart, dass jeweils der Diffusor in die zweite Zündstufe und die erste Zündstufe in den Diffusor ein Stück weit eingeschoben bzw. überlappend zueinander positioniert sind. Vorteilhaft kann sich eine derartig ineinander verschachtelte Positionierung von erster und zweiter Zündstufe und Diffusor bei der Herstellung des Gasgenerators auswirken, insbesondere bezüglich der Zuführung bzw. Zuführungsrichtung dieser einzelnen Bauteile bzw. vorgefertigter Baugruppe an einer Montagelinie.
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Der Diffusor, insbesondere der Diffusorboden, kann einen offenen zweiten Endbereich der zweiten Zündstufe verschließen und/oder er kann eine abschließende Wand für eine zweite Brennkammer der zweiten Zündstufe bilden. Vorteilhaft ist es demnach nicht notwendig, neben dem Diffusor, ein zusätzliches Bauteil zu verwenden, welches die zweite Zündstufe verschließen und/oder eine abschließende Wand für die zweite Brennkammer der zweiten Zündstufe bilden würde. Der Diffusor kann hier vorteilhaft als ein einziges Bauteil die zweite Zündstufe nach außen hin abschließen und zugleich eine innere Kammer der zweiten Zündstufe, nämlich deren Brennkammer, verschließen bzw. abgrenzen. Insbesondere kann der Diffusor hier auch als ein Bauteil betrachtet werden, welches an einem axialen Ende der weiten Zündstufe diese verschließt bzw. abschließt. Obwohl der Diffusor und die zweite Zündstufe voneinander separate Teile sind, kann somit insbesondere der Diffusor auch als ein Teil des Außengehäuses der zweiten Zündstufe aufgefasst werden. Insbesondere kann eine derartige Baugruppe von Diffusor und zweiter Zündstufe bereits als ein Gasgenerator bzw. eine Gasgeneratorstufe mit einer eigenständigen bzw. vollen Funktionsfähigkeit betrachtet werden. Anders ausgedrückt, kann bereits mit dieser Baugruppe eine der diversen Sicherheitseinrichtungen, wie weiter oben beschrieben, in vollem Umfang betrieben werden.
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Indem der Diffusor insbesondere eine abschließende Wand für eine zweite Brennkammer der zweiten Zündstufe bilden kann, können auch bekannte Bauteile einer bekannten Brennkammer, wie beispielsweise ein pyrotechnischer Treibstoff, ein auf diesen einwirkender Volumenausgleich und/oder ein vor der Aktivierung des Gasgenerators vorgespeichertes Druckgas bzw. Druckgasmischung unmittelbar an dem Diffusor, insbesondere an dem Diffusorboden, angrenzen bzw. anliegen. Dadurch wird vorteilhaft der Innenraum der zweiten Zündstufe, den der Diffusor mit begrenzt, optimal genutzt. Anders ausgedrückt, ist neben dem Diffusor keine die zweite Brennkammer abschließende weitere Wand notwendig bzw. ist dadurch auch kein sich in Axialrichtung erstreckender weiterer Raum nötig, der sich zwischen dem Diffusor und einer weiteren Wand ergeben würde, wodurch die Baulänge des Gasgenerators vorteilhaft minimiert werden kann.
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Insbesondere weist der Diffusor mindestens eine, insbesondere zwei, Auslassöffnungen in seiner Diffusorseitenwand und mindestens eine Durchströmöffnung in seinem Diffusorboden auf, wobei vorzugsweise die mindestens eine Auslassöffnung als eine schlitzförmige, insbesondere radial in Umfangsrichtung verlaufende, Öffnung und/oder die mindestens eine Durchströmöffnung als runde Öffnung ausgebildet ist. Dadurch, dass der Diffusor jeweils mindestens eine Öffnung in seiner Seitenwand und in seinem Boden aufweist, kann ein Gas in radialer und in axialer Richtung aus bzw. in den Diffusor strömen, wobei insbesondere über die Durchströmöffnung(en) in dem Diffusorboden ein Gas aus der zweiten Zündstufe, die zugleich oder zeitlich vor bzw. nach der ersten Zündstufe aktiviert werden kann, durch die Durchströmöffnung(en) in den Innenbereich des Diffusors einströmen kann. Dadurch, dass insbesondere zwei Auslassöffnungen in der Diffusorseitenwand angebracht sind, welche vorzugsweise radial in Umfangsrichtung gegenüber positioniert sind, kann ein sogenannter schubneutraler Gasgenerator angegeben werden, welcher nach seiner Aktivierung aus seinen Auslassöffnungen heraus einen im Wesentlichen jeweils gleich starken und im Wesentlichen jeweils entgegengesetzt wirkenden Gasstrom bzw. Gasstrahl in die Umgebung des Gasgenerators ermöglicht.
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Vorzugsweise ist bei einem derartigen Gasgenerator in einem nicht aktivierten Zustand des Gasgenerators die mindestens eine Auslassöffnung unverschlossen und die mindestens eine Durchströmöffnung mit einem Überzündschutzelement verschlossen, wobei insbesondere das Überzündschutzelement einen Teil einer/der abschließenden Wand für eine/die zweite Brennkammer der zweiten Zündstufe bildet. Demnach kann nach einer Aktivierung der ersten Zündstufe und nachdem ein Gas aus dieser Zündstufe in den Innenraum des Diffusors eingeströmt ist, dieses Gas ohne große Zeitverzögerung durch die unverschlossene(n) Auslassöffnung(en) des Diffusors nach außen strömen. Jedoch kann ein solches Gas nicht aus dem Diffusor heraus in die zweite Zündstufe gelangen, da dieser Weg durch das Überzündschutzelement blockiert ist, womit eine ungewollte Aktivierung der zweiten Zündstufe bzw. ein ungewolltes Anzünden eines Treibstoffs der zweiten Zündstufe vermieden wird. Dadurch, dass insbesondere das Überzündschutzelement einen Teil einer/der abschließenden Wand für eine/die zweite Brennkammer der zweiten Zündstufe bildet, kann nach einer Aktivierung der zweiten Zündstufe vorteilhaft ein Gas bzw. Gasdruck aus bzw. in der zweiten Brennkammer unmittelbar und äußerst schnell auf das Überzündschutzelement einwirken, um dies bestimmungsgemäß zu öffnen bzw. aufzureißen, damit das Gas bzw. der Gasdruck in den Diffusor bzw. aus der zweiten Zündstufe heraus gelangen kann.
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Das Überzündschutzelement kann eine Sollbruchstelle haben, insbesondere an seinen beiden Stirnseiten, und kann am Diffusorboden, vorzugsweise an dessen Innenseite, durch eine erste Befestigung und/oder eine zweite Befestigung befestigt sein, wobei vorzugsweise die erste Befestigung als eine punktförmige und die zweite Befestigung als eine radial umlaufende Schweißverbindung ausgeführt ist. Als eine Sollbruchstelle wird im Sinne dieser Erfindung ein Bereich in dem bzw. and dem Überzündschutzelement verstanden, welcher eine geringere Restwanddicke als der die Sollbruchstelle umgebende restliche Bereich des Überzündschutzelements aufweist. Eine solche Sollbruchstelle kann auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden, wie beispielsweise durch Materialverdrängung oder Abtragung, wie z.B. durch Kerben, Prägen, Fräsen oder eine Laserabtragung, und kann auch diverse geometrische Formen aufweisen und beispielsweise eine einzige oder mehrere gerade oder krumme Linien aufweisen, und insbesondere ein Form einer Sternprägung vorliegen. Indem das Überzündschutzelement durch eine erste und eine zweite Befestigung am Diffusorboden befestigt ist, kann vorteilhaft bei einem gewollten Öffnen bzw. Aufreißen des Überzündschutzelements, um einen Weg für ein Gas aus der zweiten Zündstufe in den Diffusor freizugeben, das Überzündschutzelement zumindest an diesen beiden Befestigungen zuverlässig an dem Diffusorboden gehalten werden. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Überzündschutzelements, derart, dass keine ungewollten größeren bzw. nachteilig geformten Teilbereiche des geöffneten bzw. aufgerissenen Überzündschutzelements entstehen können, welche einen Gasstrom innerhalb des Gasgenerators nachteilig beeinflussen könnten. Dadurch, dass vorzugsweise die erste Befestigung als eine punktförmige und die zweite Befestigung als eine radial umlaufende Schweißverbindung ausgeführt sind, kann vorteilhaft zwischen diesen beiden Befestigungen die Sollbruchstelle ausgebildet sein, um im Fall einer Öffnung bzw. eines Aufreißens des Überzündschutzelements das Überzündschutzelement auch nur zwischen diesen beiden Befestigungen zu öffnen. Damit kann vorteilhaft ein äußerst genau definierter Bereich des Überzündschutzelements bzw. dessen Sollbruchstelle zwischen diesen beiden Befestigungen aufgerissen bzw. geöffnet werden und ein sehr genaues Ausströmen bzw. Überströmen eines Gases aus der zweiten Zündstufe heraus durch die geöffnete Sollbruchstelle hindurch eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist der Gasgenerator als ein Hybridgasgenerator ausgeführt, dessen erste Zündstufe einen Druckgasbehälter hat, der in einem nicht aktivierten Zustand des Gasgenerators ein Druckgas oder Druckgasmischung und insbesondere einen ersten Treibstoff aufnimmt, oder er ist als ein rein pyrotechnischer Gasgenerator ausgebildet, der kein Druckgas in seinem nicht aktivierten Zustand aufweist. Demnach kann der Gasgenerator eine erste Zündstufe aufweisen, die ein vorgespeichertes Druckgas bzw. eine Druckgasmischung, vorzugsweise mit einem Gas aus der Gruppe Sauerstoff, Helium und Stickstoff, aufweist, insbesondere mit einem Druck von 600 bar bei Raumtemperatur. Dabei kann wahlweise die zweite Zündstufe auch ein entsprechendes vorgespeichertes Druckgas bzw. eine Druckgasmischung aufweisen oder als reine pyrotechnische Stufe, ohne Druckgas(mischung), vorliegen. Alternativ dazu können beide Zündstufen des Gasgenerators kein Druckgas aufweisen, sodass dann dieser Gasgenerator insgesamt auch als ein rein pyrotechnischer Gasgenerator vorliegt. Diese Variationsmöglichkeiten verdeutlichen einen vorteilhaft flexiblen Einsatz des erfindungsgemäßen Gasgenerators.
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Insbesondere kann die zweite Zündstufe des Gasgenerators als eine, einen zweiten Treibstoff umfassende, rein pyrotechnische Stufe ausgebildet sein, wobei vorzugsweise der Diffusor einen axialen Abschluss des Außengehäuses der zweiten Zündstufe bildet, der insbesondere einer zweiten Anzündeinheit, die einen weiteren Abschluss des Außengehäuses der zweiten Zündstufe bildet, axial gegenüber liegt. Eine derartig ausgebildete zweite Zündstufe kann, wie weiter oben bereits beschrieben, bereits als ein Gasgenerator bzw. eine Gasgeneratorstufe mit einer eigenständigen bzw. vollen Funktionsfähigkeit betrachtet werden und für sich genommen bereits eine Sicherheitseinrichtung, wie weiter oben beschrieben, in vollem Umfang betreiben. Insbesondere umfassen hierbei der Diffusor, die zweite Zündstufe und die zweite Anzündeinheit nicht nur das Außengehäuse der eigenständigen Gasgeneratorstufe, sondern bilden diesen bereits vollständig aus.
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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, wobei der Gasgenerator erfindungsgemäß ausgebildet ist, wie oben beschrieben.
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Ein zusätzlich nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, mit einem Gasgenerator, einem von diesem aufblasbaren Gassack, als Teil eines Gassackmoduls, und einer elektronischen Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, wobei der Gasgenerator erfindungsgemäß ausgebildet ist, wie oben beschrieben.
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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 Gasgenerator;
- 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Gasgenerators der 1;
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Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Gasgenerator 100 mit einer Längsachse La, der eine sich axial längserstreckende Form aufweist und insbesondere zum Einbau in ein Fahrzeugsicherheitssystem geeignet ist. Der Gasgenerator 100 weist eine Vielzahl von Einzelbauteilen auf, wobei davon insbesondere drei Baugruppen, vorzugsweise in Form von vormontierbaren Baueinheiten aus mehreren Einzelbauteilen, im Wesentlichen den gesamten Gasgenerator 100 ausbilden. Diese drei Baugruppen, in Form einer ersten Zündstufe 1, einer zweiten Zündstufe 4 und eines Diffusors 50, können untereinander montiert bzw. befestigt werden und können auch mit ihren jeweiligen Gehäuseabschnitten zumindest bereichsweise das äußere Gehäuse des Gasgenerators 100 ausbilden. Die erste Zündstufe 1 weist einen Druckgasbehälter 30 auf, welcher ein axial langgestrecktes rohrförmiges, insbesondere im Wesentlichen zylindrisches, Bauteil ist, das an seinen beiden stirnseitigen Enden offen ist. Dabei ist ein erstes Ende 36 als eine Öffnung des Druckgasbehälters 30 ausgebildet, welche einen Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem, insbesondere maximalen, Innendurchmesser des Druckgasbehälters 30, vorzugsweise entlang dessen gesamten zylindrischen Gehäuses, entspricht. Der Druckgasbehälter 30 weist ein dem ersten Ende 36 axial gegenüber liegendes zweites Ende 38 auf, welches eine Ausströmöffnung 42 aufweist, die einen geringeren Innendurchmesser hat als die Öffnung des ersten Endes 36. Das Gehäuse des Druckgasbehälters 30 ist in einem umliegenden Bereich des zweiten Endes 38 nach innen hin über eine gewisse Wegstrecke konisch zulaufend geformt. Konkret geht der zylindrische Wandabschnitt des Druckgasbehälters 30 in Richtung des zweiten Endes 38, entlang der gewissen Wegstrecke, in eine Verjüngung 40 über, die sich hin zu der in 1 eingezeichneten Längsachse La des Gasgenerators 100 erstreckt. Die Verjüngung 40 geht zum zweiten Ende 38 hin danach wieder in ein abschließendes Wandstück über, das im Wesentlichen parallel zu dem zylindrischen Wandabschnitt des Druckgasbehälters 30 ausgerichtet ist und die Ausströmöffnung 42 ausbildet. Anders ausgedrückt, weist der Druckgasbehälter 30 einen zu seinem zweiten Ende 38 hin eingezogenen Gehäuseabschnitt auf, der die Verjüngung 40 umfasst.
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Das erste Ende 36 des Druckgasbehälters 30 ist durch ein erstes Verschlussstück 18 verschlossen, welches auch einen stirnseitigen Abschluss des Gasgenerators 100 bildet. Dabei ist das erste Verschlussstück 18 durch ein massives topfförmiges Bauteil mit einer Seitenwand und einem Bodenbereich ausgebildet, wobei ein radial umlaufender nach außen hin gerichteter, flanschartiger Fortsatz des ersten Verschlussstücks 18 mit dem Druckgasbehälter 30 verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Das erste Verschlussstück 18 ist insbesondere aus Metall ausgebildet und verschließt den Druckgasbehälter 30 an seinem ersten Ende 36, insbesondere druckdicht. Das erste Verschlussstück 18 ist von seinem flanschartigen Fortsatz ausgehend mit der im Wesentlichen zylindrisch ausgeformten Seitenwand versehen, die in den Bodenbereich übergeht, der im Wesentlichen senkrecht zur Seitenwand ausgerichtet ist, sodass das erste Verschlussstück 18 mit seinem Bodenbereich und der Seitenwand im Wesentlichen eine topfförmige Gestalt hat. Der Bodenbereich des Verschlussstücks weist eine einzige zentrale Öffnung auf, welche durch ein erstes Berstelement 24 druckdicht verschlossen ist. Konkret kann das erste Berstelement 24 dabei ein scheibenförmiges Metallbauteil mit einer optionalen Sollbruchstelle umfassen, welches auf den Bodenbereich des ersten Verschlussstücks 18, insbesondere auf dessen Außenseite, radial umlaufend aufgeschweißt ist, womit das erste Verschlussstück 18 zusammen mit dem an ihn befestigten ersten Berstelement 24 den Druckgasbehälter 30 druckdicht verschließt. Das erste Verschlussstück 18 ist an seiner offenen Seite, die seinem Bodenbereich gegenüber liegt, mit einer ersten Anzündeinheit 12 in Form einer vormontierten Baugruppe verschlossen, wobei ein erster Anzünderhalter 14 zusammen mit einem ersten Anzünder 16, den er aufnimmt, die erste Anzündeinheit 12 ausbildet. Dabei kann der erste Anzünderhalter 14 aus Metall ausgebildet sein und an der offenen Seite des ersten Verschlussstücks 18 radial umlaufend angeschweißt sein, um so das erste Verschlussstück 18 zu verschließen.
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Das erste Verschlussstück 18 bildet in seinem Innenbereich eine Anzündkammer 20 aus, welche optional mit einer Boosterladung 22 gefüllt sein kann. Insbesondere umfasst die Anzündkammer 20 das Volumen, welches sich durch das Innere des ersten Verschlussstücks 18 und die an das Verschlussstück 18 befestigte erste Anzündeinheit 12 als Abgrenzung der Anzündkammer 20 ergibt. Die Boosterladung 22 kann ein bekanntes pyrotechnisches Material umfassen, das insbesondere mehrere einzelne Körper aufweisen kann, vorzugsweise in Form von Tabletten, Ringen, Scheiben oder Granulat, und kann bei Bedarf eingesetzt werden, um bei einer Aktivierung des Gasgenerators 100 die Wirkung des ersten Anzünders 16 zu unterstützen bzw. zu verstärken und/oder um das erste Berstelement 24 bestimmungsgemäß zu öffnen. Konkret kann die Boosterladung 22 von dem ersten Anzünder 16 angezündet werden und für eine darauffolgende Anzündung eines Treibstoffs dienen und/oder durch eine entsprechende Druckausbildung ein bestimmungsgemäßes Öffnen des ersten Berstelements 24 bewirken bzw. unterstützen.
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Das zweite Ende 38 des Druckgasbehälters 30 und damit auch die dortige Ausströmöffnung 42 sind durch ein zweites Verschlussstück 46 verschlossen, welches ebenfalls einen stirnseitigen Abschluss des Gasgenerators 100 bildet. Dabei ist das zweite Verschlussstück 46 durch ein im Wesentlichen rohrförmiges Bauteil, das an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten offen ist, ausgebildet und wirkt insbesondere als Halteelement für ein zweites Berstelement 44, durch welches das zweite Verschlussstück 46 an einer seiner offenen Stirnseiten verschlossen ist. Konkret ist dabei das zweite Verschlussstück 46 mit dem daran befestigten abschließenden zweiten Berstelement 44 als eine vormontierte Baugruppe in die Ausströmöffnung 42 derart eingeschoben, dass die zweite Berstmembran 44 zu dem Innenbereich des Druckgasbehälters 30 hin gerichtet ist. Das zweite Berstelement 44 kann optional eine Sollbruchstelle umfassen und ist druckdicht radial umlaufend an der entsprechenden Stirnseite des zweiten Verschlussstückes 46 festgeschweißt.
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Das zweiten Verschlussstücke 46 ist mit einem daran ausgebildeten sockelartigen Fortsatz radial umlaufend an das zweite Ende 38 des Druckgasbehälters 30 angeschweißt, sodass es hier, zusammen mit dem zweiten Berstelement 44 die Ausströmöffnung 42 druckdicht verschießt.
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Der Druckgasbehälter 30 hat eine Außenseite 32, die auch einen Teilbereich des Außengehäuses des Gasgenerators 100 darstellt, und eine der Außenseite 32 gegenüberliegende Innenseite 34, die im Wesentlichen das Innere des Druckgasbehälters 30 umgrenzt. Durch das Innere des Druckgasbehälters 30 bzw. durch dessen Innenseite 34 und dessen beiden stirnseitigen Verschlüsse, nämlich dem ersten Verschlussstück 18 mit erstem Berstelement 24 und dem zweiten Verschlussstück 46 mit zweitem Berstelement 44, wird eine Kammer bzw. ein Volumen eingegrenzt bzw. umfasst, welches als eine erste Brennkammer 28 ausgebildet ist. Die erste Brennkammer 28 kann zumindest bereichsweise einen pyrotechnischen ersten Treibstoff 26 aufweisen, der insbesondere als eine Schüttung einzelner Treibstoffkörper, wie z.B. gepresste, insbesondere trocken gepresste, Treibstofftabletten oder extrudierte Körper umfassen kann, aber auch in Form von gebrochenen Granulaten oder in Form eines monolithischen Formkörpers oder in Form von aneinandergereihten Scheiben bzw. Ringen vorliegen kann. Ebenfalls kann die erste Brennkammer 28 ein Gas bzw. Druckgas bzw. eine Druckgasmischung, vorzugsweise mit einem Gas aus der Gruppe Sauerstoff, Helium und Stickstoff, aufweisen, insbesondere mit einem Druck von 600 bar bei Raumtemperatur. Der Druckgasbehälter 30 kann somit vor einer Aktivierung des Gasgenerators 100 mit einem derartigen Druck quasi vorgespannt sein und damit ein Bauteil bzw. Baugruppe für einen Hybridgasgenerator darstellen. Der Gasgenerator 100 kann nun als ein rein pyrotechnischen Gasgenerator ausgeführt sein, indem der Druckgasbehälter 30 nur mit dem ersten Treibstoff 26 und nicht mit einem vorgespannten Druckgas befüllt ist, oder er kann als ein Hybridgasgenerator ausgeführt sein, wobei der Druckgasbehälter 30 entweder nur mit dem vorgespannten Druckgas/Druckgasmischung und damit nicht mit einem ersten Treibstoff befüllt ist, oder wobei der Druckgasbehälter 30 sowohl mit dem ersten Treibstoff 26, als auch mit dem vorgespannten Druckgas/Druckgasmischung befüllt ist. In all diesen Fällen liegt ein funktionsfähiger Gasgenerator bzw. eine funktionsfähige erste Zündstufe 1 für den Gasgenerator 100 vor.
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Nach dem zuvor Beschriebenen umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung die erste Zündstufe 1 insbesondere die Bauteile erster Anzünder 16, erster Anzünderhalter 14, Boosterladung 22, erstes Verschlussstück 18 mit erstem Berstelement 24, erster Treibstoff 26, ein vorgespanntes Druckgas/Druchkgasmischung, Druckgasbehälter 30 und zweites Verschlussstück 46 mit zweitem Berstelement 44, beziehungsweise kann die erste Zündstufe 1 als eine Baugruppe mit diesen Bauteilen aufgefasst werden.
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Weiterhin ist in 1 gezeigt, dass bei dem Gasgenerator 100 der Diffusor 50 als ein topfförmiges Bauteil ausgebildet ist, bei dem eine Diffusorseitenwand 57 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und eine Seitenwand des topfförmigen Bauteils darstellt, wobei die Diffusorseitenwand 57 einstückig in einen Diffusorboden 54 übergeht, womit sich also der Diffusorboden 54 der Diffusorseitenwand 57 direkt und einstückig anschließt. Dabei geht die Diffusorseitenwand 57 mittels eines entsprechend nach Innen gebogenen bzw. gekrümmten Verlaufs in den Diffusorboden 54 über, sodass der Diffusorboden 54 im Wesentlichen senkrecht zur Diffusorseitenwand 57 ausgerichtet ist und somit einen Boden des topfförmigen Bauteils ausbildet.
Dem Diffusorboden 54 axial gegenüberliegend ist der Diffusor 50 offen und hat somit dort eine Öffnung 60, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der (zylindrischen) Diffusorseitenwand 57 entspricht.
Die Diffusorseitenwand 57 weist zumindest eine Auslassöffnung 58 auf, die als materialdurchgängige Öffnung bzw. Durchbruch dort angebracht ist. Konkret sind zwei solcher Auslassöffnungen 58 in der Diffusorseitenwand 57 in Form von schlitzförmigen Öffnungen, radial in Umfangsrichtung länglich verlaufend, angebracht. Dabei sind die beiden Auslassöffnungen 58 in etwa der axialen Mitte des längsgestreckten Diffusors 50 fensterartig gegenüberliegend angebracht. Eine derartige Ausgestaltung der Auslassöffnungen 58 des Diffusors 50 erlaubt nach/bei einer Aktivierung des Gasgenerators 100 ein sogenanntes schubneutrales Ausströmen von Gas aus dem Inneren des Diffusors 50 durch die Auslassöffnungen 58 hindurch in einen Außenbereich des Gasgenerators 100. Anders ausgedrückt, wird durch eine derartige Ausgestaltung der Gasgenerator 100 bei seiner Aktivierung keinem nennenswerten Schub in eine gewisse Richtung durch aus dem Diffusor 50 austretende Gasströme ausgesetzt.
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Der Diffusorboden 54 weist zumindest eine Durchströmöffnung 56 auf, welche insbesondere als eine gerade verlaufende bzw. zylindrisch geformte materialdurchgängige Öffnung ausgebildet ist. Konkret weist der Diffusorboden 54 insgesamt acht Durchströmöffnungen 56 auf, welche radial umlaufend entlang einer Kreisbahn in gleichen Abständen zueinander angebracht sind. Die Anzahl der, insbesondere kreisförmigen, Durchströmöffnungen 56 und/oder die Geometrie und Position(en) der Durchströmöffnungen 56 in dem Diffusorboden 54 können je nach Bedarf auch variieren.
Im Inneren des Diffusors 50 ist eine Diffusorkammer 52 ausgebildet, welche nach Aktivierung des Gasgenerators 100 auch als eine Mischkammer und/oder Entspannungskammer von Gasen wirken kann. Insbesondere können sich dort Gase aus verschiedenen Zündstufen, konkret der ersten und zweiten Zündstufe (1, 4), vermischen und/oder auch ihren Gasdruck senken, also hinsichtlich ihres Druckniveaus entspannen.
Der Diffusor 50 hat eine Innenseite 53, die in das Innere des Diffusors 50 weist und die Diffusorkammer 52 mit begrenzt, und er hat einen Außenbereich 51, der die äußere Kontur des Diffusors 50 umfasst, und damit der Innenseite 53 gegenüber liegt.
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An der Innenseite 53 des Diffusors 50, konkret an der Innenseite 53 des Diffusorbodens 54, ist ein weiteres separates Bauteil, nämlich ein Überzündschutzelement 92 fest angebunden bzw. montiert. Alternativ könnte das Überzündschutzelement 92 auch im Außenbereich 51 des Diffusors 50 im Bereich des Diffusorbodens 54 angebracht sein. Das Überzündschutzelement 92 ist als ein im Wesentlichen scheibenförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet und weist an seinem Umfang aufgebogene Laschen bzw. Fortsätze auf, die bei der Montage des Überzündschutzelements 92 an den Diffusorboden 54 für eine Zentrierung bzw. Ausrichtung des Überzündschutzelements 92 gegenüber der Diffusorseitenwand 57 dienen. Konkret sind radial umlaufend drei solcher aufgebogenen Laschen an dem Überzündschutzelement 92 angebracht. Das Überzündschutzelement 92 könnte aber auch ohne diese Laschen, also als runde, insbesondere kreisrunde, Scheibe ausgebildet sein. Das Überzündschutzelement 92 ist derart an dem Diffusor 50 befestigt, dass es die zumindest eine Durchströmöffnung 56 bzw. alle Durchströmöffnungen 56 in dem Diffusorboden 54 gasdicht verschließt. Somit ist der Diffusor im Bereich des Diffosorbodens 54 durch das so montierte Überzündschutzelement 92 im Ruhezustand des Gasgenerators 100, also in seinem nicht-aktivierten Zustand, gasundurchlässig ausgebildet. Die Befestigung des Überzündschutzelements 92 an den Diffusorboden 54 kann durch mindestens eine Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung erfolgen. Konkret ist das Überzündschutzelement 92 mittels zwei voneinander getrennten Befestigungen, nämlich einer ersten Befestigung 96 und einer zweiten Befestigung 98 jeweils an der Innenseite 53 des Diffusorbodens 54 befestigt. Dabei ist die erste Befestigung 96 als eine punktförmige Schweißverbindung ausgeführt, die das Überzündschutzelement 92 im Wesentlichen an seiner zentralen Mitte mit der im Wesentlichen zentralen Mitte des Diffusorbodens 54 verbindet. Die zweite Befestigung 98 ist als eine radial umlaufende, im Wesentlichen kreisförmige, Schweißverbindung in der Nähe des äußeren Randes des Überzündschutzelements 92 - dessen Laschen ausgenommen - ausgeführt. Konkret verläuft dabei die zweite Befestigung 98 radial außerhalb aller Durchströmöffungen 56 des Diffusorbodens 54. Demnach befindet sich bezüglich der Durchströmöffnungen 56 des Diffusorbodens 54 die erste Befestigung 96 radial innerhalb und die zweite Befestigung 98 radial außerhalb der Durchströmöffungen 56.
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Das Überzündschutzelement 92 weist zusätzlich eine Sollbruchstelle 94 auf, welche bei bzw. nach einer Aktivierung des Gasgenerators 100 durch eine Druck- bzw. Gasdruckeinwirkung an bzw. entlang der Sollbruchstelle 94 reißen bzw. das Überzündschutzelement 92 dort öffnen soll. Im Bereich der Sollbruchstelle 94 weist das Überzündschutzelement 92 eine geringere Restwanddicke als der die Sollbruchstelle 94 umgebende restliche Bereich des Überzündschutzelements 94 auf und kann beispielsweise durch eine entsprechende Nut ausgebildet sein. Eine derartige Sollbruchstelle kann diverse geometrische Formen aufweisen, wie Beispielsweise eine Sternform (Kreuzkerbung) oder eine gerade und/oder gekrümmte Linie umfassen. Im konkreten Fall ist die Sollbruchstelle 94 als eine radial umlaufende, kreisförmige durchgängige Linie geformt und bildet einen konzentrischen Kreis um den Mittelpunkt des Überzündschutzelements 92 aus. Im Bereich dieses Mittelpunkts ist auch die erste Befestigung 96 angebracht, also das Überzündschutzelement 92 mit dem Diffusorboden 54 verschweißt. Die Position der kreisförmigen Sollbruchstelle 94 gegenüber dem Diffusorboden 54 ist derart gewählt, dass in radialer Richtung betrachtet die Sollbruchstelle 94 zwischen der ersten Befestigung 96 und den Durchströmöffnungen 56 des Diffusorbodens 54 liegt. Anders ausgedrückt, hat die Sollbruchstelle 94 bezogen auf den Punkt der ersten Befestigung 96 einen radial geringeren Abstand als die Durchströmöffnungen 56 des Diffusorbodens 54 gemessen zu der ersten Befestigung 96. Insbesondere ist im konkreten Fall die Linie der Sollbruchstelle 94 in etwa der Mitte des Abstands zwischen erster Befestigung 96 und der Durchströmöffnungen 56, konkret der jeweils radial inneren Begrenzung der Durchströmöffnungen 56, angebracht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dabei die Sollbruchstelle 94, in Form einer umlaufenden Nut, an einer inneren Stirnseite 102 des Überzündschutzelements 92 angebracht, also an derjenigen Stinseite bzw. Stirnfläche des
Überzündschutzelements 92, die von dem Diffusorboden 54 weg weist. Es ist jedoch auch möglich, dass zusätzlich dazu eine weitere umlaufende Nut bzw. Sollbruchstelle, nämlich genau spiegelbildlich zu der Sollbruchstelle 94 auf der gegenüberliegenden Seite des Überzündschutzelements 92 an einer äußeren Stirnseite 104 des Überzündschutzelements 92, also derjenigen Seite, die dem Diffusorboden 54 zugewandt ist, angebracht ist, so dass insgesamt zwei voneinander unabhängige nutförmige Linien bzw. Sollbruchstellen am Überzündschutzelement 92 angebracht sind. Auch ist es denkbar, dass lediglich eine einzige Nut bzw. Sollbruchstelle auf der äußeren Stirnseite 104 des Überzündschutzelements 92 angebracht ist.
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Bei der Montage des Gasgenerators 100 kann der Diffusor 50 mit dem Überzündschutzelement 92, wie zuvor beschrieben, zusammengebaut werden, um mit diesem eine vormontierte Baugruppe auszubilden, welche danach mit der ersten Zündstufe 1 verbunden bzw. an dieser befestigt werden kann. Wie in 1 ersichtlich, kann dabei diese vormontierte Baugruppe mit dem offenen Ende, also mit der Öffnung 60 des Diffusors 50, das zweite Ende 38 des Druckgasbehälters 30 der ersten Zündstufe 1 umgreifend, auf der Außenseite 32 des Druckgasbehälters 30 aufgesetzt und dort im Bereich der Verjüngung 40 befestigt werden.
Konkret wird dabei das zweite Ende 38 des Druckgasbehälters 30, welches von dem zweiten Verschlussstück 46 mit zweitem Berstelement 44 verschlossen ist, derart weit in das Innere bzw. durch die Öffnung 60 des Diffusors 50 eingeschoben, bis das Außengehäuse des Druckgasbehälters 30 an dem Diffusor 50 bzw. dessen Öffnung 60 anschlägt, bzw. soweit bis derjenige Abschnitt des Druckgasbehälters 30, welcher die Verjüngung 40 aufweist, in einem Bereich der Verjüngung 40 den Diffusor 50 kontaktiert. Dort ist der Diffusor 50 mit der Außenseite 32, konkret mit mit der Außenseite der Verjüngung 40, des Druckgasbehälters 30, insbesondere durch eine radial umlaufende Schweißnaht, verbunden.
Somit ragt die erste Zündstufe 1 über eine gewisse axiale Länge im Bereich ihres zweiten Endes 38 in den Diffusor 50 bzw. in den inneren Bereich des Diffusors 50 hinein und ist im Bereich der Öffnung 60 des Diffusors 50 an einem inneren Bereich des Diffusors 50 befestigt. Hierzu kann im Bereich der Öffnung 60 des Diffusors 50 eine gewisse Abschrägung im Inneren des Diffusors 50 bzw. eine nach innen verlaufende Fase angebracht sein, um einen Kontaktbereich zwischen Diffusor 50 und erster Zündstufe 1 für eine entsprechende Befestigung (Verschweißung) dieser beiden Bauteile zu vergrößern bzw. zu verbessern, wie in 1 skizziert.
Bei der Montage des Gasgenerators 100 kann allerdings der Diffusor 50, einschließlich des daran befestigten Überzündschutzelements 92, bereits and der zweiten Zündstufe 4 befestigt sein und somit eine quasi um die zweite Zündstufe 4 erweiterte vormontierte Baugruppe umfassen, deren Befestigung an die erste Zündstufe 1, wie zuvor beschrieben, durchgeführt wird.
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Zusätzlich zu der vorbeschriebenen vormontierten Baugruppe von erster Zündstufe 1 und Diffusor 50 schließt sich an den Diffusor 50 angebunden die zweite Zündstufe 4 an, um den Gasgenerator 100 zu komplettieren. Dabei umfasst die zweite Zündstufe 4 auch eine Baugruppe aus mehreren Einzelbauteilen, welche vorteilhaft vor einer Anbindung bzw. Befestigung an den Diffusor 50 bereits als vormontierte Baugruppe vorliegt. Dabei umfasst, im Sinne der vorliegenden Erfindung, die zweite Zündstufe 4 insbesondere die Bauteile zweiter Anzünder 74, zweiter Anzünderhalter 78, zweiter Treibstoff 72, Volumenausgleichsmittel 90 und zweites Gehäuse 71, beziehungsweise kann die zweite Zündstufe 4 als eine Baugruppe mit diesen Bauteilen aufgefasst werden.
Wie in 1 ersichtlich, stellt dabei das zweite Gehäuse 71 einen wesentlichen Teil des Gehäuses bzw. Außengehäuses der zweiten Zündstufe 4 dar und ist als ein langgestrecktes, rohrförmiges Bauteil, das eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, mit zwei gegenüberliegenden offenen Enden ausgeführt. Dabei hat das zweite Gehäuse 71 einen dem Diffusor 50 abgewandten ersten Endbereich 82 und ein dem Diffusor zugewandten zweiten Endbereich 84, der dem ersten Endbereich 82 gegenüber liegt. Das zweite Gehäuse 71 weist dabei an seinem zweiten Endbereich 84 die Form eines geraden Kreiszylinders auf, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Diffusors 50, insbesondere im Bereich dessen Diffusorbodens 54, entspricht. Diese zylindrische Form erstreckt sich über einen Großteil der axialen Länge des zweiten Gehäuses 71 hin zu dessen ersten Endbereich 82, und geht axial vor dem ersten Endbereich 82 über in eine Verengung 80, um eine endseitige Öffnung am ersten Endbereich 82 auszubilden. In diese Öffnung des ersten Endbereichs 82 ist der zweite Anzünderhalter 78 über eine gewisse axiale Länge in das Innere des zweiten Gehäuses 71 eingesteckt und verschließt dort, insbesondere gasdicht, diese Öffnung bzw. den ersten Endbereich 82 des zweiten Gehäuses 71. Der zweite Anzünderhalter 78 nimmt dabei den zweiten Anzünder 74 auf bzw. haltert diesen und ist vorteilhaft als eine vormontierte Baugruppe in Form einer zweiten Anzündeinheit 76 ausgebildet. Die zweite Anzündeinheit 76 ist dabei in die Öffnung des ersten Endbereichs 82 eingeschoben und dort befestigt, insbesondere durch eine radial umlaufende Schweißung. Der Innenbereich des zweiten Gehäuses 71 ist zumindest teilweise mit dem zweiten Treibstoff 72 gefüllt, wobei vorteilhaft ein Teil des zweiten Treibstoffs 72 an den zweiten Anzünder 74 angrenzt. Dabei kann der zweite Treibstoff 72 in identischer bzw. vergleichbarer Art und Form wie der weiter oben beschriebene erste Treibstoff 26 vorliegen, jedoch kann er sich auch hinsichtlich Geometrie, Größe und/oder chemischer Zusammensetzung von diesem unterscheiden. Das
Volumenausgleichsmittel 90 kann optional im Inneren des zweiten Gehäuses 71 aufgenommen sein und direkt an dem zweiten Treibstoff 72 angrenzen bzw. diesen in Richtung des zweiten Anzünders 74 komprimieren bzw. mechanisch vorspannen, um etwaige Leervolumina bei der Herstellung oder über die Lebenszeit des Gasgenerators 100, die an oder in der Befüllung des zweiten Treibstoffs 72 auftreten könnten, auszugleichen. Dabei ist das Volumenausgleichsmittel 90 von der Seite des zweiten Endbereichs 84 des zweiten Gehäuses 71 derart weit in das zweite Gehäuse 71 eingeschoben, bis es an den zweiten Treibstoff 72 angrenzt bzw. diesen in Richtung des zweiten Anzünders 74 wunschgemäß komprimiert.
Dabei kann bei der Herstellung des Gasgenerators 100 die zweite Zündstufe 4 als eine vormontierte Baugruppe umfassend die zweite Anzündeinheit 76, den zweiten Treibstoff 72 und optional das Volumenausgleichsmittel 90, wie zuvor beschrieben, ausgeführt sein, bevor die zweite Zündstufe 4 an den Diffusor 50, mit daran angebundener ersten Zündstufe 1, montiert werden kann, um den Gasgenerator 100 fertigzustellen.
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Die zweite Zündstufe 4 ist derart an den Diffusor 50 angebunden bzw. befestigt, dass sie über eine gewisse Wegstrecke entlang des Außenbereichs 51 des Diffusors 50 dort mit der Diffusorseitenwand 57 überlappt. Die zweite Zündstufe 4 ist im Bereich dieser überlappenden Wegstrecke mit dem Diffusor 50, konkret mit der Diffusorseitenwand 57, radial umlaufend fest verbunden, insbesondere verschweißt. Dabei kann eine derartige Verschweißung im Bereich des äußersten Endes des zweiten Endbereichs 84 des zweiten Gehäuses 71 angebracht sein. Es ist aber auch denkbar, dass eine radial umlaufende Verschweißung in dem Bereich dieser überlappenden Wegstrecke von dem zweiten Endbereich 84 ausgehend hin zu dem Diffusorboden 54 positioniert ist, beispielsweise mittels einer durch die Materialdicke des zweiten Gehäuses 71 voll durchgängige Schweißverbindung mit dem Diffusor 50. Vor Anbringung einer der vorgenannten Schweißverbindungen kann die zweite Zündstufe 4 über den Diffusorboden 54 entlang der Diffusorseitenwand 57 entsprechend weit aufgeschoben werden bzw. kann der Diffusor 50 mit seinem den Diffusorboden 54 aufweisenden Ende entsprechend weit in das Innere der zweiten Zündstufe 4 eingeschoben werden, vorzugsweise mittels einer Passung, insbesondere Presspassung. Dabei umgreift demnach die zweite Zündstufe 4 im Bereich ihres zweiten Endbereichs 84 den Diffusor 50 an seinem Außenbereich 51 über eine/die überlappende Wegstrecke und ist dort mit dem Diffusor 50 befestigt.
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Es ist alternativ dazu auch möglich, dass ein derartiges vorgenanntes Umgreifen der zweiten Zündstufe 4 von dem Diffusor 50 nicht vorliegt, sondern die zweite Zündstufe 4 in stumpfer Art und Weise den Diffusorboden 54 kontaktiert bzw. dort aufsitzt und dort befestigt, insbesondere angeschweißt, ist (nicht in den Figuren gezeigt). Dabei kann insbesondere der Außendurchmesser der zweiten Zündstufe 4 im zweiten Endbereich 84 im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Diffusors 50 im Bereich des Diffusorbodens 54 entsprechen.
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Innerhalb der zweiten Zündstufe 4 ist eine zweite Brennkammer 70 ausgebildet, welche im Wesentlichen als derjenige Raum bzw. als das Volumen betrachtet werden kann, welcher/welches im Innenbereich des zweiten Gehäuses 71 zwischen dem Diffusorboden 54 und der zweiten Anzündeinheit 76 ausgebildet ist. Demnach sind, wie in 1 ersichtlich, der zweite Treibstoff 72 und auch das Volumenausgleichselement 90 innerhalb der Brennkammer 70 gelagert. Besonders vorteilhaft bildet hierbei der Diffusorboden 54 nicht nur eine axial abschließende Wand des Diffusors 50, sondern zugleich auch eine axial abschließende Wand für die zweite Brennkammer 70 der zweiten Zündstufe 4 aus.
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Wie bereits beschrieben, lässt sich der Gasgenerator 100 äußerst einfach und kostensparend herstellen, indem insbesondere nur drei getrennt voneinander vorgefertigte Baugruppen, nämlich die erste Zündstufe 1, der Diffusor 50 mit dem daran befestigtem Überzündschutzelement 92 und die zweite Zündstufe 4 miteinander verbunden werden, wobei diese Baugruppen jeweils äußere Gehäuseabschnitte des Gasgenerators 100 bilden und insbesondere derart zueinander positioniert sind, dass die erste Zündstufe 1 in das Innere des Diffusors 50 eingesteckt und mit diesem verbunden wird und anschließend die so entstandene erweiterte Baueinheit, umfassend die erste Zündstufe 1 und den Diffusor 50 mit Überzündschutzelement 92, als eine Baueinheit in das Innere der zweiten Stufe 4 eingesteckt und an dieser befestigt wird, um den Gasgenerator 100 fertigzustellen. Eine etwas abgewandelte Montageabfolge kann vorsehen, dass zunächst der Diffusor 50 mit dem bereits daran befestigten Überzündschutzelement 92 mit der zweiten Zündstufe 4 verbunden wird und somit eine erste vorgefertigte Unterbaugruppe des Gasgenerators 100 vorliegt, welche danach auf die erste Zündstufe 1 aufgesetzt und mit dieser fest verbunden wird, um den Gasgenerator 100 fertigzustellen.
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Nachfolgend soll die Funktion des Gasgenerators 100 bei dessen bestimmungsgemäßen Betrieb und dabei insbesondere die Funktion des Überzündschutzelements 92 erläutert werden. Bei Vorhandensein eines Signals für eine Aktivierung des Gasgenerators 100 wird dieser aus einer Ruhestellung heraus in eine aktivierte bzw. ausgelöste Stellung gebracht, indem die erste Zündstufe 1 aktiviert wird. Hierzu wird der erste Anzünder 16 aktiviert bzw. ausgelöst und setzt eine gewisse Menge an Energie insbesondere in Form von heißen Partikeln und/oder heißen Gasen in Richtung der Anzündkammer 20 frei. Im Falle des Vorhandenseins der Boosterladung 20 wird diese dadurch angezündet bzw. aktiviert und setzt ihrerseits eine weitere Menge an Energie in Form von heißen Partikeln und/oder heißen Gasen frei, wodurch ein Innendruck in der Anzündkammer 20 derart steigt, dass das erste Berstelement 24 geöffnet wird. Ist keine Boosterladung 24 vorhanden, reicht bereits die Wirkung bzw. die Energie des ersten Anzünders 16 aus, um das erste Berstelement 24 zu öffnen.
Danach wird durch die Energie des ersten Anzünders 16 und gegebenenfalls die der Boosterladung 22 der erste Treibstoff 26 angezündet bzw. aktiviert und abgebrannt, wodurch eine Menge an Gas erzeugt wird, welches den Gasgenerator 100 verlassen soll, um zum Betreiben des Fahrzeugsicherheitssystems verwendet zu werden. Dadurch steigt der innere Druck in dem Druckgasbehälter 30 derart stark an, dass das zweite Berstelement 44 geöffnet wird und das Gas in den Diffusor 50 bzw. in das Innere des Diffusors 50 einströmen und danach durch dessen Auslassöffnungen 58 in die Umgebung des Gasgenerators 100 weiterströmen kann. Bei Vorhandensein eines vorgespannten Druckgases vor Aktivierung des Gasgenerators 100 innerhalb des Druckgasbehälters 30, kann dieses vorgespannte Druckgas ebenfalls durch das geöffnete zweite Berstelement 44 in den Diffusor 50 und danach in die Umgebung des Gasgenerators 100 strömen. Für den Fall, dass kein erster Treibstoff 26 vorhanden ist und der Druckgasbehälter 30 nur mit einem vorgespannten Druckgas vor Aktivierung des Gasgenerators 100 befüllt ist, reicht die Energie des ersten Anzünders 14 und gegebenenfalls die der Boosterladung 22 aus, um das Druckgas zu aktivieren und ebenfalls den inneren Druck in dem Druckgasbehälter 30 derart stark ansteigen zu lassen, dass das zweite Berstelement 44 geöffnet wird.
Die vorbeschriebenen Auslösung bzw. Aktivierung lediglich der ersten Zündstufe 1 und damit keine Auslösung der zweiten Zündstufe 4 kann bei bestimmten Auslösesituationen bzw. Unfallsituationen für das Fahrzeugsicherheitssystem bzw. für den Gasgenerator 100 gewünscht sein. Demnach gilt es hier zu vermeiden, dass die zweite Zündstufe 4 unabsichtlich, insbesondere durch thermische Einflüsse durch Aktivieren der ersten Zündstufe 1, aktiviert wird. Zu diesem Zweck ist das Überzündschutzelement 92 im Innenbereich des Diffusors 50 am Diffusorboden 54 derart angebracht, dass dessen Durchströmöffnungen 56 abgedeckt bzw. für eine Gasdurchströmung blockiert sind, wie weiter oben beschrieben. Damit verhindert das Überzündschutzelement 92 ein Durchströmen von heißen Gasen durch die Durchströmöffnungen 56 des Diffusorbodens 54 in die zweite Brennkammer 70 und ein ungewolltes Anzünden des zweiten Treibstoffs 72 der zweiten Zündstufe 4, für den Fall, dass bestimmungsgemäß lediglich die erste Zündstufe 1 des Gasgenerators 100 aktiviert werden soll. Anders ausgedrückt, wird damit ein ungewolltes Überzünden der ersten Zündstufe 1 auf die zweite Zündstufe 4 durch das Überzündschutzelement 92 verhindert.
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Für den Anwendungsfall, dass bestimmungsgemäß zusätzlich zu der ersten Zündstufe 1 auch (zeitgleich oder zeitversetzt) die zweite Zündstufe 4 aktiviert werden soll, wird nach oder bei Auslösung/Aktivierung der ersten Zündstufe 1 ebenfalls die zweite Zündstufe 4 aktiviert. Hierbei initiiert eine Auslösung/Aktivierung des zweiten Anzünders 74 die Aktivierung der zweiten Zündstufe 4 und der zweite Treibstoff 72 in der zweiten Brennkammer 70 wird angezündet/aktiviert und abgebrannt, wodurch ebenfalls eine Menge an Gas erzeugt wird, welches den Gasgenerator 100 verlassen soll, um zum Betreiben des Fahrzeugsicherheitssystems verwendet zu werden. Diese Menge an Gas ergänzt die Menge an Gas, die von der ersten Zündstufe 1 erzeugt wird und mischt sich insbesondere mit dieser im Innenbereich des Diffusors 50, bevor das Gas bzw. eine entsprechende Gasmischung den Gasgenerator 100 durch dessen Auslassöffnungen 58 nach Außen verlassen kann. Konkret erhöht sich dabei mit der Erzeugung der Menge an Gas durch den Abbrand des zweiten Treibstoffs 72 der innere Druck in der Brennkammer 70 derart, dass das Überzündschutzelement 92 im Bereich seiner Sollbruchstelle 94 bzw. Sollbruchstellen 94 aufgerissen bzw. geöffnet wird, um einen Weg für das Gas aus der Brennkammer 70 heraus, durch die Durchströmöffnungen 56 des Diffusorbodens 54 hindurch in das Innere des Diffusors 50 freizugeben. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn das Überzündschutzelement 92 mittels zweier getrennter Befestigungsbereiche an dem Diffusorboden 54 befestigt ist, nämlich mit der ersten Befestigung 96 an dem zentralen Mittelpunkt des Überzündschutzelements 92 und mit der zweiten Befestigung 98, als eine davon radial beabstandete und radial umlaufende Befestigung, wie weiter oben beschrieben. Bei einer bestimmungsgemäßen Öffnung des Überzündschutzelements 92 durch eine Aktivierung der zweiten Zündstufe 4 ist es dadurch vorteilhaft möglich, dass ein sehr wohldefinierter Spalt als Durchströmöffnung an dem Überzündschutzelement 92 für das Gas aus der zweiten Brennkammer 70 durch ein wohldefiniertes, lokal äußerst begrenztes Aufreißen des Überzündschutzelements 92 entlang seiner Sollbruchstelle 94 erzeugt werden kann, insbesondere dann, wenn die Sollbruchstelle 94 als eine runde radial umlaufende Nut ausgebildet ist. Dadurch, dass das Überzündschutzelement 92 neben der zweiten Befestigung 98 zusätzlich noch durch die mittige erste Befestigung 96 bei der Öffnung des Überzündschutzelements 92 an dem Diffusorboden 54 gehalten wird, bilden sich beim Öffnen/Aufreißen des Überzündschutzelements 92 lediglich äußerst geringe Verformungen bzw. keine großflächigen Verformungsbereiche des Überzündschutzelements 92 aus, die nachteilig einen Gasstrom behindern könnten. Dagegen würde bei einer bekannten Sternprägung an einem Überzündschutzelement, welches keine mittige erste Befestigung hat ein gegebenenfalls nachteiliges bekanntes „blütenförmiges“ Aufreißen bzw. Öffnen des Überzündschutzes stattfinden, was durch die vorliegende Erfindung vermieden werden kann.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des zuvor beschriebenen Gasgenerators 100, wie er in 1 dargestellt ist. In 2 gelten für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern wie in 1. Da es sich bei dem Gasgenerator 100, wie er in 2 dargestellt ist, um dieselbe Ausführungsform des Gasgenerators 100 handelt, wie er in 1 dargestellt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung der 2 verzichtet und diesbezüglich auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
In der 2 ist jedoch insbesondere bezüglich des Überzündschutzelements 92 der Verlauf bzw. die Positionierung dessen Sollbruchstelle 94 und dessen erster und zweiter Befestigung 96, 98 an dem Diffusorboden 54 noch detaillierter erkennbar, wie folgend beschrieben ist. Das Überzündschutzelement 92 ist zentral an dessen Mitte mittels der ersten Befestigung 96 an dem Diffusorboden 54, insbesondere dort durch eine Punktschweißung, befestigt, wie in 2 durch einen symbolischen Schweißpunkt angedeutet ist.
Von der ersten Befestigung 96 ausgehend, ist in radialer Richtung an dem Überzündschutzelement 92 eine kreisförmige durchgängige Linie ersichtlich, welche die Sollbruchstelle 94 darstellt. Im vorliegenden Fall ist die Sollbruchstelle 94 als eine voll umlaufende Vertiefung in Form einer Nut auf der inneren Stirnseite 102 des Überzündschutzelements 92, die in Richtung der ersten Zündstufe 1 hin weist, angebracht. Es wäre auch denkbar statt oder zusätzlich dieser einen Sollbruchstelle 94 eine, insbesondere gleich ausgeprägte, Sollbruchstelle auf der gegenüberliegenden Seite, also der äußeren Stirnseite 104, des Überzündschutzelements 92 anzubringen.
Von der Sollbruchstelle 94 ausgehend ist in radialer Richtung nach außen an dem Überzündschutzelement 92 eine kreisförmige unterbrochene Linie ersichtlich, welche die zweite Befestigung 98 des Überzündschutzelements 92 and dem Diffusorboden 54 darstellt. Die zweite Befestigung 98 kann in Form einer vollumlaufenden Schweißverbindung ausgeführt sein.
Auch sind in 2 die am äußeren Randbereich des Überzündschutzelements 92 angebrachten aufgebogene Laschen bzw. Fortsätze erkennbar, welche an der Diffusorseitenwand 57 anliegen und zur Zentrierung, insbesondere bei der Montage, des Überzündschutzelements 92 dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Zündstufe
- 4
- zweite Zündstufe
- 12
- erste Anzündeinheit
- 14
- erster Anzünderhalter
- 16
- erster Anzünder
- 18
- erstes Verschlussstück
- 20
- Anzündkammer
- 22
- Boosterladung
- 24
- erstes Berstelement
- 26
- erster Treibstoff
- 28
- erste Brennkammer
- 30
- Druckgasbehälter
- 32
- Außenseite
- 34
- Innenseite
- 36
- erstes Ende
- 38
- zweites Ende
- 40
- Verjüngung
- 42
- Ausströmöffnung
- 44
- zweites Berstelement
- 46
- zweites Verschlussstück
- 50
- Diffusor
- 51
- Außenbereich
- 52
- Diffusorkammer
- 53
- Innenseite
- 54
- Diffusorboden
- 56
- Durchströmöffnung
- 57
- Diffusorseitenwand
- 58
- Auslassöffnung
- 60
- Öffnung
- 70
- zweite Brennkammer
- 71
- zweites Gehäuse
- 72
- zweiter Treibstoff
- 74
- zweiter Anzünder
- 76
- zweite Anzündeinheit
- 78
- zweiter Anzünderhalter
- 80
- Verengung
- 82
- erster Endbereich
- 84
- zweiter Endbereich
- 90
- Volumenausgleichsmittel
- 92
- Überzündschutzelement
- 94
- Sollbruchstelle
- 96
- erste Befestigung
- 98
- zweite Befestigung
- 100
- Gasgenerator
- 102
- innere Stirnseite
- 104
- äußere Stinseite
- La
- Längsachse
