DE4135547A1 - Gasgenerator, insbesondere fuer ein aufblasbares aufprallkissen zum schutz eines kraftfahrzeug-insassen vor verletzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallkissen zum Schutz eines Kraftfahrzeug-Insassen vor Verletzungen, mit einem Ge­ häuse, einem im Gehäuse untergebrachten verbrennbaren gasentwickelnden Material zum Erzeugen von Druckgas, einer zündbaren Anzündladung für das gasentwickelnde Material und einem in dem Gehäuse angeordneten Verbren­ nungsraum, in dem das gasentwickelnde Material ver­ brennt, wobei das dabei entstehende Druckgas über min­ destens eine Austrittsöffnung in der Gehäusewand aus­ tritt.

Bei den derzeit verwendeten Gasgeneratoren für aufblas­ bare Aufprallkissen (auch "Airbag" genannt) wird als brennbares gasentwickelndes Material eine Ladung in Tabletten- oder Scheibenform verwendet. Beim Zünden erzeugt dieser Gassatz das Nutz- oder Druckgas zum Aufblasen des Aufprallkissens. Der Nachteil bei der Verbrennung fester gasentwickelnder Materialien besteht in dem recht hohen bei der Verbrennung entstehenden Schlackenanteil, der mehr als 50% der eingesetzten Gas­ satzmasse ausmacht. Aufgrund der Schlacke- und Staub­ bildung bei der Verbrennung sind aufwendige Filterstufen im Gasgenerator erforderlich, um Schlacke- und Staub­ partikel zurückzuhalten. Andernfalls würde beim Austritt dieser Partikel das Aufprallkissen beschädigt und die Insassen in Gefahr gebracht werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasgene­ rator, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallkissen zum Schutz eines Kraftfahrzeug-Insassen vor Verletzungen zu schaffen, bei dem Schlackerückhalteeinrichtungen nicht erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gasgenerator der ein­ gangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem als gasent­ wickelndes Material Flüssiggas eingesetzt wird, das bei Zündung kontrolliert in den Verbrennungsraum hineinge­ langt und in diesem verbrennt.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator weist ein Gehäuse auf, in dem in einem Vorratsraum Flüssiggas als gasent­ wickelndes Material eingebracht ist. Bei dem Flüssiggas handelt es sich um ein Material, das unter Normalbe­ dingungen (Zimmertemperatur und Normaldruck) im gas­ förmigen Aggregatzustand vorliegt und aufgrund des Druckes, unter dem es im Vorratsraum steht, verflüssigt ist. Dieses unter Druck stehende Flüssiggas wird kon­ trolliert in den zum Vorratsraum benachbarten Verbren­ nungsraum des Gehäuses eingespritzt. Kurz vor bzw. mit dem Einlaß des Flüssiggases in den Verbrennungsraum wird eine Anzündvorrichtung mit einer Anzündladung gezündet. Die Anzündschwaden und heißen Verbrennungsgase entzünden das Flüssiggas, das aufgrund der auftretenden Expansion im Verbrennungsraum verdampft bzw. sich verflüchtigt. Das brennbare Flüssiggas verbrennt im Verbrennungsraum, ohne daß feste Partikel zurückbleiben. Auf Filterstufen, die der mindestens einen Austrittsöffnung der Gasgenera­ tor-Gehäusewand vorgelagert sind, kann bei dem erfin­ dungsgemäßen Gasgenerator daher verzichtet werden. So­ fern Filterstufen vorgesehen sind, dienen diese aus­ schließlich Kühlzwecken. Die Kühlung kann aber auch auf andere Weise erfolgen, indem etwa dem Verbrennungsraum ein Verteilerraum des Gehäuses nachgeschaltet ist, von dem aus die Verbrennungsgase über die mindestens eine Austrittsöffnung nach außen gelangen.

Die zeitliche Abfolge, in der sowohl die Anzündschwaden der Anzündladung als auch das Flüssiggas in den Verbren­ nungsraum eingelassen werden, erfolgt vorteilhafterweise über ein bei Verbrennung der Anzündladung durch den da­ mit verbundenen Druckanstieg vorbewegtes Element in Form eines Kolbens. Der Kolben bewegt sich bei gezündeter Anzündladung auf die den Vorratsraum von der Verbren­ nungskammer trennende Trennwand zu und durchstößt diese lokal. Das in Bewegungsrichtung vordere Ende des Kolbens ist derart ausgebildet, daß bei die Trennwand durch­ stoßendem Kolben Flüssiggas aus dem Vorratsraum in den Verbrennungsraum eintritt. Demgegenüber ist das hintere Ende des Kolbens derart ausgebildet, daß die Verbren­ nungsgase der Anzündladung in den Verbrennungsraum ein­ dringen, wenn der Kolben mit seinem vorderen Ende in die Trennwand hineingetrieben ist. Durch ein einziges Element, nämlich den Kolben, kann damit auf vergleichs­ weise einfache Art eine genaue zeitliche Steuerung des Eindringens von Flüssiggas und Verbrennungsgasen erzielt werden. Die Ausgestaltung der Enden des Kolbens kann dabei so getroffen sein, daß entweder das Flüssiggas oder die Verbrennungsgase der Anzündladung zuerst oder gleichzeitig in den Verbrennungsraum hineinströmen.

Zur Einleitung des Flüssiggases und der Verbrennungsgase in den Verbrennungsraum sind an den Enden des Kolbens vorteilhafterweise mindestens ein Flüssiggaskanal und mindestens ein Zündkanal vorgesehen. Bei die Trennwand durchstoßenden vorderen Kolbenende ist der Vorratsraum über den mindestens einen Flüssiggaskanal mit dem Ver­ brennungsraum verbunden; das unter einem bestimmten Überdruck stehende Flüssiggas gelangt über den Flüssig­ gaskanal aus dem Vorratsraum in den Verbrennungsraum. Am hinteren Ende des Kolbens ist dieser mit mindestens einem Zündkanal versehen, über den der Verbrennungsraum mit einem Vorverbrennungsraum verbunden ist, in dem die Anzündvorrichtung mit der Anzündladung untergebracht ist.

Vorzugsweise ist der Kolben in dem Vorverbrennungsraum bewegbar geführt, wobei er an der Innenfläche der den Vorverbrennungsraum begrenzenden Wand anliegt. Dieser Vorverbrennungsraum mündet in den Verbrennungsraum, so daß der mindestens eine Zündkanal, der in der hinteren Stirnfläche des Kolbens beginnt und in der Kolbenum­ fangsfläche endet, solange durch die Vorverbrennungs­ raumwand verschlossen ist, bis die Öffnung des Zünd­ kanals in der Kolbenumfangsfläche über die Verbindungs­ kante zwischen Vorverbrennungsraum und Verbrennungsraum hinaus bewegt ist.

Vorzugsweise sind mehrere Zündkanäle vorgesehen, die schräg zur Längsachse des Kolbens verlaufen und in einem zentralen Bereich der hinteren Stirnfläche des Kolbens beginnen, um in der Kolbenumfangsfläche zu enden. Der Flüssiggaskanal besteht vorzugsweise aus zwei Abschnit­ ten, nämlich einem axial zum Kolben verlaufenden ersten Abschnitt, der nach Art einer in die vordere Stirnfläche des Kolbens eingebrachten Sackbohrung ausgebildet ist. Das in dem Kolben befindliche Ende dieses ersten Flüs­ siggaskanalabschnitts ist mit mehreren radial verlaufen­ den zweiten Flüssiggaskanalabschnitten verbunden, die in der Kolbenumfangsfläche enden. Durch die hier beschrie­ benen Arten der Ausbildung der Flüssiggaskanäle und der Zündkanäle wird ein Ausströmen von Flüssiggas und Ver­ brennungsgasen der Anzündladung zu allen Seiten um den Kolben herum in dessen sich durch den Verbrennungsraum erstreckenden Bereich erzielt. Damit entsteht im gesam­ ten Verbrennungsraum eine gleichmäßige Zündung des Flüs­ siggases.

Vorteilhafterweise ist die Trennwand zwischen dem Ver­ brennungsraum und dem Vorratsraum bewegbar ausgebildet. Dadurch wird erreicht, daß mit steigendem Innendruck im Verbrennungsraum die Trennwand in den Vorratsraum hin­ einbewegt wird, um diesen volumenmäßig zu verkleinern. Bei Vorbewegung der Trennwand wird auf das in dem Vor­ ratsraum befindliche Flüssiggas Druck ausgeübt, aufgrund dessen weiteres Flüssiggas über den Flüssiggaskanal aus dem Vorratsraum in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Die heißen Verbrennungsgase des Verbrennungsraumes zünden dabei das jeweils austretende und sich dabei ver­ flüchtigende Flüssiggas, so daß eine sich selbst unter­ haltende Verbrennung im Verbrennungsraum abläuft. Der Druck der Verbrennungsgase auf die Trennwand kann durch die Anzahl der in der Verbrennungsraumwand ausgebildeten Austrittsöffnungen und deren Größe beeinflußt werden. Damit läßt sich auch die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der die Trennwand vorbewegt wird.

Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasgenera­ tors mit bewegbarer Trennwand ist in vorteilhafter Wei­ terbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Kolben an seinem in die Trennwand eingetriebenen Ende fest und unlösbar mit der Trennwand verbunden ist, sich also mit dieser mitbewegt. Dies hat den Vorteil, daß für die Aus­ strömung des Flüssiggases aus dem Vorratsraum in den Verbrennungsraum über den gesamten Verbrennungsprozeß hin die gleichen Bedingungen gelten, was die Dimensio­ nierung des Flüssiggaskanals betrifft. Bei einem Heraus­ gleiten des Kolbens aus der Trennwand bei deren Bewegung würde schlagartig eine im Querschnitt wesentlich größere Verbindung zwischen Vorratsraum und Verbrennungsraum geschaffen werden. Dies würde sich unter Umständen nach­ teilig auf den weiteren Verbrennungsprozeß auswirken.

Die Verbindung zwischen dem Kolben und der Trennwand erfolgt vorzugsweise infolge von Klemmwirkung zwischen Kolben und Trennwand. Der Kolben, der bei bewegbarer Trennwand mit dieser mitbewegt werden soll, wird an seinem hinteren Ende nicht gehalten, sondern ist inso­ weit frei bewegbar. Beim Durchstoßen der Trennwand ent­ steht zur klemmenden Verbindung von Trennwand und Kolben ein Loch mit sich zum Vorratsraum hin verjüngendem Durchmesser. Die Ausbildung eines derartigen Durchstoß­ loches kann beispielsweise durch entsprechende Vorbe­ handlung der Trennwand erzielt werden.

Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der Durchstoß­ stelle der Trennwand besteht darin, daß die Trennwand im Bereich ihrer Durchstoßstelle eine verringerte Wand­ stärke aufweist. Damit setzt die Trennwand dem Kolben beim Durchstoßen einen geringeren Widerstand entgegen. Die Trennwand ist im Bereich ihrer verdünnten Durchstoß­ stelle mit einer sich konisch verjüngenden Ausnehmung versehen, die auf der dem Kolben zugewandten Seite der Trennwand ausgebildet ist. Bei konisch sich verjüngendem vorderen Ende des Kolbens verkeilt sich dieses Kolben­ ende bei durchstoßener Trennwand mit dem Umfangsrand der Ausnehmung, so daß sich Kolben und Trennwand klemmend verbinden. Diese Klemmkraft muß ausreichend sein, um ein Lösen des Kolbens bei ansteigendem Flüssiggasdruck in­ folge der Vorbewegung der Trennwand zu verhindern.

Statt einer bewegbaren Trennwand kann gemäß einer weite­ ren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Vor­ ratsraum auch ein Behälter verwendet werden, der in dem Gehäuse untergebracht ist und sich bei Druckbeaufschla­ gung verformt. Auch bei dieser Ausgestaltung der Erfin­ dung bewegt sich der Kolben, der in dem den Vorratsraum von dem Verbrennungsraum trennenden Wandabschnitt des Behälters eingedrungen ist, sich mit dem Behälter bei dessen Verformung. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß nicht für eine Führung der Trennwand gesorgt werden muß, die mitunter konstruktiv aufwendig sein kann, um Verkantungen der Trennwand zu vermeiden.

Um die Form desjenigen Behälterwandabschnittes bei Ver­ formung des Behälters im wesentlichen beizubehalten, den der Kolben durchstoßen hat und mit dem er klemmend ver­ bunden ist, ist vorteilhafterweise auf der Außenseite dieses Behälterwandabschnittes (Innenfläche des Verbren­ nungsraums) eine formstabile Druckplatte angeordnet, über die der Behälter bei Druckbeaufschlagung der Druck­ platte verformt wird und sich zusammenfaltet, ohne daß der Behälterwandabschnitt im Bereich der Druckplatte wesentlich verformt wird. Damit kann der zuverlässige Sitz des Kolbenendes in der Behälterwand gewährleistet werden.

Der erfindungsgemäße Gasgenerator wurde bisher für den Fall beschrieben, daß das Flüssiggas in einem einzigen Vorratsbehälter bzw. Vorratsraum im Gehäuse unterge­ bracht ist. Der Begriff Flüssiggas ist im Rahmen dieser Erfindung derart zu verstehen, daß darunter auch Flüs­ siggasgemische fallen. Bei einem Flüssiggasgemisch, das aus mehreren Flüssiggaskomponenten besteht, liegt dieses Flüssiggasgemisch bereits vermischt in dem Vorratsbehäl­ ter bzw. im Vorratsraum vor. Mitunter kann es aber auch vorteilhaft sein, bei einem Flüssiggasgemisch die zu mischenden Komponenten bis zum Einströmen in den Ver­ brennungsraum getrennt voneinander zu lagern. Bei Ver­ wendung eines Flüssiggasgemisches aus zwei Flüssiggas­ komponenten, die getrennt voneinander im Gasgenerator­ gehäuse untergebracht werden sollen, sind bei einer vor­ teilhaften Weiterbildung der Erfindung zwei Vorratsbe­ hälter bzw. zwei Vorratsräume für jeweils eine Flüssig­ gaskomponente vorgesehen. Diese beiden Behälter bzw. Vorratsräume liegen vorteilhafterweise in Kolbenbe­ wegungsrichtung hintereinander, so daß ein einziger Kol­ ben beide Vorratsbehälter bzw. beide Vorratsräume durch­ stoßen kann, wobei sich der Kolben durch den in Kolben­ bewegungsrichtung ersten Vorratsbehälter bzw. Vorrats­ raum hindurch erstreckt und mit seinem vorderen Ende in den zweiten Vorratsbehälter bzw. Vorratsraum eindringt. In seinem vorderen Abschnitt ist der Kolben hierbei mit zwei voneinander getrennten Flüssiggaskanalsystemen ver­ sehen, von denen das eine eine Verbindung zwischen dem ersten Vorratsraum mit dem Verbrennungsraum und das zweite eine Verbindung des zweiten Vorratsraums mit dem Verbrennungsraum schafft. Durch Anordnung der in die Vorratsräume einmündenden Öffnungen der betreffenden Flüssiggaskanalsysteme kann die zeitliche Einströmung der beiden Flüssiggaskomponenten zu Beginn der Einlei­ tung der Verbrennung zeitlich gesteuert werden.

Vorzugsweise weist der erste Vorratsbehälter auf seiner dem Kolben abgewandten Seite eine Einbuchtung auf, in der der zweite Vorratsbehälter aufgenommen ist. Im Be­ reich der Einbuchtung weist der erste Vorratsbehälter eine verringerte Höhe (vom Kolben innerhalb des ersten Vorratsbehälters zurückzulegender Weg) auf. Damit kann der vom Kolben zum Durchdringen bzw. Durchstoßen beider Vorratsbehälter zurückzulegende Weg klein gehalten werden.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbei­ spiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt einen Rund-Gasgenerator mit Flüssiggas als gasentwickelndes Material, wobei der Kolben in seiner Position vor Zündung der Anzündladung angeordnet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Rund-Gasgenerator nach Fig. 1 mit von dem Kolben durchstoßener Trennwand zwischen Vorratsraum und Verbrennungs­ raum,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rund-Gas­ generators im Längsschnitt, bei dem zwei Vor­ ratsbehälter für zwei Flüssiggaskomponenten vor­ gesehen sind und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Rund-Gasgenerator gemäß Fig. 3 bei von dem Kolben durchdrungenen Behälterwänden.

In Fig. 1 ist im Längsschnitt ein Rund-Gasgenerator 10 dargestellt, der ein rohrähnliches Gehäuse 12 aufweist. An seinem einen Stirnende 14 ist das Gasgeneratorgehäuse 12 einstückig mit dem Umfangswandabschnitt verbunden, während das andere Stirnende 16 durch einen Verschluß­ deckel 18 verschlossen ist. Der Verschlußdeckel 18 ist von dem Umfangswandabschnitt des Gehäuses 12 umschlossen und weist eine Umfangsnut 20 auf, in die Innenvorsprünge 22 des Gehäuses 12 eingetaucht sind. Die Innenvorsprünge 22 sind durch Kerbung des Gehäuses 12 entstanden, wobei der Verschlußdeckel 18 als Matrize dient. Die so ent­ standenen Innenvorsprünge 22 sind äußerst widerstands­ fähig, was Scherbeanspruchungen bei Ausübung von axial wirkenden Kräften auf den Verschlußdeckel 18 angeht.

Im Gehäuse 12 ist ein Vorratsraum 24 ausgebildet, der gegenüber dem übrigen Innenbereich des Gehäuses 12 durch eine Trennwand 26 abgeschlossen ist, deren Umfangsrand an der Innenfläche des Gehäuses 12 anliegt. Der Vorrats­ raum 24 zwischen Trennwand 26 und dem oberen stirnseiti­ gen Ende 14 des Gehäuses 12 ist mit einem Flüssiggas 28 vollständig ausgefüllt.

Der Verschlußdeckel 18 weist einen nach innen gerichte­ ten zentralen und koaxial angeordneten hülsenartigen Fortsatz 30 auf, in dessen zylindrischen Innenraum eine Anzündvorrichtung 32 mit (nicht dargestellter) Anzünd­ ladung untergebracht ist. Das Gehäuse der Anzündvorrich­ tung 32 ist gegen axiale Verschiebungen gesichert in dem zylindrischen Innenraum 34 des Fortsatzes 30 befestigt. Der Innenraum 34 bildet einen Vorverbrennungsraum, der bei gezündeter Anzündvorrichtung 32 von den bei der Ver­ brennung der Anzündladung entstehenden heißen Verbren­ nungsgasen ausgefüllt ist.

Neben der Anzündvorrichtung 32 befindet sich in dem zylindrischen Vorverbrennungsraum 34 auch ein bewegbarer Kolben 36, der an der Innenfläche des hülsenartigen Fortsatzes 30 längsverschiebbar geführt ist. Der Kolben 36 ist zum größten Teil von dem Innenraum 34 aufgenommen und ragt lediglich im Bereich seines vorderen Endes 38 aus diesem heraus. Das vordere Ende 38 des Kolbens 36 befindet sich in dem eigentlichen Verbrennungsraum 40, der zwischen dem Vorverbrennungsraum 34 und der Trenn­ wand 26 angeordnet ist. An der Stirnseite des hülsen­ artigen Fortsatzes 30 des Verschlußdeckels 18 ist ein Plattenelement 42 angeordnet, das eine mit dem zylin­ drischen Vorverbrennungsraum 34 fluchtende zentrale Durchgangsöffnung für den Kolben 36 aufweist. Das Plattenelement 42 ist im Randbereich dieser Öffnung gegen die Stirnseite des hülsenartigen Fortsatzes 30 des Verschlußdeckels 18 abgestützt, während es in seinem Umfangsrandbereich an einer auf der Innenseite des Ge­ häuses 12 ausgebildeten Umfangsschulter 44 anliegt. Zwischen dem ebenen Abschnitt des Verschlußdeckels 18 und dem Plattenelement 42 ist ein weiterer Hülsenkörper 46 angeordnet, der einen größeren Innendurchmesser als der Fortsatz 30 des Verschlußdeckels 18 aufweist und der konzentrisch zum Fortsatz 30 angeordnet ist. Der Ring­ raum 48 zwischen dem Hülsenkörper 46 und dem Fortsatz 30 ist über Öffnungen 50 in dem Plattenelement 42 mit dem Verbrennungsraum 40 verbunden. Öffnungen 52 an dem am Verschlußdeckel 18 anliegenden unteren Randabschnitt des Hülsenkörpers 46 schaffen eine Verbindung des Ringraumes 48 mit dem radial außenliegenden Ringraum 54 zwischen Hülsenkörper 46 und Gehäuse 12. Der Ringraum 54 ist über Austrittsöffnungen 56 in dem Gehäuse 12 zum Auslaß der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 40 über die beiden Ringräume 48, 54 versehen.

In seinem vorderen Ende 38 ist der Kolben 36 mit einem Flüssiggaskanalsystem ausgestattet, das einen axialen ersten Kanalabschnitt 58 aufweist, der in der vorderen Stirnseite des Kolbens 36 endet. Im Bereich des anderen Endes des ersten Kanalabschnitts 58 münden in diesen mehrere radiale zweite Kanalabschnitte 60 ein, die ihrerseits in der Umfangsfläche des zylindrischen Kol­ bens 36 enden. Das stirnseitige Ende des ersten Flüssig­ gaskanalabschnitts 58 ist von zahnartigen Vorsprüngen 62 umgeben, die am vorderen Ende 38 des Kolbens 36 ausge­ bildet sind. Im Bereich seines hinteren Endes 64 ist der Kolben 36 mit mehreren schräg zur axialen Erstreckung des Kolbens 36 verlaufenden Zündkanälen 66 versehen. Die Zündkanäle 66 beginnen in einem zentralen Bereich der hinteren Stirnseite des Kolbens 36 und enden in der Um­ fangsfläche des Kolbens 36. Bei in dem Vorverbrennungs­ raum 34 befindlichem Kolben 36 sind die Zündkanäle 66 durch die Innenfläche des Fortsatzes 30 verschlossen.

In der Trennwand 26 ist, dem vorderen Ende 38 des Kol­ bens 36 gegenüberliegend eine konisch sich verjüngende Ausnehmung 68 ausgebildet, in deren Bereich die Wand­ stärke der Trennwand 26 verringert ist (s. Fig. 1).

Nachfolgend soll anhand der Fig. 1 und 2 der im Gas­ generator 10 ablaufende Vorgang zum Zünden des Flüssig­ gases 28 beschrieben werden. Zunächst zündet die Anzünd­ ladung der Anzündvorrichtung 32, wobei die dabei ent­ stehenden Verbrennungsgase den Vorverbrennungsraum 34 ausfüllen. Aufgrund des ansteigenden Druckes in dem Vor­ verbrennungsraum 34 bewegt sich der Kolben 36 in axialer Richtung auf die Trennwand 24 zu, die er im Bereich der Ausnehmung 68 durchstößt. Der Kolben 36 bewegt sich so­ lange vor, bis aufgrund seines konischen vorderen Endes 38 und der konischen Ausnehmung 68 eine Selbsthemmung eintritt. In diesem Zustand ist der Kolben 36 an seinem vorderen Ende 38 mit der Trennwand 26 verkeilt und an dieser klemmend gehalten. Dabei ist die Trennwand 26 an der durch die Ausnehmung 68 definierten Durchstoßstelle 70 aufgebrochen; in dieser Durchstoßstelle 70 ist das vordere Ende 38 des Kolbens 26 eingetaucht, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Sobald die Trennwand 26 von dem vorderen Ende 38 des Kolbens 36 durchstoßen ist, strömt das in dem Vorrats­ raum 24 unter Druck stehende Flüssiggas 28 über den ersten und die zweiten Flüssiggaskanalabschnitte 58, 60 in den Verbrennungsraum 40 hinein. Aufgrund der Expan­ sion im Verbrennungsraum 40 verdampft das Flüssiggas dabei. Nahezu zeitgleich mit der Schaffung der Verbin­ dung zwischen dem Vorratsraum 24 und dem Verbrennungs­ raum 40 über die Kanalabschnitte 58, 60 werden auch der Vorverbrennungsraum 34 und der (Haupt-)Verbrennungsraum 40 über die Zündkanäle 66 miteinander verbunden, so daß neben Flüssiggas auch die heißen Verbrennungsgase aus der Verbrennung der Anzündladung in den Verbrennungsraum 40 eindringen. Wie in Fig. 2 dargestellt, enden nämlich die Anzündkanäle 66 bei in die Trennwand 26 eingedrunge­ nem vorderen Ende 38 des Kolbens 36 in dem Verbrennungs­ raum 40 oberhalb des Plattenelementes 42. Die heißen Verbrennungsgase zünden das einströmende Flüssiggas 28, so daß im Verbrennungsraum 40 eine Verbrennung des Flüssiggases 28 eingeleitet wird. Die dabei entstehenden Verbrennungsgase führen zu einem Druckanstieg im Ver­ brennungsraum 40. Dieser Verbrennungsgasdruck wirkt auf die Trennwand 26 und bewegt diese zum stirnseitigen Ende 14 des Gehäuses 12 hin. Dabei wird der mit seinem vorde­ ren Ende 28 klemmend in der Trennwand 26 gehaltene Kol­ ben 36 mit der Trennwand 26 mitbewegt, wobei sich sein hinteres Ende 64 aus dem Vorverbrennungsraum 34 heraus­ bewegt. Durch die Vorbewegung der Trennwand 26 wird das Flüssiggas 28 im Vorratsraum 24 ständig einem Druck zum Herausströmen des Flüssiggases 28 über die Kanal­ abschnitte 58, 60 in den Verbrennungsraum 40 ausgesetzt. Da sich in dem Verbrennungsraum 40 ständig heiße Ver­ brennungsgase bilden bzw. vorhanden sind, unterhält sich der Verbrennungsprozeß des Flüssiggases 28 sozusagen von selbst, bis sämtliches Flüssiggas 28 aus dem Vorratsraum 24 in den immer größer werdenden Verbrennungsraum 40 eingespritzt ist. Die heißen Verbrennungsgase gelangen aus dem Verbrennungsraum über die Öffnungen 50 in den Ringraum 48 und von dort aus weiter über die Öffnungen 52 in den äußeren Ringraum 54, von wo aus sie über die Austrittsöffnungen 56 austreten.

Falls gewünscht können in einem der beiden Ringräume 48, 54 Katalysatoren aus einem geeigneten Stoff in Form von Durchströmungssieben angeordnet werden, um eine katalytische Nachreaktion der Verbrennungsgase zur Reduktion gesundheitsschädlicher Gasanteile einzuleiten.

Anhand der Fig. 3 und 4 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rund-Gasgenerators mit zwei getrennt bevorrateten Flüssiggaskomponenten beschrieben.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Rund-Gasgenerator 72 ist mit einem zweiteiligen Gehäuse 74 versehen. Die beiden Gehäusehälften 74a und 74b sind über Ringflansche miteinander verbunden. An der oberen Gehäusehälfte 74a ist mittenzentriert ein zylindrischer Halterungsblock 76 befestigt, in dessen zylindrischen Innenraum 78 (s. Fig. 4) eine Anzündvorrichtung 80 angeordnet ist. Der Innen­ raum 78 stellt den Vorverbrennungsraum dar, in dem sich die Verbrennungsgase bei Verbrennung der Anzündladung ausbreiten. In dem Vorverbrennungsraum 78 verschiebbar geführt ist ein Kolben 82, der ein kappenförmig ausge­ höhltes die Anzündvorrichtung 80 umgebendes bzw. dieser zugewandtes hinteres Ende 84 aufweist. Im Bereich seines hinteren Endes 84 sind in die Wandung des Kolbens 82 mehrere radiale Zündkanäle 86 ausgebildet.

Das vordere Ende 88 des Kolbens 82 ragt aus dem Vorver­ brennungsraum 78 heraus in den (Haupt-)Verbrennungsraum 90, der konzentrisch in dem oberen Gehäuseabschnitt 74 ausgebildet ist und eine Art Hutform aufweist. Der Um­ fangsrand der napfförmigen den Verbrennungsraum 90 be­ grenzenden Wand 92 erstreckt sich zwischen den Flanschen der beiden Gehäusehälften 74a, 74b; in ihrem mittleren Bereich liegt die Wand 82 von innen an der oberen Ge­ häusehälfte 74a an.

Der Bereich unterhalb der Wand 92 ist mit zwei Behältern 94, 96 ausgefüllt, die beide vollständig vom unteren Ge­ häuseabschnitt 74b aufgenommen sind. Die beiden Behälter 94, 96 weisen eine vergleichsweise dünne Behälterwandung auf, die, wie weiter unten noch erläutert werden wird, eine Verformung der Behälter bei Druckbeaufschlagung zuläßt. Der Behälter 94 füllt den gesamten Querschnitt der unteren Gehäusehälfte 74b aus und weist an seiner Unterseite eine Einbuchtung 98 auf, in die der zweite Behälter 96 im wesentlichen formschlüssig eingebracht ist. Der zweite Behälter 96 ist also sowohl von dem Be­ hälter 94 als auch von der unteren Gehäusehälfte 74b des Gasgenerators 72 eingeschlossen. In den beiden Behältern 94, 96 befinden sich unterschiedliche Flüssiggaskomponen­ ten, die, wie noch erläutert werden wird, zusammen in den Verbrennungsraum 90 eingespritzt werden.

Zwischen der den Verbrennungsraum 90 begrenzenden Wand 92 und dem Behälter 94 ist eine formstabile Druckplatte 100 angeordnet, die in ihrem mittleren Bereich den Ver­ brennungsraum 90 von dem Behälter 94 trennt. Koaxial zum Kolben 82 ist in der Druckplatte 100 eine zentrale Öff­ nung 102 ausgebildet. Im Bereich der Öffnung 102 sind der Verbrennungsraum 90 und der Innenraum des Behälters 94 lediglich durch die dünne Wand des Behälters 94 von­ einander getrennt. Wegen der Einbuchtung 98 an der Unterseite des Behälters 94 weist der zweite Behälter 96 im Bereich der Öffnung 102 in der Druckplatte 100 ledig­ lich einen vergleichsweise geringen Abstand zum Verbren­ nungsraum 100 auf, wobei sich zwischen dem Behälter 96 und dem Verbrennungsraum 90 der Behälter 94 erstreckt.

Wie in den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, sind in dem vorderen Ende 88 des Kolbens 82 zwei voneinander ge­ trennte Flüssiggaskanalsysteme ausgebildet. Diese beiden Flüssiggaskanalsysteme schaffen bei von dem vorderen Kolbenende 88 durchstoßenen Behältern 94 und 96 eine Verbindung zwischen jedem Behälterinnenraum mit dem Ver­ brennungsraum. Zu dem ersten Flüssiggaskanalsystem ge­ hört ein zentraler und axial im vorderen Kolbenende 88 verlaufender erster Kanalabschnitt 104, an dessen im Kolben 82 liegenden Ende mehrere radiale zweite Flüssig­ gaskanäle 106 einmünden, die ihrerseits in der Umfangs­ fläche des Kolbens 82 enden. Um den Flüssiggaskanalab­ schnitt 104 herum ist ein Ringkanalabschnitt 108 im vor­ deren Kolbenende 88 ausgebildet; dieser Ringkanalab­ schnitt 108 gehört zum zweiten Flüssiggaskanalsystem. Das in dem Kolben 82 gelegene Ende des Ringkanalab­ schnitts 108 ist mit ebenfalls axial verlaufenden Kanal­ abschnitten 110 verbunden, die in der Umfangsfläche des Kolbens 82 enden. Die Kanalabschnitte 110 enden dabei näher am vorderen Ende 88 des Kolbens 82 als dies bei den radialen Kanalabschnitten 106 der Fall ist.

Nachfolgend soll kurz der in dem Gasgenerator 72 ab­ laufende Prozeß zur Einleitung der Zündung der beiden in den Behältern 94, 96 bevorrateten Flüssiggaskomponenten im Verbrennungsraum 90 beschrieben werden. Bei Zündung der Anzündladung der Anzündvorrichtung 80 entsteht im Vorverbrennungsraum 78 ein Überdruck, infolge dessen der Kolben 82 axial von der Anzündvorrichtung 80 weg in Richtung auf die beiden Behälter 94, 96 vorbewegt wird. Das vordere Ende 88 des Kolbens 82 durchstößt bei der Vorbewegung des Kolbens 82 die dünne Wandung des Behäl­ ters 94 im Bereich der Druckplattenöffnung 102. An­ schließend durchfährt das vordere Kolbenende 88 den Innenraum des Behälters 94, bis es durch die beiden an­ einanderliegenden Wände der Behälter 94, 96 hindurch ge­ drungen ist. Sobald das vordere Kolbenende 88 bis in den Behälter 96 eingetaucht ist, ist dessen Innenraum über die Kanalabschnitte 104 und 106 mit dem Verbrennungsraum 90 verbunden. Wie in den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, ist das vordere Kolbenende 88 abgestuft, wobei das stirnseitige Ende des Kanals 104 in Bewegungsrichtung des Kolbens 82 betrachtet dem stirnseitigen Ende des Ringkanalabschnitts 108 vorgelagert ist. Während also der Kanal 104 bei in die Behälter 94, 96 hineingetriebe­ nem Kolben 82 bis in den in Bewegungsrichtung des Kol­ bens 82 zweiten Behälter 96 eindringt, endet der Ring­ kanalabschnitt 108 im Behälter 94, wie in Fig. 4 darge­ stellt. Über den Ringkanalabschnitt 108 und die radialen Kanalabschnitte 110 gelangt also das in dem ersten Be­ hälter 94 befindliche Flüssiggas in den Verbrennungsraum 90; denn sämtliche radialen Kanalabschnitte 106 und 110 enden in demjenigen Umfangsflächenabschnitt des Kolbens 82, der sich innerhalb des Verbrennungsraums 90 befin­ det, wenn das vordere Ende 88 des Kolbens 82 in die Be­ hälter 94, 96 hineingetrieben ist. Die Vorbewegung des Kolbens 82 wird durch eine Umfangsschulter 112 am Kolben 82 begrenzt, die in Anlage mit dem Öffnungsrand der Druckplatte 100 gelangt. Der Durchmesser des Kolbens 82 im Bereich der Umfangsschulter 102 ist geringfügig größer als der Innendurchmesser der Öffnung 102 in der Druckplatte 100, so daß der Kolben 88 klemmend mit der Druckplatte 100 verbunden ist.

Wie anhand von Fig. 4 zu erkennen ist, sind nicht nur die Behälter 94, 96 über die ihnen zugeordneten Flüssig­ gaskanalsysteme mit dem Verbrennungsraum 90 verbunden, sondern auch der Vorverbrennungsraum 78 über die außer­ halb von diesem angeordneten Zündkanäle 86 mit dem Ver­ brennungsraum 90 verbunden. Die Verbrennungsgase des Vorverbrennungsraums 78 gelangen also über Zündkanäle 86 in den Verbrennungsraum 90, wo sie die beiden Komponen­ ten der ebenfalls einströmenden Flüssiggase zünden.

Bei Zündung der Flüssiggase in dem Verbrennungsraum 90 steigt der Innendruck in diesem, wobei auf die Druck­ platte 100 ein Druck ausgeübt wird. Die wegen ihrer Dünnwandigkeit leicht verformbaren Behälter 94, 96 ver­ formen sich mit steigendem Verbrennungsgasdruck mit der Folge, daß die Flüssiggase aus den Behältern 94, 96 über die jeweiligen Kanalabschnitte in den Verbrennungsraum 90 hineingespritzt werden. Die Verbrennungsgase treten aus dem Verbrennungsraum 90 über in der Wand 92 ausge­ bildete Öffnungen 114 aus, um in einen Ringraum 116 zwischen der Wand 92 und der oberen Gehäusehälfte 74a hineinzuströmen. Über in der oberen Gehäusehälfte 74a ausgebildete Austrittsöffnungen 118 gelangen die Ver­ brennungsgase ins Freie.

Aufgrund der Verformbarkeit der beiden Behälter 94, 96 läuft nach der Einleitung der Verbrennung der in den Verbrennungsraum 90 einströmenden Flüssiggase ein selbsterhaltender Verbrennungsprozeß ab, da durch die Komprimierung der Behälter 94, 96 ständig weiteres Flüssiggas in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.

Claims (18)

1. Gasgenerator, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallkissen zum Schutz eines Kraftfahrzeug- Insassen vor Verletzungen, mit

• - einem Gehäuse (12; 74),
• - einem im Gehäuse (12; 74) untergebrachten ver­ brennbaren gasentwickelnden Material (28) zum Erzeugen von Druckgas,
• - einer zündbaren Anzündladung für das gasent­ wickelnde Material (28) und
• - einem in dem Gehäuse (12; 74) angeordneten Ver­ brennungsraum (40; 90), in dem das gasentwickeln­ de Material (28) verbrennt, wobei das dabei ent­ stehende Druckgas über mindestens eine Aus­ trittsöffnung (56; 118) in der Gehäusewand aus­ tritt,

dadurch gekennzeichnet

• - daß das gasentwickelnde Material Flüssiggas (28) ist, das bei gezündeter Anzündladung kontrol­ liert in den Verbrennungsraum (40; 90) hineinge­ langt und in diesem gezündet wird.

2. Gasgenerator, insbesondere nach Anspruch 1, mit

• - einem Gehäuse (12; 74), in dem ein Verbrennungs­ raum (40; 90) ausgebildet ist,
• - mindestens einer Austrittsöffnung (56; 118) zum Austritt von im Verbrennungsraum (40; 90) ent­ stehenden Verbrennungsgasen aus dem Gehäuse (12; 74) heraus,
• - einem Vorratsraum (24; 94, 96) zum Speichern von Flüssiggas (28), wobei der Vorratsraum (24; 94, 96) von dem Verbrennungsraum (40; 90) durch eine Trennwand (26) getrennt ist,
• - einer Anzündvorrichtung (32; 80) mit einer An­ zündladung zum Erzeugen von Verbrennungsgasen zum Zünden des Flüssiggases (28) und
• - einem längsverschiebbar geführten Kolben (36; 82), der sich bei gezündeter Anzündladung aufgrund des Gasdrucks infolge der Verbrennung der Anzündladung in Richtung auf die Trennwand (26) bewegt und diese durchstößt,
• - wobei im Bereich des in Bewegungsrichtung hinte­ ren Endes (64; 84) des Kolbens (36; 82) die Ver­ brennungsgase der Anzündladung in den Verbren­ nungsraum (40; 90) gelangen und im Bereich des vorderen Endes (38; 88) des Kolbens (36; 82) Flüs­ siggas (28) aus dem Vorratsraum (24; 94, 96) in den Verbrennungsraum (40; 90) gelangt und dort verbrennt.

3. Gasgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (36; 82) mit mindestens einem Flüssiggaskanal (58, 60; 104, 106) versehen ist, der bei in die Trennwand (28) hineingetriebenem Kolben (36; 82) den Vorratsraum (24; 94, 96) zum Einlaß von Flüssiggas (28) mit dem Verbrennungsraum (40; 90) verbindet, und daß der Kolben (36; 82) mit min­ destens einem Zündkanal (66; 86) versehen ist, über den bei in die Trennwand (26) hineingetriebenem Kolben (36; 82) die Verbrennungsgase der Anzünd­ ladung in den Verbrennungsraum (40; 90) hinein­ strömen.

4. Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (36; 82) an der Begrenzungswand (30; 76) eines Vorverbrennungsraums (34; 78) an­ liegend längsverschiebbar geführt ist, in dem die Anzündvorrichtung (32; 80) untergebracht ist, und daß der mindestens eine Zündkanal (66; 86) solange während der Vorbewegung des Kolbens (36; 82) durch die Vorverbrennungsraumwand (30; 76) verschlossen ist, bis er mit seinem vorderen Ende (38; 88) die Trennwand (26) zwischen dem Verbrennungsraum (40; 90) und dem Vorratsraum (24; 94, 96) durchstoßen hat.

5. Gasgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich des in Bewegungsrich­ tung vorderen Endes (38; 88) des Kolbens (36; 82) ein axial verlaufender zu der vorderen Stirnfläche des Kolbens (36; 82) offener erster Flüssiggaskanalab­ schnitt (58; 104) ausgebildet ist, der mit radial verlaufenden zur Umfangsseitenfläche des Kolbens (36; 82) offenen zweiten Flüssiggaskanalabschnitten (60; 106) verbunden ist.

6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere, vom Mittelbe­ reich der hinteren Stirnfläche des Kolbens (36; 82) ausgehende, schräg zur Längsachse des Kolbens (36; 82) verlaufende und in dessen Umfangsseitenfläche endende Zündkanäle (66; 86) im Bereich des hinteren Kolbenendes (64; 84) ausgebildet sind.

7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das vordere Kolbenende (38; 88) bei in die Trennwand (26) eingetriebenem Kolben (36; 82) mit der Trennwand (26) vorzugsweise klemmend fest verbunden ist.

8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trennwand (26) eine Durchstoßstelle (70) für den Kolben (36) aufweist, bei deren Durchstoßen in der Trennwand (26) ein Loch mit sich zum Vorratsraum (24) verjüngendem Durchmesser entsteht.

9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trennwand (26) eine Durchstoßstelle (70) für den Kolben (36) aufweist, in deren Bereich die Trennwand (26) eine ver­ ringerte Wandstärke aufweist.

10. Gasgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trennwand (26) im Bereich ihrer Durch­ stoßstelle (70) auf ihrer dem Kolben (36) zuge­ wandten Seite eine sich konisch verjüngende Aus­ nehmung (68) aufweist.

11. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (36) ein konisch sich verjüngendes vorderes Ende (38) auf­ weist und daß sich das vordere Kolbenende (38) mit der Trennwand (26) beim Durchstoßen derselben klemmend verbindet.

12. Gasgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trennwand (26) in Kolbenbewegungsrich­ tung verschiebbar in dem Gehäuse (12) geführt ist und daß sich die Trennwand (26) bei hineingetriebe­ nem Kolben (36) zusammen mit diesem aufgrund des ansteigenden Verbrennungsgasdrucks im Verbrennungs­ raum (40) bewegt, wobei sich der Vorratsraum (24) unter Austreiben von Flüssiggas (28) in den Ver­ brennungsraum (40) in seinem Volumen verringert.

13. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum von einem bei Druckbeaufschlagung verformbaren Behälter (94) begrenzt ist, dessen den Vorratsraum von dem Verbrennungsraum (90) trennender Wandabschnitt die von dem Kolben (86) durchstoßbare Trennwand ist.

14. Gasgenerator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb des Verbrennungsraums (90) eine an dem Vorratsbehälter (94) anliegende formstabile Druckplatte (100) zum Drücken gegen den Vorratsbe­ hälter (94) bei der Flüssiggasverbrennung angeord­ net ist und daß die Druckplatte (100) eine mit der Durchstoßstelle des Vorratsbehälters (94) fluch­ tende Öffnung (102) aufweist.

15. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (74) ein weiterer Vorratsbehälter (96) für ein weiteres Flüssiggas vorgesehen ist, wobei der Kolben (82) auch diesen Behälter (96) an einer Durchbruchstelle durchstößt, und daß der Kolben (82) mindestens einen weiteren Flüssiggaskanal (104, 106) zum Ver­ binden des weiteren Vorratsbehälters (96) mit dem Verbrennungsraum (90) bei in die Wand des weiteren Vorratsbehälters (94) eingetriebenem Kolben (82) aufweist.

16. Gasgenerator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Vorratsbehälter (94, 96) in Kol­ benbewegungsrichtung hintereinanderliegend ange­ ordnet sind und daß sich das vordere Ende (88) des Kolbens (28) durch den in Kolbenbewegungsrichtung ersten Behälter (94) hindurch erstreckt und in den zweiten Behälter (96) hineinragt.

17. Gasgenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der in Kolbenbewegungsrichtung erste Vor­ ratsbehälter (94) auf seiner dem Kolben (82) abge­ wandten Seite eine Einbuchtung (98) zur Aufnahme des zweiten Vorratsbehälters (96) aufweist.