DE29713285U1 - Gas generator - Google Patents
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25. Juli 1997July 25, 1997
TEMIC Bayern-Chemie Airbag GmbH
Wernher-von-Braun-Straße. 1
D-84544 Aschau am InnTEMIC Bayern-Chemie Airbag GmbH
Wernher-von-Braun-Strasse. 1
D-84544 Aschau am Inn
Unser Zeichen: T 8138 DE
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10 Our reference: T 8138 DE
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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, mit einer Brennkammer, einen diese umgebenden Raum, eine Zwischenwand, welche die Brennkammer und den Raum voneinander trennt und Durchströmöffnungen für in der Brennkammer erzeugtes Gas aufweist, und einem die Zwischenwand im Bereich wenigstens einer Durchströmöffnung umgebenden Ring, der bei niedriger Ausgangstemperatur des Gasgenerators wenigstens einige Durchströmöffnungen mehr verschließt als bei höherer Ausgangstemperatur.The invention relates to a gas generator, in particular for vehicle occupant restraint systems, with a combustion chamber, a space surrounding it, an intermediate wall which separates the combustion chamber and the space from one another and has flow openings for gas generated in the combustion chamber, and a ring which surrounds the intermediate wall in the region of at least one flow opening and which closes at least some more flow openings at a low initial temperature of the gas generator than at a higher initial temperature.
Gasgeneratoren für Fahrzeuginsassen-Rückhaltesysteme, z.B. zum Aufblasen eines Gassacks, müssen bei extrem unterschiedlichen Temperaturen gleichermaßen gut arbeiten. Dies heißt, daß sie z.B. bei -350C Außentemperatur einen nahezu ebenso hohen GassacMnnendruck nahezu ebenso schnell schaffen sollten, wie bei einer Umgebungstemperatur von 850C. Diese gewünschte Eigenschaft ist jedoch schwer realisierbar, da der Treibstoff in der Brennkammer bei hohen Temperaturen wesentlich schneller und vollständiger abbrennt als bei sehr tiefen Temperaturen. Da ein stets gleichbleibender Druckverlauf, der unabhängig von der Ausgangstemperatur des Gasgenerators vor dem Zünden ist, nicht erzielbar ist, müssen Kompromisse eingegangen werden, was die durch den Gasgenerator erzielbaren Druckverläufe bei niedrigen und hohen Temperaturen anbelangt.Gas generators for vehicle occupant restraint systems, eg for inflating a gas bag, must work equally well at extremely different temperatures. This means that, for example, at an outside temperature of -35 0 C they should create an internal gas bag pressure that is almost as high and almost as fast as at an ambient temperature of 85 0 C. However, this desired property is difficult to achieve because the fuel in the combustion chamber burns much faster and more completely at high temperatures than at very low temperatures. Since a constant pressure curve that is independent of the initial temperature of the gas generator before ignition cannot be achieved, compromises must be made with regard to the pressure curves that can be achieved by the gas generator at low and high temperatures.
Ein gattungsgemäßer Gasgenerator ist aus der DE 38 42 145 Al bekannt. Bei diesem Gasgenerator ist der Ring zur Veränderung des wirksamen Querschnitts der Überströmöffnungen mit einem gewendelten Temperaturelement gekoppelt, das den Ring bei Temperaturänderungen drehen kann und somit die Durchströmöffnungen mehr oder weniger verschließt.A gas generator of this type is known from DE 38 42 145 Al. In this gas generator, the ring for changing the effective cross-section of the overflow openings is coupled to a coiled temperature element that can rotate the ring when the temperature changes and thus more or less closes the flow openings.
Die Erfindung schafft einen Gasgenerator, der noch einfacher aufgebaut ist und noch kostengünstiger hergestellt werden kann als der bekannte Gasgenerator. Dies wird bei einem Gasgenerator der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Ring in einer radialen Führung aufgenommen ist, einen anderen Temperaturkoeffizienten als die Zwischenwand hat und aufgrund der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten temperaturabhängig die Durchströmöffnungen mehr oder weniger freigibt. Während beim bekannten Gasgenerator der Ring und die Zwischenwand denselben Temperaturkoeffizienten haben müssen, damit eine Abdichtung erfolgen kann, wird beim erfindungsgemäßen Gasgenerator der gegenteilige Weg beschritten. Es ist kein eigenes, temperaturempfindliches Antriebselement notwendig, um den Ring zu bewegen, sondern der Ring und die Zwischenwand bewegen sich relativ zueinander ohne separates Antriebselement, nur aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten. Die Differenzen des Abbrandverhaltens bei niedrigen und hohen Ausgangstemperaturen und die gesamte Leistungscharakteristik des Gasgenerators können damit über einen großen Temperaturbereich in engen Grenzen gehalten werden. Der erfindungsgemäße Gasgenerator kann im geforderten Temperaturbereich im wesentlichen stets gleiche Leistung bringen.The invention creates a gas generator that is even simpler in design and can be manufactured even more cost-effectively than the known gas generator. This is achieved in a gas generator of the type mentioned at the beginning by the ring being accommodated in a radial guide, having a different temperature coefficient than the partition wall and, depending on the temperature, openings to a greater or lesser extent due to the different temperature coefficients. While in the known gas generator the ring and the partition wall must have the same temperature coefficient so that a seal can be created, the opposite approach is taken in the gas generator according to the invention. No separate, temperature-sensitive drive element is necessary to move the ring, but the ring and the partition wall move relative to one another without a separate drive element, only due to their different temperature coefficients. The differences in the combustion behavior at low and high initial temperatures and the overall performance characteristics of the gas generator can thus be kept within narrow limits over a large temperature range. The gas generator according to the invention can essentially always deliver the same performance in the required temperature range.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Reihen von Durchströmöffnungen vorgesehen, wobei die Durchströmöffnungen einer Reihe durch den Ring zumindest teilverdeckt, bei niedrigen Ausgangstemperaturen vorzugsweise sogar ganz verschlossen werden.Preferably, at least two axially spaced rows of flow openings are provided, wherein the flow openings of one row are at least partially covered by the ring, and preferably even completely closed at low initial temperatures.
Eine einfache, kostengünstige Ausgestaltung der radialen Führung sieht vor, daß sie einen umlaufenden U-Querschnitt hat, mit zwei radialen Schenkeln, deren freier Rand jeweils an der ZwischenwandA simple, cost-effective design of the radial guide provides that it has a circumferential U-section, with two radial legs, the free edge of which is attached to the intermediate wall
-3--3-
anliegt. Der Raum um die Brennkammer herum ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung als Filterraum vorgesehen, in dem ein darin vorgesehener Filter durch die radiale Führung zusätzlich
lagefixiert ist, so daß die radiale Führung eine Doppelfunktion hat.
5According to one embodiment of the invention, the space around the combustion chamber is provided as a filter space in which a filter provided therein is additionally fixed in position by the radial guide, so that the radial guide has a dual function.
5
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made. In the drawings:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators,Fig. 1 is a cross-sectional view through an embodiment of the gas generator according to the invention,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 1 gekennzeichneten Bereichs,Fig. 2 is an enlarged sectional view of the area marked in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des beim erfmdungsgemäßen Gasgenerator eingesetzten Rings, der aus einem Flachmaterial gebogen wird, undFig. 3 is a perspective view of a first embodiment of the ring used in the gas generator according to the invention, which is bent from a flat material, and
Fig. 4 eine andere Ausgestaltung des Rings, der ebenfalls aus einem Flachmateriai hergestellt ist.Fig. 4 shows another design of the ring, which is also made of a flat material.
In Fig. 1 ist ein Ringgasgenerator zum Entfalten eines Fahrer-Gassacks gezeigt, der ein Unterteil 3 und ein darauf gestecktes Oberteil 5 aufweist. Vom Unterteil ragt eine zylindrische Zwischenwand 7 in axialer Richtung zum Oberteil 5. Eine Brennkammer 9 wird durch das Unterteil 3 mit der angeformten Zwischenwand 7 und das Oberteil 5 begrenzt. In der Brennkammer ist Brennstoff 11 in Tablettenform angeordnet. Eine zentrisch angeordnete Zündeinheit 13 ragt in das Innere der Brennkammer 9. Im Oberteil 5 ist eine Selbstzündeinheit 15 untergebracht. Radial außerhalb der Zwischenwand 7 ist ein Gehäuseteil 17 vorgesehen, das an einem Ende am Oberteil 5 und am anderen Ende am Unterteil 3 gasdicht befestigt ist und einen Filterraum 19 begrenzt. In der Zwischenwand 7 sind zwei Reihen von Durchströmöffnungen 21, 23 vorgesehen, die axial voneinander beabstandet sind und über die das erzeugte Gas in den Filterraum strömen kann. Die Durchströmöffnungen 21 der oberen Reihe haben dabei einen größeren Querschnitt als die Durchströmöffnungen 23 der unteren Reihe. Im Gehäuseteil 17 sind ferner Ausströmöffnungen 25 vorgesehen.Fig. 1 shows a ring gas generator for unfolding a driver's gas bag, which has a lower part 3 and an upper part 5 placed on it. A cylindrical partition wall 7 protrudes from the lower part in the axial direction to the upper part 5. A combustion chamber 9 is delimited by the lower part 3 with the molded-on partition wall 7 and the upper part 5. Fuel 11 in tablet form is arranged in the combustion chamber. A centrally arranged ignition unit 13 protrudes into the interior of the combustion chamber 9. A self-ignition unit 15 is housed in the upper part 5. A housing part 17 is provided radially outside the partition wall 7, which is attached gas-tight at one end to the upper part 5 and at the other end to the lower part 3 and delimits a filter chamber 19. In the intermediate wall 7, two rows of flow openings 21, 23 are provided, which are axially spaced from one another and through which the generated gas can flow into the filter chamber. The flow openings 21 of the upper row have a larger cross-section than the flow openings 23 of the lower row. In addition, outflow openings 25 are provided in the housing part 17.
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Stromaufwärts der Durchströmöffnungen 21, 23 und der Auströmöffnungen 25 ist ein erster Filter 27 bzw. zweiter Filter 29 angeordnet. Die Durchströmöffnungen 23 werden radial außenseitig von einem Ring 31 in dem in Figur 1 dargestellten Zustand komplett verschlossen. Der Ring 31 ist in einer radialen Führung 33 radial verschiebbar aufgenommen, wobei die Führung 31 zwei in radialer Richtung verlaufende Schenkel hat, die mit ihrem freien Rand an der Zwischenwand 7 außenseitig anliegen. Die Führung 33 dient auch dazu, den zweiten Filter 29 in axialer Richtung zu fixieren. Der obere, umlaufende Schenkel weist an seinem Umfang verteilt mehrere Ausnehmungen 35 auf, die in dem in Figur 1 gezeigten Zustand jedoch durch die radiale Oberseite des Rings 31 verschlossen sind.A first filter 27 or second filter 29 is arranged upstream of the through-flow openings 21, 23 and the out-flow openings 25. The through-flow openings 23 are completely closed radially on the outside by a ring 31 in the state shown in Figure 1. The ring 31 is accommodated in a radial guide 33 so that it can be moved radially, the guide 31 having two legs running in the radial direction, which rest with their free edge on the outside of the intermediate wall 7. The guide 33 also serves to fix the second filter 29 in the axial direction. The upper, circumferential leg has several recesses 35 distributed around its circumference, which are, however, closed by the radial top of the ring 31 in the state shown in Figure 1.
Der Ring 31 ist aus einem Material mit größerem Temperaturausdehnungskoeffizienten als der der Zwischenwand 7. Bei einer niedrigen Ausgangstemperatur des Gasgenerators (gemeint ist damit die Gasgeneratortemperatur vor dessen Zündung) sind die Geometrie des Ringes 31 so auf den Außendurchmesser der Zwischenwand 7 sowie der Temperaturkoeffizient des Ringes 31 so auf den der Zwischenwand 7 abgestimmt, daß, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, der Ring 31 die Durchströmöffnungen 23 vollständig verschließt. Bei höheren Ausgangstemperaturen jedoch dehnt sich der Ring 31 so weit gegenüber der Zwischenwand 7 aus, daß ein ringförmiger Spalt zwischen Außenseite der Zwischenwand 7 und Innenseite des Rings 31 entsteht.The ring 31 is made of a material with a higher thermal expansion coefficient than that of the intermediate wall 7. At a low initial temperature of the gas generator (this means the gas generator temperature before it is ignited), the geometry of the ring 31 is matched to the outer diameter of the intermediate wall 7 and the temperature coefficient of the ring 31 is matched to that of the intermediate wall 7 so that, as shown in Figures 1 and 2, the ring 31 completely closes the flow openings 23. At higher initial temperatures, however, the ring 31 expands so far relative to the intermediate wall 7 that an annular gap is created between the outside of the intermediate wall 7 and the inside of the ring 31.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gasgenerators wird im folgenden, zuerst ausgehend von niedrigen Ausgangstemperaturen im Bereich von -1O0C bis -350C erläutert. Nach Zündung des Brennstoffs 31 strömt das erzeugte Gas durch den ersten Filter 27 und ausschließlich über die Durchströmöffnungen 21 in den Filterraum 19, wo es nochmals gefiltert wird und über die Ausströmöffnungen 25 in den Gassack gelangt.The functioning of the gas generator according to the invention is explained below, initially starting from low starting temperatures in the range of -10 0 C to -35 0 C. After ignition of the fuel 31, the gas generated flows through the first filter 27 and exclusively via the flow openings 21 into the filter chamber 19, where it is filtered again and reaches the gas bag via the outlet openings 25.
Da die Durchströmöffnungen 23 verschlossen sind, ist die gesamte zur Verfügung stehende Fläche der Durchströmöffnungen so klein, daß sich der Brennkammerdruck erhöht, was zu einem besseren Anbrennen des Treibstoffs 11 und verbesserten Abbrandverhalten desselben führt.Since the flow openings 23 are closed, the total available area of the flow openings is so small that the combustion chamber pressure increases, which leads to better burning of the fuel 11 and improved combustion behavior thereof.
-5--5-
Bei relativ hohen Temperaturen ergibt sich der bereits erwähnte Spalt zwischen dem Ring 31 und der Zwischenwand 7, indem sich, wie in Figur 2 durch einen in entgegengesetzte Richtungen weisenden Doppelpfeil gezeigt ist, der Ring 31 radial nach außen in der Führung 33 aufweitet. Dadurch kann auch über die Durchströmöffnungen 23 Gas in das Innere der Führung und über die Ausnehmungen 35 in den Filterraum 19 gelangen. Die gesamte zur Verfügung stehende Querschnittsfläche der Durchströmöffnungen 21, 23 wird durch Freilegen der Durchströmöffnungen 23 so vergrößert, daß der Brennkammerdruck sinkt. Mit zunehmender Temperatur werden auch die Durchströmöffnungen 23 und die Ausnehmungen 35 immer mehr freigelegt, so daß sich trotz stark unterschiedlicher Temperaturen ein stets nahezu konstanter Gassackinnendruck sowie ein in engen Grenzen vorbestimmter Druckverlauf ergibt.At relatively high temperatures, the aforementioned gap between the ring 31 and the intermediate wall 7 occurs when, as shown in Figure 2 by a double arrow pointing in opposite directions, the ring 31 expands radially outward in the guide 33. This also allows gas to enter the interior of the guide via the flow openings 23 and into the filter chamber 19 via the recesses 35. The total available cross-sectional area of the flow openings 21, 23 is increased by exposing the flow openings 23 so that the combustion chamber pressure drops. As the temperature increases, the flow openings 23 and the recesses 35 are also increasingly exposed, so that despite greatly varying temperatures, an almost constant internal gas bag pressure and a pressure curve predetermined within narrow limits are always achieved.
Der Ring 31 wird vorzugsweise aus einem Flachmaterial gebogen, wieThe ring 31 is preferably bent from a flat material, such as
es in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform werden die aneinandergrenzenden freien Enden zusammengeschweißt, und bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform vernietet.as shown in Figures 3 and 4. In the embodiment shown in Figure 3, the adjacent free ends are welded together, and in the embodiment shown in Figure 4, they are riveted.
Der Ring 31 ist relativ dünn, er sollte jedoch genügend Stabilität haben, um durch den Gasdruck nicht aufgeweitet zu werden.The ring 31 is relatively thin, but it should have sufficient stability so that it is not expanded by the gas pressure.
Das anhand des Ausführungsbeispiels gezeigte Prinzip des temperaturabhängigen Öffnens und Schließens von Durchströmöffnungen ist auch auf Hybrid-Gasgeneratoren anwendbar, bei denen dann entsprechend ebenfalls die Überströmöffnungen vollständig oder teilweise durch einen radial verschiebbar gelagerten Ring mehr oder weniger geöffnet werden können.The principle of temperature-dependent opening and closing of flow openings shown in the exemplary embodiment can also be applied to hybrid gas generators, in which the overflow openings can then also be opened completely or partially by a radially displaceable ring.
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Wernher-von-Braun-Straße. 1
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| DE29713285U DE29713285U1 (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Gas generator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971106 |
|
| R163 | Identified publications notified |
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