WO1997000794A1 - Gasgenerator für airbag-system mit einem fliehkraft-staubabscheider - Google Patents

Gasgenerator für airbag-system mit einem fliehkraft-staubabscheider Download PDF

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WO1997000794A1
WO1997000794A1 PCT/EP1996/002644 EP9602644W WO9700794A1 WO 1997000794 A1 WO1997000794 A1 WO 1997000794A1 EP 9602644 W EP9602644 W EP 9602644W WO 9700794 A1 WO9700794 A1 WO 9700794A1
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gas
gas generator
chamber
generator according
swirl chamber
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PCT/EP1996/002644
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Brede
Anton Bretfeld
Harald Frank
Josef Kraft
Gerrit Scheiderer
Franz Durst
Dimosthenis Trimis
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Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B60R21/264—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous generation of gas, e.g. pyrotechnic
    • B60R21/2644—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous generation of gas, e.g. pyrotechnic using only solid reacting substances, e.g. pellets, powder

Definitions

  • the invention relates to a gas generator, in particular for inflating a gas bag (airbag) which serves to protect vehicle occupants, according to the preamble of claim 1.
  • a gas generator in particular for inflating a gas bag (airbag) which serves to protect vehicle occupants, according to the preamble of claim 1.
  • a gas generator of the generic type for inflating a gas bag (airbag system) serving to protect vehicle occupants is known from US Pat. No. 4,084,839, in which an ignition element and a gas-generating material are arranged in a housing. When the gas-generating material is ignited by the ignition element, the generated gas and particle stream enters a swirl chamber in which dust is separated by centrifugal force. The cleaned gas flow enters the gas bag via a dip tube immersed centrally in the swirl chamber.
  • a disadvantage of this gas generator is the incomplete cleaning of the gas and particle stream.
  • the invention has for its object to improve a gas generator according to the preamble of claim 1 with a view to optimal cleaning of the gas and particle stream.
  • the gas generator should have a simple construction with a smaller construction volume.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the loading container, the ignition element, the swirl chamber, the immersion tube and the outflow came on a common axis of symmetry and are arranged
  • the swirl chamber, the immersion tube and the outflow chamber form a component to which the loading container is coupled to the ignition element via a connecting element.
  • This embodiment achieves optimal cleaning of the gas and particle stream with a small construction volume and a simple construction.
  • the coupling is advantageously carried out via a clamping ring.
  • This has the advantage that pre-assembled gas generators can be opened cheaply by opening the clamping ring. This is necessary if e.g. the pyrotechnic assemblies such as the ignition element or loading container are to be replaced.
  • the connecting element has a bore, which is connected on the one hand to a predetermined breaking point of the loading container and on the other hand to a distribution space adjacent to the connecting element, the distribution space having openings in the direction of the swirl chamber.
  • a wire mesh molded part arranged in the way of the gas flow is provided in the loading container or in the distribution space.
  • the openings of the distribution space are connected to an annular space coaxially surrounding the swirl chamber, the peripheral wall of the swirl chamber being slit at one or more points over all or part of the width and being bent inward, so that the gas flow is inevitable a tangential inflow into the swirl chamber results.
  • the slotted ends of the swirl chamber expediently overlap.
  • An alternative embodiment is characterized in that the distribution space is connected directly to the swirl chamber via two openings, the swirl chamber consisting of two coiled spiral channels and each opening being connected to a channel.
  • This spiral-shaped guidance of the gas and particle flow increases the angular velocity towards the center while maintaining the flow velocity, thereby making it possible to separate particles of low mass from the gas channel walls.
  • the gas flow is directed through the dip tube into the outflow chamber.
  • the immersion tube can also be designed as a screw (like a cooling coil).
  • cooling elements such as, for example, are advantageously in front of the openings to the annular space and / or in the annular space and / or in the outflow chamber.
  • Wire mesh arranged.
  • the walls of the swirl chamber or of the spiral channels have a roughened surface or pockets. This can be achieved by attaching grids or perforated sheets. As a result, the separation of the particles from the main flow is additionally promoted, especially at low flow speeds, since the particles separate out in the roughened surface or in the pockets, grids or perforated sheets.
  • An alternative embodiment according to the invention is characterized in that the swirl chamber, the outflow chamber and the immersion tube are arranged in a continuous tube and that in the tube at least one tangential bore leads into the swirl chamber, which is connected to a pressure element.
  • the gas-generating material is accommodated in the pressure element.
  • This embodiment is particularly inexpensive to manufacture and has an extremely small construction volume.
  • the pressure element is advantageously integrated in a fastening part flanged to the tube.
  • the pressure element can also be easily replaced in this embodiment.
  • a special embodiment is characterized in that the tube contains two gas generators constructed in mirror image.
  • the ignition element is advantageously integrated in the loading container or the pressure element.
  • Fig. 4 is a spiral dip tube.
  • FIG. 1 a, b show in two sections a gas generator according to the invention which consists of two modules or components.
  • An ignition element 1 and a gas-generating charge 4 in the form of gas pack tablets or pellets are arranged in a first module, the charging container 3.
  • the loading container 3 consists of a cylindrical housing 36, the front end of which is curved.
  • the ignition element 1 is inserted into this arch so that the exit point of the ignition flame of the ignition element 1 is opposite a predetermined breaking point 2 in the arch of the cylindrical housing 36 of the charging container 3.
  • the latter is closed with a loading container cover 5.
  • a wire mesh molded part 8 is arranged like a lid.
  • the gas-generating charge 4 is located between the wire mesh molded part 8 and the ignition element 1. So that the gas-generating charge 4 is fixed, there is a volume compensation 37 made of, for example, a wire mesh between the Wire mesh molding 8 and the gas-generating charge 4 are provided.
  • the loading container 3 is inserted into a cylindrical jacket 38, on the front side of which only the connection socket 39 of the ignition element 1 protrudes. The casing 38 and thus the loading container 3 are fastened to a connecting element 7 via a clamping ring 28.
  • a through hole 6 is made in the center of the connecting element 7.
  • the loading container cover 5 is provided with a predetermined breaking point 29 at this point.
  • connection socket 39 When the electrical ignition element 1 is activated via the connection socket 39, an ignition flame is generated in the ignition element 1, which breaks through the predetermined breaking point 2 of the cylindrical housing 36 of the charging container 3 and which ignites the gas-generating charge 4.
  • the generated gas and particle flow flows through the wire mesh molded part 8 and breaks through the predetermined breaking point 29 in the loading container cover 5 and passes through the bore 6 in the connecting element 7 into a distribution space 30, which will be described later.
  • the wire mesh molded part 8 is inserted in the loading container 3.
  • the mesh size of the wire mesh is much smaller than the size of the gas pack tablets.
  • the lid-like configuration of the wire mesh molding 8 provides the hot gas and particle stream with a much larger wire mesh area than would be the case if the wire mesh molding 8 were in direct contact with the bore 6. This prevents erosion of the wire mesh.
  • a swirl chamber 25 and an immersion tube 18 projecting into it are arranged, via which the cleaned gas flow enters an outflow chamber 27 and from there into the gas bag, not shown.
  • the charging container 3, the ignition element 1, the swirl chamber 25, the immersion tube 18 and the outflow chamber 27 lie on a common axis of symmetry 26.
  • this second component or module also consists of a cylindrical jacket 40 which has the same external dimensions and which together with the cylindrical jacket 38 of the first component via the clamping ring 28 is attached to the connecting element 7.
  • the clamping ring 28 is fastened by means of a fold.
  • a bell-shaped baffle 10 is arranged in front of the bore 6, so that a distribution space 30 is created.
  • openings 12 are provided which open into an annular space 13 which surrounds the swirl chamber 25.
  • cooling elements 11, 14 such as Wire mesh arranged.
  • the peripheral wall 16 of the swirl chamber 25 is slit here at one point over the entire width of the swirl chamber 25 and bent inwards so that an inlet slot 15 results, the two ends overlapping. This inevitably results in a tangential inflow into the swirl chamber 25 for the gas flow.
  • the front ends of the swirl chamber form the baffle plate 10 and a stiffening element 9.
  • the stiffening element 9 is penetrated in the center by an immersion tube 18, which protrudes at one end into the swirl chamber 25 and at the other end into the outflow chamber 27. Via openings 19 distributed around the circumference of the immersion tube 18, the gas flow reaches the outflow chamber 27 and from there via openings 22 in the cylindrical jacket 40 into the gas bag (not shown).
  • the gas generator according to the invention is constructed in a modular design from deep-drawn sheet metal parts and simple turned, embossed or forged parts.
  • FIGS. 1a, b show an alternative embodiment of the gas generator according to the invention.
  • An alternative is that the wire mesh molding 8 is integrated into the distribution space 30 instead of in the loading container 3. This embodiment can of course also be used for the embodiment in FIGS. 1a, b.
  • the vortex chamber is designed as a spiral vortex in FIGS. 2a, b.
  • the swirl chamber is designed as a casting.
  • the openings 12 are each connected to an elongated hole 31a, 31b (see FIG. 2b).
  • Each of these elongated holes 31a, 31b is connected to a spiral channel 32a, 32b, these channels 32a, 32b being wound up in a spiral.
  • Particles of low mass are also separated through these spiral channels, since the angular velocity to the center i.e. to the dip tube 18 is increased. As a result, the particles separate on the outer gas channel walls.
  • the immersion tube 18 extends far into the swirl chamber 25 and fills the axial length of the swirl chamber to approximately 80%.
  • the embodiment according to FIGS. 2a, 2b is identical to that of FIGS. 1a, 1b, so that the same reference numerals also designate the same object.
  • 3a-c show an embodiment in which the swirl chamber 25, the outflow came 27 and the immersion tube 18 are arranged in a continuous tube 33.
  • at least one tangential bore 34 is arranged in the tube 33, which is connected to a pressure element 43.
  • the pressure element 43 is integrated in a fastening part 35 flanged to the tube 33.
  • the gas-generating material, cooling elements and the ignition element are accommodated in the pressure element 43, so that the pressure element 43 forms a "smaller" gas generator.
  • the fastening part 35 consists of two parts which are connected to one another via screws 20.
  • the pipe 33 is guided between the two parts of the fastening part.
  • the gas and particle flow is cleaned according to the "normal vortex" principle, ie as shown in FIGS. 1a, b.
  • the dip tube 18 is in one Partition 23 let in, which is connected by screws 24 to the tube 33.
  • the tube 33 is closed gas-tight by plugs 41 which are screwed into the tube 33 with a seal 42.
  • the tube 33 contains two gas generators constructed in mirror image. This embodiment is particularly suitable for side airbag systems in motor vehicles.
  • FIG. 4 shows a special embodiment of the immersion tube 18.
  • the immersion tube 18 is of helical design (like a cooling coil).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere zum Aufblasen eines dem Schutz von Fahrzeuginsassen dienenden Gassacks, mit einem Ladebehälter (3), in dem ein gaserzeugendes Material (4) angeordnet ist, einem elektrischen Anzündelement (1) zur Anzündung des gaserzeugenden Materials (4), einer Wirbelkammer (25), die als Fliehkraft-Staubabscheider ausgebildet ist und einem auf der Symmetrieachse (26) der Wirbelkammer (25) angeordneten und in diese hineinragendes Tauchrohr (18), über welches der gereinigte Gasstrom über eine Ausströmkammer (27) in den Gassack gelangt. Zur Verbesserung der Reinigungswirkung bei geringen Bauvolumen und einfacher Konstruktion wird vorgeschlagen, daß der Ladebehälter (3), das Anzündelement (1), die Wirbelkammer (25), das Tauchrohr (18) und die Ausströmkammer (27) auf einer gemeinsamen Symmetrieachse (26) angeordnet sind und daß die Wirbelkammer (25), das Tauchrohr (18) und die Ausströmkammer (27) ein Bauteil bilden, an welches der Ladebehälter (3) mit dem Anzündelement (1) über ein Verbindungselement (7) angekoppelt sind.

Description

Gasgenerator für Airbag-Systeme mit einem Fliehkraft-Staubabscheider
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere zum Aufblasen eines dem Schutz von Fahrzeuginsassen dienenden Gassacks (Airbag) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Verbrennung von schlackebildenden Gassätzen in Airbag- Gasgeneratoren entstehen neben Gasen auch feste Stoffe, die in flüssigen oder gasförmigen Zustand versetzt werden. Um zu verhindern, daß diese Stoffe erst beim Austritt aus dem Gasgenerator kondensieren und dadurch den Luftsack zerstören, muß der Gas- und Partikelstrom so im Generator geführt werden, daß die Kondensation zu flüssigen oder festen Stoffen bereits im Generatorinneren erfolgt.
Aus der US 4,084,839 ist ein gattungsgemäßer Gasgenerator zum Aufblasen eines dem Schutz von Fahrzeuginsassen dienenden Gassacks (Airbag-System) bekannt, bei dem in einem Gehäuse ein Anzündelement und ein gaserzeugendes Material angeordnet sind. Bei Zündung des gaserzeugenden Materials durch das Anzündelement gelangt der erzeugte Gas- und Partikelstrom in eine Wirbelkammer in der durch Fliehkraft eine Staubabscheidung erfolgt. Über ein zentral in die Wirbelkammer eintauchendes Tauchrohr gelangt der gereinigte Gasstrom in den Gassack.
Nachteilig an diesem Gasgenerator ist die unvollständige Reinigung des Gas- und Partikelstroms.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf eine optimale Reinigung des Gas- und Partikelstroms zu verbessern. Außerdem soll der Gasgenerator bei einem geringeren Bauvolumen eine einfache Konstruktion aufweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder 10 gelöst. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Ladebehälter, das Anzündelement, die Wirbelkammer, das Tauchrohr und die Ausström kam mer auf einer gemeinsamen Symmetrieachse angeordnet sind und
daß die Wirbelkammer, das Tauchrohr und die Ausström kammer ein Bauteil bilden, an welches der Ladebehälter mit dem Anzündelement über ein Verbindungselement angekoppelt sind.
Durch diese Ausführungsform ist bei einem geringen Bauvolumen und einer einfachen Konstruktion eine optimale Reinigung des Gas- und Partikelstroms erreicht.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ankopplung über einen Spannring. Dies hat den Vorteil, daß fertigmontierte Gasgeneratoren auf billige Weise durch Auftrennen des Spannringes geöffnet werden können. Dies ist erforderlich, wenn z.B. die pyrotechnischen Baugruppen wie Anzündelement oder Ladebehälter ausgetauscht werden sollen.
In bevorzugter Ausführungsform weist das Verbindungselement eine Bohrung auf, die einerseits mit einer Sollbruchstelle des Ladebehälters und andererseits mit einem an das Verbindungselement angrenzenden Verteilerraum in Verbindung steht, wobei der Verteilerraum Öffnungen in Richtung Wirbelkammer aufweist.
Um ein Durchströmen unvollständig umgesetzter Gassatztabletten als gaserzeugendes Material zu verhindern, ist im Ladebehälter oder im Verteilerraum ein im Wege des Gasstroms angeordnetes Drahtgewebe-Formteil vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen des Verteilerraums mit einem die Wirbelkammer koaxial umgebenden Ringraum verbunden, wobei die Umfangswand der Wirbelkammer an einer oder mehreren Stellen über die gesamte oder einen Teil der Breite aufgeschlitzt und nach Innen gebogen ist, so daß sich für den Gasstrom zwangsläufig ein tangentiales Einströmen in die Wirbelkammer ergibt. Zweckmäßigerweise überlappen sich die aufgeschlitzten Enden der Wirbelkammer. Eine alternative Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Verteilerraum über zwei Öffnungen direkt mit der Wirbelkammer verbunden ist, wobei die Wirbelkammer aus zwei aufgewickelten spiralförmigen Kanälen besteht und jede Öffnung mit einem Kanal in Verbindung steht.
Durch diese spiralförmige Führung des Gas- und Partikelstroms wird bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit zum Zentrum hin erhöht und dadurch die Abscheidung von Partikeln niedriger Masse an den Gaskanälwänden möglich.
In der partikelarmen Zone, im Zentrum der Wirbelkammer, wird der Gasstrom durch das Tauchrohr in die Ausströmkammer geleitet. Zur zusätzlichen Kühlung und Feinpartikelabscheidung kann das Tauchrohr auch schraubenförmig (wie Kühlschlange) ausgeführt sein.
Vorteilhafterweise sind in Strömungsrichtung vor den Öffnungen zum Ringraum und/oder im Ringraum und/oder in der Ausströmkammer Kühlelemente wie z.B. Drahtgewebe angeordnet.
Es ist vorteilhaft, wenn die Wände der Wirbelkammer oder der spiralförmigen Kanäle eine aufgerauhte Oberfläche oder Taschen aufweisen. Dies kann durch das Anbringen von Gittern oder Lochblechen erreicht werden. Hierdurch wird besonders bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit die Abscheidung der Partikel vom Hauptstrom zusätzlich gefördert, da sich die Partikel in der aufgerauhten Oberfläche bzw. den Taschen, Gittern oder Lochblechen abscheiden.
Eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Wirbelkammer, die Ausströmkammer und das Tauchrohr in einem durchgehenden Rohr angeordnet sind und daß im Rohr zumindest eine tangentiale Bohrung in die Wirbelkammer führt, die mit einem Druckelement in Verbindung steht. Im Druckelement ist das gaserzeugende Material untergebracht.
Diese Ausführungsform ist besonders kostengünstig herzustellen und hat ein extrem kleines Bauvolumen. Vorteilhafterweise ist das Druckelement in ein an das Rohr angeflanschtes Befestigungsteil integriert. Das Druckelement läßt sich auch bei dieser Ausführungsform leicht auswechseln.
Eine spezielle Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Rohr zwei spiegelbildlich aufgebaute Gasgeneratoren enthält.
In allen Ausführungsformen ist vorteilhafterweise das Anzündelement in dem Ladebehälter bzw. dem Druckelement integriert.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1a,b einen Gasgenerator mit Normalwirbel,
Fig. 2a,b einen Gasgenerator mit Spiralwirbel,
Fig. 3a,b,c zwei spiegelbildlich in einem Rohr angeordnete
Gasgeneratoren und
Fig. 4 ein spiralförmiges Tauchrohr.
Fig. 1 a,b zeigen in zwei Schnitten einen erfindungsgemäßen Gasgenerator, der aus zwei Modulen bzw. Bauteilen besteht. In einem ersten Modul, dem Ladebehälter 3, ist ein Anzündelement 1 und eine gaserzeugende Ladung 4 in Form von Gassatztabletten oder Pellets angeordnet. Der Ladebehälter 3 besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 36, dessen stimseitiges Ende eingewölbt ist. In diese Einwölbung ist das Anzündelement 1 so eingesetzt, daß die Austrittsstelle der Anzündflamme des Anzüπdelements 1 einer Sollbruchstelle 2 in der Einwölbung des zylinderförmigen Gehäuses 36 des Ladebehälters 3 gegenüberliegt. An der dem Anzündelement 1 entgegengesetzen Ende des Ladebehälters 3 ist dieser mit einem Ladebehälterdeckel 5 verschlossen. Vor dem Ladebehälterdeckel 5 ist ein Drahtgewebe-Formteil 8 deckelartig angeordnet. Zwischen dem Drahtgewebe-Formteil 8 und dem Anzündelement 1 befindet sich die gaserzeugende Ladung 4. Damit die gaserzeugende Ladung 4 festliegt, ist ein Volumenausgleich 37 aus z.B. einem Drahtgewebe zwischen dem Drahtgewebe-Formteil 8 und der gaserzeugenden Ladung 4 vorgesehen. Zur Befestigung ist der Ladebehälter 3 in einen zylinderförmigen Mantel 38 eingesetzt, an dessen Stirnseite nur die Anschlußbuchse 39 des Anzündelements 1 herausragt. Über einen Spannring 28 ist der Mantel 38 und damit der Ladebehälter 3 an ein Verbindungselement 7 befestigt.
Im Verbindungselement 7 ist mittig eine durchgehende Bohrung 6 eingebracht. Der Ladebehälterdeckel 5 ist an dieser Stelle mit einer Sollbruchstelle 29 versehen.
Bei Aktivierung des elektrischen Anzündelements 1 über die Anschlußbuchse 39 wird im Anzündelement 1 eine Anzündflamme erzeugt, die die Sollbruchstelle 2 des zylinderförmigen Gehäuses 36 des Ladebehälters 3 durchschlägt und die die gaserzeugende Ladung 4 anzündet. Der erzeugte Gas- und Partikelstrom strömt durch das Drahtgewebe-Formteil 8 und durchschlägt die Sollbruchstelle 29 im Ladebehälterdeckel 5 und gelangt über die Bohrung 6 im Verbindungselement 7 in einen Verteilerraum 30, der später beschrieben wird.
Um ein Durchströmen unvollständig umgesetzter Gassatztabletten zu verhindern, ist das Drahtgewebe-Formteil 8 im Ladebehälter 3 eingesetzt. Die Maschenweite des Drahtgewebes ist dabei wesentlich kleiner als die Größe der Gassatztabletten. Durch die deckelartige Ausgestaltung des Drahtgewebe- Formteils 8 ist dem heißen Gas- und Partikelstrom eine wesentlich größere Drahtgewebefläche zur Verfügung gestellt als dies der Fall wäre, wenn das Drahtgewebe-Formteil 8 direkt an der Bohrung 6 anliegen würde. Eine Erosion des Drahtgewebes wird dadurch verhindert.
Im zweiten Modul bzw. Bauteil des Gasgenerators ist eine Wirbelkammer 25 und ein in dieses hineinragendes Tauchrohr 18 angeordnet, über welches der gereinigte Gasstrom in eine Ausströmkammer 27 gelangt und von dort aus in den nicht gezeigten Gassack. Der Ladebehälter 3, das Anzündelement 1 , die Wirbelkammer 25, das Tauchrohr 18 und die Ausströmkammer 27 liegen dabei auf einer gemeinsamen Symmetrieachse 26.
Dieses zweite Bauteil bzw. Modul besteht ebenfalls wie beim ersten Modul aus einem in den Außenmaßen gleichen zylinderförmigen Mantel 40, der zusammen mit dem zylinderförmigen Mantel 38 des ersten Bauteils über den Spannring 28 am Verbindungselement 7 befestigt ist. Die Befestigung des Spannringes 28 erfolgt über eine Falzung.
Im zweiten Bauteil ist vor der Bohrung 6 ein glockenförmiges Umlenkblech 10 angeordnet, so daß ein Verteilerraum 30 geschaffen ist. Am Rand des Umlenkbleches 10 bzw. des Verteilerraums 30 sind Öffnungen 12 vorgesehen, die in einen Ringraum 13 münden, der die Wirbelkammer 25 umgibt. Vor den Öffnungen 12 und im Ringraum 13 sind Kühlelemente 11 ,14 wie z.B. Drahtgewebe angeordnet.
Die Umfangswand 16 der Wirbelkammer 25 ist hier an einer Stelle über die gesamte Breite der Wirbelkammer 25 aufgeschlitzt und nach Innen gebogen, so daß sich ein Einlaßschlitz 15 ergibt, wobei sich die beiden Enden überlappen. Für den Gasstrom ergibt sich dadurch zwangsläufig ein tangentiales Einströmen in die Wirbelkammer 25.
Die stirnseitigen Enden der Wirbelkammer bilden das Umlenkblech 10 und ein Versteifungselement 9. Das Versteifungselement 9 ist mittig von einem Tauchrohr 18 durchsetzt, welches mit einem Ende in die Wirbelkammer 25 und mit seinem anderen Ende in die Ausströmkammer 27 ragt. Über auf dem Umfang des Tauchrohres 18 verteilte Öffnungen 19 gelangt der Gasstrom in die Ausströmkammer 27 und von dort über Öffnungen 22 im zylinderförmigen Mantel 40 in den nicht gezeigten Gassack. Vor den Öffnungen 22 sind ebenfalls Kühlelemente 21 wie z.B. ein Drahtgewebe angeordnet.
Nachdem der Gas- und Partikelstrom die Bohrung 6 im Verbindungselement 7 durchströmt hat, gelangt er in den Verteiierrraum 30 und von dort aus über die Öffnungen 12 in den Ringraum 13. Über den Einlaßschlitz 15 dringt der Gas- und Partikelstrom schließlich tangential in die Wrbelkammer 25 und wird in Rotation versetzt. Die auf die Partikel wirkenden Zentrifugalkräfte zwingen diese zur Ablagerung an der Wirbelkammerinnenwand 17. Grundsätzlich ist der Gas- und Partikelstrom so zu führen, daß die auf die festen oder flüssigen Partikel wirkenden Zentrifugalkräfte größer als deren Strömungswiderstandskräfte sind. In der partikelarmen Zone, im Zentrum der Wirbelkammer 25, wird der Gasstrom durch das Tauchrohr 18 über die Ausström kam mer 27 in den Gassack gelenkt. Der erfindungsgemäße Gasgenerator ist in modularer Bauweise aus tief gezogenen Blechteilen und einfachen Dreh-, Präge- oder Schmiedeteilen aufgebaut.
Fig. 2a, b zeigen eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators. Eine Alternative besteht darin, daß das Drahtgewebe-Formteil 8 anstatt im Ladebehälter 3 in den Verteilerraum 30 integriert ist. Diese Ausführungsform ist selbstverständlich auch für die Ausführungsform in den Figuren 1a,b anwendbar.
Im Gegensatz zur Ausbildung der Wirbelkammer als Normalwirbel ist in den Figuren 2a,b die Wirbelkammer als Spiralwirbel ausgebildet. Hierzu ist die Wirbelkammer als ein Gußteil ausgebildet. Die Öffnungen 12 sind mit je einer Langlochbohrung 31a, 31b (siehe Fig. 2b) verbunden. Jede dieser Langlochbohrungen 31a, 31b ist mit einem spiralförmigen Kanal 32a, 32b verbunden, wobei diese Kanäle 32a, 32b spiralförmig aufgewickelt sind. Durch diese spiralförmigen Kanäle werden auch Partikel niedriger Masse abgeschieden, da bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit zum Zentrum d.h. zum Tauchrohr 18 hin erhöht wird. Hierdurch scheiden sich die Partikel an den äußeren Gaskanalwänden ab.
Das Tauchrohr 18 ragt bei dieser Ausführungsform weit in die Wirbelkammer 25 hinein und füllt die axiale Länge der Wirbelkammer zu ca. 80 % aus. Ansonsten ist die Ausführungsform gemäß Fig. 2a,2b mit der von Fig. 1a, 1b identisch, so daß gleiche Bezugszeichen auch den gleichen Gegenstand bezeichnen.
Fig. 3a-c zeigen eine Ausführungsform, bei der die Wirbelkammer 25, die Ausström kam mer 27 und das Tauchrohr 18 in einem durchgehenden Rohr 33 angeordnet sind. Für den Eintritt des Gas- und Partikelstroms ist im Rohr 33 zumindest eine tangentiale Bohrung 34 angeordnet, die mit einem Druckelement 43 in Verbindung steht. Das Druckelement 43 ist hierzu in ein an das Rohr 33 angeflanschtes Befestigungsteil 35 integriert. Im Druckelement 43 ist das gaserzeugende Material, Kühlelemente und das Anzündelement untergebracht, so daß das Druckelement 43 einen "kleineren" Gasgenerator bildet. Das Befestigungsteil 35 besteht aus zwei Teilen, die über Schrauben 20 miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Teilen des Befestigungsteils ist das Rohr 33 geführt. Die Reinigung des Gas- und Partikelstroms erfolgt nach dem Prinzip des "Normalwirbels", d.h. wie in Fig. 1a,b gezeigt. Das Tauchrohr 18 ist in einer Trennwand 23 eingelassen, die über Schrauben 24 mit dem Rohr 33 verbunden ist. Endseitig ist das Rohr 33 durch Stopfen 41 gasdicht verschlossen, die in das Rohr 33 mit einer Dichtung 42 eingeschraubt sind.
Fig. 3a, b zeigen speziell eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der das Rohr 33 zwei spiegelbildlich aufgebaute Gasgeneratoren enthält. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Seitenairbagsysteme in Kraftfahrzeugen.
Fig. 4 zeigt eine spezielle Ausführungsform des Tauchrohres 18. Zur zusätzlichen Kühlung und Feinpartikelabscheidung ist das Tauchrohr 18 hier schraubenförmig (wie eine Kühlschlange) ausgebildet.

Claims

Patentansprüche
1.) Gasgenerator, insbesondere zum Aufblasen eines dem Schutz von Fahrzeuginsassen dienenden Gassacks, mit einem Ladebehälter (3), in dem ein gaserzeugendes Material (4) angeordnet ist, einem elektrischen Anzündelement (1) zur Anzündung des gaserzeugenden Materials (4), einer Wirbelkammer (25), die als Fliehkraft-Staubabscheider ausgebildet ist und einem auf der Symmetrieachse (26) der Wirbelkammer (25) angeordneten und in diese hineinragendes Tauchrohr (18) über welches der gereinigte Gasstrom über eine Ausström kam mer (27) in den Gassack gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladebehälter (3), das Anzündelement (1), die
Wirbelkammer (25), das Tauchrohr (18) und die Ausströmkammer (27) auf einer gemeinsamen Symmetrieachse (26) angeordnet sind und
daß die Wirbelkammer (25), das Tauchrohr (18) und die
Ausströmkammer (27) ein Bauteil bilden, an welches der Ladebehälter (3) mit dem Anzündelement (1) über ein
Verbindungselement (7) angekoppelt sind.
2.) Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung über einen Spannring (28) erfolgt.
3.) Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) eine Bohrung (6) aufweist, die einerseits mit einer Sollbruchstelle (29) des Ladebehälters (3) und andererseits mit einem an das Verbindungselement (7) angrenzenden Verteilerraum (30) in Verbindung steht, wobei der Verteilerraum (30) Öffnungen (12) in Richtung
Wirbelkammer (25) aufweist.
4.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ladebehälter (3) oder im Verteilerraum (30) ein im Wege des Gasstroms angeordnetes Drahtgewebe-Formteil (8) vorgesehen ist.
5.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12) des Verteilerraums (30) mit einem die Wirbelkammer (25) koaxial umgebenden Ringraum (13) verbunden sind.
6.) Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umfangswand (16) der Wirbelkammer (25) an einer oder mehreren Stellen über die gesamte oder einen Teil der Breite aufgeschlitzt und nach Innen gebogen ist, so daß sich für den Gasstrom zwangsläufig ein tangentiales Einströmen in die Wirbelkammer (25) ergibt.
7.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerraum (30) über zwei Öffnungen (31a,31b) direkt mit der Wirbelkammer (25) verbunden ist, wobei die Wirbelkammer (25) aus zwei aufgewickelten spiralförmigen Kanälen
(32a,32b) besteht und jede Öffnung (31 a,31b) mit einem Kanal (32a,32b) in Verbindung steht.
8.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor den Öffnungen
(12,31a,31b) und/oder im Ringraum (13) und/oder in der Ausströmkammer (27) Kühlelemente wie z.B. Drahtgewebe (11 ,14,21) angeordnet sind.
9.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Wirbelkammer (25) oder der spiralförmigen Kanäle (32a,32b) eine aufgerauhte Oberfläche oder Taschen aufweisen.
10.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wänden der Wirbelkammer (25) oder der spiralförmigen Kanäle (32a,32b) Gitter oder Lochbleche angebracht sind.
11.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennezeichnet, daß das Tauchrohr (18) schraubenförmig ausgebildet ist.
12.) Gasgenerator, insbesondere zum Aufblasen eines dem Schutz von Fahrzeuginsassen dienenden Gassacks, mit einem Druckelement (43), in dem ein gaserzeugendes Material angeordnet ist, einem elektrischen Anzündelement zur Anzündung des gaserzeugenden Materials, einer Wirbelkammer (25), die als Fliehkraft-Staubabscheider ausgebildet ist und einem auf der Symmetrieachse (26) der Wirbelkammer (25) angeordneten und in diese hineinragendes Tauchrohr (18) über welches der gereinigte
Gasstrom über eine Ausströmkammer (27) in den Gassack gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (25), die Ausströmkammer (27) und das Täuchrohr (18) in einem durchgehenden Rohr (33) angeordnet sind und
daß im Rohr (33) zumindest eine tangentiale Bohrung (34) in die Wrbelkammer (25) führt, die mit dem Druckelement (43) in Verbindung steht.
13.) Gasgenerator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (43) in ein an das Rohr (33) angeflanschtes Befestigungsteil (35) integriert ist.
14.) Gasgenerator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (33) zwei spiegelbildlich aufgebaute Gasgeneratoren enthält.
15.) Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzündelement (1) in den Ladebehälter (3) bzw. in das Druckelement (43) integriert ist.
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