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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator zur Verwendung in einer Airbagvorrichtung, die in einem Fahrzeug eingebaut ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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DE202005008938U offenbart einen Hybridgasgenerator, bei dem sowohl ein unter Druck stehendes Gas als auch ein gaserzeugender Stoff als Gasquelle verwendet werden. Ein Gehäuse, in dem ein gaserzeugender Stoff
12 und eine Zündvorrichtung
10 montiert sind, ist an einem Ende einer mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllten Flasche angeordnet. Am gegenüberliegenden Ende ist ein weiteres Gehäuse angeordnet, in dem Öffnungen
28 radial in einer Umfangswand
30 angeordnet sind und ein Filter
24 eingesetzt ist. Eine Einlassöffnung
16 an einem Ende der Flasche wird mit einem Einlassfilm
18 verschlossen und eine Auslassöffnung
20 am gegenüberliegenden Ende wird mit einem Auslassöffnungsfilm
22 verschlossen. Der Filter
24 im Gasgenerator befindet sich angrenzend an die Auslassöffnung
20 außerhalb der mit dem unter Druck stehenden Gas gefüllten Flasche.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Gasgenerator bereit, der enthält:
- ein zylindrisches Gehäuse mit einem zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt und einem Diffusorabschnitt;
- eine Zündvorrichtung, die an einem ersten Ende des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts vorgesehen ist, und der Diffusorabschnitt mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen versehen ist und ein zweites Ende auf der axial entgegengesetzten Seite des ersten Endes schließt;
- eine Brennkammer, die einen gaserzeugenden Stoff speichert und in einem Innenraum des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts definiert ist;
- ein becherförmiges Element, das die Brennkammer vom Diffusorabschnitt trennt, wobei das becherförmige Element eine Bodenfläche, eine Umfangswand, die mit einer Vielzahl von Verbindungslöchem versehen ist, und eine Öffnung aufweist, wobei das becherförmige Element derart angeordnet ist, dass
- dessen Bodenfläche auf der Seite des ersten Endes des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts positioniert ist,
- dessen Öffnung auf der Seite des zweiten Endes positioniert ist, und
- ein erster Spalt, der es der Brennkammer ermöglicht mit dem Diffusorabschnitt zu kommunizieren, zwischen dessen Umfangswand und einer Innenwandfläche des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts ausgebildet ist, dem die Umfangswand radial nach außen entgegengesetzt ist; und
- einen Filter, der in einem Raum angeordnet ist, der von dem becherförmigen Element und dem Diffusorabschnitt umgeben ist, wobei der Filter ein becherförmiger Filter mit einer Grundfläche, einer Umfangswand und einer Öffnung ist, und wobei der Filter so vorgesehen ist, dass
- die Grundfläche des Filters an einer geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt,
- eine Endfläche der Öffnung des Filters der Bodenfläche des becherförmigen Elements zugewandt ist, und
- die Umfangswand des Filters von innen an der Umfangswand des becherförmigen Elements, das die Vielzahl der Verbindungslöcher enthält, anliegt und mit einem zwischen der Umfangswand und den Gasaustrittsöffnungen geformten zweiten Spalt angeordnet ist.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehende detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung gegeben sind, besser verstanden und ist somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend und worin:
- 1 eine Querschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, bei der sich ein Filter von dem in 1 unterscheidet;
- 3 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, bei der sich ein Filter von denen in 1 und 2 unterscheidet;
- 4 eine Teilquerschnittsansicht zur Erläuterung einer Positionsbeziehung zwischen dem Filter und den Gasaustrittsöffnungen in 3 zeigt;
- 5 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, bei der sich ein Filter von denen der 1 bis 4 unterscheidet;
- 6 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, bei der sich ein Filter von denen in 1 bis 5 unterscheidet;
- 7 eine Teilquerschnittsansicht zur Erläuterung einer Positionsbeziehung zwischen dem Filter und den Gasaustrittsöffnungen in 6 zeigt;
- 8 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, in der sich ein Filter von denen in 1 bis 7 unterscheidet; und
- 9 eine Teilquerschnittsansicht in eine Richtung der Achse X eines Gasgenerators einer anderen Ausführungsform zeigt, bei der sich ein Filter von denen in 1 bis 8 unterscheidet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem wie in
DE202005008938U angeordneten Filter wird davon ausgegangen, dass durch die Konzentration des aus der Auslassöffnung
20 abgeleiteten Gases eine hohe Last auf den Filter
24 ausgeübt wird und eine Kühlwirkung des Filters nicht ausreichend vorgewiesen wird. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass ein Gas den gesamten Filter kaum durchlaufen kann und eine Funktion des Filters aufgrund der Struktur, in der der Filter
24 ein ganzes Innere eines einem Diffusor gleichwertigen Elements
32 einnimmt und mit den radial angeordneten Öffnungen
28 in Kontakt steht, schwer auszuüben ist.
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Mit dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung wird ein Filter durch den Druck eines Verbrennungsgases nicht ausgedehnt und radial nach außen verformt, und ein Raum wird zwischen dem Filter und den Gasaustrittsöffnungen sichergestellt. Eine Funktion des Filters wird wie vorgesehen ausgeübt und eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators ist stabil, so dass der Gasgenerator eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit aufweist.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendete zylindrische Gehäuse ist aus Metall wie Eisen und Edelstahl gefertigt und beinhaltet einen zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt und einen Diffusorabschnitt. Der zylindrische Gehäusehauptkörperabschnitt und der Diffusorabschnitt können durch Schweißen miteinander verbunden oder vorab integral geformt werden.
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Ein elektronischer Zünder, der in einem bekannten Gasgenerator oder einer Kombination aus einem elektrischen Zünder und einem Ladungstransport verwendet wird, kann als Zündvorrichtung verwendet werden. Als Ladungstransport kann ein bekannter gaserzeugender Stoff oder Schwarzpulver und dergleichen verwendet werden.
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Im Diffusorabschnitt sind in einer Umfangswand des zylindrischen Gehäuses (der Diffusorabschnitt) eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet, wobei diese Öffnungen durch ein Verschlusselement, wie beispielsweise ein Dichtungsband, verschlossen sind.
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Der in eine Brennkammer gefüllte gaserzeugende Stoff kann ein gaserzeugender Stoff sein, der in bekannten Gasgeneratoren verwendet wird.
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Ein becherförmiges Element trennt die Brennkammer vom Diffusorabschnitt. „Trennen“ bedeutet hier, dass ein Raum der Brennkammer und ein Innenraum des Diffusorabschnitts durch das becherförmige Element abgetrennt werden, aber ein Gasaustrittsdurchlass von der Brennkammer zum Diffusorabschnitt gesichert ist. Der Gasaustrittsdurchlass von der Brennkammer zum Diffusorabschnitt ist ein Durchlass, der die Brennkammer, einen ersten Spalt, eine Vielzahl von Verbindungslöchern, einen becherförmigen Filter und den Diffusorabschnitt enthält.
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Das becherförmige Element muss nur so angeordnet werden, dass der erste Spalt, der es der Brennkammer ermöglicht mit dem Diffusorabschnitt zu kommunizieren, zwischen einer Innenwandfläche des Gehäusehauptkörperabschnitts und dem becherförmigen Element sichergestellt ist. So wird beispielsweise das becherförmige Element in den folgenden Gesichtspunkten festgelegt:
- (I) Ein Gesichtspunkt, bei dem ein ringförmiger Vorsprung (eine ringförmig abgestufte Fläche) nach innen vorstehend zwischen dem zylindrischen Gehäusehauptkörper und dem Diffusorabschnitt gebildet wird und eine Endfläche einer Öffnung des becherförmigen Elements an dem ringförmigen Vorsprung (der ringförmig abgestuften Fläche) anliegt;
- (II) Ein Gesichtspunkt, bei dem in dem Gesichtspunkt (I) das becherförmige Element mit einem vergrößerten Durchmesserabschnitt an der Öffnung versehen ist und der vergrößerte Durchmesserabschnitt an dem ringförmigen Vorsprung (der ringförmig abgestuften Fläche) anliegt;
- (III) Ein Gesichtspunkt, bei dem in dem Gesichtspunkt (I) das becherförmige Element so ausgebildet ist, dass ein Außendurchmesser (d1) einer Bodenfläche und ein Außendurchmesser (d2) der Öffnung eine Beziehung von d2 > d1 erfüllen und eine Umfangswand von der Bodenfläche zur Öffnung eine geneigte Fläche ist, und die Endfläche der Öffnung an dem ringförmigen Vorsprung (der ringförmig abgestuften Fläche) anliegt;
- (IV) Ein Gesichtspunkt, bei dem ein Innendurchmesser (D1) des zylindrischen Gehäusehauptkörpers und ein Innendurchmesser (D2) des Diffusorabschnitts eine Beziehung von D1 > D2 erfüllen, um an deren Rand eine ringförmig abgestufte Fläche zu bilden, und die Öffnung des becherförmigen Elements der Gesichtspunkte (I), (II) und (III) an der ringförmig abgestuften Fläche anliegt;
- (V) Ein Gesichtspunkt, bei dem ein becherförmiges Element so geformt ist, dass ein vergrößerter Durchmesserabschnitt an einer Öffnung vorgesehen ist und ferner ein zurückgefalteter Abschnitt, der vom vergrößerten Durchmesserabschnitt zu einer Bodenfläche zurückgefaltet ist, vorgesehen ist, und ein Außendurchmesser des zurückgefalteten Abschnitts und ein Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses so eingestellt sind, dass der zurückgefaltete Abschnitt des becherförmigen Elements in eine Innenwandfläche des zylindrischen Gehäuses eingepresst ist; und
- (VI) Ein Gesichtspunkt, bei dem ein becherförmiges Element so ausgebildet ist, dass ein Außendurchmesser (d1) einer Bodenfläche und ein Außendurchmesser (d2) einer Öffnung eine Beziehung von d2 > d1 erfüllen, eine Umfangswand von der Bodenfläche bis zur Öffnung eine geneigte Fläche ist und weiterhin ein zurückgefalteter Abschnitt, der von einem vergrößerten Durchmesserabschnitt an der Öffnung bis zur Bodenfläche zurückgefaltet ist, vorgesehen ist, und ein Außendurchmesser des zurückgefalteten Abschnitts und ein Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses so eingestellt sind, dass der zurückgefaltete Abschnitt des becherförmigen Elements in eine Innenwandfläche des zylindrischen Gehäuses eingepresst ist.
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Der Filter ist so angeordnet, dass dessen Grundfläche an einer geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt und eine Endfläche dessen Öffnung der Bodenfläche des becherförmigen Elements zugewandt ist. Um beispielsweise eine axiale Bewegung des Filters zu blockieren, wird der Filter an das becherförmige Element eingepresst, oder die Öffnung des Filters liegt an einem Vorsprung, der an einer Innenumfangsfläche der Umfangswand des becherförmigen Elements gebildet wird. Die Öffnung des Filters kann mit der Bodenfläche des becherförmigen Elements in Berührung sein. Die Umfangswand des Filters liegt von innen an der Umfangswand des becherförmigen Elements, das die Vielzahl der Verbindungslöcher enthält, an, und dabei wird der Filter radial gestützt. Da der Filter über den zweiten Spalt den Gasaustrittsöffnungen zugewandt angeordnet ist, durchströmt das Gas die gesamte Oberfläche des Filters, der dem zweiten Spalt zugewandt ist, so dass eine Funktion des Filters ausreichend ausgeübt wird.
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Im Gasgenerator der vorliegenden Erfindung strömt ein Verbrennungsgas, das durch Verbrennung des gaserzeugenden Stoffs in der Brennkammer erzeugt wird, durch die Brennkammer, den ersten Spalt, die Vielzahl der Verbindungslöcher und die Umfangswand des becherförmigen Filters in einen Abschnitt, der näher an der Endfläche der Öffnung liegt, und gelangt in den Filter. Danach strömt das Gas durch die Umfangswand des gleichen becherförmigen Filters in einen Abschnitt, der dem zweiten Spalt zugewandt ist, reißt das Dichtband auf und wird aus den Gasaustrittsöffnungen ausgestoßen.
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Die folgenden Effekte (i) bis (iii) werden durch den Gasgenerator der vorliegenden Erfindung erzielt, der auf die oben genannte Weise arbeitet.
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(i) In dem Fall, dass der im Gasgenerator verwendete Filter ein zylindrischer Filter ist, der eine gleichmäßige Dicke aufweist, ist es denkbar, dass sich die dem zweiten Spalt zugewandte Umfangswand radial nach außen erweitert und den zweiten Spalt verengt, wenn das Verbrennungsgas in den zylindrischen Filter strömt und der Druck erhöht wird. Wenn der zweite Spalt so verengt wird, strömt das Verbrennungsgas tendenziell nur durch den Teil der Umfangswand des zylindrischen Filters, der den Gasaustrittsöffnungen zugewandt ist, wodurch die Kühl- und Filterwirkung verschlechtert wird. Weiterhin, wenn sich die Umfangswand des Filters radial nach außen erweitert, wird das Widerlager zwischen dem Filter und der Endfläche des Diffusorabschnitts aufgehoben, so dass es zu einem Kurzdurchlauf des Verbrennungsgases kommt, d.h. ein Teil des Verbrennungsgases erreicht die Gasaustrittsöffnungen ohne den Filter zu passieren, was die Kühl- und Filterwirkung verschlechtert.
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Da die Grundfläche des Filters so angeordnet ist, dass sie an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt, verformen sich die Grundfläche und die Umfangswand, die näher an der Grundfläche des dem zweiten Spalt zugewandten Filters liegt, bei dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung kaum, selbst wenn eine Last auf den Filter von innen nach außen durch ein Strömen des Verbrennungsgases ausgeübt wird. Daher ist es unwahrscheinlich, dass der zweite Spalt verengt wird und das Gas wird durch die gesamte Umfangswand des dem zweiten Spalt zugewandten Filters gekühlt und gefiltert. Eine Funktion des Filters wird wie vorgesehen ausgeübt, und eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators ist stabil, so dass der Gasgenerator eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit aufweist. Mit anderen Worten, der Filter weist an seiner einen Endseite eine teilweise erhöhte Dicke auf, basierend auf einem herkömmlichen zylindrischen Filter, und die eine Endseite mit der erhöhten Dicke entspricht der Grundfläche des Filters. Der Effekt (i) wird auf die strukturelle Verstärkung des Filters in einem seiner am stärksten verformungsbehafteten Abschnitte und die Anordnung eines solchen Filters in Kombination mit dem zweiten Spalt zurückgeführt. Der Filter ist daher nicht auf solche mit einer vollständig geschlossenen Grundfläche beschränkt. Die Grundfläche des Filters kann ein Loch mit einem kleineren Durchmesser als dem der Öffnung des Filters aufweisen, solange die Grundfläche dazu dient, Verformungen während eines normalen Betriebs des Gasgenerators zu verhindern.
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(ii) Das Verbrennungsgas durchläuft denselben Filter zweimal, so dass die Kühlwirkung und die Filterwirkung verglichen mit einem Fall, bei dem das Verbrennungsgas den Filter nur einmal durchläuft, verbessert werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Filter an zwei getrennten Stellen angeordnet ist, wird eine Filtermenge reduziert und die für eine Befestigung eines Filters erforderlichen Komponenten werden verringert.
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(iii) Weiterhin berührt das Verbrennungsgas unregelmäßige Oberflächen des Filters spielend und die Kontaktfläche ist groß, so dass die im Verbrennungsgas enthaltenen Verbrennungsrückstände leicht anhaften und vom becherförmigen Filter leicht gesammelt werden.
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In einem bevorzugten Gesichtspunkt des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung ist der Filter der becherförmige Filter mit einer Grundfläche, einer Umfangswand, einer Öffnung und einem ringförmigen Abschnitt, der radial nach außen von der Grundfläche ragt,
die Grundfläche des Filters liegt an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts an, der ringförmige Abschnitt liegt an der geschlossenen Endfläche und der Umfangswand des Diffusorabschnitts an, eine Endfläche der Öffnung des Filters steht mit der Bodenfläche des becherförmigen Elements in Kontakt, die Umfangswand des Filters liegt von innen an der Umfangswand des becherförmigen Elements, das die Vielzahl der Verbindungslöcher enthält, an und ist mit einem zwischen der Umfangswand und den Gasaustrittsöffnungen geformten zweiten Spalt angeordnet.
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In diesem Gesichtspunkt weist der Filter einen ringförmigen Abschnitt auf, der radial nach außen von der Grundfläche vorsteht, und der ringförmige Abschnitt liegt sowohl an der geschlossenen Endfläche als auch an der Umfangswand des Diffusorabschnitts an. Dabei hat der ringförmige Abschnitt praktisch die gleiche Breite wie der zweite Spalt. Nach diesem Gesichtspunkt dehnen sich im Gasgenerator die Grundfläche und die Umfangswand, die näher an der Grundfläche des dem zweiten Spalt zugewandten Filters liegt, kaum aus, wenn aufgrund eines Strömens des Verbrennungsgases eine Last auf den Filter von innen nach außen ausgeübt wird. Gemäß diesem Gesichtspunkt kommt eine Bereitstellung des ringförmigen Abschnitts einer teilweisen Zunahme in einer Dicke der Umfangswand gleich, und durch eine Kombination des ringförmigen Abschnitts mit der Grundfläche wird ferner verhindert, dass der zweite Spalt verengt wird. Dadurch wird das Verbrennungsgas gekühlt und durch die Umfangswand des Filters im gesamten Teil, der dem zweiten Spalt zugewandt ist, gefiltert.
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In einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung ist der Filter ein zylindrischer Filter mit einer ersten Umfangswand, die einen größeren Innendurchmesser (r1) auf der Seite des becherförmigen Elements aufweist, einer zweiten Umfangswand, die einen kleineren Innendurchmesser (r2) auf der Seite des Diffusorabschnitts (r1 > r2) aufweist, und einer ringförmigen Fläche, die zwischen der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand durch den Unterschied im Innendurchmesser gebildet wird,
eine Endfläche der zweiten Umfangswand des Filters liegt an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts an, eine Endfläche der ersten Umfangswand liegt an der Bodenfläche des becherförmigen Elements an, die erste Umfangswand liegt von innen an der Umfangswand des becherförmigen Elements, das die Vielzahl der Verbindungslöcher enthält, an und die zweite Umfangswand ist mit dem zwischen der zweiten Umfangswand und den Gasaustrittsöffnungen gebildeten zweiten Spalt angeordnet, und
die Vielzahl der Verbindungslöcher des becherförmigen Elements ist nur der ersten Umfangswand des zylindrischen Filters zugewandt, und die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen des Diffusorabschnitts ist nur der zweiten Umfangswand des zylindrischen Filters über den zweiten Spalt zugewandt.
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Eine erste ringförmige Endfläche der ersten Umfangswand des zylindrischen Filters liegt an der Bodenfläche des becherförmigen Elements an, und eine zweite ringförmige Endfläche liegt an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts an. Da die zweite ringförmige Endfläche an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt, wird ein Ende des Filters geschlossen, was so gut wie einen becherförmigen Filter bildet.
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In dem Gasgenerator gemäß diesem Gesichtspunkt wird ein Filter mit einer ersten Umfangswand mit einem größeren Innendurchmesser (r1), einer zweiten Umfangswand mit einem kleineren Innendurchmesser (r2) und einer zwischen der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand durch den Unterschied im Innendurchmesser gebildeten ringförmigen Fläche verwendet. Die erste Umfangswand befindet sich auf der Seite der Öffnung und die zweite Umfangswand befindet sich auf der Seite der Grundfläche. Da der Innendurchmesser (r1) der ersten Umfangswand und der Innendurchmesser (r2) der zweiten Umfangswand die Beziehung von r1 > r2 erfüllen, erfüllen eine radiale Breite (w1) der ersten Umfangswand und eine radiale Breite (w2) der zweiten Umfangswand eine Beziehung von w2 > w1. Es ist wünschenswert, dass w2 > w1 im Bereich von 1,2 bis 3,8 liegt. Der Filter hat einen konstanten Außendurchmesser.
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Im Gasgenerator gemäß diesem Gesichtspunkt sind die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen des Diffusorabschnitts nur der zweiten Umfangswand des zylindrischen Filters zugewandt, der eine radial größere Dicke über den zweiten Spalt aufweist. Die zweite Umfangswand und die erste Umfangswand, die an die zweite Umfangswand angrenzt, verformen sich kaum, und es ist unwahrscheinlich, dass der zweite Spalt verengt wird, selbst wenn aufgrund eines Verbrennungsgasstroms eine Last auf den Filter von innen nach außen ausgeübt wird. Daher wird das Verbrennungsgas durch die erste Umfangswand und die gesamte zweite Umfangswand des Filters, die dem zweiten Spalt zugewandt ist, gekühlt und gefiltert. Eine Menge des Filters wird entsprechend durch die erhöhte radiale Dicke der zweiten Umfangswand erhöht, was die Filterfunktion verbessert. Der Gasaustrittswirkungsgrad bleibt erhalten, da das Verbrennungsgas durch ein von der zweiten Umfangswand umgebenes Mittelloch und durch eine ringförmige Oberfläche strömt. Gemäß diesem Gesichtspunkt wird nämlich nicht nur die Dicke eines verformungsbehafteten Abschnitts in der Umfangswand erhöht, sondern auch ein Kühlwirkungsgrad und ein Filterwirkungsgrad werden durch die vergrößerte Kontaktfläche, die mit der ringförmigen Fläche versehen ist, verbessert. Gemäß diesem Gesichtspunkt können Längen der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand so eingestellt werden, dass die zweite Umfangswand radial dem gesamten zweiten Spalt zugewandt ist.
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In einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung ist der Filter ein becherförmiger Filter mit einer Grundfläche, einer Umfangswand und einer Öffnung, wobei eine axiale Dicke der Grundfläche größer ist als eine radiale Dicke der Umfangswand,
die Grundfläche des becherförmigen Filters an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt, die Endfläche der Öffnung des becherförmigen Filters mit der Bodenfläche des becherförmigen Elements in Berührung kommt, die Umfangswand des becherförmigen Filters von innen an die Umfangswand des becherförmigen Elements, das die Vielzahl der Verbindungslöcher enthält, anliegt, eine Seitenfläche der Grundfläche mit einem zwischen der Seitenfläche der Grundfläche und den Gasaustrittsöffnungen ausgebildeten, zweiten Spalt angeordnet ist, und
die Vielzahl der Verbindungslöcher des becherförmigen Elements nur der Umfangswand des becherförmigen Filters zugewandt ist, und die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen des Diffusorabschnitts nur der Seitenfläche der Grundfläche des becherförmigen Filters über den zweiten Spalt zugewandt ist.
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Gemäß dem Gasgenerator dieses Gesichtspunkts ist die Grundfläche des Filters ein Abschnitt von einer inneren Endfläche innerhalb des Filters zu einer äußeren Endfläche, die an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts anliegt. Eine äußere Umfangsfläche der Grundfläche entspricht der Seitenfläche der Grundfläche. Mit anderen Worten, im Gasgenerator wird nach diesem Gesichtspunkt eine axiale Dicke der Grundfläche des Filters erhöht, und die Gasaustrittsöffnungen sind nur der Seitenfläche der Grundfläche des Filters (wo die axiale Dicke erhöht wird) über den zweiten Spalt zugewandt. Die axiale Dicke der Grundfläche des Filters reicht mindestens von der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts bis zu einem Ende der Gasaustrittsöffnung an der Seite des becherförmigen Elements. Im Gasgenerator nach diesem Gesichtspunkt verformt sich die Grundfläche mit der größeren Dicke kaum, wenn durch einen Verbrennungsgasstrom eine Last auf den Filter von innen nach außen aufgebracht wird. Daher ist es unwahrscheinlich, dass der zweite Spalt enger wird, und das Verbrennungsgas wird durch einen Teil der ersten Umfangswand, die dem zweiten Spalt und der gesamten Grundfläche des Filters zugewandt ist, gekühlt und gefiltert. Weiterhin wird eine Menge des Filters entsprechend durch die erhöhte axiale Dicke der Grundfläche erhöht, was eine Filterfunktion verbessert. Der Gasaustrittswirkungsgrad bleibt erhalten, da das Verbrennungsgas durch eine Oberfläche der Grundfläche auf der Seite einer Öffnung strömt. Gemäß diesem Gesichtspunkt kann die axiale Dicke der Grundfläche so eingestellt werden, dass die Grundfläche radial dem gesamten zweiten Spalt zugewandt ist.
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In einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung ist der Filter ein becherförmiger Filter mit einer Grundfläche mit einer Aussparung, der Umfangswand und der Öffnung, wobei
der Diffusorabschnitt einen Vorsprung aufweist, der von der geschlossenen Endfläche nach innen ragt, und
der Vorsprung an der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts in die Aussparung des becherförmigen Filters eingepasst wird.
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Indem die Aussparung in der Grundfläche des Filters in den Vorsprung eingepasst wird, der von der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts nach innen ragt, wird der Filter, der die Grundfläche mit einer größeren Dicke aufweist, gestützt und nicht radial verschoben.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt des Gasgenerators der vorliegenden Erfindung weist die Grundfläche des becherförmigen Filters eine Länge L1 von 0,3 bis 0,7 L auf, wobei L eine Länge von einer Endfläche der Grundfläche bis zu einer Endfläche der Öffnung des becherförmigen Filters ist, und basierend auf L, liegt eine Länge L2 von der geschlossenen Endfläche des Diffusorabschnitts bis zu einem Ende der Gasaustrittsöffnung an der Seite des becherförmigen Elements in einem Bereich von 0,35 bis 0,55L.
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Durch Einstellen der Dicke der Grundfläche des Filters und der Positionen der Gasaustrittsöffnungen, so dass L2 im Bereich von L1 liegt, werden die Kühl- und Filterwirkung für das Verbrennungsgas des Filters verbessert.
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Bei dem Gasgenerator der vorliegenden Erfindung werden eine Form des Filters und eine Anordnung des Filters gegenüber anderen Komponenten so eingestellt, dass der Filter durch den Druck des Verbrennungsgases während der Betätigung nicht radial nach außen verformt wird. Dadurch wird der zweite Spalt als Raum zwischen dem Filter und den Gasaustrittsöffnungen sichergestellt. Dadurch wird eine Funktion des Filters wie vorgesehen ausgeübt, eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators ist stabil und der Gasgenerator hat eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit.
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Der Gasgenerator der vorliegenden Erfindung wird als Gasgenerator für eine Airbagvorrichtung verwendet, die in verschiedenen Fahrzeugen eingebaut ist.
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BESCHREIBUNG DERAUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gasgenerator der Fig. 1
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Bei einem in 1 dargestellten Gasgenerator 1 enthält ein zylindrisches Gehäuse 10, das ein Außenmantelbehälter ist, einen zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 und einen Diffusorabschnitt 30. Der zylindrische Gehäusehauptkörperabschnitt 11 und der Diffusorabschnitt 30 sind aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, gefertigt.
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Ein Zünder 15 ist an einem ersten Ende 12a des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 angebracht. Im Zünder 15 weist der Hauptkörper des Zünders 15 einen Zündabschnitt 16 auf und ist an einem Zündkragen 17 befestigt. Eine bekannte Ladungsübertragung kann bei Bedarf in Kombination mit diesem verwendet werden. Ein O-Ring 18 zum Blockieren von Feuchtigkeit ist zwischen dem Zündkragen 17 und einer Innenwandfläche 11a des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 angeordnet.
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Ein zweites Ende 12b auf der dem ersten Ende 12a gegenüberliegenden Seite des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 in Richtung der Achse X ist durch den mit Gasaustrittsöffnungen 31 versehenen Diffusorabschnitt 30 verschlossen. Der Diffusorabschnitt 30 weist eine geschlossene Endfläche 32 und eine Umfangswand 33 auf. In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind der zylindrische Gehäusehauptkörperabschnitt 11 und der Diffusorabschnitt 30 an einem Schweißabschnitt 19 miteinander verschweißt. Eine Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen 31 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet und von innen mit einem Aluminium-Dichtband 34 verschlossen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist an einer Grenze zwischen dem zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 und dem Diffusorabschnitt 30 eine ringförmig abgestufte Fläche 35 ausgebildet. Die ringförmig abgestufte Fläche 35 wird gebildet, weil ein Innendurchmesser (D1) des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 und ein Innendurchmesser (D2) des Diffusorabschnitts 30 so eingestellt sind, dass sie eine Beziehung von D1 > D2 erfüllen. In 1 weisen der Diffusorabschnitt 30 und der größte Teil des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 jeweils einen konstanten Innendurchmesser auf.
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Ein Innenraum des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 ist eine Brennkammer 20, die einen gaserzeugenden Stoff 21 speichert. Gemäß einer Füllmenge des gaserzeugenden Stoffs 21 kann in der Brennkammer 20 ein Halter angeordnet werden, um ein Volumen der Brennkammer 20 nach Bedarf einzustellen.
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Ein becherförmiges Element 40 trennt die Brennkammer 20 vom Diffusorabschnitt 30. Das becherförmige Element 40 ist aus Eisen, Edelstahl und dergleichen gefertigt und weist, wie in 1 dargestellt, eine Bodenfläche 41, eine Umfangswand 42 versehen mit Verbindungslöchern 43 und eine Öffnung 44 auf. Eine Vielzahl der Verbindungslöcher 43 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein vergrößerter Durchmesserabschnitt 45, der von der Umfangswand 42 nach außen vergrößert ist, ist an einer Endfläche der Öffnung 44 des becherförmigen Elements 40 angeordnet. Das becherförmige Element 40 wird in den zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 eingepresst, indem die jeweiligen Abmessungen eines Außendurchmessers des vergrößerten Durchmesserabschnitts 45 und des Innendurchmessers des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 angepasst werden.
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Ein becherförmiger Filter 50 ist in einem Raum angeordnet, der von dem becherförmigen Element 40 und dem Diffusorabschnitt 30 umgeben ist. Der becherförmige Filter 50 weist eine Umfangswand 51, eine Grundfläche 52 und eine Öffnung gegenüber der Grundfläche 52 auf. In dem becherförmigen Filter 50 liegt die Grundfläche 52 an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 an, und eine ringförmige Endfläche 53 der Öffnung liegt an der Bodenfläche 41 des becherförmigen Elements 40 an. Der becherförmige Filter 50 ist so angeordnet, dass die Umfangswand 51 von innen an der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40, das die Vielzahl der Verbindungslöcher 43 enthält, anliegt, d.h. an einer Innenwand 42a der Umfangswand 42 anliegt, und dass ein zweiter Spalt 37 zwischen dem becherförmigen Filter und den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgebildet ist. Der becherförmige Filter 50 ist so angeordnet, dass dessen Mittelachse mit der Achse X des zylindrischen Gehäuses 10 übereinstimmt.
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Die Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 sind näher an der ringförmigen Endfläche 53 des becherförmigen Filters 50 angeordnet, um dem ersten Spalt 25 zugewandt zu sein. Die Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 sind so ausgebildet, dass sie näher an der Grundfläche 52 des becherförmigen Filters 50 positioniert sind. Die Vielzahl der Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 ist der Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 zugewandt und die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 ist der Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 über den zweiten Spalt 37 zugewandt. Ein Bereich (A1) eines Widerlagerabschnitts der Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 und der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40 und ein Bereich (A2), in dem die Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, ist so beschaffen, dass A2 etwa 70% der Gesamtfläche von A1 und A2, als 100% genommen, beträgt.
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Im zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 ist ein zylindrisches Stützelement 60 angeordnet, das auf der Seite des ersten Endes 12a offen und auf der Seite des zweiten Endes 12b geschlossen ist. Das zylindrische Stützelement 60 dient dazu, einen Füllraum für den darin enthaltenen gaserzeugenden Stoff zu bilden und das becherförmige Element 40 und den becherförmigen Filter 50 entlang der Richtung der Achse X zu stützen. Das zylindrische Stützelement 60 darf nicht verwendet werden, wenn das becherförmige Element 40 befestigt ist und der erste Spalt 25 sichergestellt ist. Der Füllraum ist im Brennraum integriert. Das zylindrische Stützelement 60 ist aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, gefertigt.
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Das zylindrische Stützelement 60 weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11, ein zylindrischer Spalt 65 ist zwischen dem zylindrischen Stützelement 60 und dem zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 ausgebildet. Eine Vielzahl von Gasdurchlasslöchern 63 sind in gleichen Abständen axial und umfangsmäßig in der Umfangswand 61 des zylindrischen Stützelements 60 ausgebildet. Die Brennkammer 20 und der zylindrische Spalt 65 sind über die Gasdurchlasslöcher 63 miteinander verbunden. Das zylindrische Stützelement 60 weist an der Öffnung auf der Seite des Zünders 15 einen vergrößerten Durchmesserabschnitt 66 auf. Eine äußere Umfangskante 66a des vergrößerten Durchmesserabschnitts 66 liegt an der Innenwandfläche 11a des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 an, und die geschlossene Endfläche 62 liegt an der Bodenfläche 41 des becherförmigen Elements 40 an.
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Der Außendurchmesser der äußeren Umfangskante 66a ist etwas größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11, so dass die äußere Umfangskante 66a in die Innenwandfläche 11a des zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitts 11 durch Rückfederung des vergrößerten Durchmesserabschnitts 66 eingepresst wird, wenn das zylindrische Stützelement im zylindrischen Gehäusehauptkörperabschnitt 11 angeordnet ist. Wenn der vergrößerte Durchmesserabschnitt 66 ringförmig geformt wird, wird kein Spalt im eingepressten Teil ausgebildet.
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Ein Betrieb des in 1 dargestellten Gasgenerators 1 wird beschrieben.
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Der Zünder 15 wird betätigt, um den gaserzeugenden Stoff 21 innerhalb der Brennkammer 20 zu entzünden und zu verbrennen, wodurch Verbrennungsgas erzeugt wird. Das Verbrennungsgas strömt zum zweiten Ende 12b hin, während es sich in den und aus dem zylindrischen Spalt 65 und dem Füllraum für den gaserzeugenden Stoff, durch die Gasdurchlasslöcher 63 des zylindrischen Stützelements 60 bewegt. Das Verbrennungsgas erreicht dann den ersten Spalt 25 und strömt von dort aus durch die Verbindungslöcher 43 und die Umfangswand 51 näher an die ringförmige Endfläche 53 des becherförmigen Filters 50 in den Diffusorabschnitt 30. Das Verbrennungsgas strömt wieder durch die Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 in einen Abschnitt, der dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, um in den zweiten Spalt 37 einzutreten. Danach reißt das Verbrennungsgas das Dichtband 34 auf und wird aus den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgestoßen.
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Wenn das Verbrennungsgas von innen nach außen des becherförmigen Filters 50 strömt, wirkt eine Last auf die Umfangswand 51 des becherförmigen Filters 50 in dem dem zweiten Spalt 37 zugewandten Abschnitt, um sich radial nach außen zu verformen. Aber auch in einem solchen Fall, da der becherförmige Filter 50 die Grundfläche 52 aufweist, verformt sich die dem zweiten Spalt 37 zugewandte Umfangswand 51 kaum radial nach außen. Dabei durchströmt das Verbrennungsgas den gesamten Abschnitt der Umfangswand 51, die dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, wodurch die Kühl- und Filterwirkung verbessert wird.
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Wie vorstehend beschrieben, da eine Funktion des Filters wie vorgesehen ausgeübt wird, ist eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators stabil und der Gasgenerator hat eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit. Weiterhin durchströmt das Verbrennungsgas einen einzigen becherförmigen Filter 50 zweimal, so dass die Kühlwirkung und die Filterwirkung gegenüber einem Fall, in dem das Verbrennungsgas den Filter nur einmal durchströmt, verbessert werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Filter an einer Vielzahl von Stellen separat angeordnet ist, wird eine Menge des Filters reduziert und Komponenten, die zur Befestigung eines Filters erforderlich sind, werden weggelassen. Sobald das Verbrennungsgas in das Innere des zylindrischen Filters 50 gelangt, haften die im Verbrennungsgas enthaltenen Verbrennungsrückstände an und werden leicht durch Unregelmäßigkeiten einer Innenwandfläche des Filters gesammelt. Somit fungiert der Raum im Inneren des becherförmigen Filters als Sammelraum für Verbrennungsrückstände.
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Gasgenerator der Fig. 2
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Der in 2 dargestellte Gasgenerator 1A ist derselbe wie der in 1 dargestellte Gasgenerator 1, mit der Ausnahme, dass die Form eines Filters unterschiedlich ist.
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Ein becherförmiger Filter 150 weist eine Umfangswand 151, eine Grundfläche 152 und eine Öffnung gegenüber der Grundfläche 152, d.h. auf der axial gegenüberliegenden Seite der Grundfläche 152, und einen ringförmigen Abschnitt 154 auf, der von der Grundfläche 152 in radialer Richtung nach außen ragt. In dem becherförmigen Filter 150 liegt die Grundfläche 152 an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 an, der ringförmige Abschnitt 154 liegt an der geschlossenen Endfläche 32 und der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 30 an, und eine ringförmige Endfläche 153 der Öffnung liegt an der Bodenfläche 41 des becherförmigen Elements 40 an. Der becherförmige Filter 150 ist so angeordnet, dass die Umfangswand 151 von innen an der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40, das die Vielzahl von Verbindungslöchern 43 enthält, anliegt, d.h. an einer Innenwand 42a der Umfangswand 42 anliegt, und dass ein zweiter Spalt 37 zwischen dem becherförmigen Filter und den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgebildet ist. Der becherförmige Filter 150 ist so angeordnet, dass eine Mittelachse davon mit der Achse X des zylindrischen Gehäuses 10 übereinstimmt.
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Die Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 sind näher an der ringförmigen Endfläche 153 des becherförmigen Filters 150 dem ersten Spalt 25 zugewandt positioniert. Die Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 sind so ausgebildet, dass sie näher an der Grundfläche 152 des becherförmigen Filters 150 positioniert sind. Die Vielzahl der Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 liegt der Umfangswand 151 des becherförmigen Filters 150 gegenüber, und die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 liegt über den zweiten Spalt 37 der Umfangswand 151 des becherförmigen Filters 150 gegenüber.
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Ein Bereich (A1) eines Widerlagerabschnitts der Umfangswand 151 des becherförmigen Filters 150 und der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40 und ein Bereich (A2), in dem die Umfangswand 151 des becherförmigen Filters 150 dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, ist so beschaffen, dass A2 etwa 70% der Gesamtfläche von A1 und A2, als 100% genommen, beträgt.
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Der in 2 gezeigte Gasgenerator 1A arbeitet genauso wie der in 1 gezeigte Gasgenerator 1. Wenn das Verbrennungsgas von innen nach außen des becherförmigen Filters 150 strömt, wirkt eine Last auf die Umfangswand 151 des becherförmigen Filters 150 in dem dem zweiten Spalt 37 zugewandten Abschnitt, um sie radial nach außen zu verformen. Da der becherförmige Filter 150 jedoch die Grundfläche 152 aufweist und der ringförmige Abschnitt 154 an der geschlossenen Endfläche 32 und der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 30 anliegt, verformt sich die dem zweiten Spalt 37 zugewandte Umfangswand 151 in so einem Fall kaum radial nach außen. Dabei durchströmt das Verbrennungsgas den gesamten Abschnitt der Umfangswand 151, die dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, wodurch die Kühl- und Filterwirkung verbessert wird. Wie vorstehend beschrieben, da eine Funktion des Filters wie vorgesehen ausgeübt wird, ist eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators stabil und der Gasgenerator weist eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit auf. Weiterhin durchströmt das Verbrennungsgas einen einzigen becherförmigen Filter 150 zweimal, so dass die Kühlwirkung und die Filterwirkung gegenüber einem Fall, in dem das Verbrennungsgas den Filter nur einmal durchströmt, verbessert werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Filter an einer Vielzahl von Stellen separat angeordnet ist, wird eine Menge des Filters reduziert und auf Komponenten, die zur Befestigung eines Filters erforderlich sind, verzichtet. Sobald das Verbrennungsgas in das Innere des becherförmigen Filters 150 gelangt, haften die im Verbrennungsgas enthaltenen Verbrennungsrückstände an und werden leicht durch Unregelmäßigkeiten an einer Innenwandfläche des Filters gesammelt. Somit fungiert der Raum im Inneren des becherförmigen Filters als Sammelraum für Verbrennungsrückstände. Um Interferenzen zwischen dem Dichtband 34 und dem ringförmigen Abschnitt 154 während der Herstellung zu vermeiden, kann in der Ausführungsform von 2 das Dichtband 34 auf der Außenseite der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 30 vorgesehen sein oder, wenn es an der Innenseite der Umfangswand 33 befestigt werden soll, kann eine Aussparung durch Ausschneiden eines Teils der Innenumfangsfläche der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 33, wo das Dichtband 34 befestigt werden soll, ausgebildet werden und das Dichtband 34 wird in dieser Aussparung befestigt.
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Gasgenerator der Fig. 3
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Der in 3 gezeigte Gasgenerator 1B ist derselbe wie der in 1 gezeigte Gasgenerator 1, mit der Ausnahme, dass sich eine Form eines Filters unterscheidet. Der Filter ist zylindrisch und hat ein Mittelloch 255 in einer Grundfläche (eine geschlossene Endfläche).
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Eine Umfangswand 251 eines zylindrischen Filters 250 beinhaltet eine erste Umfangswand 251a mit einem größeren Innendurchmesser (r1) auf der Seite des becherförmigen Elements 40 und eine zweite Umfangswand 251b mit einem kleineren Innendurchmesser (r2) auf der Seite des Diffusorabschnitts 30, und diese Durchmesser erfüllen eine Beziehung von r1 > r2. Die radiale Breite der ersten Umfangswand 251a (w1) und die radiale Breite der zweiten Umfangswand 251b (w2) erfüllen eine Beziehung von w2 > w1, und ein Verhältnis w2/w1 ist etwa 2,5. Der zylindrische Filter 250 weist eine innere ringförmige Fläche 256 auf, die durch den Unterschied im Innendurchmesser (r1 - r2) zwischen der ersten Umfangswand 251a und der zweiten Umfangswand 251 b gebildet wird, und weist das Mittelloch 255 auf, das von der zweiten Umfangswand 251b umgeben wird. Der zylindrische Filter 250 weist eine erste ringförmige Endfläche 253 mit der Breite w1 auf der Seite des becherförmigen Elements 40 und eine zweite ringförmige Endfläche 252 mit der Breite w2 auf der axial gegenüberliegenden Seite auf. Die zweite Umfangswand 251b weist eine axiale Länge L1 von 0,3 bis 0,7 L auf, wobei L eine Länge von der zweiten ringförmigen Endfläche 252 (der geschlossenen Endfläche 32) bis zur ersten ringförmigen Endfläche 253 an der Öffnung ist, wie in 4 dargestellt.
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Im zylindrischen Filter 250 liegt die erste ringförmige Endfläche 253 auf der Seite der ersten Umfangswand 251a an der Bodenfläche 41 des becherförmigen Elements 40 an, und die zweite ringförmige Endfläche 252 wird geschlossen, indem sie an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 anliegt, wodurch der zylindrische Filter 250 in etwa becherförmig wird. Der zylindrische Filter 250 ist so angeordnet, dass die erste Umfangswand 251a von innen an der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40, das die Vielzahl von Verbindungslöchern 43 enthält, anliegt, d.h. an einer Innenwand 42a der Umfangswand 42 anliegt, und dass der zweite Spalt 37 zwischen der zweiten Umfangswand 251b und den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgebildet ist. Der zylindrische Filter 250 ist so angeordnet, dass dessen Mittelachse mit der Achse X des zylindrischen Gehäuses 10 übereinstimmt.
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Die Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 sind näher an der zweiten ringförmigen Endfläche 253 des zylindrischen Filters 250 angeordnet, um dem ersten Spalt 25 und der ersten Umfangswand 251a des zylindrischen Filters 250 gegenüber zu liegen. Die Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 sind so ausgebildet, dass sie näher an der zweiten ringförmigen Endfläche 252 des zylindrischen Filters 250 positioniert sind.
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Basierend auf L liegt eine Länge L2 von der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 bis zu einem Ende der Gasaustrittsöffnung 31 auf der Seite des becherförmigen Elements 40 in einem Bereich von 0,35 bis 0,55L und L2 liegt in dem Bereich von L1, wie in 4 dargestellt. Dabei sind die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 nur der zweiten Umfangswand 251b des zylindrischen Filters 250 über den zweiten Spalt 37 zugewandt.
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Ein Bereich (A1) eines Widerlagerabschnitts der ersten Umfangswand 251a des zylindrischen Filters 250 und der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40 und ein Bereich (A2), in dem die zweite Umfangswand 251b des zylindrischen Filters 150 dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, ist so beschaffen, dass A2 etwa 70% der Gesamtfläche von A1 und A2, als 100% genommen, ausmacht.
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Der in 3 gezeigte Gasgenerator 1B arbeitet genauso wie der in 1 gezeigte Gasgenerator 1. Das Verbrennungsgas strömt durch die erste Umfangswand 251a des zylindrischen Filters 250, strömt durch die zweite Umfangswand 251b von der inneren ringförmigen Fläche 256 und des Mittellochs 255 um in den zweiten Spalt 37 zu gelangen, bricht dann das Dichtband 34 und wird aus den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgestoßen. Wenn das Verbrennungsgas von innen nach außen des zylindrischen Filters 250 strömt, wirkt eine Last auf die zweite Umfangswand 251b des zylindrischen Filters 250 in dem dem zweiten Spalt 37 zugewandten Abschnitt, um sie radial nach außen zu verformen. Da jedoch auch in diesem Fall die zweite Umfangswand 251b des zylindrischen Filters 250 eine größere Breite in radialer Richtung gegenüber der ersten Umfangswand 251a aufweist, verformt sich die dem zweiten Spalt 37 zugewandte zweite Umfangswand 251b kaum radial nach außen. Dabei durchströmt das Verbrennungsgas die erste Umfangswand 251a und die zweite Umfangswand 251b, die dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, und dadurch werden die Kühl- und Filterwirkung verbessert. Wie vorstehend beschrieben, da eine Funktion des Filters wie vorgesehen ausgeübt wird, ist eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators stabil und der Gasgenerator hat eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit. Weiterhin durchläuft das Verbrennungsgas einen einzigen zylindrischen Filter 250 zweimal, so dass die Kühlwirkung und die Filterwirkung gegenüber einem Fall, in dem das Verbrennungsgas den Filter nur einmal durchläuft, verbessert werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Filter an einer Vielzahl von Stellen separat angeordnet ist, wird eine Menge des Filters reduziert und auf Komponenten, die zur Befestigung eines Filters erforderlich sind, verzichtet. Sobald das Verbrennungsgas in das Innere des zylindrischen Filters 250 gelangt, haften die im Verbrennungsgas enthaltenen Verbrennungsrückstände an und werden leicht durch Unregelmäßigkeiten an einer Innenwandfläche des Filters gesammelt. Somit fungiert der Raum im Inneren des zylindrischen Filters als Sammelraum für Verbrennungsrückstände.
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Gasgenerator der Fig. 5
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Der in 5 gezeigte Gasgenerator 1C ist derselbe wie der in 3 gezeigte Gasgenerator 1B, jedoch ist eine Form eines Filters teilweise unterschiedlich.
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Ein zylindrischer Filter 250 beinhaltet eine erste Umfangswand 251a mit einem größeren Innendurchmesser (r1) auf der Seite des becherförmigen Elements 40 und eine zweite Umfangswand 251b mit einem kleineren Innendurchmesser (r2) auf der Seite des Diffusorabschnitts 40 (r1 > r2). Der zylindrische Filter 250 weist eine erste ringförmige Endfläche 253, eine zweite ringförmige Endfläche 252 und einen ringförmigen Abschnitt 254 auf, der radial nach außen aus der zweiten ringförmigen Endfläche 252 ragt. Der ringförmige Abschnitt 254 liegt sowohl an der geschlossenen Endfläche 32 als auch an der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 30 an, um den zylindrischen Filter 250 auf der Seite der zweiten ringförmigen Endfläche 252 radial zu stützen.
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Der Gasgenerator 1C, dargestellt in 5, arbeitet genauso wie der Gasgenerator 1B, dargestellt in 3, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird. Eine Funktion und eine Wirkung des ringförmigen Abschnitts 254 sind identisch mit denen des in 2 dargestellten Gasgenerators 1A.
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Gasgenerator der Fig. 6
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Der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D ist derselbe wie der in 1 gezeigte Gasgenerator 1, mit der Ausnahme, dass eine Form eines Filters unterschiedlich ist.
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Ein becherförmiger Filter 350 weist eine Umfangswand 351, eine Grundfläche 352 mit einer großen Dicke in Richtung der Achse X und eine Öffnung gegenüber der Grundfläche 352, d.h. auf der axial gegenüberliegenden Seite der Grundfläche 352 auf. Die Grundfläche des Filters im Gasgenerator dieser Ausführungsform ist ein Abschnitt von einer inneren Endfläche 352b innerhalb des Filters zu einer äußeren Endfläche 352a, die an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts anliegt. Eine äußere Umfangsfläche der Grundfläche entspricht der Seitenfläche der Grundfläche.
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Die Grundfläche 352 weist eine Dicke L1 von 0,3 bis 0,7 L in Richtung der Achse X auf, wobei L eine Länge von der äußeren Endfläche 352a (der geschlossenen Endfläche 32) der Grundfläche 352 bis zur ringförmigen Endfläche 353 der Öffnung ist, wie in 7 dargestellt ist.
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Im becherförmigen Filter liegt die ringförmige Endfläche 353 auf der Seite der Öffnung an der Bodenfläche 41 des becherförmigen Elements 40 an, und die äußere Endfläche 352a der Grundfläche 352 liegt an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 an. Die Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350 liegt von innen an der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40, das die Vielzahl von Verbindungslöchern 43 enthält, an, d.h. liegt an einer Innenwand 42a der Umfangswand 42 an, und dass der zweite Spalt 37 zwischen der Seitenfläche der Grundfläche 352, die eine große Dicke in Richtung der Achse X aufweist, und den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgebildet ist. Der becherförmige Filter 350 ist so angeordnet, dass dessen Mittelachse mit der Achse X des zylindrischen Gehäuses 10 übereinstimmt.
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Die Verbindungslöcher 43 des becherförmigen Elements 40 sind näher an der ringförmigen Endfläche 353 des becherförmigen Filters 350 positioniert, um dem ersten Spalt 25 und der Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350 gegenüberzuliegen. Die Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 sind so ausgebildet, dass sie näher an der Grundfläche 352 des zylindrischen Filters 350 positioniert sind. Basierend auf L liegt eine Länge L2 von der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 bis zu einem Ende der Gasaustrittsöffnung 31 auf der Seite des becherförmigen Elements 40 in einem Bereich von 0,35 bis 0,55L und L2 liegt in dem Bereich von L1, wie in 7 dargestellt ist. Dabei ist die Vielzahl der Gasaustrittsöffnungen 31 des Diffusorabschnitts 30 nur der Grundfläche 352 des becherförmigen Filters 350 über den zweiten Spalt 37 zugewandt. Ein Bereich (A1) eines Widerlagerabschnitts der Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350 und der Umfangswand 42 des becherförmigen Elements 40 und ein Bereich (A2), in dem die Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350 und die Seitenfläche der Grundfläche 352 dem zweiten Spalt 37 zugewandt sind, ist so beschaffen, dass A2 etwa 70% der Gesamtfläche von A1 und A2, als 100% genommen, beträgt.
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Der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D arbeitet genauso wie der in 1 gezeigte Gasgenerator 1. Das Verbrennungsgas strömt durch die Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350, strömt durch die innere Endfläche 352b und die Grundfläche 352 um in den zweiten Spalt 37 zu gelangen, reißt dann das Dichtband 34 auf und wird aus den Gasaustrittsöffnungen 31 ausgestoßen. Das Verbrennungsgas strömt von innen nach außen des zylindrischen Filters 250, eine Last wirkt auf die Umfangswand 351 des becherförmigen Filters 350 in dem dem zweiten Spalt 37 zugewandten Abschnitt, um sie radial nach außen zu verformen. Aber auch in diesem Fall, da die Grundfläche 352 des becherförmigen Filters 350 eine große Dicke in axialer Richtung aufweist, verformen sich die Umfangswand 351 und die Grundfläche 352, die dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, kaum radial nach außen. Dabei strömt das Verbrennungsgas durch die Umfangswand 351 und die Grundfläche 352, die dem zweiten Spalt 37 zugewandt ist, und dadurch werden die Kühl- und Filterwirkung verbessert. Wie vorstehend beschrieben, da eine Funktion des Filters wie vorgesehen ausgeübt wird, ist eine Erzeugungsmenge des Gasgenerators stabil und der Gasgenerator hat eine hohe Erzeugungsmengen-Reproduzierbarkeit. Weiterhin durchströmt das Verbrennungsgas einen einzelnen becherförmigen Filter 350 zweimal, so dass die Kühlwirkung und die Filterwirkung gegenüber einem Fall, in dem das Verbrennungsgas den Filter nur einmal durchströmt, verbessert werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Filter an einer Vielzahl von Stellen separat angeordnet ist, wird eine Menge des Filters reduziert und auf Komponenten, die zur Befestigung eines Filters erforderlich sind, verzichtet. Sobald das Verbrennungsgas in das Innere des becherförmigen Filters 350 gelangt, haften die im Verbrennungsgas enthaltenen Verbrennungsrückstände an und werden leicht durch Unregelmäßigkeiten an einer Innenwandfläche des Filters gesammelt. Somit fungiert der Raum im Inneren des zylindrischen Filters als Sammelraum für Verbrennungsrückstände.
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Gasgenerator der Fig. 8
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Der in 8 gezeigte Gasgenerator 1E ist derselbe wie der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D, mit der Ausnahme, dass eine Form eines Filters teilweise unterschiedlich ist.
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Ein becherförmiger Filter 350A weist einen ringförmigen Abschnitt auf, der radial nach außen von der äußeren Endfläche 352a der Grundfläche 352 vorsteht. Der ringförmige Abschnitt 354 liegt sowohl an der geschlossenen Endfläche 32 als auch an der Umfangswand 33 des Diffusorabschnitts 30 an, um den becherförmigen Filter 350A auf der Seite der Grundfläche 352 radial zu stützen.
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Der in 8 gezeigte Gasgenerator 1E arbeitet genauso wie der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird. Eine Funktion und eine Wirkung des ringförmigen Abschnitts 354 sind identisch mit denen des in 2 dargestellten Gasgenerators 1A.
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Gasgenerator der Fig. 9
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Der in 9 gezeigte Gasgenerator 1F ist derselbe wie der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D, mit der Ausnahme, dass eine Form eines Filters und eine Form eines Diffusorabschnitts teilweise unterschiedlich sind.
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Der becherförmige Filter 350B weist in einem zentralen Teil der äußeren Endfläche 352a der Grundfläche 352 eine Aussparung 355 auf. Die geschlossene Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 weist einen Vorsprung 36 auf, der von einem zentralen Teil der geschlossenen Endfläche 32 nach innen ragt. In dem in 9 dargestellten Gasgenerator 1F ist der Vorsprung 36 an der geschlossenen Endfläche 32 des Diffusorabschnitts 30 in die Aussparung 355 des becherförmigen Filters 350B eingepasst. Dabei wird der becherförmige Filter 350B radial durch den Vorsprung 36 und die Aussparung 355, die in einander eingepasst sind, gestützt.
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Der in 9 gezeigte Gasgenerator 1F arbeitet genauso wie der in 6 gezeigte Gasgenerator 1D, wodurch ein ähnlicher Effekt erzielt wird.
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Bei der so beschriebenen Erfindung wird deutlich, dass sie in vielerlei Hinsicht variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung zu betrachten, und alle solche Änderungen, die für einen Fachmann offensichtlich sind, sollen in den Umfang der folgenden Patentansprüche einbezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005008938 U [0002, 0005]
