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Die
Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein Airbagmodul nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Gasgenerator, insbesondere in Form eines so genannten
Kalt- oder eines Hybrid-Gasgenerators, umfasst einen Speichergasbehälter zur
Aufnahme eines Speichergases; einen Auslass des Speichergasbehälters, der
durch eine Bersteinrichtung verschlossen ist, welche unter dem Druck des
Speichergases zerbirst, wenn sie nicht zusätzlich abgestützt ist;
eine Stützeinrichtung
zum Abstützen der
Bersteinrichtung, die ein die Bersteinrichtung abstützendes
Stützelement
sowie ein Widerlager für das
Stützelement
aufweist; und eine pyrotechnische Ladung mit einer Zündeinrichtung,
bei deren Zündung
ein Gas freigesetzt wird, durch dessen Druck das Widerlager derart
bewegbar ist, dass es das Stützelement
freigibt und dieses einem Zerbersten der Bersteinrichtung nicht
mehr entgegensteht.
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Bei
diesem Gasgenerator ist also die die Bersteinrichtung abstützende Stützeinrichtung
mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet, und umfasst einerseits
ein Stützelement, das
unmittelbar zum Abstützen
der Bersteinrichtung dient, sowie andererseits ein Widerlager für das Stützelement,
welches das Stützelement
in einer Position hält,
in der es abstützend
auf die Bersteinrichtung einwirkt. Bei einer Zündung der pyrotechnischen Ladung
wird ein Gas erzeugt, das mit seinem Gasdruck auf das Widerlager
einwirkt und dieses derart bewegt, dass es das Stützelement
freigibt. Dieses verliert hierdurch seine Stützwirkung und steht einem Zerbersten
der Bersteinrichtung nicht mehr entgegen. Durch das Zerbersten der
Bersteinrichtung wird der Auslass des Speichergasbehälters freigegeben
und das Speichergas kann durch diesen hindurch aus dem Speichergasbehälter austreten.
Dabei vermischt es sich ggf. mit den durch Zündung der pyrotechnischen Ladung
erzeugten pyrotechnischen Gase und die genannten Gase treten gemeinsam
durch Austrittsöffnungen
in der Wand des Gasgenerators hindurch aus, um einen Gassack eines
Airbagmoduls aufzublasen. Ein solcher Gasgenerator ist aus der
DE 199 51 672 A1 bekannt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Gasgenerator der eingangs
genannten Art weiter zu verbessern.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Schaffung eines Gasgenerators mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Danach
ist das Widerlager der Stützeinrichtung
in einem Käfig
geführt,
so dass es sich unter der Wirkung der bei Zündung der pyrotechnischen Ladung
freigesetzten pyrotechnischen Gase entlang einer durch die mindestens
eine Begrenzungswand des Käfigs
vorgegebenen Richtung bewegt.
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Durch
die definierte Führung
des Widerlagers der mehrteiligen Stützeinrichtung in einem Käfig (unter
dem hier allgemein eine beliebige, zur Führung des Widerlagers geeignete
Umhausung verstanden wird) ist eine zuverlässige Deaktivierung der Stützeinrichtung
beim Auslösen
des Gasgenerators, also dem Zünden
der pyrotechnischen Ladung, sichergestellt, so dass der Auslass
des Speichergasbehälters zuverlässig freigegeben
wird und keine Leistungsverluste der pyrotechnischen Baugruppe auftreten.
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Diese
vorteilhaften Wirkungen werden ohne kostspieligen Mehraufwand erzielt,
da der für
die Führung
des Widerlagers vorgesehene Käfig
durch entsprechende Gestaltung des Innenraumes des Gasgenerators
in einfacher Weise zu Verfügung
gestellt werden kann.
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Das
Widerlager ist vorzugsweise zwischen mindestens zwei einander gegenüberliegenden
seitlichen Begrenzungswänden
des Käfigs
geführt
und stützt
sich dabei (im Ausgangszustand und/oder bei seiner Bewegung) quer
zu seiner Führungsrichtung an
den seitlichen Begrenzungswänden
ab, d.h. die seitlichen Begrenzungswände des Käfigs begrenzen eine Bewegung
des Widerlagers quer zu seiner Führungsrichtung
vorzugsweise derart, dass eine substantielle Bewegung des Widerlagers
quer zu seiner Führungsrichtung
verhindert wird.
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Hierzu
können
erste seitliche Begrenzungswände
vorgesehen sein, die eine Bewegung des Widerlagers entlang der Abstützrichtung
verhindern, entlang der das Stützelement
auf die Bersteinrichtung einwirkt, sowie zweite seitliche Begrenzungswände, die
eine Bewegung des Widerlagers senkrecht zu jener Abstützrichtung
verhindern. Hierdurch wird eine definierte, präzise Führung des Widerlagers entlang
einer Raumrichtung ermöglicht.
Der Käfig
bildet dabei vorzugsweise einen in Führungsrichtung des Widerlagers
erstreckten Kanalabschnitt.
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Für ein Zusammenwirken
mit den Begrenzungswänden
des Käfigs
weist das Widerlager seitliche Führungsflächen auf, über die
es sich an den Begrenzungswänden
des Käfigs
abstützen
kann.
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Anstelle
der vorstehend beispielhaft angegebenen mehreren seitlichen Begrenzungswände kann auch
eine einzelne ringartig (z.B. entlang eines Kreisbogens) umlaufende
Begrenzungswand des Käfigs (gebildet
z.B. durch einen Käfig
in Form einer hohlzylindrischen Hülse) vorgesehen sein, an der
sich das Widerlager in unterschiedlichen Raumrichtungen senkrecht
zu seiner Führungsrichtung
abstützen kann.
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Die
Abströmöffnungen
des Gasgenerators, durch die hindurch das Speichergas sowie ggf.
die pyrotechnischen Gase (im Fall eines Hybrid-Gasgenerators) zum
Aufblasen eines Gassackes aus dem Gasgenerator austreten können, sind
vorzugsweise zunächst
durch die Stützeinrichtung
derart verschlossen, dass die durch die pyrotechnische Ladung freigesetzten
Gase erst nach einer Bewegung des Widerlagers und/oder des Stützelementes
durch die Abströmöffnungen
hindurch ausströmen
könne.
Das heißt,
die bei Zündung
der pyrotechnischen Ladung freigesetzten Gase dienen zunächst ausschließlich dazu,
das Widerlager entlang seiner Führungsrichtung
zu bewegen und hierdurch das Stützelement
der Stützeinrichtung
freizugeben. Erst wenn die entsprechende Bewegung des Widerlagers
in Gang gesetzt wurde, also nach einem Übergang von der Haft- zur Gleitreibung,
werden die Abströmöffnungen
freigegeben, so dass die pyrotechnischen Gase (und dann auch die
nach dem Zerbersten der Bersteinrichtung freigesetzten Speichergase)
durch die Abströmöffnungen
hindurch aus dem Gasgenerator austreten können. Hierdurch wird in erhöhtem Maße ein sicheres
Entriegeln der Stützeinrichtung
durch Bewegung des Widerlagers entlang der Führungsrichtung gewährleistet.
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Der
Zugang zu den Abströmöffnungen
des Gasgenerators kann dabei entweder durch das Widerlager oder
durch das Stützelement
der Stützeinrichtung
verschlossen sein. Je nachdem, ob der Zugang durch das Widerlager
oder das Stützelement verschlossen
ist, kann ein Ausströmen
der pyrotechnischen Gase durch die Abströmöffnungen erst nach einer Bewegung
des Widerlagers bzw. einer (späteren)
Bewegung des Stützelementes
erfolgen.
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Das
Stützelement
ist vorzugsweise als Stützzylinder
ausgebildet, der in einer Kolbenführung entlang der Richtung
geführt
ist, entlang der er sich von der Bersteinrichtung wegbewegen kann,
und zwar insbesondere parallel zur Abstützrichtung entlang der er die
Bersteinrichtung abstützt,
und damit insbesondere senkrecht zur Führungsrichtung des Widerlagers.
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Der
Stützzylinder
ist dabei mit Vorteil als ein hantelartiger Doppelkolben ausgebildet,
der in axialer Richtung betrachtet, zwei zylindrische Kolbenabschnitte
aufweist, die jeweils in einer zugeordneten Kolbenführung geführt werden
können,
und die durch einen Verbindungsbereich kleineren Querschnitts miteinander
verbunden sind. Der Verbindungsbereich kleineren Querschnitts stellt
nach der Zündung der
pyrotechnischen Ladung und einer hierdurch hervorgerufenen Bewegung
des Widerlagers einerseits sowie des Stützzylinders andererseits den
Raum zu Verfügung
(Zwischenraum zwischen den beiden Kolbenabschnitten), durch den
hindurch die Gase zu den Abströmöffnungen
des Gasgenerators gelangen können.
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Es
kann sich bei dem Stützzylinder
aber auch um einen einfachen Kolben mit Schaft und einem Kopf (Kolbenabschnitt)
handeln.
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Die
Bewegung des Stützelementes,
beispielsweise in Form eines Stützzylinders,
wird vorzugsweise durch die bei Zündung der pyrotechnischen Ladung
freigesetzten Gase ausgelöst,
was z.B. dadurch erreicht werden kann, dass ein Kolbenabschnitt
des Stützzylinders
einen größeren Durchmesser
als der andere aufweist und damit eine vergrößerte Angriffsfläche für die pyrotechnischen
Gase bildet (oder der Stützzylinder überhaupt
nur einen Kolbenabschnitt aufweist). Hierdurch wird eine definierte
Bewegungsrichtung des Stützzylinders
unter der Wirkung der pyrotechnischen Gase vorgegeben. Somit wird
eine Minimalfunktion des Gasgenerators erzielt, da beim Auslösen des
Gasgenerators und dem Zünden
der pyrotechnischen Ladung zumindest die pyrotechnisch erzeugten
Gase in den aufzublasenden Gassack gelangen und daher bei einer
Fehlfunktion des Speichergasbehälters
(z.B. einem versehentlich nicht mit Speichergase gefüllten Speichergasbehälter) aufgrund
der freigesetzten pyrotechnischen Gase keine so hohen Drücke innerhalb
des Gasgenerators entstehen, die zu einer Zerstörung des Gasgenerators führen würden. Das
heißt,
die Bewegung des Stützelementes
nach dem Wegfall seines Widerlagers ist nicht abhängig davon,
dass in dem Speichergasbehälter
vorhandenes Speichergas einen entsprechenden Druck auf die Bersteinrichtung ausübt sondern
wird vielmehr bereits durch die bei Zündung der pyrotechnischen Ladung
erzeugten Gase bewirkt.
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Der
andere Kolbenabschnitt des Doppelkolbens dient als Stützabschnitt
zum Abstützen
der Bersteinrichtung. Beide Stützabschnitte
sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.
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Das
Widerlager wiederum stützt
sich zunächst
einerseits an dem Stützelement
und andererseits an einer Begrenzungswand des Käfigs ab, um das Stützelement
räumlich
zu fixieren. Nach dem Zünden
der pyrotechnischen Feststoffladung wird das Widerlager dann senkrecht
zu seiner Abstützrichtung
bewegt und gibt hierdurch das Stützelement frei.
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Die
bei Zündung
der pyrotechnischen Ladung erzeugten Gase strömen vorzugsweise in Bewegungsrichtung
des Widerlagers und senkrecht zur Abstütz- bzw. Bewegungsrichtung
des Stützelementes
in den Gasgenerator ein, um die gewünschte Bewegung des Widerlagers
zu erzeugen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Stützelement
einen Bereich auf, insbesondere in Form einer Schräge (Fase),
der bei einer Bewegung des Stützelementes
weg von der Bersteinrichtung gleichzeitig die Bewegung des Widerlagers
entlang dessen Führungsrichtung
unterstützt.
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Ferner
kann das Stützelement
eine Durchgangsöffnung
aufweisen, die in den mittels der Bersteinrichtung verschlossenen
Auslass des Speichergasbehälters
mündet.
Dadurch kann die Bersteinrichtung im Fall eines Auftretens extrem
hoher Drücke
im Speichergasbehälter,
z.B. als Folge eines Brandes, im Bereich der Durchgangsöffnung aufreißen und
das Speichergas kann durch die Durchgangsöffnung hindurch aus dem Speichergasbehälter austreten.
Hierdurch wird eine Zerstörung
des Speichergasbehälters
beim Auftreten extremer Drücke
des Speichergases vermieden. Das Stützelement mit der Durchgangsöffnung bildet
somit ein Überdruckventil
bzw. Notventil zum Schutz des Speichergasbehälters beim Auftreten eines
sehr großer Druckes.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1a und 1b – einen
Längsschnitt
und einen Querschnitt durch einen Gasgenerator mit einem Speichergasbehälter für ein Speichergas
und einer pyrotechnischen Ladung mit zugeordneter Zündeinrichtung;
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1c und 1d – den Gasgenerator
aus den 1a und 1b bei
Zündung
der pyrotechnischen Ladung;
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1e und 1f – den Gasgenerator
aus den 1a und 1b nach
Zündung
der pyrotechnischen Ladung, beim Ausströmen von Gas zum Aufblasen eines
Gassackes;
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2a und 2b – eine erste
Abwandlung des Gasgenerators aus den 1a und 1b in
einem Längsschnitt
und einem Querschnitt;
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2c und 2d – den Gasgenerator
aus den 2a und 2b beim
Zünden
der pyrotechnischen Ladung;
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2e und 2f – den Gasgenerator
aus den 2a und 2b nach
Zündung
der pyrotechnischen Ladung, beim Ausströmen von Gas zum Aufblasen eines
Gassackes;
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3a und 3b – eine zweite
Abwandlung des Gasgenerators aus den 1a und 1b in
einem Längsschnitt
und einem Querschnitt;
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3c und 3d – den Gasgenerator
aus den 3a und 3b bei
Zündung
der pyrotechnischen Ladung;
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3e und 3f – den Gasgenerator
aus den 3a und 3b nach
Zündung
der pyrotechnischen Ladung, am Beginn des Ausströmens der Gase zum Aufblasen
eines Gassackes;
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3g und 3h – den Gasgenerator
aus den 3a und 3b nach
Zündung
der pyrotechnischen Ladung, beim Ausströmen der Gase zum Aufblasen
eines Gassackes;
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4a bis 4d – eine dritte
Abwandlung des Gasgenerators aus den 1a und 1b.
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In
den 1a und 1b ist
ein Gasgenerator zum Aufblasen eines Gassackes eines Airbagmoduls
in einem Kraftfahrzeug dargestellt, der einen von einer Wand 10 umschlossenen
Speichergasbehälter 1 mit
einem unter hohem Druck gespeicherten, inerten Speichergas S zum
Aufblasen eines Gassackes umfasst. Der Speichergasbehälter 1 weist
einen mittels einer Bersteinrichtung 15 in Form einer Membran
verschlossenen zylindrischen Auslass 12 auf, durch den
hindurch das Speichergas S beim Auslösen des Gasgenerators zum Aufblasen
eines Gassackes austreten kann. Die Membran 15 ist dabei
derart ausgebildet, dass sie für
sich genommen dem Druck des Speichergases S in dem Speichergasbehälter 1 nicht
standhalten kann und daher durch dieses zerstört würde, wenn ihr nicht eine Stützeinrichtung 4,5 zugeordnet
wäre, die
die Membran 15 gegen den Innendruck des Speichergasbehälters 1 abstützt.
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Die
zweiteilig ausgebildete Stützeinrichtung 4,5 umfasst
als erstes Element ein Stützelement 4 in Form
eines als Doppelkolben ausgebildeten Stützzylinders. Der als hantelartiger
Doppelkolben ausgebildete Stützzylinder 4 umfasst
zwei Kolbenabschnitte 41, 42, die über einen
Verbindungsabschnitt 40 geringeren Durchmessers miteinander
verbunden sind, und die jeweils in einer Führung 11, 12 des
Gasgenerators axial geführt
sind. Die beiden zylindrischen Kolbenabschnitte 41, 42 weisen
einen unterschiedlichen Durchmesser auf, wobei der membranseitige Kolbenabschnitt 41 mit
dem größeren Durchmesser in
einer von dem Speichergasbehälter 1 beabstandeten
Führung 11 axial
geführt
ist und der andere, diffusorseitige Kolbenabschnitt 41 in
dem Auslass 12 des Speichergasbehälters 1 geführt ist
und die den Auslass 12 verschließende Membran 15 axial
entlang einer Abstützrichtung
A abstützt.
Dieser Kolbenabschnitt 42 weist ferner eine Durchgangsöffnung 45 auf,
die in die Membran 15 mündet.
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Der
Stützzylinder 4 ist
in dem Gasgenerator mittels eines in einem Käfig 3 verschiebbar
angeordneten Widerlagers 5 fixiert. Das Widerlager 5 wird
gebildet durch einen in Abstützrichtung
A des Stützzylinders 4 erstreckten,
bogenförmig
gekrümmten Grundkörper 50,
der sich mit einer Stirnseite 51 an einer seitlichen Begrenzungswand 31 des
Käfigs 3 und mit
der anderen Stirnseite 52 neben einer weiteren seitlichen
Begrenzungswand 32 des ein Gehäuse bildenden Käfigs 3 an
dem in dem Auslass 12 angeordneten Kolbenabschnitt 42 abstützt. Hierdurch
ist der Kolben 4 in einer axialen Lage fixiert, in der
er die Membran 15 abstützt
und eine Zerstörung
der Membran 15 durch den Druck des Speichergases S in dem
Speichergasbehälter 1 verhindert.
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Darüber hinaus
sind zwei seitliche, abgewinkelte Endabschnitte 53, 54 des
Widerlagers 5 an weiteren, einander gegenüberliegenden
Seitenwänden 33, 34 des
Käfigs 3 abgestützt. Insgesamt
ist durch die beschriebene Lagerung des Widerlagers 5 innerhalb
des Käfigs 3,
wobei sich das Widerlager 5 sowohl entlang der Abstützrichtung
A des Stützzylinders 4 als
auch entlang einer Raumrichtung senkrecht hierzu jeweils an einander
gegenüberliegenden seitlichen
Begrenzungswänden 31, 32 bzw. 33, 34 des
Käfigs
abstützt,
das Widerlager 5 nur entlang einer Raumrichtung (Bewegungsrichtung
B in Richtung auf eine Rückwand 35 des
Käfigs 3)
beweglich in dem Käfig 3 geführt. Diese
Bewegungsrichtung B verläuft
senkrecht zu der Abstützrichtung
A (axiale Erstreckung) des Stützzylinders 4.
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Auf
der dem Widerlager 5 abgewandten Seite des Stützzylinders 4 ist
am Gasgenerator in einem separaten Gehäuse 20 eine pyrotechnische
Baugruppe 2 angeordnet, die eine pyrotechnische Ladung 21 und
eine zugeordnete, über
eine Steckereinrichtung 23 elektrisch kontaktierbare und
auslösbare Zündeinrichtung 22 umfasst.
Vor der pyrotechnischen Ladung 21 weist das Gehäuse 20 der
pyrotechnischen Baugruppe 2 eine Öffnung 25 auf, durch die
hindurch beim Zünden
der Pyrotechnischen Ladung 21 entstehende pyrotechnische
Gase in den Käfig 3 einströmen können, um
auf das Widerlager 5 entlang dessen Bewegungsrichtung B
einzuwirken. Auf der in axialer Richtung (entlang der Abstützrichtung
A) dem Speichergasbehälter 1 abgewandten Seite
des Stützzylinders 4 sind
vor einem Diffusor 18 Abströmöffnungen 19 des Gasgenerators
vorgesehen, durch die hindurch das Speichergas S zum Aufblasen eines
Gassackes aus dem Gasgenerator austreten kann.
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Wird
von einem Crash-Sensor ein Unfall detektiert, der zum Schutz eines
Fahrzeuginsassen das Aufblasen eines Gassackes des dem Gasgenerator zugeordneten
Airbagmoduls erforderlich macht, so wird mittels der Zündeinrichtung 22 die
pyrotechnische Ladung 21 gezündet und es werden pyrotechnische
Heißgase
P erzeugt, vgl. 1c und 1d, die
durch die Öffnung 25 in
dem Gehäuse 20 der
pyrotechnischen Baugruppe 2 hindurch senkrecht zur Abstützrichtung
A in den Käfig 3 einströmen und
dabei auf das Widerlager 5 einwirken. Hierdurch wird das
Widerlager 5 entlang seiner Bewegungsrichtung B (senkrecht
zur Abstützrichtung
A des Stützzylinders 4)
in Richtung auf die Rückwand 35 des
Käfigs 3 verschoben,
wobei das Widerlager 5 in allen Richtungen senkrecht zu
seiner Bewegungsrichtung B an den seitlichen Begrenzungswänden 31, 32 sowie 33, 34 des
Käfigs 3 definiert
geführt
ist.
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Durch
diese Bewegung des Widerlagers 5 gerät dessen Stirnseite 32,
die dem membranseitigen Kolbenabschnitt 42 zugeordnet ist,
außer
Eingriff mit jenem Kolbenabschnitt 42 und das Widerlager
für den
Stützzylinder 42 entfällt, vgl. 1c und 1d. Hierdurch
ist die Membran 15 nicht mehr abgestützt, so dass diese unter der
Wirkung des Überdruckes des
Speichergases S in dem Speichergasbehälter 1 zunehmend gedehnt
wird, bis sie schließlich
zerbirst. Gleichzeitig bewegt sich der Stützzylinder 4 in axialer Richtung
weg von der Membran 15. Die entsprechende Bewegung des
Stützzylinders 4 wird
unterstützt durch
die beim Verbrennen der pyrotechnischen Ladung 21 erzeugten
pyrotechnischen Heißgase
P. Denn aufgrund des unterschiedlichen Durchmessers der beiden Kolbenabschnitte 41, 42 bieten
diese unterschiedlich große
Angriffsflächen 41a bzw. 42a für die in
den Käfig 3 einströmenden Heißgase. Aufgrund
der größeren Angriffsfläche 41a des
von der Membran 15 beabstandeten Kolbenabschnittes 41 wirken
dort (ausgehend von einem einheitlichen Druck in dem Käfig 3)
die größeren Druckkräfte verglichen
mit dem membranseitigen Kolbenabschnitt 42. Hierdurch wird
unter der Wirkung der pyrotechnischen Gase P der Zylinderkolben 4 in
axialer Richtung von der Membran 15 wegbewegt. Die axiale
Bewegung des Stützzylinders 4 unterstützt dabei
durch das Zusammenwirken einer Schräge (Phase 43) am membranseitigen
Kolbenabschnitt 42 des Stützzylinders 4 mit
dem Widerlager 5 die Bewegung des Widerlagers 5 entlang
seiner Bewegungsrichtung B.
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Somit
ist gewährleistet,
dass selbst bei einem Defekt des Speichergasbehälters 1, insbesondere
bei einem versehentlich nicht mit Speichergas befülltem Speichergasbehälter 1,
nach einem Zünden
der Zündeinrichtung 22 des
Gasgenerators der Zylinderkolben 4 (nach der vorherigen
Bewegung des Widerlagers 5) von der Membran 15 wegbewegt wird – also auch
dann, wenn membranseitig aufgrund des fehlenden Speichergases kein
Druck auf den entsprechenden Kolbenabschnitt 42 des Stützzylinders 4 ausgeübt wird.
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Durch
die Verschiebung des Stützzylinders 4 in
axialer Richtung werden die Abströmöffnungen 19 freigegeben,
durch die hindurch die im Gasgenerator gespeicherten bzw. erzeugten
Gase S, P als Gasgemisch G zum Aufblasen eines Gassackes austreten können, vgl. 1e und 1f.
Wie anhand einer Zusammenschau der 1a, 1b; 1c, 1d sowie 1e und 1f erkennbar,
sind diese Abströmöffnungen 19 vor
dem Zünden
der Zündeinrichtung 22 durch
den der Membran 15 abgewandten Kolbenabschnitt 41 des
Stützzylinders 4 verschlossen
(s. 1a und 1b) und
werden erst durch das axiale Verschieben des Stützzylinders 4 freigegeben,
wobei die Gase den Freiraum zwischen den beiden voneinander beabstandeten
Kolbenabschnitten 41, 42 des Stützzylinders 4 nutzen, um
zu den Abströmöffnungen 19 zu
gelangen, s. 1e und 1f.
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Da
die Abströmöffnungen 19 des
Gasgenerators erst freigegeben werden, nachdem die durch die pyrotechnischen
Heißgase
P sowie teilweise das Speichergas S induzierte Bewegung des Widerlagers 5 und
des Stützzylinders 4 eingesetzt
hat und damit für
diese Bauelemente jeweils der Übergang von
der Haftreibung zur Gleitreibung erfolgte, ist ein zuverlässiges Aufbrechen
der Stützeinrichtung 4, 5 beim
Auslösen
des Gasgenerators gewährleistet. Denn
zur anfänglichen Überwindung
der Haftreibung stehen der Druck der pyrotechnischen Gase P sowie ggf.
des Speichergases S in vollem Umfang zu Verfügung, da die Gase S, P nicht
zu den Abströmöffnungen 19 des
Gasgenerators gelangen können, welche
hinter dem einen Kolbenabschnitt 41 des Stützzylinders 4 liegen.
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Nachdem
die Membran 15 (aufgrund der nun fehlenden Abstützung) unter
dem Druck des Speichergases S schließlich aufgerissen ist und die
Abströmöffnungen 19 durch
eine hinreichende axiale Verschiebung des Stützzylinders 4 freigegeben
sind, können
dann sowohl das Speichergas S als auch die ggf. (bei einem Hybrid-Gasgenerator)
weiterhin erzeugten pyrotechnischen Heißgase P durch diese Abströmöffnungen 19 hindurch
aus dem Gasgenerator ausströmen
und in einen aufzublasenden Gassack gelangen.
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Die
vorstehen beschriebene Ausbildung eines Gasgenerators ist in ihrem
Prinzip unabhängig davon,
ob die pyrotechnischen Heißgase
substantiell zum Aufblasen des Gassackes beitragen (so genannter
Hybrid-Gasgenerator) oder ob sie lediglich dazu dienen, durch eine
Verschiebung des Widerlagers 5 sowie des Stützzylinders 4 die
Zerstörung
der Membran 15 einzuleiten, damit das Speichergas S zum
Aufblasen des Gassackes aus dem Speichergasbehälter 1 austreten kann
(so genannter Kaltgasgenerator).
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Aufgrund
der vorstehen beschriebenen axialen Verschiebung des Stützzylinders 4 schon
unter der Wirkung der pyrotechnischen Heißgase P (also unabhängig davon,
ob der Speichergasbehälter 1 tatsächlich ein
Speichergas S enthält,
welches auf den Stützzylinder 4 einwirken
kann), können
die erzeugten pyrotechnischen Heißgase P in jedem Fall durch die
Abströmöffnungen 19 hindurch
aus dem Gasgenerator ausströmen.
Eine Zerstörung
des Gasgenerators aufgrund des Druckes der pyrotechnischen Gase
P wird dadurch zuverlässig
vermieden.
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Ferner
besitzt der Gasgenerator eine Sicherheitseinrichtung, die eine Zerstörung des
Gasgenerators beim Auftreten eines überhöhten Druckes (insbesondere
infolge eines Brandes) in dem Speichergasbehälter 1 verhindert.
In einem solchen Fall reißt die
Membran 15 im Bereich der Durchgangsöffnung 45 des membranseitigen
Kolbens 42 des Stützzylinders 4 auf
und das Speichergas kann durch diese Durchgangsöffnung 45 hindurch
aus dem Speichergasbehälter 1 austreten.
Der hierdurch in dem Käfig 3 entstehende
Druck führt
dann zu der erforderlichen Verschiebung des Widerlagers 5 einerseits
und schließlich
des Stützzylinders 4 andererseits,
so dass wiederum die Abströmöffnungen 19 freigegeben
werden. Eine Explosion des Gasgenerators aufgrund einer Überhitzung
beim Transport (Brandfall) ist somit ausgeschlossen.
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In
den 2a und 2b ist
eine Abwandlung des Gasgenerators aus den 1a und 1b dargestellt,
wobei der wesentliche Unterschied in der Ausbildung des Stützzylinders 4' besteht, der bei dem
in den 2a und 2b gezeigten
Ausführungsbeispiel
durch einen einzelnen, in dem zylindrischen Auslass 12 des
Speichergasbehälters 1 geführten Kolben 4' gebildet wird, welcher
durch das Widerlager 5 abgestützt ist.
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Diese
Ausbildung des Stützzylinders 4' führt zum
einen dazu, dass die Abströmöffnungen 19 von Anfang
an für
die beim Abbrennen der pyrotechnischen Ladung 21 entstehenden
pyrotechnischen Heißgase
P zu Verfügung
stehen und die pyrotechnischen Gase P also bereits teilweise durch
diese Öffnungen
hindurch austreten können,
bevor der Stützzylinder 4 oder
das Widerlager 5 bewegt worden ist, vgl. 2c und 2d,
die den Gasgenerator unmittelbar nach Zündung der pyrotechnischen Ladung 21 zeigen.
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Anhand
dieser Figuren wird ferner deutlich, dass die Verschiebung des Stützzylinders 4' entlang der Abstützrichtung
A weg von der Membran 15 ausschließlich unter der Wirkung des
in dem Speichergasbehälter 1 gespeicherten
Speichergases S erfolgt, nachdem das Widerlager 5 durch
eine Bewegung entlang seiner vorgesehenen Bewegungsrichtung B mit
dem Stützzylinder 4 außer Eingriff
gebracht worden ist und die Membran 15 dem Druck des Speichergases
S nicht mehr standhalten kann und aufreißt.
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Die 2e und 2f zeigen
den Gasgenerator schließlich
in seiner Arbeitsposition, während das
Speichergas S sowie ggf. noch entstehende pyrotechnische Gase P
durch die Abströmöffnungen 19 in
den Diffusor 18 ausströmen.
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Bei
dem in den 2a bis 2f dargestellten
Gasgenerator ist durch die anfängliche
Zugänglichkeit
der Abströmöffnungen 19 des
Gasgenerators gewährleistet,
dass die bei Zündung
der pyrotechnischen Ladung 21 erzeugten pyrotechnischen
Heißgase
in jedem Fall nach außen
ausströmen
können.
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Im Übrigen stimmt
der anhand der 2a bis 2f erläuterte Gasgenerator
in seinem Aufbau und seiner Funktion mit dem anhand der 1a bis 1f erläuterten überein.
Zur Verdeutlichung wurden dabei für übereinstimmende Bauelemente
und Baugruppen jeweils identische Bezugszeichen in den 1a bis 1f einerseits
und den 2a bis 2f andererseits
verwendet.
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In
den 3a und 3b ist
eine weitere Abwandlung des in den 1a und 1b dargestellten
Gasgenerators gezeigt, wobei der wesentliche Unterschied darin besteht,
dass das Widerlager 5 in seinem Grundkörper 50 einen entlang
seiner Erstreckungsrichtung (Abstützrichtung A des Stützzylinders 4)
verlaufenden Schwächungsbereich
in Form einer Nut 50a aufweist, so dass das Widerlager 5 unter
Einwirkung der beim Verbrennen der pyrotechnischen Ladung 21 freiwerdenden
pyrotechnischen Heizgase P zusätzlich
zu einer Bewegung entlang der vorgesehenen Bewegungsrichtung B auch deformiert
wird, vergleiche 3c und 3d, die die
Verschiebung und Deformation des Widerlagers 5 bei Zündung der
pyrotechnischen Ladung 21 mittels der Zündeinrichtung 22 darstellen.
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Die
Deformierbarkeit des Widerlagers 5 hat den Vorteil, dass
sich dieses flexibel an die Geometrie der seitlichen Begrenzungswände 31, 32; 33, 34 des
entsprechenden Käfigs 3 anpassen
kann, beispielsweise auch an einen gekrümmten Verlauf seitlicher Begrenzungswände 33, 34,
wie anhand der in den 3a, 3b; 3c, 3d und 3e, 3f in
zeitlicher Abfolge dargestellten Verformung des Widerlagers 5 erkennbar.
Die 3e und 3f zeigen
dabei den Gasgenerator in einem Zustand, in dem nach einer axialen
Verschiebung des Stützzylinders 5 in
Form eines hantelartigen Doppelkolbens und dem Bersten der Membran 15 das
Speichergas S beginnen kann, durch die Abströmöffnungen 19 hindurch
abzuströmen.
Die 3g und 3h zeigen
schließlich
den Arbeitszustand des Gasgenerators, während das aus dem Speichergasbehälter 1 stammende
Speichergas S (gegebenenfalls als Gasgemisch G, vermischt mit pyrotechnischen
Heizgasen P) durch die Abströmöffnungen 19 hindurch
ausströmt.
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In
den 4a bis 4d ist
eine dritte Abwandlung des Gasgenerators aus den 1a und 1b gezeigt,
wobei der zur Führung
des Widerlagers 5 der Stützeinrichtung 4'', 5 vorgesehene Käfig 3 durch
eine zwischen dem Speichergasbehälter 1 und
dem Diffusor 18 angeordnete, quer zur Abstützrichtung
A des Stützzylinders 4'' erstreckte hohlzylindrische Hülse gebildet
wird, die eine im Querschnitt entlang eines Kreisbogens ringförmig umlaufende
Innenwand als Begrenzungswand 30 aufweist. An der Hülse ist
außerdem
an einem Ende ein Gehäuse 20 für eine pyrotechnische
Ladung angeformt.
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Der
Stützzylinder 4'' wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4a bis 4d gebildet durch
einen einfachen Kolben, mit einem Schaft 40 und einem Kopf 41,
an welch letzterem sich die Membran 15 abstützt und
welcher in dem durch die Membran 15 verschlossenen Auslass 12 des
Speichergasbehälters 1 geführt ist.
Der Stützzylinder 4 stützt sich
dabei wiederum mit seinem dem Kolbenabschnitt (Kopf 41)
abgewandten Ende 40a des Schaftes 40 durch eine Öffnung in
der den Käfig 3 bildenden
Hülse hindurch
an der Außenwand
des zylindrischen Widerlagers 5 ab.
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Bei
einer Zündung
der in dem entsprechenden Gehäuse 20 anzuordnenden
pyrotechnischen Baugruppe wird das vorliegend durch einen zylindrischen
Grundkörper 50' gebildete Widerlager 5 entlang
einer Richtung B senkrecht zur Abstützrichtung A des Stützzylinders 4'' in Richtung auf einen Boden 35 des
Käfigs 3 verschoben,
so dass es den Stützzylinder 4'' nicht mehr abstützt und die Membran 15 unter
der Wirkung des Druckes des in dem Speichergasbehälter 1 aufgenommenen
Speichergases S zerbirst. Das Speichergas kann dann an den Außenwänden der
den Käfig 3 bildenden
hohlzylindrischen Hülse
vorbei in den Diffusor 18 strömen.
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Der
den Käfig 3 bildende
Innenraum der Hülse
steht wiederum über
mindestens eine Öffnung 17 mit
dem Außenraum
(nämlich
mit dem Übergangsbereich
zwischen Speichergasbehälter 1 und
Diffusor 18) in Strömungsverbindung.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung sind mehrere derartige Öffnungen 17, 17a in
der den Käfig 3 bildenden
Hülse vorgesehen,
wie in den 4b bis 4d anhand
der zusätzlich
gestrichelt eingezeichneten Öffnungen 17a angedeutet.
Hierdurch kann das aus dem Speichergasbehälter austretende Speichergas
nicht nur an dem Käfig 3 vorbeigeführt werden
(wie in 4d mittels des durchgezogenen
Pfeiles angedeutet) sondern es kann auch durch den Käfig 3 hindurchströmen (wie
in 4d anhand des gestrichelten Pfeiles angedeutet),
wobei das Speichergas jeweils durch mindestens eine der Öffnungen 17, 17a in
den Käfig 3 eintritt
und durch mindestens eine (in Strömungsrichtung gegenüberliegend
angeordnete) weiter Öffnung 17, 17a wieder
austritt. Dies führt zu
einer Vergrößerung des
für das
aus dem Speichergasbehälter
stammende Speichergas zur Verfügung
gestellten Strömungsquerschnittes.
Durch Variation der Anzahl sowie der Größe (des Querschnittes) der
entsprechenden Öffnungen 17, 17a lässt sich
der effektive Strömungsquerschnitt
steuern bzw. gezielt auf einen gewünschten Wert einstellen.