DE202004012722U1 - Gasgenerator - Google Patents

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Abstract

Gasgenerator (10) zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem rohrförmigen Gehäuse (12) und zwei in dem Gehäuse (12) angeordneten, einander axial gegenüberliegenden Brennkammern (14, 14'), zwischen denen eine Filterkammer (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brennkammer (14, 14') ein sich, von der jeweiligen Brennkammer (14, 14') aus gesehen, in axialer Richtung verjüngendes Filter (40, 40') zugeordnet ist, wobei die Filter (40, 40') mit ihrem jeweiligen verjüngten Ende direkt aneinander angrenzen und die Filterkammer (30) in wenigstens drei durch die Filter (40, 40') getrennte Expansionsräume (42, 42', 46) teilen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, insbesondere für ein zweistufiges Beifahrer-Rückhaltesystem.
  • Gasgeneratoren dienen in Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystemen beispielsweise zur Füllung eines Gassackes, der den Fahrzeuginsassen bei einem Unfall vor einem Aufprall auf harte Teile der Fahrzeugkonstruktion schützt. Bekannte Gasgeneratoren mit rohrförmigem Gehäuse sind einstufig oder mehrstufig ausgebildet. Sie sind üblicherweise für Beifahrer-Rückhaltesysteme vorgesehen, da ihre Geometrie am besten für die Unterbringung im Armaturenbrett geeignet ist.
  • Mehrstufige Rohrgasgeneratoren zeichnen sich dadurch aus, daß mehrere voneinander getrennte, meist verschieden große Brennkammern vorgesehen sind, die jeweils einen Treibstoff enthalten und denen außerdem eine eigene Anzündeinheit zugeordnet ist. Die in den Brennkammern enthaltenen Treibstoffe können somit gleichzeitig oder zeitlich versetzt zueinander gezündet und die Gasgeneratorleistung an die Schwere des Unfalls angepaßt werden. Zur Kühlung des aus dem Treibstoff freigesetzten Gasstroms sind den Brennkammern eine oder mehrere Filterkammern zugeordnet, wobei die Gasgeneratorstufen zur Vermeidung einer Überzündung von der einen Stufe auf die andere meistens durch eine starre Trennwand voneinander getrennt sind.
  • Ein zweistufiger Rohrgasgenerator ist beispielsweise in der EP 0 888 935 A1 beschrieben. Der bekannte Gasgenerator dient zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem und weist ein rohrförmiges Gehäuse mit zwei an einander gegenüberliegenden axialen Enden des Gehäuses angeordnete Brennkammern auf. Zwischen den Brennkammern ist wenigstens ein Filtereinsatz angeordnet, der eine Filterkammer definiert. Der Filtereinsatz hat ein Außengehäuse mit zwei gegenüberliegenden Stirnwänden, die ein rohrförmiges Filter begrenzen und in dem Gasgeneratorgehäuse festlegen. Bei einem zweistufigen Gasgenerator kann jeder Brennkammer ein separater Filtereinsatz zugeordnet sein, wobei die Filtereinsätze durch eine starre Trennwand voneinander getrennt sind, oder es kann ein einzelner Filtereinsatz vorhanden sein, der beiden Brennkammern zugeordnet ist. In diesem Fall sind die Durchtrittsöffnungen in den Stirnwänden zur Vermeidung eines Überzündens mit Berstscheiben verschlossen, die nur in eine Richtung geöffnet werden können.
  • Die DE 199 03 237 A1 zeigt einen einstufigen Gasgenerator mit einem rohrförmigen Gehäuse und mit einem in dem Gasgeneratorgehäuse konisch ausgebildeten Kühlsystem oder Kühl- und Filtersystem, welches den Gasgeneratorinnenraum in eine Brennkammer, in der eine gaserzeugende Mischung untergebracht ist, und einen Abströmraum bzw. eine Filterkammer unterteilt.
  • Aus der EP 0 891 268 B1 ist ein einstufiger Gasgenerator bekannt, bei dem in einer Brennkammerwand vorgesehene Ausströmöffnungen innerhalb der Brennkammer durch eine Filtervorrichtung abgedeckt sind, die von den Ausströmöffnungen beabstandet angeordnet ist, wobei durch die Filtervorrichtung die Brennkammer in einen Brennraum für den Treibstoff und einen oder mehrere Expansionsräume für das aus dem Treibstoff entstehende Gas unterteilt. Der Abstand zwischen der Filtervorrichtung und der Brennkammerwand wird insbesondere durch eine in der Filtervorrichtung in Strömungsrichtung des Gases ausgerichtete Sicke festgelegt, deren Sickenboden an der Brennkammerwand anliegt.
  • Die Erfindung schafft einen mehrstufigen Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, insbesondere für ein zweistufiges Beifahrer-Rückhaltesystem, der einfach aufgebaut und daher kostengünstig herstellbar ist, und der trotz seines einfachen Ausbaus eine effiziente Kühlung und Filterung des von dem aktivierten Treibstoff freigesetzten Gasstroms ermöglicht. Durch den Wegfall oder die Verwendung von leichteren Bauteilen, sowie die Verringerung der zur Herstellung des Gasgenerators notwendigen Arbeitsschritte werden zusätzliche Gewichts- und Kosteneinsparungen erzielt. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Gasgenerator zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem bereitgestellt, der ein rohrförmiges Gehäuse und zwei in dem Gehäuse angeordnete, einander axial gegenüberliegende Brennkammern umfaßt, zwischen denen eine Filterkammer angeordnet ist, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Brennkammer ein sich, von der jeweiligen Brennkammer aus gesehen, in axialer Richtung verjüngendes Filter zugeordnet ist, wobei die Filter mit ihrem jeweiligen verjüngten Ende direkt aneinander angrenzen und die Filterkammer in wenigstens drei durch die Filter getrennte Expansionsräume teilen.
  • Durch den erfindungsgemäßen Ausbau der Filter wird dem aus der Brennkammer austretenden und auf den Filter auftreffenden heißen Gasstrom eine große Oberfläche zur Verfügung gestellt, an der die Gase abkühlen und in dem Gasstrom enthaltene feste oder flüssige Partikel leicht kondensieren können. Da die der jeweiligen Brennkammer zugeordneten Filter in der Filterkammer direkt aneinander angrenzen und so die beiden Gasgeneratorstufen gegeneinander abdichten, kann die üblicherweise vorhandene zusätzliche Trennwand für die Gasgeneratorstufen entfallen. Über die Anordnung und Größe der Gasdurchtrittsöffnungen in den Filtern und in den die Brennkammern begrenzenden Wänden können der Strömungsweg und die Druckverhältnisse im aktivierten Zustand des Gasgenerators auf einfache Weise eingestellt werden. Der in der Filterkammer zusätzlich vorhandene dritte Expansionsraum verursacht schließlich eine weitere Druckminderung und damit eine zusätzliche Beruhigung, Kühlung und Reinigung des aus dem Gasgenerator austretenden Gasstroms. Die Gefahr von Durchbränden im Gasgeneratorgehäuse bzw. in dem an den Gasgenerator angeschlossenen Gassack besteht somit nicht. Der dritte Expansionsraum gewährleistet bei einer gleichzeitigen Aktivierung der Gasgeneratorstufen auch eine gute Durchmischung und Beruhigung der aus den jeweiligen Gasgeneratorstufen freigesetzten Gase. Bei einer zeitlich versetzten Aktivierung müssen aufgrund des starken Druckabfalls im dritten Expansionsraum keine zusätzliche Maßnahmen zur Vermeidung einer Überzündung, das heißt einem Übertritt von heißen Gasen aus einer aktivierten Stufe in die andere, nicht aktivierte, Gasgeneratorstufe ergriffen werden.
  • Die den jeweiligen Brennkammern zugeordneten und in der Filterkammer direkt aneinander angrenzenden Filter sind üblicherweise aus einem oder zwei Blechteilen, bevorzugt einem Lochblech, gebildet. Die Löcher in dem Blechteil sind beispielsweise als Bohrungen oder Schlitze ausgestaltet. Grundsätzlich ist aber jeder mit vertretbarem Kostenaufwand herstellbare Lochquerschnitt anwendbar. Die Verwendung eines Lochbleches hat den Vorteil eines geringen Gewichts und einer einfachen Handhabbarkeit. Außerdem kann das Blechmaterial leicht umgeformt werden, so daß das gewünschte Querschnittsprofil des Filters einfach und variabel eingestellt werden kann.
  • Der Innenquerschnitt des Filters kann stromabwärts, das heißt in Richtung des aus der Brennkammer austretenden und zur Mitte der Filterkammer hin strömenden Gases, stufenweise abnehmen, so daß sich das Filter stufenweise verjüngt. Die dem auf die der Brennkammer zugewandten Innenseite des Filters auftreffenden Gasstrom zur Verfügung gestellte Oberfläche ist damit besonders groß, so daß eine starke Abkühlung und Reinigung des Gasstroms von festen und flüssigen Partikeln erfolgt. Das Filter kann sich alternativ dazu auch konisch zu einem Kegelstumpf verjüngen. Aufgrund der einfachen Geometrie einer derartigen Ausführungsform ist eine besonders kostengünstige Herstellung möglich. Werden die Gasdurchtrittsöffnungen im Filter bevorzugt in dem an die Brennkammer angrenzenden Abschnitt des Filters angeordnet, trifft der aus der Brennkammer austretende Gasstrom zunächst auf den geschlossenen Filterboden auf und strömt dann an der Innenwand des Filters vorbei bis zu den am entgegengesetzten Ende des Filters vorgesehenen Gasdurchtrittsöffnungen. Auf diese Weise steht eine besonders große Oberfläche des Filters für die Kühlung und Reinigung des Gasstroms zur Verfügung. Eine zusätzliche Reinigungswirkung kann erzielt werden, wenn die Innenwand des Filters beispielsweise durch Sandstrahlen aufgeauht oder mit zusätzlichen Riffelungen versehen ist.
  • Anstelle eines Lochblechs kann das Filter auch in herkömmlicher Weise aus einem Streckmetall, einem Drahtgewebe oder -gewirk, oder einem porösen Sintermaterial gebildet sein. Auch die Verwendung mehrschichtig aufgebauter Filter, beispielweise der Kombination aus einem Lochblech mit einem Drahtgewebe oder -gewirk, ist grundsätzlich möglich.
  • Besonders bevorzugt sind die beiden, der jeweiligen Brennkammer zugeordneten Filter jedoch nicht aus zwei separaten Bauteilen, sondern einstückig miteinander gebildet. Die Herstellung eines derartigen Doppelfilters kann beispielsweise durch mittiges Rollieren eines Blechrohres unter Verengung des Rohrquerschnitts erfolgen. Das so gebildete Blechteil mit zwei sich von den Rohrenden aus verjüngenden und in der Rohrmitte aneinander anstoßenden Abschnitten kann an seiner Stoßstelle zusätzlich verschweißt sein, um eine dichte Trennung der so gebildeten Filter voneinander zu gewährleisten. Da nur noch ein Bauteil bereitgestellt und verarbeitet werden muß, sind die Herstellungskosten bei dieser Ausführungsform zusätzlich gesenkt.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Filter mit einem sich stromabwärts, von der Brennkammer aus zur Mitte der Filterkammer hin, verjüngenden Querschnittsprofil entstehen auf platzsparende Weise in der Filterkammer mindestens drei Expansionsräume, von denen zwei Expansionsräume, die von den den jeweiligen Brennkammern zugeordneten Filtern umgeben sind, axial aneinander angrenzen und jeweils mit dem dritten Expansionsraum unmittelbar in Strömungsverbindung stehen. Durch diese Anordnung der Filter und der Expansionsräume kann der Strömungsweg der aus den Brennkammern freigesetzten Gase und der Druckverlauf im Gasgenerator in weiten Grenzen kontrolliert werden. Da in jedem Expansionsraum ein Druckabfall auftritt und die axial aneinandergrenzenden Expansionsräume nicht unmittelbar miteinander in Strömungsverbindung stehen, sondern jeweils nur einer Gasgeneratorstufe zugeordnet sind, ist auch die Gefahr einer Überzündung, das heißt eines Übertritts von heißen Gasen einer aktivierten Gasgeneratorstufe in die Brennkammer der jeweils anderen Gasgeneratorstufe nahezu ausgeschlossen. Da allerdings der dritte Expansionsraum beiden Gasgeneratorstufen zugeordnet ist, wird der Raumbedarf für den erfindungsgemäßen mehrstufigen Gasgenerator deutlich verringert. Außerdem kann bei einer gleichzeitigen oder zeitlich nur kurz versetzten Zündung beider Stufen eine gute Durchmischung und Reinigung der aus dem Gasgenerator austretenden Gase im dritten Expansionsraum stattfinden. Eine optimale Druckreduzierung und Reinigung der Gase wird erreicht, wenn der dritte Expansionsraum eine in axialer Richtung, zur Mitte der Filterkammer hin, zunehmende Querschnittsfläche aufweist. Besonders bevorzugt ist, wenn der dritte Expansionsraum die axial aneinander angrenzenden Expansionsräume, die jeweils eine sich zur Mitte der Filterkammer hin in axialer Richtung verjüngende Querschnittsfläche aufweisen, ringförmig umgibt. Diese Anordnung erlaubt einen besonders kompakten Aufbau der Filterkammer.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators in einer Schnittansicht;
  • 2 die Schnittansicht einer Filterkammer des erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
  • 3 die Schnittansicht einer Filterkammer des erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • Der in 1 gezeigte Gasgenerator ist zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem vorgesehen und dient insbesondere zum Ausblasen eines Beifahrergassacks (nicht gezeigt). Der Gasgenerator 10 ist zweistufig ausgebildet und hat ein rohrförmiges Gehäuse 12, in dem an axial einander gegenüberliegenden Endabschnitten des Gehäuses 12 zwei mit Treibstoff 16 gefüllte Brennkammern 14, 14' angeordnet sind. Das Gasgeneratorgehäuse 12 ist stirnseitig durch zwei Deckel 18 gasdicht verschlossen. In die Deckel 18 ist jeweils eine Anzündeinheit 20, 20' mit einem Zünder 22 und einer Verstärkerladung 24 aufgenommen. Die Deckel 18 sind durch Schweißen oder Bördeln am Gehäuse 12 befestigt. An den Deckeln 18 liegt jeweils eine vorgespannte Feder 26 an, die eine Lochscheibe 28 auf den Treibstoff 16 drückt und diesen in der jeweiligen Brennkammer 14, 14' positioniert.
  • Zwischen den Brennkammern 14, 14' ist eine Filterkammer 30 angeordnet. Die Filterkammer 30 und die beiden Brennkammern 14, 14' werden jeweils durch eine Brennkammerwand 32, 32' voneinander getrennt, die mit Gasdurchtrittsöffnungen 34 versehen ist. Von den Brennkammerwänden 32, 32' liegt, innerhalb der Brennkammern 14, 14' jeweils ein kegelförmiges Zwischenfilter 36, das bei der hier dargestellten Ausführungsform zweilagig aufgebaut ist und sich kegelförmig in die jeweilige Brennkammner 14, 14' hinein erstreckt. Das Zwischenfilter 36 soll ein Blockieren der Gasdurchtrittsöffnungen 34 im Fall der Aktivierung des Treibstoffs 16 verhindern. Um das Eindringen von Feuchtigkeit in die Brennkammer zu verhindern, können die Gasdurchtrittsöffnungen 34 in bekannter Weise mit einer Metallfolie oder Verdämmung (nicht gezeigt) verschlossen sein. Das kegelförmig in die bei der 1 oberen Brennkammer 14 hineinragende Zwischenfilter 36 mündet in ein Gassammelrohr 38, mit dem ein besonders gleichmäßiger Abbrand des Treibstoffs 16 und damit ein günstiges Druckprofil im Betriebszustand des Gasgenerators 10 erzielt werden kann.
  • In der Filterkammer 30 sind zwei Filter 40, 40' angeordnet, die jeweils einer der Brennkammern 14, 14' zugeordnet sind und die sich, von der jeweiligen Brennkammer 14, 14' aus gesehen, stromabwärts in axialer Richtung verjüngen. Mit „stromabwärts" wird hier die Richtung des aus der jeweiligen Brennkammer 14, 14' austretenden Gasstroms bezeichnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Querschnittsfläche der Filter 40, 40' entlang der Längsachse des Gasgenerators zur Mitte der Filterkammer hin abnimmt. Die Querschnittsfläche der Filter 40, 40' wird dabei bevorzugt auf mindestens 50 Prozent, besonders bevorzugt mindestens 30 Prozent des Innenquerschnitts des Gasgenerators 10 reduziert. Etwa in der Mitte der Filterkammer 30 grenzen die Filter 40, 40' mit ihren Böden am jeweiligen verjüngten Ende direkt aneinander an. An diesem Ende können die Filter 40, 40' vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben fest miteinander verbunden sein. In die Filter 40, 40' sind Gasdurchtrittsöffnungen 44 eingebracht, die bevorzugt an brennkammerseitigen Abschnitten der Filter 40, 40' angeordnet sind. Axial versetzt zu den Gasdurchtrittsöffnungen 44 sind im Gehäuse 12, bevorzugt im mittleren Abschnitt der Filterkammer 30, die Gasaustrittsöffnungen 48 angeordnet, über die eine Strömungsverbindung zwischen der Filterkammer 30 und den aufzublasenden Gassack (nicht gezeigt) hergestellt wird.
  • Bei der hier gezeigten Ausführungsform teilen die Filter 40, 40' die Filterkammer 30 in insgesamt drei Expansionsräume. Zwei der Expansionsräume 42, 42' grenzen axial aneinander an und werden von den Filtern 40, 40' sowie den Brennkammerwänden 32, 32' begrenzt. Die Expansionsräume 42, 42' stehen über die in die Filter 40, 40' eingebrachten Gasdurchtrittsöffnungen 44 in unmittelbarer Strömungsverbindung mit dem dritten Expansionsraum 46, der die beiden axialen Expansionsräume 42, 42' ringförmig umgibt. Der dritte ringförmige Expansionsraum 46 wird somit von der Außenkontur der Filter 40, 40' und dem Gehäuse 12 definiert. Entsprechend der sich in axialer Richtung zur Mitte der Filterkammer 30 hin verjüngenden Außenkontur der Filter 40, 40' weist der Expansionsraum 46 damit einen in axialer Richtung von den Brennkammerwänden 32, 32' aus bis etwa zur Mitte der Filterkammer 30 hin zunehmenden Querschnitt auf. Durch diese Ausführungsform wird eine besonders kompakte und platzsparende Anordnung der Expansionsräume 42, 42' und 46 ermöglicht. Über die Anordnung und Größe der Gasdurchtrittsöffnungen 34 in den Brennkammerwänden 32 und 32' sowie der Gasdurchtrittsöffnungen 44 in den Filtern 40, 40' kann zudem der Strömungsweg der aus dem Treibstoff 16 freigesetzten Gase und die Druckminderung in den jeweiligen Expansionsräumen 42, 42' und 46 zuverlässig kontrolliert werden. Damit wird trotz der kompakten und leichten Bauweise des Gasgenerators 10 eine hohe Kühl- und Reinigungswirkung hinsichtlich der aus dem Gasgenerator 10 austretenden Gase erzielt. Bei einer gleichzeitigen oder zeitlich kurz versetzten Zündung der Treibstoffe 16 durch die Anzündeinheiten 20, 20' wird außerdem eine gute Durchmischung und Kühlung der aus den beiden Gasgeneratorstufen freigesetzten Gase im gemeinsamen Expansionsraum 46 erreicht.
  • Die Filter 40, 40' sind bei der in 1 gezeigten Ausführungsform jeweils aus einem Stück aus einem sich konisch zu einem Kegelstumpf verjüngenden Lochblech gebildet. Die beiden napfartig geformten und mit den Gasdurchtrittsöffnungen 44 versehenen Filter 40, 40' können an ihren geschlossenen Böden miteinander verschweißt oder verklebt werden und so eine vormontierte Einheit bilden. Es ist allerdings auch möglich, die Filter 40, 40' einstückig miteinander auszubilden, wie dies in 2 gezeigt ist. Hierzu wird der Querschnitt eines an seinen Endabschnitten mit den Gasdurchtrittsöffnungen 44 versehenen Blechrohres so verengt, daß die Rohrwände etwa in der Mitte des Rohres aneinander anstoßen. An dieser Stoßstelle können die Rohrwände zur besseren Abdichtung der Filter 40, 40' gegeneinander mit einer Schweißnaht verbunden sein. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform verjüngt sich der Rohrquerschnitt konisch in axialer Richtung von den Rohrenden bis zur Stoßstelle in der Rohrmitte hin. Es kann aber auch jedes andere Querschnittsprofil, beispielsweise ein sich stufenförmig verjüngender Querschnitt, eingestellt werden. Die Fertigung der Filter 40, 40' in nur einem Bauteil ist besonders kosteneffizient, da bei der Montage des Gasgenerators 10 weitere Arbeitsschritte entfallen können.
  • Die in 3 gezeigte Ausführungsform zeigt die Filterkammer 30 mit den Filtern 40, 40', die jeweils aus einem sich im wesentlichen stufenförmig zur Mitte der Filterkammer hin verjüngenden Blechteil gebildet sind. Die einzelnen Wandabschnitte der Filter 40, 40' bilden jedoch einen stumpfen oder überstumpfen Winkel zueinander, so daß die Übergänge zwischen den jeweiligen Stufen fließend ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform wird dem aus den jeweiligen Brennkammern 14, 14' durch die Gasdurchtrittsöffnungen 34 in die Filter 40, 40' eintretenden Gasstrom eine besonders große Oberfläche zur Kühlung und Abscheidung von festen und flüssigen Verunreinigungen zur Verfügung gestellt. Die Gasaustrittsöffnungen 44 in den Filtern 40, 40' sind bevorzugt an den Übergängen zwischen den jeweiligen Stufenabschnitten angeordnet. Sie wirken in diesen Abschnitten wie eine Perforation und erleichtern somit die Herstellung der Filter 40, 40' durch Umformen der entsprechenden Blechteile.
  • Bei allen Ausführungsformen können die Innenwände der Filter 40, 40', die dem aus den Gasdurchtrittsöffnungen 34 strömenden Gas ausgesetzt sind, beispielsweise durch Sandstrahlen aufgerauht oder mit zusätzlichen Riffelungen (nicht gezeigt) versehen werden. Die damit vergrößerte Oberfläche der Filter 40, 40' verbessert zusätzlich die Kühl- und Reinigungswirkung.
  • Alternativ zur Herstellung der Filter 40, 40' aus einem Blechteil, beispielsweise einem Lochblech, können die Filter auch aus einem Streckmetall einem Drahtgestrick oder -gewirk oder einem porösen Sintermaterial gebildet sein. Darüber hinaus ist die Verwendung mehrschichtig aufgebauter Filter möglich, beispielsweise aus einer Kombination eines Lochblechs mit einem Drahtgestrick.
  • Bei einem Fahrzeugunfall werden die Anzündeinheiten 20, 20' durch einen im Fahrzeug angeordneten Sensor, der auch die Schwere des Unfalls feststellt, über ein elektrisches Signal gleichzeitig oder zeitversetzt aktiviert. Die von den Zündern 22 gezündete Verstärkerladung 24 brennt ab und erzeugt heiße Partikel und Gase, die durch die Lochscheibe 28 auf den Treibstoff 16 in den jeweiligen Brennkammern 14, 14' auftreffen und diesen wiederum aktivieren. Der in den Brennkammern 14, 14' enthaltene Treibstoff brennt dann innerhalb weniger Millisekunden ab und erzeugt ein heißes Gas, welches je nach der Art des Treibstoffs 16 einen Anteil an festen, flüssigen oder kondensierbaren Stoffen enthalten kann. Das beim Abbrand des Treibstoffs 16 entstehende Gas strömt durch das Zwischenfilter 36, in dem bereits ein Teil der festen Abbrandprodukte zurückgehalten wird, und verläßt die Brennkammern 14, 14' durch die Gasdurchtrittsöffnungen 34. In den Brennkammern 14, 14' entsteht beim Abbrand des Treibstoffs 16 ein Druck von bis zu 300 bar und eine Temperatur von 2000 K und darüber. Unter diesen Bedingungen liegen die meisten Abbrandprodukte des Treibstoffs 16 jedoch gasförmig vor und können nicht im Zwischenfilter 36 zurückgehalten werden.
  • Das aus den Brennkammern 14, 14' über die Gasdurchtrittsöffnungen 34 austretende Gas strömt anschließend in die Filter 40, 40' ein. Die Filter 40, 40' definieren jeweils einen ersten Expansionsraum 42, 42', in dem sich das Gas auf mindestens etwa 2/3 des Drucks in der Brennkammer, hier ca. 200 bar, entspannt und dadurch stark abkühlt. Durch diese Abkühlung kondensieren die in der Gasphase vorliegenden Verunreinigungen aus dem Gasstrom aus und werden abgeschieden, sobald der Gasstrom am Boden der Filter 40, 40' auftrifft. Der Gasstrom wird dann am Filterboden umgelenkt und strömt entlang der seitlichen Wandabschnitte der Filter 40, 40' zu den Gasdurchtrittsöffnungen 44. Der Gasstrom wird hierbei weiter abgekühlt und feste und flüssige Partikel an der Filterwand zurückgehalten. Dieser Strömungsverlauf wird durch die sich in axialer Richtung von der Brennkammer aus hin zur Mitte der Filterkammer verjüngende Innenkontur der Filter 40, 40' zusätzlich begünstigt. Außerdem stellt diese Innenkontur eine relativ große Oberfläche für die Kühlung und Abscheidung der festen und flüssigen Partikel aus dem Gasstrom bereit.
  • Anschließend tritt der Gasstrom aus den ersten Expansionsräumen 42, 42' über die Gasdurchtrittsöffnungen 44 in den Filtern 40, 40' in den ringförmigen Expansionsraum 46 ein. Da dieser Expansionsraum einen sich in Strömungsrichtung, das heißt von den brennkammerseitig liegenden Gasdurchtrittsöffnungen 44 in den Filtern 40, 40' zur Mitte der Filterkammer 30 und den Austrittsöffnungen 48 hin, zunehmenden Querschnitt aufweist, erfolgt in diesem Expansionsraum 46 ein weiterer Druckabfall auf etwa 1/3 bis 1/10 des ursprünglichen Drucks in der Brennkammer (ca. 100 bar bis 30 bar) und damit eine weitere starke Abkühlung des Gasstroms. Im Expansionsraum 46 können somit weitere kondensierte Abbrandprodukte zurückgehalten werden. Da der Expansionsraum 46 sowohl mit dem Expansionsraum 42 als auch mit dem Expansionsraum 42' in unmittelbarer Strömungsverbindung steht, können sich die aus dem Treibstoff 16 in den Brennkammern 14 und 14' freigesetzten Gase im Expansionsraum 46 homogen miteinander vermischen und den an den Gasgenerator 10 angeschlossenen Gassack (nicht gezeigt) aufblasen. Wegen des hohen Druckabfalls von den Brennkammern 14, 14' sowie den zugeordneten Expansionsräumen 42, 42' einerseits zu dem Expansionsraum 46 andererseits, ist außerdem eine Überzündung, das heißt ein Übertritt von Gasen beispielsweise aus der Brennkammer 14 über den Expansionsraum 42 und den Expansionsraum 46 weiter in den Expansionsraum 42' und die Brennkammer 14' auch bei einem noch nicht aktivierten Treibstoff 16 in der Brennkammer 14' nahezu ausgeschlossen. Zur Vermeidung einer derartigen Überzündung ist die üblicherweise ohnehin vorhandene brennkammerseitige Verdämmung der Gasdurchtrittsöffnungen 34 ausreichend. Auf weitere teure Schutzmaßnahmen, wie die Anordnung von nur in einer Richtung zu öffnenden Berstscheiben in der Filterkammer 30, kann daher verzichtet werden.
  • Der erfindungsgemäße Gasgenerator gewährleistet somit bei einem konstruktiv einfachen Aufbau eine zuverlässige Reinigung und Kühlung des zum Aufblasen eines Luftsacks verwendeten Gasstroms. Durch den Verzicht auf üblicherweise zur Trennung der Gasgeneratorstufen verwendete Bauteile, wie beispielsweise starre Trennwände, können sowohl Gewichtseinsparungen als auch eine Reduzierung der Zahl der Herstellungsschritte erreicht werden. Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist damit sowohl kostengünstig herstellbar als auch in hohem Maße funktionssicher.

Claims (15)

  1. Gasgenerator (10) zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, mit einem rohrförmigen Gehäuse (12) und zwei in dem Gehäuse (12) angeordneten, einander axial gegenüberliegenden Brennkammern (14, 14'), zwischen denen eine Filterkammer (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brennkammer (14, 14') ein sich, von der jeweiligen Brennkammer (14, 14') aus gesehen, in axialer Richtung verjüngendes Filter (40, 40') zugeordnet ist, wobei die Filter (40, 40') mit ihrem jeweiligen verjüngten Ende direkt aneinander angrenzen und die Filterkammer (30) in wenigstens drei durch die Filter (40, 40') getrennte Expansionsräume (42, 42', 46) teilen.
  2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einer ersten Brennkammer (14) zugeordnete Filter (40) mit dem der jeweils anderen Brennkammer (14') zugeordneten Filter (40') einstückig gebildet ist.
  3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Expansionsräume (42, 42') axial aneinander angrenzen und jeweils mit dem dritten Expansionsraum (46) in unmittelbarer Strömungsverbindung stehen.
  4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial aneinander angrenzenden Expansionsräume (42, 42') jeweils eine sich zur Mitte der Filterkammer (30) hin verjüngende Querschnittsfläche aufweisen.
  5. Gasgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Expansionsraum (46) die axial aneinander angrenzenden Expansionsräume (42, 42') ringförmig umgibt.
  6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Expansionsraum (46) eine zur Mitte der Filterkammer (30) hin zunehmende Querschnittsfläche aufweist.
  7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') aus einem Lochblech gebildet ist.
  8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') aus einem Streckmetall, Gitternetz, Gewirk, Maschengestrick oder einem porösen Sintermaterial gebildet ist.
  9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') mehrschichtig aufgebaut ist.
  10. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') sich stufenweise verjüngt.
  11. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') sich konisch zu einem Kegelstumpf verjüngt.
  12. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') eine wenigstens einen der Expansionsräume (42, 42') umhüllende Seitenwand umfaßt, deren Außenkontur sich zur Mitte der Filterkammer (30) hin in axialer Richtung verjüngt.
  13. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40, 40') aus einem Lochblech mit Gasdurchtrittsöffnungen (44) besteht und ein die Filterkammer (30) umgebender Abschnitt des Gehäuses (12) radiale Austrittsöffnungen (48) aufweist, die axial versetzt zu den Gasdurchtrittsöffnungen (44) im Filter (40, 40') angeordnet sind.
  14. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammern (14, 14') und die Filterkammer (30) durch eine Trennwand (32, 32') mit Gasdurchtrittsöffnungen (34) voneinander getrennt sind.
  15. Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Brennkammern (14, 14') eine separate Anzündeinheit (20, 20') zugeordnet ist.
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